为了进一步提高数控回转库的技术水平，使之在单机状态可实现管理功能，降低用户使用成本，提高工作效率，使用基于嵌入式系统平台的带管理回转库，可以实现简单的单机回转库管理功能，有效地提高数控回转库的性价比、可操作性和实用性。本文介绍了嵌入式单机管理系统的设计、功能与实现。

　　嵌入式系统、单机管理、数控回转库

　　随着嵌入式技术的发展，先进的嵌入式设备以其优良的品质、高可靠性及模块化，广泛地应用于工业控制、航空航天、医疗、智能仪表、通信、数控、自动化生产设备、数据采集等领域。本文正是基于Windows CE操作系统开发了数控回转库嵌入式单机管理系统。

　　嵌入式单机管理系统的设计

　　此嵌入式单机管理系统采用Windows CE嵌入式操作系统，它是微软推出的一种紧凑、高效、可扩展的32位嵌入式操作系统，具有多线程、多任务、完全抢占式的特点，特别适合于有限资源的硬件平台。Windows CE支持Microsoft Win32 API和其他的编程接口，支持内存管理、文件操作、多线程、网络功能等，是目前应用较广的嵌入式操作系统。

　　对于Windows CE 的嵌入式应用开发，微软公司提供了较多的支持。开发者可以使用 EVB、EVC、Visual Basic.net和Visual C#.NET集成开发环境进行应用程序的开发。

　　系统的实时性是工业控制系统的基本要求。它是指能够在限定时间内执行完规定的功能，并对外部的异步事件做出反应的能力。实时性的强弱以完成规定功能和做出响应时间的长短来衡量。Windows CE操作系统3.0版本以后极大增强了对实时性的支持。首先，Windows CE支持嵌套式中断，减少了中断延迟。其次，Windows CE支持256个线程优先级，而且Windows CE各线程的定时系统互相独立，线程的时间片大小可调，最快可达到1ms。这些都为灵活调度嵌入式系统的任务提供了支持，保证了基于Windows CE应用的实时性功能。

　　嵌入式单机管理系统的功能

　　此嵌入式单机管理系统在数控回转库中主要完成对单台回转库的数据管理以及对库体运行的监控。

　　单机运行部分，此系统通过串口与回转库硬件控制系统进行实时的数据通讯，对回转库硬件控制系统下达运行指令，当回转库硬件控制系统接收到指令后，控制回转库到达目标位置。硬件控制系统返回到回转库执行状态信息。此单机管理系统将实时接收来自硬件控制系统的数据反馈和报警信息，提供实时的数据监控显示。

　　此嵌入式单机管理系统的另一主要功能是存储管理功能，包括日常管理、数据查询和数据维护。

　　嵌入式单机管理系统的实现

　　1. 系统实现

　　基于 Windows CE的嵌入式单机管理系统是在 Windows CE操作系统平台上开发的软件系统，既有一般软件的共性，又具有不同于桌面 PC机软件的特点:一是专业化，嵌入式软件往往服务于具体的应用领域；二是小型化，软件占用的空间小；三是实时性强；四是配置要求低，可运行于低配置的环境中。

　　由于嵌入式开发环境中系统的 CPU处理能力有限 ，而嵌入式单机管理系统中处理任务多、相关的数据量大 ，因而在具体的软件实现过程中采用线程技术，将一些功能模块用线程在后台运行。

　　由于Windows CE操作系统的内存有限，在开发嵌入式系统时特别要注意内存泄漏的问题。首先分配和释放应当对称，顺序是按栈式分配和释放。即按1-2-3顺序分配，3-2-1顺序释放，可以避免内存碎片的产生。如果无法按栈式分配和释放，产生了内存碎片，只要每次分配都是固定一样的大小，在分配和释放总数相等时，内存最大需求量不会增长，因为碎片的大小正是要分配的大小，可以再利用。

　　内存泄漏分两种：1）无限泄漏，由不退出的驱动或程序造成，症状是内存使用率不停地增长，对Windows CE来说，其危害是灾难性的——系统崩溃。2）有限泄漏，内存使用率增长到一定值后保持稳定，其危害是浪费资源，但系统不一定崩溃。对于无限泄漏的检测，思路是不断地定时查询内存状态，比较内存使用率，如果增长不断直致系统崩溃，即可断定存在无限泄漏。之所以在此介绍内存泄漏的问题，是想说明它的重要性。这也是与在PC机上开发上位机软件主要的区别之一。

