鉚焊車間的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用

王德學(xué)

（中國航發(fā)常州蘭翔機(jī)械有限責(zé)任公司，江蘇常州213022）

鉚焊車間的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用

王德學(xué)

（中國航發(fā)常州蘭翔機(jī)械有限責(zé)任公司，江蘇常州213022）

無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在鉚焊車間應(yīng)用分為火焰切割下料系統(tǒng)和焊接電源程控系統(tǒng)，將現(xiàn)有的無線局域網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際制造工業(yè)中，體現(xiàn)新技術(shù)的融合，為生產(chǎn)管理提供優(yōu)化的管理方式，做到全員實(shí)時(shí)控制的管理效果和產(chǎn)品統(tǒng)一編碼質(zhì)量可追溯，為現(xiàn)代化企業(yè)管理提供一種模式和趨勢。

鉚焊車間；無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；身份碼；數(shù)控；火焰切割；焊接電源；實(shí)時(shí)監(jiān)控

1　數(shù)控火焰切割機(jī)方面的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建造實(shí)施

下料工段是鉚焊車間的首道工序，屬于關(guān)鍵受控節(jié)點(diǎn)之一，下料采用的是數(shù)控火焰切割設(shè)備。

鉚焊車間現(xiàn)有12臺各規(guī)格的數(shù)控火焰切割設(shè)備，所有的數(shù)控火焰切割設(shè)備雖不是同一廠家，但是其均為微機(jī)操作系統(tǒng)，可將其統(tǒng)一改造或升級為Windows XP系統(tǒng)，以便于集中方便操作管理。各設(shè)備的原操作是編程人員使用3.5軟盤或U盤將編好的程序輸入到單臺機(jī)器上再開始操作。另考慮到實(shí)際布局，即各數(shù)控火焰切割設(shè)備分布于車間不同工位，還有部分設(shè)備屬于移動型，將根據(jù)具體工作要求而移動到工件附近進(jìn)行切割操作，據(jù)此采用建立無線局域網(wǎng)（WLAN）系統(tǒng)，即采用高主頻網(wǎng)絡(luò)專用處理器，其具有數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、更大的傳輸覆蓋面和更遠(yuǎn)傳輸距離等優(yōu)勢，以此來解決數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸問題，并可保證運(yùn)行的穩(wěn)定性。

選用目前市場TP-LINK的企業(yè)級無線路由器，功率450M，開放空間覆蓋半徑100m，這款路由器為高通系列的高性能低功耗處理器及TP-LINK的企業(yè)路由平臺，外加先進(jìn)的射頻半導(dǎo)體芯片，TP-LINK獨(dú)有的天線系統(tǒng)。企業(yè)級路由器組成了系統(tǒng)大腦，而對每臺數(shù)控設(shè)備內(nèi)部加裝數(shù)字化通信控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字移動終端對設(shè)備的控制，對切割系統(tǒng)的功能進(jìn)行設(shè)定和遠(yuǎn)程處理切割過程中的參數(shù)控制，以及多臺套設(shè)備的遠(yuǎn)程調(diào)控監(jiān)視，并進(jìn)而感知所有設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，通過對這些狀態(tài)數(shù)據(jù)的快速準(zhǔn)確的處理和判斷，真正實(shí)現(xiàn)了無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)一線，于此構(gòu)成了覆蓋整個鉚焊工段的火焰切割部分無線局域網(wǎng)系統(tǒng)。并進(jìn)一步與企業(yè)的辦公局域網(wǎng)鏈接，構(gòu)成企業(yè)辦公局域網(wǎng)的一個靜態(tài)IP地址，而由這個企業(yè)級路由器分配的數(shù)控火焰切割設(shè)備全部設(shè)定為靜態(tài)IP，由于企業(yè)路由器的射頻串?dāng)_隔離技術(shù)使得多臺設(shè)備可同時(shí)單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)，不存在相互干擾等待的現(xiàn)象。所選的無線路由器所具有的防火墻功能，可防止外部網(wǎng)絡(luò)的攻擊，還可優(yōu)化網(wǎng)內(nèi)部門與部門之間，員工相互之間，管理層與員工之間的隔離，并通過加密妥善保管了企業(yè)數(shù)據(jù)信息，防止泄密。以此功能實(shí)現(xiàn)操作的單一性和觀摩的多元性，實(shí)現(xiàn)了制作過程的操作智能化，管控高度集中化。

