李云生 龍罡 簡金權(quán) 周建榮 張甲輝

摘 ?要：針對電機(jī)制造過程中勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)環(huán)境惡劣且效率低下，同時(shí)產(chǎn)品品質(zhì)無法保證的現(xiàn)狀，文章實(shí)現(xiàn)了一種應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)、存儲、通信和編程技術(shù)結(jié)合新設(shè)備改善生產(chǎn)現(xiàn)狀并提高智能制造水平的設(shè)計(jì)方案。采用VC++開發(fā)出電機(jī)生產(chǎn)線智能管理系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用先進(jìn)的多層分布式體系、分布式數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)生產(chǎn)線數(shù)據(jù)共享、完成電機(jī)線圈的自動(dòng)搬運(yùn)和生產(chǎn)線實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對加工工藝數(shù)據(jù)和作業(yè)過程中發(fā)生的故障報(bào)警信息和做歸檔記錄。接著給出了關(guān)鍵部分的程序?qū)崿F(xiàn)方法，最后對該設(shè)計(jì)方案的可行性、可靠性、系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間等功能和性能指標(biāo)做了現(xiàn)場實(shí)際驗(yàn)證，用戶體驗(yàn)良好，達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：分布式;VC++;智能管理

中圖分類號：TP274.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2020）28-0001-05

Abstract： In view of the current situation of high labor intensity， bad production environment and low efficiency in the process of motor manufacturing， and the product quality can not be guaranteed， this paper implements a design scheme of applying network， storage， communication and programming technology to improve the production status and improve the level of intelligent manufacturing. The intelligent management system of motor production line is developed by VC++. The system structure adopts advanced multi-layer distributed system， distributed database and data warehouse technology to realize data sharing of motor production line， complete automatic handling of motor coil and real-time monitoring of production line， and archive and record process data and fault alarm information during operation. Finally， the feasibility， reliability， system response time and other functions and performance indicators of the design are verified in the field， and the user experience is good to achieve the expected results.

Keywords： distributed; VC++; intelligent management

1 概述

中國制造2025規(guī)劃從2015年以來全面啟動(dòng)實(shí)施，其核心要素智能制造技術(shù)在多個(gè)行業(yè)已得到快速發(fā)展，而在素有“工業(yè)動(dòng)力之源”的電機(jī)領(lǐng)域，特別是電機(jī)線圈成型制造領(lǐng)域目前還處于空白狀態(tài)，亟需新技術(shù)與新設(shè)備提升智能制造技術(shù)水平。電機(jī)制造目前在國內(nèi)除微型電機(jī)外，其余大多屬于典型的離散型制造模式：多品種、小批量生產(chǎn)、機(jī)械化、自動(dòng)化水平低，普遍沒有自動(dòng)化生產(chǎn)線，各工序采用單機(jī)工位制造，并且設(shè)備間數(shù)據(jù)無法共享，故而工序與工序之間的搬運(yùn)主要靠人工完成，生產(chǎn)過程的一致性差、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低下，同時(shí)品質(zhì)無法保證。

針對電機(jī)行業(yè)的現(xiàn)狀，并順應(yīng)中國制造2025的發(fā)展需要，本文從軟件的角度介紹并實(shí)現(xiàn)了一種運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)通訊、數(shù)據(jù)庫、多線程編程等技術(shù)結(jié)合桁架機(jī)器人、智能柔性夾持裝置等新設(shè)備提升行業(yè)智能制造水平、改善生產(chǎn)現(xiàn)狀的設(shè)計(jì)方案。

使用VC++開發(fā)電機(jī)線圈生產(chǎn)線智能管理系統(tǒng)（以下簡稱系統(tǒng)），系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體遵循安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用、技術(shù)先進(jìn)、集成優(yōu)化的原則，采用當(dāng)前先進(jìn)的多層分布式體系結(jié)構(gòu)技術(shù)、分布式數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)實(shí)現(xiàn)電機(jī)生產(chǎn)線數(shù)據(jù)共享，結(jié)合桁架機(jī)器人、智能柔性夾持裝置等新設(shè)備實(shí)現(xiàn)桁架機(jī)器人和各工序設(shè)備的自動(dòng)匹配并完成電機(jī)線圈的自動(dòng)搬運(yùn)，實(shí)時(shí)監(jiān)控整條生產(chǎn)線，對加工關(guān)鍵工藝數(shù)據(jù)和作業(yè)過程中發(fā)生的故障報(bào)警信息和做歸檔記錄，并且預(yù)留和企業(yè)其他信息系統(tǒng)（MES、ERP等）的通信接口。最終實(shí)現(xiàn)成型線圈制造智能柔性化生產(chǎn)、減少人工作業(yè)，從而提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 總體設(shè)計(jì)

智能管理系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示。

由圖1可知，系統(tǒng)分三層設(shè)計(jì)：采集層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層。

采集層：負(fù)責(zé)對生產(chǎn)線各種設(shè)備數(shù)據(jù)完成獲取，然后通過數(shù)據(jù)傳輸通道（TCP/IP）將獲取到的數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)層。

