數(shù)字化焊接車間的結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)問題研究

張克江

摘? ?要：現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展極大地促進(jìn)了社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，數(shù)字技術(shù)促進(jìn)了工業(yè)的發(fā)展，而焊接是工業(yè)化的一個(gè)重要組成部分。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高，傳統(tǒng)的焊接工藝和技術(shù)也逐漸轉(zhuǎn)向數(shù)字化焊接車間，其在產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率的提高、生產(chǎn)中出現(xiàn)問題的追溯性等方面發(fā)揮著重要的作用。文章闡述了數(shù)字化焊接車間的基本組成、實(shí)現(xiàn)的功能，并對典型的數(shù)字化焊接車間構(gòu)造進(jìn)行了探討，最后對數(shù)字化焊接車間結(jié)構(gòu)的管理以及應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化焊接車間;數(shù)據(jù)采集;智能化;自動(dòng)化設(shè)備;信息化

通過數(shù)字化和工業(yè)化的融合，提高工業(yè)化進(jìn)程。數(shù)字化焊接技術(shù)是數(shù)字化技術(shù)和焊接技術(shù)的有效融合，具有兩者共同特性的數(shù)字化應(yīng)用技術(shù)包含了焊接裝備數(shù)字化、焊接工藝數(shù)字化、焊接模擬仿真數(shù)字化等多個(gè)方面?？偟膩碚f，其特征與傳統(tǒng)的焊接技術(shù)具有明顯的區(qū)別，不僅可以對焊接裝備進(jìn)行自動(dòng)化和智能化控制，還能對整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行可視化管理。

1? ? 數(shù)字化焊接車間實(shí)現(xiàn)的功能

數(shù)字化焊接車間包括數(shù)字化軟硬件系統(tǒng)和智能化焊接設(shè)備。主要實(shí)現(xiàn)焊接設(shè)備的互聯(lián)互通、焊接工藝參數(shù)在線實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)感知、焊接智能評價(jià)評估、焊接任務(wù)自動(dòng)下達(dá)、焊接工藝智能設(shè)計(jì)、焊接工藝與質(zhì)量的全程可追溯、焊接系統(tǒng)和焊接過程的模擬仿真、焊接生產(chǎn)智能管控;監(jiān)控焊接參數(shù)中電流、電壓、速度及預(yù)熱后熱溫度，實(shí)時(shí)與設(shè)定的焊接工藝進(jìn)行比對，對超出工藝要求的焊接及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息。

2? ? 數(shù)字化焊接車間的基本組成

為了對整個(gè)焊接工藝進(jìn)行把控以及更好地傳遞車間的各個(gè)系統(tǒng)功能，完整的數(shù)字化焊接車間必須要包含以下因素。

2.1? 監(jiān)控及視頻服務(wù)器

監(jiān)控服務(wù)器是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，主要負(fù)責(zé)對系統(tǒng)中的自動(dòng)化節(jié)點(diǎn)進(jìn)行配置和管理。通過監(jiān)控系統(tǒng)，對自動(dòng)化焊接設(shè)備的生產(chǎn)過程進(jìn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)測和錄像的記錄，不僅能確保生產(chǎn)過程中的質(zhì)量和生產(chǎn)的穩(wěn)定性，還能對生產(chǎn)中的問題進(jìn)行追溯，以保證生產(chǎn)的順利開展。視頻服務(wù)器是將攝像頭采集到的各種數(shù)據(jù)，包含模擬視頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，通過數(shù)字編碼和打包，借助于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將信息傳輸給監(jiān)控服務(wù)器，以便管理人員能及時(shí)掌握這些信息，對焊接過程進(jìn)行掌控和把握。

2.2? 自動(dòng)化焊接設(shè)備

為了更好地接入數(shù)字化管理，自動(dòng)化焊接設(shè)備一般要具備網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控接口，便于順利地將焊接程序文件和采集到的焊接數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳和下載。另外，在設(shè)備的程序進(jìn)行更新或者焊接工藝進(jìn)行升級的時(shí)候，也需要對焊接程序文件進(jìn)行更改。

2.3? 監(jiān)控客戶端

這是管理人員和系統(tǒng)進(jìn)行互相對話的窗口。通過人機(jī)界面，管理員能實(shí)時(shí)查看焊接設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，也可對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查看，這就為焊接的生產(chǎn)追溯提供了可靠的信息。

2.4? 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)

網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的作用是采集自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)過程中的畫面，并將這些數(shù)據(jù)通過事先設(shè)定好的網(wǎng)絡(luò)傳輸給監(jiān)控服務(wù)器，以便管理人員進(jìn)行查看。為了保證監(jiān)控畫面的清晰度，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的分辨率要高。