企業(yè)級無線局域網(wǎng)的建立，通過系統(tǒng)的設(shè)定，投產(chǎn)產(chǎn)品的代碼唯一，投產(chǎn)產(chǎn)品的各零部件的代碼也是在產(chǎn)品唯一代碼下派生的，也是唯一的。身份固定，電子化管理，可追溯性強(qiáng)。即產(chǎn)品在計(jì)劃部門排產(chǎn)后獲得了產(chǎn)品代碼，工藝部門依據(jù)產(chǎn)品代碼編制各零部件的下級代碼，依據(jù)此代碼鉚焊車間工藝和編程人員編制程序，以電子審批后下發(fā)給操作者；火焰下料部門操作工人按指令實(shí)施程序操作及產(chǎn)品加工功能；此外，編程技術(shù)工藝人員和質(zhì)檢人員按設(shè)定還具有可以實(shí)時(shí)監(jiān)控跟蹤的功能，其可據(jù)此功能完善工藝文件和工藝紀(jì)律；調(diào)度人員可依系統(tǒng)設(shè)定功能，監(jiān)視工作進(jìn)度；領(lǐng)導(dǎo)層依據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的統(tǒng)籌功能，可以知曉每臺設(shè)備的生產(chǎn)進(jìn)度、故障狀況，進(jìn)而知曉依據(jù)系統(tǒng)分配的加工產(chǎn)品的唯一的身份代碼可知產(chǎn)品的加工制度和質(zhì)量狀況。根據(jù)授權(quán)狀況，只有設(shè)備操作者具有啟動設(shè)備權(quán)限，其余人員只有監(jiān)控權(quán)限。

這套系統(tǒng)的實(shí)施，產(chǎn)品自動化程度高；信息反饋及時(shí)有效，可追溯性強(qiáng)，全員參與到產(chǎn)品質(zhì)量過程中。調(diào)度人員可以最大化的利用車間內(nèi)設(shè)備，使之可以實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

2　無線網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)在焊接電源方面的建造實(shí)施

鉚焊工作的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)是焊接電源，裝備制造業(yè)的鉚焊車間的焊接電源以埋弧焊機(jī)、氣保焊機(jī)和手弧焊機(jī)為主，焊接電源的操作者必須是具有一定經(jīng)驗(yàn)并取得相應(yīng)資質(zhì)的技術(shù)工人。而工件的焊接質(zhì)量控制是通過實(shí)施經(jīng)過審批的焊接工藝來實(shí)現(xiàn)的，這個實(shí)施過程日常以焊接技術(shù)工人操作為主，以焊接工藝員和檢驗(yàn)人員不定時(shí)的檢查和記錄及重要節(jié)點(diǎn)的報(bào)檢為輔，進(jìn)而控制焊接質(zhì)量。焊接操作者是實(shí)時(shí)工藝規(guī)范執(zhí)行者和質(zhì)量控制者，隨著企業(yè)的發(fā)展，人管時(shí)代已逐漸被制度管理所取代，但制度管理卻使得操作者存在投機(jī)偷懶的機(jī)會，在監(jiān)管空隙調(diào)整工藝參數(shù)，造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定因素的產(chǎn)生。因此在現(xiàn)代級企業(yè)中焊接工藝的實(shí)施狀態(tài)，決定了產(chǎn)品的焊接質(zhì)量。這個實(shí)施狀態(tài)在無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的加入后可以實(shí)現(xiàn)各人各層次的實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控的數(shù)據(jù)還可以加以利用作為產(chǎn)品質(zhì)量溯源的證據(jù)，或者作為異常情況報(bào)警的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，或者作為統(tǒng)計(jì)工作的第一手資料。

