基于組態(tài)監(jiān)控技術(shù)的電火花毛化加工機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)

本文介紹了電火花毛化加工工藝，建立了基于力控2.6版監(jiān)控組態(tài)軟件的電火花毛化加工機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)及軋輥毛化加工車(chē)間生產(chǎn)管理系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)電火花毛化加工機(jī)床的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

　　1、引言

　　目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)屬于專(zhuān)用系統(tǒng)，其開(kāi)放性較差，已不能滿(mǎn)足當(dāng)今制造業(yè)的發(fā)展需求，屬于工廠內(nèi)典型的 “自動(dòng)化孤島”。而計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)及工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使得工廠自動(dòng)化設(shè)備的互聯(lián)成為可能。組態(tài)軟件作為自動(dòng)化系統(tǒng)“水平”和“垂直”集成的橋梁和紐帶[1]，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化的各個(gè)領(lǐng)域。組態(tài)監(jiān)控技術(shù)為實(shí)施數(shù)據(jù)采集、過(guò)程監(jiān)控、生產(chǎn)控制提供了基礎(chǔ)平臺(tái)，與檢測(cè)部件、控制部件構(gòu)成復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)，在節(jié)能、提高計(jì)量精度、改善產(chǎn)品質(zhì)量、完成部門(mén)間精確傳遞生產(chǎn)信息等方面發(fā)揮核心作用，有利于企業(yè)消除信息孤島、降低運(yùn)作成本、提高生產(chǎn)效率、加快市場(chǎng)反應(yīng)速度。

　　2、電火花毛化加工機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)

　　電火花毛化加工（Electro-discharge Texturing,縮寫(xiě)為EDT）工藝將軋輥?zhàn)鳛楣ぜ姌O，以銅或石墨作為工具電極，將軋輥和工具電極均浸沒(méi)在絕緣工作液中，電火花放電加工在軋輥表面形成凹坑和凸起。隨著軋輥的勻速旋轉(zhuǎn)和軸向往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，軋輥表面的凹坑凸起螺旋線交叉密化重疊就形成了由隨機(jī)無(wú)序的凹坑凸起組成的毛化形貌（如圖1所示）[2]。經(jīng)電火花毛化軋輥冷軋而成的毛化鋼板因具有良好的沖壓性和涂覆性而在汽車(chē)、家電等行業(yè)中被廣泛使用。

　　電火花毛化加工機(jī)床采用上下位計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息管理和過(guò)程監(jiān)控兩方面功能。下位機(jī)采用以順序邏輯控制和開(kāi)關(guān)量信息處理見(jiàn)長(zhǎng)的可編程控制器，負(fù)責(zé)軋輥旋轉(zhuǎn)和軸向運(yùn)動(dòng)、電極伺服運(yùn)動(dòng)、脈沖電源電壓電流輸出和工作液循環(huán)過(guò)濾等協(xié)調(diào)工作[2]。上位機(jī)采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和Windows2000作為硬件和軟件平臺(tái)、利用力控2.6版監(jiān)控組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)了電火花毛化加工本地監(jiān)控程序和車(chē)間生產(chǎn)管理系統(tǒng)，并且通過(guò)以太網(wǎng)建立了遠(yuǎn)程監(jiān)控站、IE瀏覽站等應(yīng)用程序。上位機(jī)通過(guò)FX2N-232-BD機(jī)能擴(kuò)充板，采用RS232C串口通信協(xié)議，利用組態(tài)軟件自備的I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與下位機(jī)PLC進(jìn)行通信。

