基于VC++的電機生產線智能管理系統設計與實現

李云生 龍罡 簡金權 周建榮 張甲輝

摘 ?要：針對電機制造過程中勞動強度大、生產環境惡劣且效率低下，同時產品品質無法保證的現狀，文章實現了一種應用網絡、存儲、通信和編程技術結合新設備改善生產現狀并提高智能制造水平的設計方案。采用VC++開發出電機生產線智能管理系統，系統結構采用先進的多層分布式體系、分布式數據庫和數據倉庫技術，實現電機生產線數據共享、完成電機線圈的自動搬運和生產線實時監控，并對加工工藝數據和作業過程中發生的故障報警信息和做歸檔記錄。接著給出了關鍵部分的程序實現方法，最后對該設計方案的可行性、可靠性、系統響應時間等功能和性能指標做了現場實際驗證，用戶體驗良好，達到設計預期效果。

關鍵詞：分布式;VC++;智能管理

中圖分類號：TP274.2 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2020）28-0001-05

Abstract： In view of the current situation of high labor intensity， bad production environment and low efficiency in the process of motor manufacturing， and the product quality can not be guaranteed， this paper implements a design scheme of applying network， storage， communication and programming technology to improve the production status and improve the level of intelligent manufacturing. The intelligent management system of motor production line is developed by VC++. The system structure adopts advanced multi-layer distributed system， distributed database and data warehouse technology to realize data sharing of motor production line， complete automatic handling of motor coil and real-time monitoring of production line， and archive and record process data and fault alarm information during operation. Finally， the feasibility， reliability， system response time and other functions and performance indicators of the design are verified in the field， and the user experience is good to achieve the expected results.

Keywords： distributed; VC++; intelligent management

1 概述

中國制造2025規劃從2015年以來全面啟動實施，其核心要素智能制造技術在多個行業已得到快速發展，而在素有“工業動力之源”的電機領域，特別是電機線圈成型制造領域目前還處于空白狀態，亟需新技術與新設備提升智能制造技術水平。電機制造目前在國內除微型電機外，其余大多屬于典型的離散型制造模式：多品種、小批量生產、機械化、自動化水平低，普遍沒有自動化生產線，各工序采用單機工位制造，并且設備間數據無法共享，故而工序與工序之間的搬運主要靠人工完成，生產過程的一致性差、勞動強度大、生產效率低下，同時品質無法保證。

針對電機行業的現狀，并順應中國制造2025的發展需要，本文從軟件的角度介紹并實現了一種運用網絡通訊、數據庫、多線程編程等技術結合桁架機器人、智能柔性夾持裝置等新設備提升行業智能制造水平、改善生產現狀的設計方案。

使用VC++開發電機線圈生產線智能管理系統（以下簡稱系統），系統設計總體遵循安全可靠、經濟適用、技術先進、集成優化的原則，采用當前先進的多層分布式體系結構技術、分布式數據庫和數據倉庫技術實現電機生產線數據共享，結合桁架機器人、智能柔性夾持裝置等新設備實現桁架機器人和各工序設備的自動匹配并完成電機線圈的自動搬運，實時監控整條生產線，對加工關鍵工藝數據和作業過程中發生的故障報警信息和做歸檔記錄，并且預留和企業其他信息系統（MES、ERP等）的通信接口。最終實現成型線圈制造智能柔性化生產、減少人工作業，從而提高產品產量和質量。

2 系統設計

2.1 總體設計

智能管理系統的架構如圖1所示。

由圖1可知，系統分三層設計：采集層、數據層、應用層。

采集層：負責對生產線各種設備數據完成獲取，然后通過數據傳輸通道（TCP/IP）將獲取到的數據上傳到數據層。

數據層：負責對采集層上傳的數據匯總，并且實時存入MySql/SqlServer數據庫。

應用層：部署智能管理系統，負責實現對數據的分析、處理、顯示、歸檔等功能。

2.2 功能設計

智能管理系統以層次化、模塊化設計為原則，系統采用VC++語言開發構架，總體包含以下四個層級：接口層、協議層、作業層、界面層，如圖2所示：

（1）網絡通信模塊

數據通信是整個系統的基石，設計的好壞直接影響到系統的穩定性和響應時間，進而影響用戶體驗。綜合分析：由于現場設備眾多且控制器品牌繁雜，有三菱PLC、臺達PLC、西門子PLC，每種控制器都需要穩定的通訊驅動來獲取數據，故而該部分的數據傳輸通道采用TCP/IP，用Socket組織數據，為了縮短采集周期、提高采集頻率、提高系統可靠性，采用多線程技術實現。

m_pConnection.CreateInstance（"ADODB.Connection"）;

（3）連接字符串

_bstr_tconStr=_T（"Driver={MySQL ODBC 5.1Driver};SERVER=localhost;UID=root;PWD=123456;DATABASE=lszb;PORT=3306"）;

（4）用open函數連接數據庫

m_pConnection->Open（conStr，_T（""），_T（""），adModeUnknown）;

……

//執行增加、刪除、修改操作

//執行查詢操作

……

3.3 調度程序

調度程序根據桁架是否空閑和各工位的狀態信息，智能分配桁架作業指令，使其從一個工位搬運線圈至下一工位，完成自動搬運功能。部分程序如下：

……

While（1）

{//在點擊了停止按鈕后，退出調度程序

if（m_stop==true） break;

//檢查搬運桁架是否繁忙

if（m_servo.state==nobusy）

{//同時滿足漲型機投料和包帶機取料

if（Shp_state==S_get&&Tap_state==S_send）

//向搬運桁架發送作業任務

{m_servo.write（Shp_get， Tap_send）;}

//同時滿足包帶機投料和繞線機取料

elseif（Tap_state==S_get&&Rao_state==S_send）

//向搬運桁架發送作業任務

{m_servo.write（Tap_get， Rao_send）;}

……

}

}

4 運行效果

4.1 本地測試

根據現場情況搭建測試環境，具體如表2所示：

通訊周期采用300ms，經過本地初步測試，軟件能夠準確的從數據庫調入數據、向設備發送數據，并且能夠實時讀取設備信息，對于報警信息也能正確預警和歸檔。

4.2 現場測試

經過在某公司長期運行：模擬量合格率>99%;狀態量正確率>99%;遠程控制正確率>99.99%;90%畫面調出時間≤1秒;網絡通信中實時數據傳送時間<1秒;畫面實時數據刷新周期<1秒。

系統進入主界面后：自動連接數據庫;自動連接設備，并將連接情況顯示在主界面上;點擊調度啟動可啟動調度程序，再次點擊可停止調度程序;有報警信息時，會在界面下方自動出現紅色提示。軟件部分測試界面如圖7所示。

5 結論

經過長期現場測試，本文所描述的電機線圈智能管理系統運行良好、性能穩定、響應及時，功能滿足使用要求、操作簡便，對降低生產線工作量、提高生產效率、提高產品品質方面作用明顯，用戶體驗良好達到預期效果。不足之處是由于本次系統采用MFC框架開發，在界面設計方面美觀度低、靈活性差，所以后續計劃采用QT框架開發。

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