一、引言
目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)屬于專用系統(tǒng)，其開放性較差，已不能滿足當(dāng)今制造業(yè)的發(fā)展需求，屬于工廠內(nèi)典型的 “自動(dòng)化孤島”。而計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)及工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使得工廠自動(dòng)化設(shè)備的互聯(lián)成為可能。組態(tài)軟件作為自動(dòng)化系統(tǒng)“水平”和“垂直”集成的橋梁和紐帶[1]，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化的各個(gè)領(lǐng)域。組態(tài)監(jiān)控技術(shù)為實(shí)施數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、生產(chǎn)控制提供了基礎(chǔ)平臺(tái)，與檢測(cè)部件、控制部件構(gòu)成復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)，在節(jié)能、提高計(jì)量精度、改善產(chǎn)品質(zhì)量、完成部門間精確傳遞生產(chǎn)信息等方面發(fā)揮核心作用，有利于企業(yè)消除信息孤島、降低運(yùn)作成本、提高生產(chǎn)效率、加快市場(chǎng)反應(yīng)速度[1]。

二、電火花毛化加工機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)
電火花毛化加工（Electro-discharge Texturing,縮寫為EDT）工藝將軋輥?zhàn)鳛楣ぜ姌O，以銅或石墨作為工具電極，將軋輥和工具電極均浸沒在絕緣工作液中，電火花放電加工在軋輥表面形成凹坑和凸起。隨著軋輥的勻速旋轉(zhuǎn)和軸向往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，軋輥表面的凹坑凸起螺旋線交叉密化重疊就形成了由隨機(jī)無序的凹坑凸起組成的毛化形貌（如圖1所示）[2]。經(jīng)電火花毛化軋輥冷軋而成的毛化鋼板因具有良好的沖壓性和涂覆性而在汽車、家電等行業(yè)中被廣泛使用。




電火花毛化加工機(jī)床采用上下位計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息管理和過程監(jiān)控兩方面功能。下位機(jī)采用以順序邏輯控制和開關(guān)量信息處理見長(zhǎng)的可編程控制器，負(fù)責(zé)軋輥旋轉(zhuǎn)和軸向運(yùn)動(dòng)、電極伺服運(yùn)動(dòng)、脈沖電源電壓電流輸出和工作液循環(huán)過濾等協(xié)調(diào)工作[2]。上位機(jī)采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和Windows2000作為硬件和軟件平臺(tái)、利用力控2.6版監(jiān)控組態(tài)軟件開發(fā)了電火花毛化加工本地監(jiān)控程序和車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)，并且通過以太網(wǎng)建立了遠(yuǎn)程監(jiān)控站、IE瀏覽站等應(yīng)用程序。上位機(jī)通過FX2N-232-BD機(jī)能擴(kuò)充板，采用RS232C串口通信協(xié)議，利用組態(tài)軟件自備的I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與下位機(jī)PLC進(jìn)行通信。


圖2 EDT機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

三、電火花毛化加工本地監(jiān)控
電火花毛化加工本地監(jiān)控，即電火花毛化加工機(jī)床上位機(jī)系統(tǒng)，一方面


圖3 電火花毛化加工本地監(jiān)控

（1）對(duì)試驗(yàn)機(jī)床的軋輥加工過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以動(dòng)畫的形式形象地表示。
（2）對(duì)試驗(yàn)機(jī)床的工作液循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在整個(gè)軋輥的加工過程中，動(dòng)態(tài)地反映工作液系統(tǒng)的工作情況。
（3）對(duì)預(yù)先設(shè)置好的幾組軋輥加工工藝參數(shù)和工作液循環(huán)系統(tǒng)控制參數(shù)進(jìn)行選擇，也可進(jìn)行手動(dòng)設(shè)置和修改，并可以通過DDE方式與第三方軟件Excel進(jìn)行通信，將修改的參數(shù)進(jìn)行保存。
（4）接受車間一級(jí)的管理系統(tǒng)下達(dá)的工作任務(wù)，并可選擇其中的某一個(gè)任務(wù)進(jìn)行執(zhí)行。
（6）實(shí)時(shí)地反映報(bào)警信息。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)故障時(shí)，報(bào)警窗口自動(dòng)彈出，同時(shí)提供聲音報(bào)警（可選擇），并可查詢歷史報(bào)警信息。
（7）實(shí)時(shí)反映某些預(yù)先設(shè)定的變量的變化趨勢(shì)，并可查詢歷史趨勢(shì)。
（8）歷史報(bào)表功能，可查詢預(yù)設(shè)定變量在歷史某一段時(shí)間內(nèi)的若干個(gè)時(shí)刻的值。
（9）變量總貌功能，可查看系統(tǒng)所有區(qū)域所有單元的變量的當(dāng)前值。
（10）對(duì)操作人員進(jìn)行管理，具有用戶登錄、注銷和修改口令等功能。另外，通過事件記錄還可以查詢操作人員的登錄和操作情況。

