基于組態監控技術的電火花毛化加工機床監控系統

本文介紹了電火花毛化加工工藝，建立了基于力控2.6版監控組態軟件的電火花毛化加工機床監控系統及軋輥毛化加工車間生產管理系統，并實現了對電火花毛化加工機床的遠程監控。

　　1、引言

　　目前，國內大多數機床監控系統屬于專用系統，其開放性較差，已不能滿足當今制造業的發展需求，屬于工廠內典型的 “自動化孤島”。而計算機軟件技術及工業控制網絡技術的發展，使得工廠自動化設備的互聯成為可能。組態軟件作為自動化系統“水平”和“垂直”集成的橋梁和紐帶[1]，已經廣泛應用于工業自動化的各個領域。組態監控技術為實施數據采集、過程監控、生產控制提供了基礎平臺，與檢測部件、控制部件構成復雜的應用系統，在節能、提高計量精度、改善產品質量、完成部門間精確傳遞生產信息等方面發揮核心作用，有利于企業消除信息孤島、降低運作成本、提高生產效率、加快市場反應速度。

　　2、電火花毛化加工機床監控系統

　　電火花毛化加工（Electro-discharge Texturing,縮寫為EDT）工藝將軋輥作為工件電極，以銅或石墨作為工具電極，將軋輥和工具電極均浸沒在絕緣工作液中，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和軸向往復直線運動，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無序的凹坑凸起組成的毛化形貌（如圖1所示）[2]。經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、家電等行業中被廣泛使用。

　　電火花毛化加工機床采用上下位計算機結構的監控系統實現信息管理和過程監控兩方面功能。下位機采用以順序邏輯控制和開關量信息處理見長的可編程控制器，負責軋輥旋轉和軸向運動、電極伺服運動、脈沖電源電壓電流輸出和工作液循環過濾等協調工作[2]。上位機采用工業控制計算機和Windows2000作為硬件和軟件平臺、利用力控2.6版監控組態軟件開發了電火花毛化加工本地監控程序和車間生產管理系統，并且通過以太網建立了遠程監控站、IE瀏覽站等應用程序。上位機通過FX2N-232-BD機能擴充板，采用RS232C串口通信協議，利用組態軟件自備的I/O設備驅動程序與下位機PLC進行通信。

　　3、電火花毛化加工本地監控

　　電火花毛化加工本地監控，即電火花毛化加工機床上位機系統，一方面

　　（1）對試驗機床的軋輥加工過程進行實時監控，以動畫的形式形象地表示。
　　（2）對試驗機床的工作液循環系統進行實時監控，在整個軋輥的加工過程中，動態地反映工作液系統的工作情況。
　　（3）對預先設置好的幾組軋輥加工工藝參數和工作液循環系統控制參數進行選擇，也可進行手動設置和修改，并可以通過DDE方式與第三方軟件Excel進行通信，將修改的參數進行保存。
　　（4）接受車間一級的管理系統下達的工作任務，并可選擇其中的某一個任務進行執行。
　　（5）實時地反映報警信息。當系統中出現故障時，報警窗口自動彈出，同時提供聲音報警（可選擇），并可查詢歷史報警信息。
　　（6）實時反映某些預先設定的變量的變化趨勢，并可查詢歷史趨勢。
　　（7）歷史報表功能，可查詢預設定變量在歷史某一段時間內的若干個時刻的值。
　　（8）變量總貌功能，可查看系統所有區域所有單元的變量的當前值。
　　（9）對操作人員進行管理，具有用戶登錄、注銷和修改口令等功能。另外，通過事件記錄還可以查詢操作人員的登錄和操作情況。

　　下位機主要負責對機床的故障判別和狀態檢測，并把這些信息傳遞給上位機等待命令，以及對軋輥加工子系統和工作液循環子系統進行控制。上位機則負責接收下位機信息，實時反映機床的工作狀態和報警信息，以及對軋輥加工的工藝參數和工作液循環系統的控制參數進行設置，同時還要接受車間級管理系統下達的工作任務。

　　此外，通過組態軟件提供的標準DDE接口，監控系統建立了與第三方軟件Microsoft Excel的連接，利用Excel報表功能對工藝參數和控制參數進行修改和保存。

　　4、軋輥毛化加工車間生產管理系統

　　傳統制造業的觀念將不能夠適應當前生產力的發展要求，工廠的信息化管理勢在必行。工廠的生產管理部門及時準確全面地掌握生產現場的作業信息，根據市場的需求變化并結合車間生產情況及時地調整生產計劃。基于力控2.6版組態軟件開發的軋棍毛化加工車間生產管理系統，實現了軋棍毛化加工車間軋輥檢測、軋棍磨光、軋輥毛化多步工序機床的集中監控和生產任務調度。該系統包括以下幾個模塊：

　　（1）機床集中監控模塊。該模塊主要反映軋輥檢測機、軋輥磨床和軋輥毛化加工機床的運行狀態、故障報警情況和工作任務的完成情況；
　　（2）任務管理模塊。該模塊負責車間機床的工作任務分配和統計；
　　（3）歷史數據查詢模塊。該模塊實現歷史報警查詢、歷史趨勢查詢等；
　　（4）人員管理模塊。定期或者不定期對技術人員、操作人員進行工作分工、工作權限密碼授權等方面管理。

　　車間管理系統向機床下達工作任務的實現原理如圖2所示。通過組態軟件提供的開放數據庫互連（open database connectivity，英文簡稱ODBC）接口與Access數據庫互連，將工作任務信息從數據庫中讀出，然后通過力控組態軟件的網絡應用程序NetServer和NetClient實現車間管理系統和機床監控系統兩個系統的實時數據庫共享，將工作任務傳達給電火花毛化加工機床及其它機床。