張保平

(武漢歐亞捷福焊接技術(shù)有限公司，湖北武漢 430056)

0 前言

自動化系統(tǒng)和操作者之間的交流對生產(chǎn)效率影響明顯。在工作中往往需要操作者有靈活機(jī)敏的反應(yīng)速度并且需要獨(dú)立地收集數(shù)據(jù)，這對操作者個(gè)人是有難度的。WMS就是為了這個(gè)目的而研制推出的一款電阻焊機(jī)焊接管理軟件應(yīng)用系統(tǒng)。

WMS是一個(gè)簡單、高效率的操作系統(tǒng)，它適合所有的焊接控制總線，是GF公司自1980年代提供集中管理的單片機(jī)電阻焊機(jī)硬件系統(tǒng)后，為方便用戶而匹配開發(fā)的焊接控制管理軟件。經(jīng)過不斷的更新、升級，WMS的功能得到進(jìn)一步的改善和擴(kuò)展。最新版本以功能強(qiáng)大、性能優(yōu)越和操作簡單于一身。極大地方便和解決了現(xiàn)場操作、調(diào)試人員的困難，成為不可缺少的輔助管理控制工具。

1WMS系統(tǒng)主要功能和特點(diǎn)

1.1 主要功能

監(jiān)控所執(zhí)行的焊點(diǎn)質(zhì)量；安排維修保養(yǎng)計(jì)劃；避免常見的緊急故障；簡化編制和修改程序；優(yōu)化生產(chǎn)線資源。

1.2 軟件特點(diǎn)

在當(dāng)今工廠焊接生產(chǎn)線中，Ethernet網(wǎng)已被廣泛使用，用于共享生產(chǎn)過程的有關(guān)信息。WMS的一個(gè)特殊功能就是將編輯好的焊接數(shù)據(jù)和程序備份，發(fā)送到客戶定義的服務(wù)器和控制器。WMS可以對每日搜集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，留下有價(jià)值的部分，進(jìn)行置換、調(diào)整。最終保證能更好地做好現(xiàn)場控制，進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量。

以上功能都是基于TCP/IP協(xié)議，通過互聯(lián)網(wǎng)，控制系統(tǒng)最終能為客戶提供遠(yuǎn)距離診斷。

1.3 需要的硬件系統(tǒng)和支持的語言

計(jì)算機(jī)硬件配置（推薦）：PCpentium××（>200MHz）；硬盤（200 MB空間），帶光驅(qū)；顯示器的最小分辨率1 024×768像素；WIN95鍵盤、鼠標(biāo)或匹配裝置；操作系統(tǒng)為WIN98/WIN2000/WIN XP。

軟件編程共支持九種語言:英語、法語、意大利語、德語、西班牙語、葡萄牙語、荷蘭語、波蘭語和捷克語。

2 系統(tǒng)概述

2.1 軟件操作界面常用符號和功能鍵說明

必須按照Windows窗口的操作原則來完成菜單選擇和數(shù)據(jù)訪問。特別是不能連接顯示為灰色的控制?？?，因?yàn)樗鼈儧]有被激活。

按相應(yīng)符號或激活相關(guān)功能鍵（見圖1），可以訪問各種功能的程序。符號和功能鍵目錄可以根據(jù)安裝選項(xiàng)進(jìn)行變更。

圖1 軟件操作界面常用符號和功能鍵說明

2.2 軟件主頁面

用功能鍵或圖標(biāo)SETUP可進(jìn)入軟件主頁面，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)主界面

在給出“Save on Disk”或“Save on Unit”指令之前，在工作期間可以改變9個(gè)加亮區(qū)的符號：Department—區(qū)域。點(diǎn)擊下面的菜單，選擇一個(gè)在00～99之間的數(shù)字，在其他區(qū)域訪問或修改。Unit name—控制單元名字。點(diǎn)擊“Unit Name”，可訪問或修改焊接控制器名字。Current sensor enable—激活焊接傳感器，激活或屏蔽電流檢測傳感器（取自變壓器次級回路）。Voltage sensor enable—激活電壓傳感器，激活或屏蔽電壓傳感器（和變壓器一次回路相連接）。Repetition enable—激活焊接循環(huán)模式，設(shè)置焊接為循環(huán)或單次模式。Welding enable—激活焊接輸出，激活或屏蔽焊接電流。Manual/Aautomatic area—手工/自動區(qū)域。報(bào)警圖表用于有效區(qū)分顯示的設(shè)備。

