為了進一步提高數控回轉庫的技術水平，使之在單機狀態可實現管理功能，降低用戶使用成本，提高工作效率，使用基于嵌入式系統平臺的帶管理回轉庫，可以實現簡單的單機回轉庫管理功能，有效地提高數控回轉庫的性價比、可操作性和實用性。本文介紹了嵌入式單機管理系統的設計、功能與實現。

　　嵌入式系統、單機管理、數控回轉庫

　　隨著嵌入式技術的發展，先進的嵌入式設備以其優良的品質、高可靠性及模塊化，廣泛地應用于工業控制、航空航天、醫療、智能儀表、通信、數控、自動化生產設備、數據采集等領域。本文正是基于Windows CE操作系統開發了數控回轉庫嵌入式單機管理系統。

　　嵌入式單機管理系統的設計

　　此嵌入式單機管理系統采用Windows CE嵌入式操作系統，它是微軟推出的一種緊湊、高效、可擴展的32位嵌入式操作系統，具有多線程、多任務、完全搶占式的特點，特別適合于有限資源的硬件平臺。Windows CE支持Microsoft Win32 API和其他的編程接口，支持內存管理、文件操作、多線程、網絡功能等，是目前應用較廣的嵌入式操作系統。

　　對于Windows CE 的嵌入式應用開發，微軟公司提供了較多的支持。開發者可以使用 EVB、EVC、Visual Basic.net和Visual C#.NET集成開發環境進行應用程序的開發。

　　系統的實時性是工業控制系統的基本要求。它是指能夠在限定時間內執行完規定的功能，并對外部的異步事件做出反應的能力。實時性的強弱以完成規定功能和做出響應時間的長短來衡量。Windows CE操作系統3.0版本以后極大增強了對實時性的支持。首先，Windows CE支持嵌套式中斷，減少了中斷延遲。其次，Windows CE支持256個線程優先級，而且Windows CE各線程的定時系統互相獨立，線程的時間片大小可調，最快可達到1ms。這些都為靈活調度嵌入式系統的任務提供了支持，保證了基于Windows CE應用的實時性功能。

　　嵌入式單機管理系統的功能

　　此嵌入式單機管理系統在數控回轉庫中主要完成對單臺回轉庫的數據管理以及對庫體運行的監控。

　　單機運行部分，此系統通過串口與回轉庫硬件控制系統進行實時的數據通訊，對回轉庫硬件控制系統下達運行指令，當回轉庫硬件控制系統接收到指令后，控制回轉庫到達目標位置。硬件控制系統返回到回轉庫執行狀態信息。此單機管理系統將實時接收來自硬件控制系統的數據反饋和報警信息，提供實時的數據監控顯示。

　　此嵌入式單機管理系統的另一主要功能是存儲管理功能，包括日常管理、數據查詢和數據維護。

　　嵌入式單機管理系統的實現

　　1. 系統實現

　　基于 Windows CE的嵌入式單機管理系統是在 Windows CE操作系統平臺上開發的軟件系統，既有一般軟件的共性，又具有不同于桌面 PC機軟件的特點:一是專業化，嵌入式軟件往往服務于具體的應用領域；二是小型化，軟件占用的空間小；三是實時性強；四是配置要求低，可運行于低配置的環境中。

　　由于嵌入式開發環境中系統的 CPU處理能力有限 ，而嵌入式單機管理系統中處理任務多、相關的數據量大 ，因而在具體的軟件實現過程中采用線程技術，將一些功能模塊用線程在后臺運行。

　　由于Windows CE操作系統的內存有限，在開發嵌入式系統時特別要注意內存泄漏的問題。首先分配和釋放應當對稱，順序是按棧式分配和釋放。即按1-2-3順序分配，3-2-1順序釋放，可以避免內存碎片的產生。如果無法按棧式分配和釋放，產生了內存碎片，只要每次分配都是固定一樣的大小，在分配和釋放總數相等時，內存最大需求量不會增長，因為碎片的大小正是要分配的大小，可以再利用。

　　內存泄漏分兩種：1）無限泄漏，由不退出的驅動或程序造成，癥狀是內存使用率不停地增長，對Windows CE來說，其危害是災難性的——系統崩潰。2）有限泄漏，內存使用率增長到一定值后保持穩定，其危害是浪費資源，但系統不一定崩潰。對于無限泄漏的檢測，思路是不斷地定時查詢內存狀態，比較內存使用率，如果增長不斷直致系統崩潰，即可斷定存在無限泄漏。之所以在此介紹內存泄漏的問題，是想說明它的重要性。這也是與在PC機上開發上位機軟件主要的區別之一。

　　2.界面的實現

　　2.1單機運行部分

　　在正常的運行之前，首先要對數控回轉庫進行參數設置。參數設置部分包括：調試參數的設置，即對數控回轉庫基本運行參數的設置；偏載參數的設置，即對電機、變頻器等一些主要參數的設置，來實現對數控回轉庫偏載的判斷。用戶管理部分也是在此完成的，可以對登錄用戶進行管理，包括設置用戶名、密碼和用戶權限，以及進行用戶信息的建立、修改和保存。

