呂品

（邯鋼邯鋼自動(dòng)化部）

摘  要：力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)是國(guó)家統(tǒng)一力值的主要依據(jù)，而設(shè)備配套的控制軟件一般不能及時(shí)隨著規(guī)程、規(guī)定等的更改而升級(jí)，不能滿足檢定工作中出現(xiàn)的各種狀況。本文針對(duì)目前疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)控制系統(tǒng)難以升級(jí)適應(yīng)新規(guī)、不能連接檢定系統(tǒng)等問(wèn)題，使用python語(yǔ)言，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，是系統(tǒng)具有良好的適應(yīng)性及擴(kuò)展性。

關(guān)鍵詞：Python；疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)；tkinter；pycharm

0  引言 

力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)是力學(xué)計(jì)量中對(duì)各種力傳感器、測(cè)力儀和稱重儀表進(jìn)行檢定或測(cè)試的設(shè)備，力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)是力值計(jì)量的最高標(biāo)準(zhǔn)，在保障力值的量值傳遞和溯源性方面具有非常重要的作用^【1-3】。力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)按結(jié)構(gòu)可以分為杠桿式、靜重式、液壓式和疊加式。疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)(BFSM)，是一種比對(duì)式標(biāo)準(zhǔn)機(jī)，用一個(gè)比被測(cè)定傳感器精度高的傳感器作為標(biāo)準(zhǔn)，與被測(cè)定的傳感器進(jìn)行串聯(lián)，施加力值進(jìn)行比較，從而完成設(shè)備各項(xiàng)性能的測(cè)力。這種力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)既能解決大力值傳感器的檢定問(wèn)題，又能保證比杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)高的精度，因此得到了比較廣泛的應(yīng)用。

由于疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)系統(tǒng)由PC機(jī)、PLC、伺服電機(jī)、液壓系統(tǒng)、變頻模塊、數(shù)據(jù)采集卡等諸多元部件組成，一般均配套自動(dòng)控制軟件。然而，由于系統(tǒng)龐雜，價(jià)格昂貴，目前大部分設(shè)備較為陳舊，其控制軟件不能很好的適應(yīng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展，無(wú)法和辦公自動(dòng)化進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，嚴(yán)重拖滯了檢定工作的效率。更為嚴(yán)重的是，當(dāng)相應(yīng)檢定規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行更改時(shí)，軟件不及時(shí)升級(jí)會(huì)造成檢定工作無(wú)法開(kāi)展。因此，使用python編程語(yǔ)言編寫(xiě)程序，對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)，使系統(tǒng)具備良好的可擴(kuò)展性及易用性。

1  開(kāi)發(fā)環(huán)境的搭建

Python 一種面向?qū)ο蟆⒔忉屝汀?dòng)態(tài)數(shù)據(jù)類(lèi)型的優(yōu)秀高級(jí)通用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，具有簡(jiǎn)潔性、易讀性以及可擴(kuò)展性，擁有大量功能強(qiáng)大的內(nèi)置對(duì)象、標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)和擴(kuò)展庫(kù)，適合完成各種高難度任務(wù)，而且?guī)缀蹩梢栽谒械牟僮飨到y(tǒng)中運(yùn)行，雖然僅有十多年的發(fā)展歷史，深受廣大程序員喜愛(ài)，很多著名的項(xiàng)目，例如谷歌的alphago項(xiàng)目，微軟的小冰，蘋(píng)果的siri，谷歌的無(wú)人駕駛，python在其中得到了良好的應(yīng)用。

1.1安裝python   

Python也可在多種平臺(tái)開(kāi)發(fā)運(yùn)行首先，確定好操作系統(tǒng)，Python 版本，系統(tǒng)64 位或者32位，在www．python．org找到相應(yīng)的下載包，進(jìn)行安裝。

本文以64位WINDOWS系統(tǒng)作，Python3.8.2為開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