2.5? 焊接攝像頭

由于焊接時(shí)對焊接部位的質(zhì)量要求很高，若工藝不到位，將直接影響焊接的質(zhì)量。因此，除了網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的監(jiān)控，還需要對焊接熔池的區(qū)域進(jìn)行畫面的采集。通過焊接攝像頭的布置，將采集到的數(shù)據(jù)傳遞給視頻服務(wù)器，并通過圖像信號(hào)的數(shù)字化進(jìn)行編碼處理，最終傳輸給監(jiān)控服務(wù)器，使管理人員能清晰地觀察到焊接的具體情況。

2.6? 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)

確保網(wǎng)絡(luò)上所有的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)順利實(shí)施交換，其是數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)可靠通信的保證。

2.7? 網(wǎng)絡(luò)防火墻

為了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全性，只有在必要的情況下才能連接到其他的網(wǎng)絡(luò)。

3? ? 典型數(shù)字化焊接車間的構(gòu)造

作為典型的數(shù)字化焊接車間，其構(gòu)造必須要具備3個(gè)層次。最上面即最頂層為車間網(wǎng)絡(luò)控制層，中間的一層為自動(dòng)化焊接設(shè)備的實(shí)時(shí)控制層，最下面一層為焊接設(shè)備中具體動(dòng)作控制單元層。這種自上而下的層次構(gòu)造的好處在于給管理人員提供了一個(gè)直觀、清晰的控制系統(tǒng)，便于管理人員快速而準(zhǔn)確地了解焊接設(shè)備的工作狀態(tài)和各種焊接參數(shù)。在布置數(shù)字化焊接車間時(shí)，需要考慮到后續(xù)硬件和軟件設(shè)施的升級和更新。有新的功能需求增加時(shí)，只需要在焊接設(shè)備中添加相應(yīng)的功能模塊即可，不需要對整個(gè)車間的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行重新布置，這樣不僅方便操作，還能使數(shù)字化的焊接車間功能不斷完善。當(dāng)有新的焊接設(shè)備導(dǎo)入焊接車間時(shí)，也只需要將這些焊接設(shè)備的實(shí)時(shí)控制器網(wǎng)絡(luò)端口和車間的網(wǎng)絡(luò)端口相連接，并完成相應(yīng)的IP地址，新的焊接設(shè)備就可以融入整個(gè)數(shù)字化焊接車間進(jìn)行工作。

4? ? 數(shù)字化焊接車間的結(jié)構(gòu)的管理與應(yīng)用

4.1? 生產(chǎn)管理

該過程指的是焊接程序的應(yīng)用和管理。當(dāng)管理人員通過事先設(shè)定好的賬號(hào)和密碼登錄到服務(wù)器后，就可以對焊接設(shè)備上的焊接程序進(jìn)行管理，從而實(shí)現(xiàn)焊接生產(chǎn)時(shí)的控制。管理的具體內(nèi)容包括上傳新的焊接程序、刪除舊的程序、對原程序進(jìn)行修改等。這些過程不需要管理人員進(jìn)入焊接現(xiàn)場，只需要在控制中心就可以實(shí)現(xiàn)。

4.2? 數(shù)據(jù)采集文件管理

通過監(jiān)控服務(wù)器，可以實(shí)現(xiàn)對焊接設(shè)備所采集到的數(shù)據(jù)和信息等文件進(jìn)行刪除、下載、查看等管理。當(dāng)長時(shí)間地采集數(shù)據(jù)后，由于數(shù)據(jù)的文件較大，會(huì)影響焊接設(shè)備的儲(chǔ)存空間，并進(jìn)一步影響焊接設(shè)備的正常使用。因此，對數(shù)據(jù)采集文件進(jìn)行管理有利于生產(chǎn)效率的提高。

4.3? 焊接設(shè)備監(jiān)控及管理

對焊接設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，可以了解每臺(tái)設(shè)備的生產(chǎn)負(fù)荷，為后續(xù)生產(chǎn)安排提供了重要的參考信息。

4.4? 設(shè)備圖像采集

設(shè)備圖像采集系統(tǒng)通過事先設(shè)定好的網(wǎng)絡(luò)將采集到的圖像等信息傳遞給控制中心，并通過監(jiān)控服務(wù)器的儲(chǔ)存功能將圖像信息保存。

5? ? 結(jié)語

隨著信息化和工業(yè)化的不斷融合，數(shù)字化焊接車間的功能逐漸完善，并且在車間焊接自動(dòng)化和焊接設(shè)備管理控制等方面的表現(xiàn)越來越突出，從而實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的生產(chǎn)。各種技術(shù)的融合為全面建設(shè)數(shù)字化焊接車間和自動(dòng)化生產(chǎn)管理提供了技術(shù)保障，從而進(jìn)一步提高了數(shù)字化焊接車間的標(biāo)準(zhǔn)和控制手段。

[參考文獻(xiàn)]

[1]蔡?hào)|紅，王旭光，楊旭東.焊接車間的技術(shù)基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)[J].電焊機(jī)，2012（6）：11-17，23.