2.3 焊接程序頁面

一個(gè)焊接程序的頁面如圖3所示。在輸入或編輯焊接程序前，應(yīng)先設(shè)置以下選項(xiàng)：

圖3 一個(gè)焊接程序頁面

Enable to run/Not enable to run—激活或屏蔽選擇的程序。沒有激活的程序，即使數(shù)據(jù)正確，也無法運(yùn)行。

Repetitioncycle—循環(huán)周期。設(shè)置重復(fù)焊點(diǎn)/單點(diǎn)。

Welding mode—焊接模式，可用操作模式有：Normal相位延遲模式，不檢測和調(diào)節(jié)電流；Monitor監(jiān)控模式，焊接電流被監(jiān)控（極限值控制），僅有診斷，無調(diào)節(jié)；Const.Curr恒電流模式，恒電流管理，控制和補(bǔ)償焊接電流；Seam N.縫焊模式，連續(xù)焊接（用滾軸），控制和補(bǔ)償焊接電流；Seam M.縫焊監(jiān)控模式，帶有焊接電流監(jiān)控的連續(xù)焊接。

Pulse mode—脈沖類型，可用的脈沖類型有常規(guī)和特殊兩種。常規(guī)脈沖最多可給20個(gè)脈沖，但脈沖不能被單獨(dú)管理。特殊脈沖最多可給四個(gè)脈沖，脈沖可以被分開編程。

Step/Elec.No.—臺階遞增/電極編號。焊接控制器的每套焊接程序都與16個(gè)臺階遞增程序的其中一個(gè)相對應(yīng)。臺階遞增程序號從1～16。通常，焊鉗的焊接程序和相同的臺階遞增程序相對應(yīng)。

No.of welding Pulse—脈沖數(shù)。脈沖數(shù)在焊接程序中設(shè)定。當(dāng)在常規(guī)類型脈沖下工作時(shí)，數(shù)值1～20，在特殊脈沖下工作時(shí)，數(shù)值1～4。當(dāng)脈沖數(shù)為1時(shí)，在常規(guī)脈沖和特殊脈沖之間沒有區(qū)別。

完成上述選項(xiàng)的設(shè)定后，可在屏幕下方格插入焊接參數(shù)。這些參數(shù)可以在對話框中通過雙擊參數(shù)符號被直接插入；或在相關(guān)區(qū)域激活參數(shù)符號后，點(diǎn)擊符號，打開另外小窗口，插入適當(dāng)數(shù)值。為了正確選擇參數(shù)，必須了解參數(shù)量的使用標(biāo)準(zhǔn)（預(yù)壓時(shí)間、壓力、壓力變化等）。

3 基本功能說明

3.1 編程功能

在設(shè)定狀態(tài)下，可通過系統(tǒng)指導(dǎo)進(jìn)行焊接程序的編輯。在幫助功能下，能按照焊點(diǎn)類型和材料提示參考的參數(shù)。并能在不同的網(wǎng)絡(luò)程序之間迅速轉(zhuǎn)換。

3.1.1 編輯電極修磨補(bǔ)償值

可創(chuàng)建電極壽命補(bǔ)償曲線。該功能能夠更改、編輯、存儲、恢復(fù)參數(shù)，包括電流、壓力值；并自動創(chuàng)建一個(gè)圖表顯示出來。

下面通過實(shí)例了解WMS如何創(chuàng)建、更改臺階遞增程序。

通過點(diǎn)擊圖標(biāo)“stepper”，打開臺階遞增程序的目錄（見圖 4），選擇遞增器程序（見圖 5），點(diǎn)擊“Create”（創(chuàng)建）或“Change”（更改）(如果沒有遞增器程序，需要創(chuàng)建一個(gè)臺階遞增程序)。

圖4 臺階遞增程序目錄

圖5 遞增器程序頁面

（1）曲線修磨模式的臺階遞增程序。

修磨次數(shù)由使用者設(shè)定。當(dāng)達(dá)到了設(shè)定的修磨次數(shù)時(shí)，提醒更換電極帽。每次修磨后，焊接電流值復(fù)位或壓力復(fù)位。在曲線修磨模式，第二個(gè)計(jì)數(shù)器用于修磨計(jì)數(shù)。當(dāng)修磨計(jì)數(shù)器的焊接電流和設(shè)定值相等時(shí)，報(bào)警圖表顯示修磨計(jì)數(shù)器的焊接電流值，請求更換電極。通過計(jì)數(shù)器復(fù)位按鈕，復(fù)位修磨計(jì)數(shù)器的焊接電流值。在每個(gè)修磨或電極更換前，參數(shù)值達(dá)到了警告極限會產(chǎn)生警告信息（E001和E002）。當(dāng)焊點(diǎn)數(shù)達(dá)到了設(shè)定值會產(chǎn)生報(bào)警信息（E049和E049），需要修磨電極或更換電極。設(shè)定修磨曲線時(shí)，警告極限以百分比值來設(shè)定。

