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随着“工业4.0”浪潮的兴起,当前各制造企业数字化车间/工厂的建设如火如荼。本文从国内某航天器制造企业的实际需求出发,引出当前数字化车间设备垂直集成模型和原则:设备逻辑分层,数据逐层交互。依据本模型设计了一套基于以太网控制自动化技术(EtherCAT)、传感器、网络技术、工控一体机以及焊接数据管理软件平台的焊接车间设备信息化集成方案,实现了焊接车间生产设备的网络化检测。 接着对本系统车间设备层使用的工业以太网——EtherCAT的原理、网络主/从站的实现做了详细的介绍:基于标准网卡和改造的以太网协议实现数据通讯、采用TwinCAT作为分布式测控网络的主站软件、FB1111模块加单片机系统作为数据采集及通讯的从站硬件。而后,介绍了多种焊接过程参数的传感原理和统一接口的模数转换方案。本课题采用了基于PC的TwinCAT PLC作为分布式采集网络的控制器,其获取的过程数据不停地缓冲在设置的缓冲区中,随后安装在Windows平台下的焊接数据管理客户端软件通过ADS协议获取PLC缓冲区的数据,对数据进行实时显示、在线记录、及时上传、网络存储,并可供远程WEB访问。 然后,详细介绍了焊接数据监测系统软件平台各部分软件设计,包括:基于Oracle的数据库设计;基于.NET框架用C#语言开发的焊接数据采集管理客户端程序设计,其中包括人员/任务信息管理、实时数据采集、无损数据记录、重要数据上传、数据文件网络存储、历史数据分析;基于Java的WEB程序设计以及多种网络服务的实现。文中就部分重要功能给出了相应的代码实现。 对于焊接过程历史数据,系统客户端软件中集成了分析模块,包括对焊接信号进行统计分析、时域分析、频域分析、功率特性分析、UI相图分析等。本文第五章描述了这些分析算法的原理并给出了部分实现代码。 最后,展示了本系统的实物信息,并对系统中软硬件功能进行了测试,表明该系统能实现焊接过程数据实时采集、远程管理;另外,系统可与企业内部生产制造管理系统(MES)对接,顺利实现焊接设备的信息化集成,且系统结构简单、易于拓展,应用前景广阔。