韓二陽 張海清 孔繁榮 湯潮武 文江飛

（中建鋼構(gòu)四川有限公司，眉山 620564）

目前，國內(nèi)絕大多數(shù)鋼結(jié)構(gòu)制造廠在焊接生產(chǎn)管理過程中存在焊接工效統(tǒng)計(jì)難、工藝參數(shù)監(jiān)管弱以及焊工考核無參考等問題，嚴(yán)重制約了焊接車間精益化管理水平的提升。因此，傳統(tǒng)人工手抄式工效統(tǒng)計(jì)表（見圖1）已經(jīng)不能滿足企業(yè)發(fā)展的需求，因此本文基于數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理開發(fā)了一套焊工工效管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括了工藝參數(shù)采集、焊接參數(shù)存儲(chǔ)、焊工工效分析、違規(guī)作業(yè)日志以及考核報(bào)表輸出等功能。

圖1 傳統(tǒng)手抄式工效統(tǒng)計(jì)表

1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要由車間數(shù)據(jù)采集部分和辦公室數(shù)據(jù)處理部分組成，如圖2所示。其中，數(shù)據(jù)采集部分主要實(shí)現(xiàn)焊接工藝參數(shù)提取和存儲(chǔ)功能；數(shù)據(jù)處理部分主要對(duì)每個(gè)焊工工作量及工藝超標(biāo)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并輸出月度報(bào)表。

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

2 數(shù)據(jù)采集板設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集板是基于STC89C52單片機(jī)和CH375模塊進(jìn)行開發(fā)，由傳感器層、數(shù)據(jù)采集層和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層組成，如圖3所示[1]。其中，電流傳感器選用可拆卸的霍爾電流傳感器；電壓傳感器采用電阻分壓式傳感器。傳感器信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換芯片以數(shù)字信號(hào)形式輸入STC89C52對(duì)應(yīng)端口進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

單片機(jī)程序流程如圖4所示，上電后先運(yùn)行初始化配置程序，完成寄存器定義及通信口設(shè)置等工作；數(shù)據(jù)采集前先將焊接電壓U和焊接電流I對(duì)應(yīng)緩存數(shù)組清零，然后開始讀取A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。由于焊接電流波動(dòng)較大，程序通過50次求平均數(shù)的方式提取單次采取值，為了提取有效的焊接參數(shù)，程序?qū)⒑附与娏餍∮?0A的數(shù)據(jù)剔除,最后將有效數(shù)據(jù)通過串口送入CH375模塊。

圖3 數(shù)據(jù)采集板架構(gòu)圖

圖4 單片機(jī)程序流程圖

該系統(tǒng)通過USB總線接口芯片CH375實(shí)現(xiàn)單片機(jī)數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)功能，CH375具有8位數(shù)據(jù)總線、讀寫片選控制線以及中斷輸出；在USB主機(jī)方式中，CH375可以通過串行輸入、串行輸出和中斷輸出，并與單片機(jī)相連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)功能，具體架構(gòu)如圖5所示[2]。

圖5 單片機(jī)與CH375模塊通訊架構(gòu)

3 數(shù)據(jù)分析軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析功能基于labvIEW測(cè)控軟件和oracle數(shù)據(jù)庫軟件開發(fā)，主要功能是對(duì)焊工U盤數(shù)據(jù)進(jìn)行定期匯總，通過labvIEW程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行解碼、處理和統(tǒng)計(jì)，并存入oracle數(shù)據(jù)庫以備后續(xù)調(diào)閱，程序頁面如圖6所示。

該系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理軟件主要有數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)處理、報(bào)表輸出三部分組成，數(shù)據(jù)讀取部分實(shí)現(xiàn)焊工U盤內(nèi)數(shù)據(jù)解碼和讀取功能，并以特定順序存入oracle數(shù)據(jù)庫中，即“焊工編號(hào)+焊接電流+焊接電壓+時(shí)鐘信息”；數(shù)據(jù)處理部分實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析功能，包括焊工焊接時(shí)間統(tǒng)計(jì)、焊工熱輸入量統(tǒng)計(jì)以及焊工工藝超標(biāo)次數(shù)統(tǒng)計(jì)等；報(bào)表輸出部分實(shí)現(xiàn)對(duì)各車間焊工工效統(tǒng)計(jì)和排名、輸出各車間焊工工效報(bào)表和全廠焊工工效報(bào)表功能。

圖6 數(shù)據(jù)處理程序界面

4 結(jié)語

為實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)制造廠焊工工效數(shù)字化統(tǒng)計(jì)，本文設(shè)計(jì)了一套基于labvIEW測(cè)控軟件和oracle數(shù)據(jù)庫的管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有通用性強(qiáng)、操作簡單和經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)，適用于傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)制造廠或其他焊接加工類企業(yè)，借助該系統(tǒng)能夠提高生產(chǎn)管理精益化水平，有利于降低企業(yè)管理成本，值得大力推廣。