（2）改變曲線終端值（保留曲線選項(xiàng)）。

在臺階遞增程序更改窗口，有一個(gè)由對話框控制的保留曲線選項(xiàng)。在曲線修磨模式的臺階遞增程序中，曲線終端值說明要進(jìn)行電極修磨。

在“保留曲線”模式，兩種臺階遞增曲線的操作相同（電流增量和壓力增量），如果臺階遞增程序是壓力遞增模式，狀態(tài)保持不變，將分析臺階遞增程序設(shè)置為電流遞增模式。保留曲線選項(xiàng)允許臺階遞增曲線定義兩個(gè)不同的中間值，作為報(bào)警臨界值。

（3）終止保留曲線選項(xiàng)。

如果終止“保留曲線”選項(xiàng)，當(dāng)重新計(jì)算新電極壽命的遞增量，報(bào)警極限值變換時(shí)，從坐標(biāo)柱原點(diǎn)到新的報(bào)警極限值的曲線坡度保持不變。

例如：如果想在電極壽命期間內(nèi)使焊接電流線性遞增，尋找電極所能焊接的點(diǎn)數(shù)。曲線的首個(gè)設(shè)置是焊接1 000個(gè)點(diǎn)，電流線性遞增40%，焊接500個(gè)點(diǎn)時(shí)，電流遞增20%（見圖6）；曲線的第二個(gè)設(shè)置是焊接2 000個(gè)點(diǎn)，電流線性遞增40%，當(dāng)焊接500個(gè)點(diǎn)時(shí)，電流遞增10%（見圖7）。

圖6 焊接電流線性遞增（焊接1 000個(gè)點(diǎn)，電流線性遞增40%；焊接500個(gè)點(diǎn)時(shí)，電流遞增20%）

圖7 焊接電流線性遞增（焊接2 000個(gè)點(diǎn)，電流線性遞增40%；焊接500個(gè)點(diǎn)時(shí)，電流遞增10%）

3.1.2 焊點(diǎn)參照表

操作者能創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)表，其中包含每一個(gè)焊點(diǎn)的CAD代碼；機(jī)械手或焊接控制器能自動辨認(rèn)并執(zhí)行焊點(diǎn)操作。焊點(diǎn)代碼有一個(gè)檢索號；借助輸入/輸出總線，在機(jī)械手和控制器之間交換。當(dāng)選擇了一個(gè)焊點(diǎn)時(shí)，數(shù)據(jù)將直接傳送到所有執(zhí)行設(shè)備。

3.1.3 復(fù)制程序和點(diǎn)數(shù)

借助于網(wǎng)絡(luò)傳輸方法，焊接數(shù)據(jù)和程序可以從一臺控制器復(fù)制到另一臺控制器。因此，控制編程將更安全和更快捷。

點(diǎn)擊“Configure”進(jìn)入Windows菜單，定義將要被儲存的目錄。選擇驅(qū)動和目錄，點(diǎn)擊“OK”，打開“備份設(shè)置”窗口（見圖8）?！皞浞?時(shí)，在Group和Unit窗口，選擇焊接控制器（見圖9）。

圖8 “備份設(shè)置”窗口

圖9 Group和Unit窗口

3.1.4 修復(fù)程序

可存儲所有的操作數(shù)據(jù)到WMS系統(tǒng)或一個(gè)外部裝置，這樣就能在一個(gè)短時(shí)間內(nèi)修復(fù)因意外和不正確的修改導(dǎo)致的程序錯誤。

3.2 診斷功能

3.2.1 點(diǎn)焊和報(bào)警分析

系統(tǒng)可提供焊點(diǎn)的實(shí)時(shí)分析圖，并包含所有主要的參數(shù)，存儲最后50～500個(gè)報(bào)警信息，包括時(shí)間日期和報(bào)警內(nèi)容，如圖10所示。通過這個(gè)功能，可以在網(wǎng)絡(luò)中查找焊接控制器的報(bào)警記錄，在程序中定義事件號或復(fù)位一些報(bào)警信息。程序欄顯示報(bào)警種類的相關(guān)顏色。系統(tǒng)有復(fù)位報(bào)警功能，并能存儲和打印這些報(bào)警內(nèi)容。

