變電站設(shè)備木板包裝箱金屬邊帶加工控制系統(tǒng)上位機(jī)程序開發(fā)設(shè)計(jì)

王昭雷+王建樹+許磊

摘 要：在木板包裝箱邊帶加工控制系統(tǒng)中，上位機(jī)采用VB系統(tǒng)編程，以電子尺形式顯示加工信息，提出了一種自動(dòng)排列沖齒和插齒的控制算法。文章詳細(xì)闡明了上位機(jī)的程序流程，為上位機(jī)加下位機(jī)控制系統(tǒng)提供了新的控制方法。促進(jìn)了木板包裝箱邊帶加工控制系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：邊帶機(jī)；程序流程；上位機(jī)

1 概述

變電站設(shè)備的運(yùn)輸需要考慮便捷和安全，基于此種考慮邊帶的木板包裝箱被大量使用。邊帶箱由木箱邊緣嵌入金屬邊帶的加工方式制作而成，邊帶由鍍鋅板材經(jīng)液壓沖出齒狀或孔狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)邊帶箱由六塊膠合板組合成六個(gè)包裝面。在邊帶箱加工控制系統(tǒng)中，如果手動(dòng)控制調(diào)整沖齒和插齒的位置，不僅麻煩而且容易引起誤操作，因此在系統(tǒng)上位機(jī)控制策略中提出了一種自動(dòng)排列沖插齒算法，使之自動(dòng)完成沖齒和插齒的排列，提高生產(chǎn)效率。

上位分采用面向?qū)ο蟮腣isual Basic 6.0，在VB中提供的串行通信控件MSComm，為實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與現(xiàn)場各種設(shè)備進(jìn)行通信提供了一種有效途徑[1]。邊帶加工的下位機(jī)一般使用PLC控制，也可以用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)需要的控制效果。步進(jìn)電機(jī)已廣泛應(yīng)用于位置與速度控制中[2]。由于整個(gè)系統(tǒng)的反饋部分由編碼器實(shí)現(xiàn)，因此系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部分只需利用步進(jìn)電機(jī)即可實(shí)現(xiàn)控制。

2 上位機(jī)軟件程序設(shè)計(jì)

在一個(gè)控制系統(tǒng)中，上位機(jī)完成生產(chǎn)配方的生成與調(diào)整，并監(jiān)控下位機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)下位機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)報(bào)警并發(fā)出相應(yīng)操作命令，將系統(tǒng)的諸如齒孔間距、機(jī)架參數(shù)、單位脈沖數(shù)等基本信息賦值給下位機(jī)。為實(shí)現(xiàn)鋼帶配方數(shù)據(jù)的生成和對控制回路進(jìn)行監(jiān)控，本課題利用Visual Basic編寫了監(jiān)控系統(tǒng)軟件，該軟件實(shí)現(xiàn)的主要功能包括控制現(xiàn)場設(shè)備的啟停、配方數(shù)據(jù)的加工處理、配方數(shù)據(jù)的生成、配方數(shù)據(jù)的調(diào)整與可視化、系統(tǒng)設(shè)備調(diào)試、齒參數(shù)的設(shè)定與配準(zhǔn)、機(jī)架參數(shù)的設(shè)定、生產(chǎn)計(jì)劃的生成與調(diào)整等。為了保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，監(jiān)控系統(tǒng)配有硬件加密狗，只有在有硬件加密狗的情況下軟件才能啟動(dòng)與運(yùn)行，采用AES加密算法實(shí)現(xiàn)軟件的識(shí)別與保護(hù)。配方圖中，拖動(dòng)下面的滑動(dòng)條可以直觀地查看一個(gè)完整的配方中所有要加工的部分所在的位置，即拖動(dòng)滑動(dòng)條相當(dāng)于拖拉格尺。

生成配方的過程中，關(guān)鍵問題是沖齒和插齒的位置擺放，我們設(shè)定了兩種排列模式，一是手動(dòng)模式，二是自動(dòng)模式。根據(jù)一個(gè)配方的總長度確定齒的個(gè)數(shù)，然后等距離擺放，根據(jù)齒的位置我們可知，只有在剪角和切斷的位置可能存在齒與剪角或切斷的交叉，存在交叉會(huì)破壞剪角和切斷位置的完整性，雖然不影響使用但影響美觀。在手動(dòng)模式下我們設(shè)計(jì)為通過配方配置信息框中的剪角和切斷的位置來快速排齒，即鼠標(biāo)點(diǎn)擊剪角或切斷的表格框，配方圖會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的位置，進(jìn)行快速排列齒位置，如圖2所示。在沖齒和插齒的中心會(huì)存在一個(gè)向上的箭頭，當(dāng)該箭頭出現(xiàn)時(shí)我們可以通過上面的滑動(dòng)條拖動(dòng)該齒的位置。

為了提高自動(dòng)化水平，我們提出了一種自動(dòng)排放沖齒和插齒的方法。從齒的位置來說，影響自動(dòng)放置的主要因素：一是剪角的位置，即齒可以處在剪角的空隙中，但不能使齒與剪角的邊緣有交叉，這樣會(huì)破壞剪角形狀的完整性；二是沖齒與沖齒之間不能有交叉，交叉情況下影響齒的合理分布也不美觀；三是齒與切斷位置的關(guān)系，最后一個(gè)齒的位置一定要處于最后一個(gè)切斷位置的前面，且齒與前兩個(gè)切斷位置之間不能有交叉。為了達(dá)到上述自動(dòng)排列所追尋的規(guī)則要求，我們通過以下迭代方式實(shí)現(xiàn)，如圖3所示。

自動(dòng)排列算法中，最小和最大容許間距為給定值，不同功能的箱體要求不同。沖齒的位置為六個(gè)齒的中心點(diǎn)，插齒的位置為兩個(gè)齒的中心點(diǎn)。如果兩個(gè)剪角或切斷位置間經(jīng)多次調(diào)整仍有非法齒時(shí)，說明排列失效，此時(shí)可以插入一個(gè)插齒后重排。

3 結(jié)束語

本文給出了基于VB上位機(jī)編程的木箱邊帶加工方案。上位機(jī)應(yīng)用電子尺直觀顯示配方的加工信息，給出自動(dòng)排列算法，實(shí)現(xiàn)了沖齒和插齒等關(guān)鍵工序的自動(dòng)排列。上位機(jī)控制流程決定了整個(gè)控制系統(tǒng)的運(yùn)行基礎(chǔ)。為促進(jìn)邊帶木板包裝箱加工的自動(dòng)化發(fā)展提供了有力保障。

參考文獻(xiàn)

[1]馬龍博，鄭建英.基于組態(tài)王和VB的智能儀表實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)[J].自動(dòng)化儀表，2008，29（8）.

[2]白玉，劉冰，李智.基于Cortex-M3處理器的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)[J].電子科技，2014，27（10）.