焊接設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測是通過對焊接電源的改造來完成的，在原有的設(shè)備基礎(chǔ)上，將焊接電源的電路實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，進(jìn)而與電力電子技術(shù)、信號處理技術(shù)及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)相互結(jié)合，來完成焊接電源的運(yùn)行參數(shù)的傳遞、監(jiān)測和控制，以控制電路言，焊接設(shè)備的焊接電源部分借助數(shù)字信號處理器（DSP）技術(shù)實(shí)現(xiàn)模擬PID控制器和信號發(fā)生電路（PWM）的數(shù)字化控制，由單片機(jī)（MCU）就可以實(shí)現(xiàn)在線靜態(tài)和動態(tài)參數(shù)的自適應(yīng)控制。單片機(jī)（MCU）來負(fù)責(zé)系統(tǒng)的整體管理，比如焊接工藝參數(shù)的預(yù)先設(shè)置和給定參數(shù)的輸出，而焊接電源的信號產(chǎn)生，各工藝參數(shù)的數(shù)字化控制則由數(shù)字信號處理器（DSP）來完成。如此改造的數(shù)字化焊接電源可以實(shí)現(xiàn)柔性化控制和多項(xiàng)功能的集成處理，具有高精度的控制性能，高穩(wěn)定性的系統(tǒng)，協(xié)調(diào)性良好，此外還利于功能的升級。焊接電源的外特性、調(diào)節(jié)特性和動特性的控制將更系統(tǒng)靈活，作為工藝及質(zhì)檢人員可以遠(yuǎn)程監(jiān)測到實(shí)時(shí)的焊接電源具體工藝參數(shù)值，作為設(shè)備管理員還可以遠(yuǎn)程監(jiān)控每臺設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是否穩(wěn)定，是否有異常變化。改造后的數(shù)字化焊接電源還可以預(yù)先存儲上多組評定合格的焊接工藝參數(shù)，留待操作者選擇，方便規(guī)范了工藝。利用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)以加強(qiáng)信息管理服務(wù)，提高生產(chǎn)過程中設(shè)備的遠(yuǎn)程多級多機(jī)監(jiān)控、減少操作工人非法操作幾率，為合理計(jì)劃安排生產(chǎn)計(jì)算焊接工作量和跟蹤生產(chǎn)進(jìn)度提供保障。為產(chǎn)品的單一碼提供可形性的基礎(chǔ)，為質(zhì)量問題的溯源做到有根可尋。

以上控制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸是應(yīng)用無線加密大數(shù)據(jù)傳輸方式來實(shí)現(xiàn)的，通過大數(shù)據(jù)傳輸解決了傳輸速度方面的慢卡及網(wǎng)絡(luò)覆蓋方面的狹小現(xiàn)象。無線傳輸則使得車間空間內(nèi)不存在蜘蛛網(wǎng)似的傳輸線，方便靈活并解決了外部不良作業(yè)環(huán)境對有線網(wǎng)絡(luò)的限制。通過加密處理，保證了企業(yè)技術(shù)資料的安全性和保密性，對于外界的無序干擾有著決定性的限制作用。

3　結(jié)語

焊接電源數(shù)字化改造時(shí)將擁有單脈沖、雙脈沖、平特性等多種焊接模式，能夠?qū)μ间?、不銹鋼、鋁合金等多種材料實(shí)現(xiàn)焊接過程。火焰數(shù)控切割設(shè)備和焊接電源數(shù)字化改造時(shí)使其所在系統(tǒng)具有群控功能。借助無線網(wǎng)絡(luò)，通過移動終端實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控各設(shè)備。不同層次管理人員依職責(zé)獲得的授權(quán)是不同的，依職責(zé)可進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的統(tǒng)一設(shè)置，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，可以對設(shè)備讀取參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信。

這種借助以單片機(jī)為主體所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在保證產(chǎn)品唯一編碼的前提下，可追溯產(chǎn)品質(zhì)量狀態(tài)和加工狀態(tài)，使得企業(yè)整體效益和效率得以顯著提高，為產(chǎn)品的單件質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為營造信息化企業(yè)夯實(shí)了基礎(chǔ)。

［1］楊帆.基于ZIGBEE無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.科技信息，2013，（35）：183.

［2］胡建明.基于條碼和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的企業(yè)物流管理系統(tǒng)［D］.電子科技大學(xué)，2008.

［3］陳琳.鑄造車間自動配料監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］.湖南大學(xué)，2013.

Wireless network technology of plate-work shop

WANG De-xue
（Changzhou Lanxiang Machinery Co.，Ltd.，China Aviation Engine Group，Changzhou 213022，China）

Wireless network technology of plate-work shop is divided into flame cutting system and welding source programmed controlsystem.The application of the existingwireless network technology in actualmanufacturing industries has reflected the integration ofnew technologies.Ithas provided amode and trend formodern enterprisemanagementwith optimalmanage mentmode，real-time controlonmanagementeffectand traceability on unified coding.

Plate-work shop；Wireless network technology；Identity code；Numerical control；Flame cutting；Welding source；Real-timemonitoring

F273；TG938

B

1674-8646（2016）18-0036-02

2016-07-21

王德學(xué)（1971-），男，黑龍江哈爾濱人，高級工程師，工學(xué)學(xué)士，從事機(jī)械加工工藝、企業(yè)信息化規(guī)劃建設(shè)、計(jì)算機(jī)軟件研發(fā)等工作研究。