　　2.2存儲管理部分

　　存儲管理包括數據維護、數據查詢和日常管理等。

　　2.2.1 數據維護

　　數據維護包括：入庫數據修改、出庫數據修改、庫存數據修改、貨位設置、數據庫備份等操作。

　　在進行日常管理操作前，需要進行貨位的管理，可進行單個及批量增加，并可進行刪除操作。

　　數據修改包括出入庫數據修改和庫存數據修改。出入庫數據修改只能檢索修改出入庫物品的數量；庫存數據修改可以修改庫存物品的所有信息。

　　2.2.2數據查詢

　　數據查詢包括入庫查詢、出庫查詢、庫存查詢及出入庫盤點查詢，可按多種關鍵字查詢并生成信息報表。

　　2.2.3日常管理

　　日常管理功能主要進行日常的出入庫操作和查看報警瀏覽。如果有自動門時，可進行自動門的開關操作。日常管理操作界面是回轉庫日常主要的操作界面，對數控回轉庫的操作都應在此完成。

　　2.2.3.1入庫操作

　　下面給出一個入庫操作的具體例子，當要向庫中新增兩條記錄時，按下新增庫存按鈕，進入添加記錄畫面。在添加記錄畫面中輸入物品的各信息，編號可以手動輸入也可通過手持條碼器掃描條碼輸入。需要說明的是，料斗指的是層；貨格指的是每層中橫向的貨格；分格指的是每層中縱向的小分格。灰色的小分格代表此位沒有貨物，黃色代表已存物品。如圖4添加記錄中的貨位顯示。

　　這里的料斗可以選擇，當選擇料斗為1時，在下面將會有料斗1的貨位顯示出來。貨格會根據料斗的選定自動分配貨格。當選定貨格后，未占用的分格也會自動分配以供選定。全部屬性填寫完成后，按添加按鈕。可以一次輸入多條記錄。待入庫操作的數據將顯示在入庫界面的表格中，可進行批量入庫操作。

　　增加庫存為已有記錄的入庫操作，點擊后出現添加入庫記錄界面，使用關鍵字進行檢索，選擇后填寫入庫數量，添加后待入庫操作的數據顯示在入庫界面的表格中。

　　按“開始執行”按鈕后，回轉庫自動優化路徑，選擇最近層運行，到位后入庫確認，之后進行下一個物品的入庫操作。所有未完成執行操作的記錄在退出時會自動進行保存，下次進入時表單號不變，仍可繼續上一次的操作。

　　2.2.3.2出庫操作

　　出庫操作與入庫操作相反。取出庫存可對庫存物品進行檢索，選擇后填寫出庫數量，添加出庫記錄完成，則出庫操作的物品信息顯示在表格中，可批次進行操作。點擊“開始執行”按鈕，回轉庫自動優化路徑，選擇最近層運行，到位后出庫確認，隨后進行下一個物品的出庫操作。所有未完成執行操作的記錄在退出時會自動進行保存，下次進入時表單號不變，仍可繼續上一次的操作。

　　2.2.3.3庫存報警瀏覽

　　庫存物品的庫存量在低于報警值時，系統會在日常管理界面進行報警，用戶也可以隨時按庫存物品的庫存量為關鍵詞進行檢索，對較低庫存量的物品進行查看。

　　2.2.3.4、載重報警瀏覽

　　載重報警瀏覽可以查看哪個料斗載重超過設置范圍，整個庫體載重量是否超過設置范圍，以便客戶能夠即時地對料斗貨物進行合理的重量分配。

　　3.系統安全性的實現

　　此回轉庫單機管理系統的安全性主要通過以下方法實現。

　　數據庫的備份與恢復：此系統有大量的庫存物品記錄和報表信息，為了安全起見，可將數據庫備份到其他介質上，如可通過U盤拷貝到安全的地方妥善保管，在系統遭到破壞時可利用備份信息迅速恢復數據庫內容。

　　用戶管理：當用戶要對數控回轉庫進行操作時，必須首先由管理員在用戶管理界面添加用戶名、密碼、分配操作權限，此用戶才可登錄系統對數控回轉庫進行操作。

　　針對自動化數控回轉庫的發展需求和我國裝備制造業的發展目標，本文對基于Windows CE 實時操作系統下的數控回轉庫的單機管理系統進行了開發，并通過對嵌入式回轉庫控制系統的實時性與控制策略進行研究，實現了數控回轉庫控制系統友好的圖形化人機界面，實現了數控回轉庫調試參數的設置、關鍵數據的監控、報警功能、單機庫存物品的管理等功能。該研究為數控回轉庫以及其他裝備制造企業采用嵌入式開發技術提供了一定的經驗支持。