下位機(jī)主要負(fù)責(zé)對(duì)機(jī)床的故障判別和狀態(tài)檢測(cè)，并把這些信息傳遞給上位機(jī)等待命令，以及對(duì)軋輥加工子系統(tǒng)和工作液循環(huán)子系統(tǒng)進(jìn)行控制。上位機(jī)則負(fù)責(zé)接收下位機(jī)信息，實(shí)時(shí)反映機(jī)床的工作狀態(tài)和報(bào)警信息，以及對(duì)軋輥加工的工藝參數(shù)和工作液循環(huán)系統(tǒng)的控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)還要接受車間級(jí)管理系統(tǒng)下達(dá)的工作任務(wù)。
此外，通過組態(tài)軟件提供的標(biāo)準(zhǔn)DDE接口，監(jiān)控系統(tǒng)建立了與第三方軟件Microsoft Excel的連接，利用Excel報(bào)表功能對(duì)工藝參數(shù)和控制參數(shù)進(jìn)行修改和保存。

四、軋輥毛化加工車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)
傳統(tǒng)制造業(yè)的觀念將不能夠適應(yīng)當(dāng)前生產(chǎn)力的發(fā)展要求，工廠的信息化管理勢(shì)在必行。工廠的生產(chǎn)管理部門及時(shí)準(zhǔn)確全面地掌握生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)信息，根據(jù)市場(chǎng)的需求變化并結(jié)合車間生產(chǎn)情況及時(shí)地調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃?；诹?.6版組態(tài)軟件開發(fā)的軋棍毛化加工車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了軋棍毛化加工車間軋輥檢測(cè)、軋棍磨光、軋輥毛化多步工序機(jī)床的集中監(jiān)控和生產(chǎn)任務(wù)調(diào)度。該系統(tǒng)包括以下幾個(gè)模塊：（1）機(jī)床集中監(jiān)控模塊。該模塊主要反映軋輥檢測(cè)機(jī)、軋輥磨床和軋輥毛化加工機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警情況和工作任務(wù)的完成情況；（2）任務(wù)管理模塊。該模塊負(fù)責(zé)車間機(jī)床的工作任務(wù)分配和統(tǒng)計(jì)；（3）歷史數(shù)據(jù)查詢模塊。該模塊實(shí)現(xiàn)歷史報(bào)警查詢、歷史趨勢(shì)查詢等；（4）人員管理模塊。定期或者不定期對(duì)技術(shù)人員、操作人員進(jìn)行工作分工、工作權(quán)限密碼授權(quán)等方面管理。
車間管理系統(tǒng)向機(jī)床下達(dá)工作任務(wù)的實(shí)現(xiàn)原理如圖4所示。通過組態(tài)軟件提供的開放數(shù)據(jù)庫互連（open database connectivity，英文簡(jiǎn)稱ODBC）接口與Access數(shù)據(jù)庫互連，將工作任務(wù)信息從數(shù)據(jù)庫中讀出，然后通過力控組態(tài)軟件的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序NetServer和NetClient實(shí)現(xiàn)車間管理系統(tǒng)和機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)兩個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫共享，將工作任務(wù)傳達(dá)給電火花毛化加工機(jī)床及其它機(jī)床。