1.2  安裝庫(kù)文件

默認(rèn)的Python 程序通過(guò)命令行界面實(shí)現(xiàn)，為了使程序便于使用，需要通過(guò)GUI 工具開(kāi)發(fā)圖形用戶接口來(lái)與用戶進(jìn)行交互。常用的Python 的GUI 開(kāi)發(fā)工具有tkinter、wxPython、PyQt 等。tkinter 是Python 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的GUI 模塊，提供標(biāo)簽、按鈕、菜單等圖形接口，小巧輕便，能滿足日常的圖形用戶接口開(kāi)發(fā)要求。

   由于系統(tǒng)還需要進(jìn)行數(shù)據(jù)繪圖，數(shù)據(jù)庫(kù)的配置及數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)，因此需要安裝相應(yīng)的庫(kù)文件來(lái)實(shí)現(xiàn)功能，本系統(tǒng)使用matplotlib、、pyodbc、mysql庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)上述功能。

   通過(guò)使用pip命令安裝mysql ，安裝畫(huà)面如圖1。

Py –m pip install mysql

圖1  使用pip 命令安裝 mysql 庫(kù)文件

2  優(yōu)化系統(tǒng)

2.1  創(chuàng)建Bfsm項(xiàng)目和應(yīng)用

PyCharm 是一款功能強(qiáng)大的 Python 編輯器，帶有一整套可以幫助用戶在使用Python語(yǔ)言開(kāi)發(fā)時(shí)提高其效率的工具，比如調(diào)試、語(yǔ)法高亮、Project管理、代碼跳轉(zhuǎn)、智能提示、自動(dòng)完成、單元測(cè)試、版本控制。本項(xiàng)目使用pycharm創(chuàng)建項(xiàng)目。

首先，進(jìn)入PyCharm官網(wǎng)進(jìn)行程序下載安裝程序。然后打開(kāi)程序，點(diǎn)擊Create New Project，選擇Location的路徑，建立編譯環(huán)境，右鍵點(diǎn)擊“python_pycharm”選擇“New”，選擇“python file”，以此建立main.py，test.py，ver.py，record.py等文件。

之后，配置解釋器。點(diǎn)擊“File”，選擇“Settings”，點(diǎn)擊“Project：bfsm”，在“Project Interpreter”頁(yè)面點(diǎn)擊“+”按鈕，在打開(kāi)頁(yè)面中搜索“mysql”，點(diǎn)擊“Apply”。

項(xiàng)目結(jié)構(gòu)如圖2。

                    圖2   pycharm下項(xiàng)目結(jié)構(gòu)

2.2　項(xiàng)目模塊劃分及實(shí)現(xiàn)

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)控制系統(tǒng)的分析，新增自動(dòng)檢定程序、檢定證書(shū)模板設(shè)置、檢定記錄模板設(shè)置三個(gè)模塊，以適應(yīng)規(guī)程規(guī)章的更改、批量進(jìn)行檢定等檢定狀況。

2.2.1自動(dòng)檢定程序模塊

原檢定程序每次檢定前，都需要輸入檢定規(guī)程、規(guī)格型號(hào)、產(chǎn)品編號(hào)、 測(cè)量范圍、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)類(lèi)型、預(yù)加荷力、檢測(cè)點(diǎn)數(shù)、檢測(cè)次數(shù)、 溫度、濕度、報(bào)告編號(hào)、證書(shū)編號(hào)等大量參數(shù)，而且同型號(hào)儀表進(jìn)行檢定時(shí)每一個(gè)都需要輸入相似的內(nèi)容，耗用大量人力成本，效率低下。更改后新增自動(dòng)檢定功能，當(dāng)輸入檢定儀表型號(hào)后，參數(shù)會(huì)根據(jù)規(guī)程規(guī)定自動(dòng)設(shè)置，無(wú)特殊需求無(wú)需手動(dòng)依次更改各個(gè)選型直接進(jìn)入檢定程序。同時(shí)可以選擇個(gè)體檢定或批量檢定，當(dāng)選擇批量檢定時(shí)，系統(tǒng)依據(jù)設(shè)置自動(dòng)為每個(gè)儀表進(jìn)行編號(hào)。