　　3、電火花毛化加工本地監(jiān)控

　　電火花毛化加工本地監(jiān)控，即電火花毛化加工機(jī)床上位機(jī)系統(tǒng)，一方面

　　（1）對(duì)試驗(yàn)機(jī)床的軋輥加工過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以動(dòng)畫(huà)的形式形象地表示。
　　（2）對(duì)試驗(yàn)機(jī)床的工作液循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在整個(gè)軋輥的加工過(guò)程中，動(dòng)態(tài)地反映工作液系統(tǒng)的工作情況。
　　（3）對(duì)預(yù)先設(shè)置好的幾組軋輥加工工藝參數(shù)和工作液循環(huán)系統(tǒng)控制參數(shù)進(jìn)行選擇，也可進(jìn)行手動(dòng)設(shè)置和修改，并可以通過(guò)DDE方式與第三方軟件Excel進(jìn)行通信，將修改的參數(shù)進(jìn)行保存。
　　（4）接受車(chē)間一級(jí)的管理系統(tǒng)下達(dá)的工作任務(wù)，并可選擇其中的某一個(gè)任務(wù)進(jìn)行執(zhí)行。
　　（5）實(shí)時(shí)地反映報(bào)警信息。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)故障時(shí)，報(bào)警窗口自動(dòng)彈出，同時(shí)提供聲音報(bào)警（可選擇），并可查詢(xún)歷史報(bào)警信息。
　　（6）實(shí)時(shí)反映某些預(yù)先設(shè)定的變量的變化趨勢(shì)，并可查詢(xún)歷史趨勢(shì)。
　　（7）歷史報(bào)表功能，可查詢(xún)預(yù)設(shè)定變量在歷史某一段時(shí)間內(nèi)的若干個(gè)時(shí)刻的值。
　　（8）變量總貌功能，可查看系統(tǒng)所有區(qū)域所有單元的變量的當(dāng)前值。
　　（9）對(duì)操作人員進(jìn)行管理，具有用戶(hù)登錄、注銷(xiāo)和修改口令等功能。另外，通過(guò)事件記錄還可以查詢(xún)操作人員的登錄和操作情況。

　　下位機(jī)主要負(fù)責(zé)對(duì)機(jī)床的故障判別和狀態(tài)檢測(cè)，并把這些信息傳遞給上位機(jī)等待命令，以及對(duì)軋輥加工子系統(tǒng)和工作液循環(huán)子系統(tǒng)進(jìn)行控制。上位機(jī)則負(fù)責(zé)接收下位機(jī)信息，實(shí)時(shí)反映機(jī)床的工作狀態(tài)和報(bào)警信息，以及對(duì)軋輥加工的工藝參數(shù)和工作液循環(huán)系統(tǒng)的控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)還要接受車(chē)間級(jí)管理系統(tǒng)下達(dá)的工作任務(wù)。

　　此外，通過(guò)組態(tài)軟件提供的標(biāo)準(zhǔn)DDE接口，監(jiān)控系統(tǒng)建立了與第三方軟件Microsoft Excel的連接，利用Excel報(bào)表功能對(duì)工藝參數(shù)和控制參數(shù)進(jìn)行修改和保存。

　　4、軋輥毛化加工車(chē)間生產(chǎn)管理系統(tǒng)

　　傳統(tǒng)制造業(yè)的觀念將不能夠適應(yīng)當(dāng)前生產(chǎn)力的發(fā)展要求，工廠的信息化管理勢(shì)在必行。工廠的生產(chǎn)管理部門(mén)及時(shí)準(zhǔn)確全面地掌握生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)信息，根據(jù)市場(chǎng)的需求變化并結(jié)合車(chē)間生產(chǎn)情況及時(shí)地調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃。基于力控2.6版組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)的軋棍毛化加工車(chē)間生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了軋棍毛化加工車(chē)間軋輥檢測(cè)、軋棍磨光、軋輥毛化多步工序機(jī)床的集中監(jiān)控和生產(chǎn)任務(wù)調(diào)度。該系統(tǒng)包括以下幾個(gè)模塊：

　　（1）機(jī)床集中監(jiān)控模塊。該模塊主要反映軋輥檢測(cè)機(jī)、軋輥磨床和軋輥毛化加工機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警情況和工作任務(wù)的完成情況；
　　（2）任務(wù)管理模塊。該模塊負(fù)責(zé)車(chē)間機(jī)床的工作任務(wù)分配和統(tǒng)計(jì)；
　　（3）歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)模塊。該模塊實(shí)現(xiàn)歷史報(bào)警查詢(xún)、歷史趨勢(shì)查詢(xún)等；
　　（4）人員管理模塊。定期或者不定期對(duì)技術(shù)人員、操作人員進(jìn)行工作分工、工作權(quán)限密碼授權(quán)等方面管理。

　　車(chē)間管理系統(tǒng)向機(jī)床下達(dá)工作任務(wù)的實(shí)現(xiàn)原理如圖2所示。通過(guò)組態(tài)軟件提供的開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)互連（open database connectivity，英文簡(jiǎn)稱(chēng)ODBC）接口與Access數(shù)據(jù)庫(kù)互連，將工作任務(wù)信息從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀出，然后通過(guò)力控組態(tài)軟件的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序NetServer和NetClient實(shí)現(xiàn)車(chē)間管理系統(tǒng)和機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)兩個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)共享，將工作任務(wù)傳達(dá)給電火花毛化加工機(jī)床及其它機(jī)床。