例如：焊接報(bào)警的分析。

進(jìn)入菜單分析已發(fā)生的焊接情況。這個(gè)功能可以給出電極臺階遞增計(jì)數(shù)器與焊鉗電纜計(jì)數(shù)器的數(shù)字化顯示或圖表式顯示。

數(shù)字表示已焊接次數(shù)占報(bào)警極限值的百分比值。根據(jù)不同的狀態(tài)，框格顯示不同的顏色，如圖11所示?？蚋駨淖蟮接乙来螢椋?/p>

圖10 報(bào)警信息

圖11 報(bào)警狀態(tài)框格顯示

①Current set-point設(shè)置電流，顯示焊接程序中電流設(shè)定值；②Measured secondary current二次電流測量值，顯示焊接電路二次電流實(shí)際測量值；③Measured primary current一次電流測量值，顯示焊接電路的一次電流實(shí)際測量值；④Measured primary voltage一次電壓測量值，顯示焊接電路的初級電路電壓測量值；⑤Conduction angle導(dǎo)通角，顯示焊接時(shí)的實(shí)際導(dǎo)通角 45°~180°；⑥Measured electrode force 電極壓力測量值，通過壓力傳感器顯示實(shí)際的焊接壓力值0～1 000 daN。

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)和輸入/輸出口信號分析

該功能可以仔細(xì)快速地分析診斷網(wǎng)線的完整和通信量的大小，并顯示每一步功能。實(shí)時(shí)顯示輸入輸出狀態(tài)。這個(gè)功能幫助辨認(rèn)操作周期內(nèi)的不規(guī)則信號，減少尋找和診斷故障的時(shí)間。

在主菜單中選擇目錄“I/O分析”或使用功能鍵，即時(shí)顯示焊接控制器輸入信號和輸出信號的邏輯狀態(tài)。

網(wǎng)絡(luò)傳輸可用時(shí)，邏輯狀態(tài)即時(shí)更新。輸入信號和輸出信號的邏輯狀態(tài)與焊接控制器的配置有關(guān)，不可用的功能其顏色是灰色的。I/O信號分析窗口顯示如圖12所示。

圖12 I/O信號分析窗口顯示

3.2.3 電極報(bào)警

該功能較好地節(jié)約了電極維護(hù)時(shí)間，它提醒操作者電極已經(jīng)到了預(yù)報(bào)警狀態(tài)，并自動連接到修磨狀態(tài)和更換狀態(tài)。該功能與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)相關(guān)，諸如電極的磨損率（單位：%）、焊點(diǎn)數(shù)和產(chǎn)量等。

3.2.4 焊接控制結(jié)構(gòu)

它直接影響焊機(jī)自診斷功能?？刂菩枰粋€(gè)確切的辨認(rèn)地址。能開通或關(guān)閉電流傳感器，也能編制16個(gè)診斷和點(diǎn)數(shù)的報(bào)警。

3.3 監(jiān)控功能

監(jiān)控系統(tǒng)提供動態(tài)信息給所有連接在WMS網(wǎng)上的裝置和模塊。

3.3.1 報(bào)告

收集、分類報(bào)警的內(nèi)容可得到如圖13所示的數(shù)據(jù)報(bào)告。它們的類型和統(tǒng)計(jì)密切相關(guān)。對應(yīng)每種控制可得到以下信息：規(guī)定時(shí)間段的焊點(diǎn)總數(shù)；報(bào)警總數(shù)；在焊接操作過程中的錯誤率；在每一個(gè)程序下的報(bào)警數(shù)量；在每個(gè)程序的一系列報(bào)警中每種報(bào)警所占的百分率。

3.3.2 數(shù)據(jù)采集（選擇項(xiàng)）

WMS數(shù)據(jù)收集功能是一個(gè)用于收集每次焊接結(jié)果的工具，焊接控制器的報(bào)警記錄和更改記錄以.TEXT格式儲存，用于后續(xù)分析。數(shù)據(jù)的存儲符合CSV標(biāo)準(zhǔn)。此功能可以自動或手動下載，通過狀態(tài)指示，顯示操作過程。當(dāng)焊接控制器記錄卡將滿時(shí)，為了避免數(shù)據(jù)丟失，可以停止焊接過程。