　　2.界面的实现

　　2.1单机运行部分

　　在正常的运行之前，首先要对数控回转库进行参数设置。参数设置部分包括：调试参数的设置，即对数控回转库基本运行参数的设置；偏载参数的设置，即对电机、变频器等一些主要参数的设置，来实现对数控回转库偏载的判断。用户管理部分也是在此完成的，可以对登录用户进行管理，包括设置用户名、密码和用户权限，以及进行用户信息的建立、修改和保存。

　　2.2存储管理部分

　　存储管理包括数据维护、数据查询和日常管理等。

　　2.2.1 数据维护

　　数据维护包括：入库数据修改、出库数据修改、库存数据修改、货位设置、数据库备份等操作。

　　在进行日常管理操作前，需要进行货位的管理，可进行单个及批量增加，并可进行删除操作。

　　数据修改包括出入库数据修改和库存数据修改。出入库数据修改只能检索修改出入库物品的数量；库存数据修改可以修改库存物品的所有信息。

　　2.2.2数据查询

　　数据查询包括入库查询、出库查询、库存查询及出入库盘点查询，可按多种关键字查询并生成信息报表。

　　2.2.3日常管理

　　日常管理功能主要进行日常的出入库操作和查看报警浏览。如果有自动门时，可进行自动门的开关操作。日常管理操作界面是回转库日常主要的操作界面，对数控回转库的操作都应在此完成。

　　2.2.3.1入库操作

　　下面给出一个入库操作的具体例子，当要向库中新增两条记录时，按下新增库存按钮，进入添加记录画面。在添加记录画面中输入物品的各信息，编号可以手动输入也可通过手持条码器扫描条码输入。需要说明的是，料斗指的是层；货格指的是每层中横向的货格；分格指的是每层中纵向的小分格。灰色的小分格代表此位没有货物，黄色代表已存物品。如图4添加记录中的货位显示。

　　这里的料斗可以选择，当选择料斗为1时，在下面将会有料斗1的货位显示出来。货格会根据料斗的选定自动分配货格。当选定货格后，未占用的分格也会自动分配以供选定。全部属性填写完成后，按添加按钮。可以一次输入多条记录。待入库操作的数据将显示在入库界面的表格中，可进行批量入库操作。

　　增加库存为已有记录的入库操作，点击后出现添加入库记录界面，使用关键字进行检索，选择后填写入库数量，添加后待入库操作的数据显示在入库界面的表格中。

　　按“开始执行”按钮后，回转库自动优化路径，选择最近层运行，到位后入库确认，之后进行下一个物品的入库操作。所有未完成执行操作的记录在退出时会自动进行保存，下次进入时表单号不变，仍可继续上一次的操作。

　　2.2.3.2出库操作

　　出库操作与入库操作相反。取出库存可对库存物品进行检索，选择后填写出库数量，添加出库记录完成，则出库操作的物品信息显示在表格中，可批次进行操作。点击“开始执行”按钮，回转库自动优化路径，选择最近层运行，到位后出库确认，随后进行下一个物品的出库操作。所有未完成执行操作的记录在退出时会自动进行保存，下次进入时表单号不变，仍可继续上一次的操作。

　　2.2.3.3库存报警浏览

　　库存物品的库存量在低于报警值时，系统会在日常管理界面进行报警，用户也可以随时按库存物品的库存量为关键词进行检索，对较低库存量的物品进行查看。

　　2.2.3.4、载重报警浏览

　　载重报警浏览可以查看哪个料斗载重超过设置范围，整个库体载重量是否超过设置范围，以便客户能够即时地对料斗货物进行合理的重量分配。

　　3.系统安全性的实现

　　此回转库单机管理系统的安全性主要通过以下方法实现。

　　数据库的备份与恢复：此系统有大量的库存物品记录和报表信息，为了安全起见，可将数据库备份到其他介质上，如可通过U盘拷贝到安全的地方妥善保管，在系统遭到破坏时可利用备份信息迅速恢复数据库内容。

　　用户管理：当用户要对数控回转库进行操作时，必须首先由管理员在用户管理界面添加用户名、密码、分配操作权限，此用户才可登录系统对数控回转库进行操作。

　　针对自动化数控回转库的发展需求和我国装备制造业的发展目标，本文对基于Windows CE 实时操作系统下的数控回转库的单机管理系统进行了开发，并通过对嵌入式回转库控制系统的实时性与控制策略进行研究，实现了数控回转库控制系统友好的图形化人机界面，实现了数控回转库调试参数的设置、关键数据的监控、报警功能、单机库存物品的管理等功能。该研究为数控回转库以及其他装备制造企业采用嵌入式开发技术提供了一定的经验支持。