基于SQL server数据库的工业点焊机控制系统设计

0 引言

    板式换热器是液—液、汽—液进行热交换的理想设备，广泛应用于冶金、石油、化工、食品、制药、船舶、纺织、造纸等行业，是加热、冷却、热回收、快速灭菌等用途的优良设备。板料是换热器的基本组件，随换热器类型的不同，板料的形状、大小、加工方式均不同。宽通道焊接式板式换热器板料的加工是在两个对叠的工件上实现多点分步式焊接。工业点焊机将两板料接触部分压紧在两电极间，通过电流流经板料接触面及临近区域产生的电阻热，将其加热到熔化或塑性状态，达到焊接的目的，从而使板料形成紧密的接触。为了实现焊接过程的连续自动化，高性能的点焊机的选择是基础，控制电路的合理设计是保证而实现每个焊点的质量监控，可以使焊接生产信息化和规范化，有利于焊接质量的保证和焊接失效原因的分析。本文以国内某知名换热企业工业焊机的控制过程为例阐述其系统设计。

1 控制系统设计

    1.1 点焊机的选用

    采用德国博世(BOSCH)力士乐公司的点焊机，点焊机由PSI6000中频控制器和PSG6130变压器组合。PSI6000中频控制器集成了普通中频控制器PSI6300、焊接监测控制器SQ6000(恒功率控制技术和超声波控制技术)和伺服运动控制器(气动)，可以对焊接电流、时间、熔核大小、位置位移、压力等进行控制。同时配套的BOS6000焊接控制软件结合强大的SQL数据库，可以方便地把以上焊接数据进行统计和保存。SG6130变压器内部装有次级电压和电流传感器以实现最高效的能量输出和最多的监测功能，满足各种焊接产品的精度和质量要求。全伺服气动控制产品可以精确控制焊接的位移、压力、位置，能够达到0.05毫米的定位精度和编程控制。

    1.2 焊接过程的控制

    由PLC控制点焊机的启停及焊接动作过程。选用三菱公司的FX2N可编程控制器，一台PLC控制5台点焊机。也即在板料上5台点焊机同时动作，一次成型5个焊点，一组焊完，移动电极至下一组继续焊接，焊点之间顺次排列。

    点焊机的焊接控制工艺为：

    1)PLC启动后，控制电磁阀动作；

    2)电磁阀到位后，启动点焊机控制器PSI6000工作；

    3)焊接完成后，控制器PSI6000输出完成信号至PLC；

    4)PLC接受到焊接完成信号后，给出伺服电机启动信号，工件移动；

    5)工件移动到位，继续下一次的焊接。PLC的I/O接线见图1所示。

图1 PLC的I/O图

2 焊点信息化数据的形成

    为了在计算机上实时显示或输出板料上每个焊点的焊接参数，即电流、时间、压力，应用KingView组态软件开发基于Windows操作平台的可视化友好界面，实现焊接参数设置、工况显示、运行控制、数据统计和历史记录查询等功能。它实时接受各PLC采集的焊点位置信息及SQL数据库传来焊接参数信息，监控点焊机整体运行情况。要生成焊接数据报表，组态软件需要采集两组数据，一组为板料上每个焊点的位置信息，即焊点在板料上所处的排、列位置，另一组为焊接时焊点的电流、时间等参数。前一组数据通过PLC传递采集，后一组数据由电焊机的SQL数据库传来。数据传输框图见图2所示。

图2 信息传输框图

    2.1 焊点位置数据的采集

    为了得到每个焊点的位置信息(排、列等)，需要PLC实时向组态软件传递信息。而组态王为PLC数据采集和控制提供的大量标准的驱动程序，因此只需定义PLC与组态王之间的通讯格式、PLC通讯站号等数据即可。

    应用计算机链接与无协议通讯(RS指令)格式，即D8120来定义数据长度，奇偶效验和波特率等。梯形图如图3所示。

图3 通讯数据的定义

    可编程控制器的站点号是通过特殊数据寄存器D8121来设定的。设定范围从00H到0FH。若设定点焊机为0号站，其程序如图4所示。

图4 PLC通讯站号的定义

    将组态软件中D3000定义为焊接点的压力变量。如图5所示。

图5 压力变量的定义

    通过上述定义后，应用组态软件将各可编程控制器上的运行变量(即排、列、压力)插入到数据报表中，这样数据报表中就会有焊接点排、列、压力等一系列相关的数据参数。

    2.2 焊接点参数的采集

    博世(BOSCH)点焊机带有网络化的接口模块，电焊机之间通过以太网连接。采用的TCMP协议，每台电焊机可唯一设定一个IP地址和子网掩码，从而在网络中可唯一标识该电焊机，以实现焊接过程的网络化管理和监控，使焊接生产实现信息化和规范化。

    点焊机焊接时的焊接电流、时间等参数直接影响焊点的大小与焊接的牢固程度。不同板料有不同的焊接电流、时间的要求，其参数调节是由点焊机的中频控制器完成的。点焊机自带的BOS6000焊接控制软件结合强大的SQL数据库对每一个焊接点的参数进行统计和保存，以利于焊接质量保证和焊接失效分析。为了在计算机上实时显示这些数据，就需要将点焊机的SQL server的数据库(即焊接点流、焊接时间)的数据写入到组态王的数据库中。由于两者之间没有标准的通讯程序，因此需要应用VB编写程序实现SQL server的数据库与组态王之间的数据交换。当焊接点的电流、时间发生变化时，SQL数据库的数据发生变化，VB应用程序使SQL数据库无缝地与组态王进行数据交换。组态王将采集的数据写入报表中。

3 结束语

    采用PLC控制工业点焊机焊接过程，结合点焊机自带的SQL数据库、组态软件、VB编程等技术探讨了焊接点参数的实时监视的实现方法，建立了焊接网络控制系统。该方案的设计使电焊机成为企业焊接生产信息系统中的信息节点，使焊接生产过程的自动化和信息化及电焊机的远程故障诊断成为可能。实际运行结果表明，该控制系统设计合理，运行可靠，操作简单(一次按钮操作即可完成全部焊接过程)，生产效率显著提高，有较高的推广和实用价值。