2.2.2檢定證書(shū)模板設(shè)置模塊

原系統(tǒng)檢定證書(shū)格式不能修改，無(wú)法根據(jù)不同儀表、委托方要求及規(guī)程更改而改動(dòng)，因此，新增檢定證書(shū)模板設(shè)置模塊，可以按照不同檢定情況變更檢定證書(shū)頁(yè)數(shù)及內(nèi)容樣式，其設(shè)置模塊畫(huà)面如圖3所示。

圖3   檢定證書(shū)模板設(shè)置頁(yè)面

2.2.3檢定記錄模板設(shè)置模塊

檢定記錄模板設(shè)置模塊同檢定證書(shū)模板設(shè)置模塊，可以在檢測(cè)儀表、檢定要求、檢定狀態(tài)變更時(shí)修改記錄內(nèi)容，以適應(yīng)不同檢定狀況。

2.3  項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)配置

使用Python進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)操作，需要安裝相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)文件，python針對(duì)不同的數(shù)據(jù)庫(kù)有不同的模塊，如mysql來(lái)接和操作MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，cx_oracle來(lái)連接和操作oracle數(shù)據(jù)庫(kù)。本項(xiàng)目使用mysql數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過(guò)mysql庫(kù)文件在Python環(huán)境中進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)管理、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)操作等活動(dòng)。

Python連接數(shù)據(jù)庫(kù)包括引入應(yīng)用程序編程接口模塊、連接數(shù)據(jù)庫(kù)、執(zhí)行SQL語(yǔ)句和存儲(chǔ)過(guò)程、關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)四個(gè)步驟。

連接數(shù)據(jù)庫(kù)需使用連接函數(shù)connect。Connect函數(shù) 使用connect方法生成connect對(duì)象，再使用此對(duì)象訪問(wèn)所需要訪問(wèn)的數(shù)據(jù)庫(kù)，代碼如下：

try：

conn=smsql．connect(host=' localhost',user='admin' ，passwd='admin ',db='machine' )

except Exception．e：

print e

sys．exit 0

然后用這個(gè)對(duì)象定義一個(gè)游標(biāo)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的增、刪、改，就要通過(guò)這個(gè)游標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)，獲取cursor對(duì)象代碼如下：

cursor=conn．cursor 0

之后用游標(biāo)執(zhí)行“execute”方法進(jìn)行查詢，“fetchall”方法執(zhí)行取結(jié)果。

2.4  項(xiàng)目打包

python 開(kāi)發(fā)的程序需要在已安裝Python 以及相關(guān)第三方模塊的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。為了使程序能夠在沒(méi)有安裝Python的計(jì)算機(jī)上直接運(yùn)行，需要通過(guò)第三方模塊pyinstaller 將開(kāi)發(fā)好的Python 程序打包成一個(gè)可執(zhí)行文件。經(jīng)過(guò)pyinstaller打包后的exe 程序可以復(fù)制到其他32 位或64 位的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。

在windows控制臺(tái)下 輸入命令如下命令進(jìn)行pyinstaller模塊安裝：

py –m pip install pyinstaller

    在python中輸入如下命令進(jìn)行程序打包：

pyinstaller –F d:\bfsm\main.py –noconsole

3  結(jié)語(yǔ)

通過(guò)使用python編程語(yǔ)言，搭建pycharm編程環(huán)境，安裝gui等庫(kù)文件，對(duì)疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)改造。新系統(tǒng)具備自升級(jí)功能，能很好的與外部應(yīng)用程序進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，提高了系統(tǒng)自動(dòng)化水平，使檢定工作的效率得到大幅提升。

參考文獻(xiàn)

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