數(shù)據(jù)層：負(fù)責(zé)對采集層上傳的數(shù)據(jù)匯總，并且實(shí)時(shí)存入MySql/SqlServer數(shù)據(jù)庫。

應(yīng)用層：部署智能管理系統(tǒng)，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析、處理、顯示、歸檔等功能。

2.2 功能設(shè)計(jì)

智能管理系統(tǒng)以層次化、模塊化設(shè)計(jì)為原則，系統(tǒng)采用VC++語言開發(fā)構(gòu)架，總體包含以下四個(gè)層級：接口層、協(xié)議層、作業(yè)層、界面層，如圖2所示：

（1）網(wǎng)絡(luò)通信模塊

數(shù)據(jù)通信是整個(gè)系統(tǒng)的基石，設(shè)計(jì)的好壞直接影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應(yīng)時(shí)間，進(jìn)而影響用戶體驗(yàn)。綜合分析：由于現(xiàn)場設(shè)備眾多且控制器品牌繁雜，有三菱PLC、臺達(dá)PLC、西門子PLC，每種控制器都需要穩(wěn)定的通訊驅(qū)動(dòng)來獲取數(shù)據(jù)，故而該部分的數(shù)據(jù)傳輸通道采用TCP/IP，用Socket組織數(shù)據(jù)，為了縮短采集周期、提高采集頻率、提高系統(tǒng)可靠性，采用多線程技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

m_pConnection.CreateInstance（"ADODB.Connection"）;

（3）連接字符串

_bstr_tconStr=_T（"Driver={MySQL ODBC 5.1Driver};SERVER=localhost;UID=root;PWD=123456;DATABASE=lszb;PORT=3306"）;

（4）用open函數(shù)連接數(shù)據(jù)庫

m_pConnection->Open（conStr，_T（""），_T（""），adModeUnknown）;

……

//執(zhí)行增加、刪除、修改操作

//執(zhí)行查詢操作

……

3.3 調(diào)度程序

調(diào)度程序根據(jù)桁架是否空閑和各工位的狀態(tài)信息，智能分配桁架作業(yè)指令，使其從一個(gè)工位搬運(yùn)線圈至下一工位，完成自動(dòng)搬運(yùn)功能。部分程序如下：

……

While（1）

{//在點(diǎn)擊了停止按鈕后，退出調(diào)度程序

if（m_stop==true） break;

//檢查搬運(yùn)桁架是否繁忙

if（m_servo.state==nobusy）

{//同時(shí)滿足漲型機(jī)投料和包帶機(jī)取料

if（Shp_state==S_get&&Tap_state==S_send）

//向搬運(yùn)桁架發(fā)送作業(yè)任務(wù)

{m_servo.write（Shp_get， Tap_send）;}

//同時(shí)滿足包帶機(jī)投料和繞線機(jī)取料

elseif（Tap_state==S_get&&Rao_state==S_send）

//向搬運(yùn)桁架發(fā)送作業(yè)任務(wù)

{m_servo.write（Tap_get， Rao_send）;}

……

}

}

4 運(yùn)行效果

4.1 本地測試

根據(jù)現(xiàn)場情況搭建測試環(huán)境，具體如表2所示：

通訊周期采用300ms，經(jīng)過本地初步測試，軟件能夠準(zhǔn)確的從數(shù)據(jù)庫調(diào)入數(shù)據(jù)、向設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，并且能夠?qū)崟r(shí)讀取設(shè)備信息，對于報(bào)警信息也能正確預(yù)警和歸檔。

4.2 現(xiàn)場測試

經(jīng)過在某公司長期運(yùn)行：模擬量合格率>99%;狀態(tài)量正確率>99%;遠(yuǎn)程控制正確率>99.99%;90%畫面調(diào)出時(shí)間≤1秒;網(wǎng)絡(luò)通信中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送時(shí)間<1秒;畫面實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)刷新周期<1秒。

系統(tǒng)進(jìn)入主界面后：自動(dòng)連接數(shù)據(jù)庫;自動(dòng)連接設(shè)備，并將連接情況顯示在主界面上;點(diǎn)擊調(diào)度啟動(dòng)可啟動(dòng)調(diào)度程序，再次點(diǎn)擊可停止調(diào)度程序;有報(bào)警信息時(shí)，會在界面下方自動(dòng)出現(xiàn)紅色提示。軟件部分測試界面如圖7所示。

5 結(jié)論

經(jīng)過長期現(xiàn)場測試，本文所描述的電機(jī)線圈智能管理系統(tǒng)運(yùn)行良好、性能穩(wěn)定、響應(yīng)及時(shí)，功能滿足使用要求、操作簡便，對降低生產(chǎn)線工作量、提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品品質(zhì)方面作用明顯，用戶體驗(yàn)良好達(dá)到預(yù)期效果。不足之處是由于本次系統(tǒng)采用MFC框架開發(fā)，在界面設(shè)計(jì)方面美觀度低、靈活性差，所以后續(xù)計(jì)劃采用QT框架開發(fā)。

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