圖4 工作任務(wù)傳遞的實(shí)現(xiàn)原理

五、EDT機(jī)床的遠(yuǎn)程監(jiān)控和基于Web的遠(yuǎn)程監(jiān)視
EDT機(jī)床的遠(yuǎn)程監(jiān)控站的各組成窗口與本地站的完全一樣，所不同的是遠(yuǎn)程站本身并不連接I/O設(shè)備，而是通過力控基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序NetClient與NetServer建立的連接，來訪問本地站的力控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，進(jìn)而訪問本地站的變量并通過其來訪問I/O設(shè)備。遠(yuǎn)程站共享本地站的部分變量，所以當(dāng)本地站的變量發(fā)生變化時(shí)，遠(yuǎn)程站的相應(yīng)變量也發(fā)生變化，反之亦是如此。從而，遠(yuǎn)程站實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控EDT機(jī)床的功能（如圖2所示）。


生產(chǎn)管理者已經(jīng)不再滿足于在辦公室內(nèi)直接監(jiān)控工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，基于網(wǎng)絡(luò)瀏覽器的Web方式正在成為遠(yuǎn)程監(jiān)控的主流。

利用力控組態(tài)軟件的Web發(fā)布功能，方便地將軋輥的毛化加工過程發(fā)布到Internet上，為機(jī)床行業(yè)的專業(yè)人士提供了共享的信息，如圖5所示。


圖5 軋輥加工的IE瀏覽畫面

六、結(jié)束語
組態(tài)監(jiān)控技術(shù)是自動(dòng)化系統(tǒng)中的重要組成部分，將會(huì)大大地推動(dòng)制造業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，提高整個(gè)制造業(yè)的自動(dòng)化水平及其信息的集成度。
本文介紹的EDT機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)、軋輥毛化加工車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)以及EDT遠(yuǎn)程監(jiān)控站，在試驗(yàn)機(jī)床上實(shí)際運(yùn)行以來，一直穩(wěn)定可靠，較好地實(shí)現(xiàn)了預(yù)先設(shè)計(jì)的功能。利用組態(tài)軟件這樣開放性較好的平臺(tái)工具建立機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)，可以很好地實(shí)現(xiàn)工廠內(nèi)不同自動(dòng)化設(shè)備間的互連，不失為建立管控一體化網(wǎng)絡(luò)制造體系的一個(gè)途徑。
本文將介紹基于力控2.6版監(jiān)控組態(tài)軟件（以下簡(jiǎn)稱“力控2.6”）的電火花毛化加工機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)利用力控2.6還建立了軋輥毛化加工車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)，以及電火花毛化加工機(jī)床的遠(yuǎn)程監(jiān)控站。力控2.6具有方便的操作環(huán)境、豐富的圖形處理功能、強(qiáng)大的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫以及網(wǎng)絡(luò)功能，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，可以滿足機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)的需要，且開放性較好，成本較低。

CIMS所追求的目標(biāo)是使工廠的管理、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、服務(wù)全自動(dòng)化、科學(xué)化、受控化，最大限度地發(fā)揮企業(yè)中人、資源、信息的作用，提高企業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)效率和市場(chǎng)應(yīng)變能力，降低成本[1]。自動(dòng)化技術(shù)是CIMS的基礎(chǔ)，但現(xiàn)實(shí)的自動(dòng)化系統(tǒng)都是分散在各裝置上的，企業(yè)內(nèi)部的各自動(dòng)化裝置之間缺乏互聯(lián)手段，不能實(shí)時(shí)共享數(shù)據(jù)，從根本上阻礙了CIMS的實(shí)施。組態(tài)軟件在企業(yè)CIMS發(fā)展過程中，可以充當(dāng)DCS的操作站軟件；可以促進(jìn)企業(yè)以低成本、高效率地實(shí)現(xiàn)全廠的信息化建設(shè)；可以解決分散的“自動(dòng)化孤島”互聯(lián)問題，大幅度節(jié)省CIMS建設(shè)所需的投資。

組態(tài)軟件具有豐富的I/O驅(qū)動(dòng)，同時(shí)支持現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和OPC標(biāo)準(zhǔn)，并且具有自己的網(wǎng)絡(luò)體系和通信功能，這些將會(huì)最大程度地把現(xiàn)場(chǎng)的各種生產(chǎn)信息及時(shí)地反映到上一級(jí)的管理部門，使得管理部門能夠及時(shí)地調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，適應(yīng)市場(chǎng)的變化，從而使企業(yè)產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益。