如圖14所示，窗口的最上方包含用于配置這項(xiàng)功能的圖標(biāo)，下面是硬盤、文檔的狀態(tài)指示，狀態(tài)框的顏色和焊接控制器當(dāng)前的操作狀態(tài)有關(guān)系。窗口下方的部分是一個(gè)圖表，記錄焊接控制器的數(shù)據(jù)收集情況。

3.4 聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)管理

圖13 監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)報(bào)告界面

圖14 數(shù)據(jù)收集狀態(tài)顯示

工業(yè)以太網(wǎng)是未來工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向，作為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的一種新型數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，工業(yè)以太網(wǎng)具有組網(wǎng)靈活、結(jié)構(gòu)清晰、便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，適合組建大型的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。目前，工業(yè)生產(chǎn)中已廣泛應(yīng)用現(xiàn)場總線，在相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，現(xiàn)場總線將繼續(xù)在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用，因而現(xiàn)場總線及工業(yè)以太網(wǎng)將共同存在于工業(yè)現(xiàn)場控制領(lǐng)域。

電阻焊機(jī)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)借助于工業(yè)以太網(wǎng)，將現(xiàn)代化的管理手段與先進(jìn)的信息技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)中，有效地提高了現(xiàn)場管理功能，滿足汽車工業(yè)自動控制化的發(fā)展，同時(shí)這些手段和技術(shù)應(yīng)用于焊裝生產(chǎn)線，對企業(yè)的管理和決策有著非常重要的意義。

電阻焊機(jī)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)通過WMS焊接管理軟件，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管控一體化，解決了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)消息通信的實(shí)時(shí)性、確定性和可靠性問題，實(shí)現(xiàn)了對離散群控焊機(jī)的多點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，將數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用于該系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、信息傳輸、參數(shù)查詢和參數(shù)編程等功能。可實(shí)現(xiàn)實(shí)際數(shù)據(jù)管理和電網(wǎng)限容或三相平衡功能，控制三相電力的功率平衡，實(shí)際焊接數(shù)據(jù)由網(wǎng)絡(luò)管理器周期性地從焊接控制器讀取并整理，上位機(jī)則周期性地從網(wǎng)絡(luò)管理器讀取，然后進(jìn)行顯示、存儲。

WMS系統(tǒng)將組態(tài)技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)控界面設(shè)計(jì)，監(jiān)控界面按照焊接車間焊接生產(chǎn)線實(shí)際分布顯示焊機(jī)的工作狀態(tài)，每臺點(diǎn)焊機(jī)在上位機(jī)軟件中顯示的位置與車間實(shí)際位置一致，方便用戶對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)上的每個(gè)焊接控制器通過WMS軟件系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)了解現(xiàn)場設(shè)備的工作情況。對加快焊接程序的編制、縮短現(xiàn)場調(diào)試時(shí)間及焊接過程焊機(jī)信息的準(zhǔn)確獲取具有重要應(yīng)用價(jià)值。聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)管理如圖15所示。

圖15 聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)管理

WMS的數(shù)據(jù)和控制命令通過兩種通信網(wǎng)絡(luò)傳輸執(zhí)行：（1）10 Basis T 以太網(wǎng)（IEEE802.3）。以太網(wǎng)是標(biāo)準(zhǔn)的100 Mbps通信網(wǎng)，它廣泛使用在辦公自動化上。借助此網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)PC控制主機(jī)能和127個(gè)焊接控制器互連。連接器標(biāo)準(zhǔn)為RJ45。（2）PROFIBUSFMS網(wǎng)（DIN19245）。通過一個(gè)PROFIBUS-FMS卡連接，每個(gè)卡支持連接50個(gè)焊接控制器。數(shù)據(jù)交換速度500 kbps，最大線控長度600 m。

3.5 其他應(yīng)用

（1）WMS脫機(jī)使用。

WMS程序也可在無網(wǎng)卡時(shí)運(yùn)行在計(jì)算機(jī)內(nèi)。使用任何計(jì)算機(jī)在辦公室內(nèi)修改編程后，用U盤將修改的程序通過WMS裝入實(shí)際的焊接控制器。

（2）SPP（點(diǎn)對點(diǎn)）。

這種模式無需網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)展了編輯程序到機(jī)器的能力。SPP協(xié)議通過一個(gè)特別的適配電纜，允許直接連接一個(gè)控制器和一個(gè)筆記本電腦。