數字化焊接車間的結構和功能設計問題研究

張克江

摘? ?要：現代化工業的發展極大地促進了社會的經濟發展，數字技術促進了工業的發展，而焊接是工業化的一個重要組成部分。隨著科學技術的不斷提高，傳統的焊接工藝和技術也逐漸轉向數字化焊接車間，其在產品的質量、生產效率的提高、生產中出現問題的追溯性等方面發揮著重要的作用。文章闡述了數字化焊接車間的基本組成、實現的功能，并對典型的數字化焊接車間構造進行了探討，最后對數字化焊接車間結構的管理以及應用進行了分析。

關鍵詞：數字化焊接車間;數據采集;智能化;自動化設備;信息化

通過數字化和工業化的融合，提高工業化進程。數字化焊接技術是數字化技術和焊接技術的有效融合，具有兩者共同特性的數字化應用技術包含了焊接裝備數字化、焊接工藝數字化、焊接模擬仿真數字化等多個方面。總的來說，其特征與傳統的焊接技術具有明顯的區別，不僅可以對焊接裝備進行自動化和智能化控制，還能對整個生產過程進行可視化管理。

1? ? 數字化焊接車間實現的功能

數字化焊接車間包括數字化軟硬件系統和智能化焊接設備。主要實現焊接設備的互聯互通、焊接工藝參數在線實時動態感知、焊接智能評價評估、焊接任務自動下達、焊接工藝智能設計、焊接工藝與質量的全程可追溯、焊接系統和焊接過程的模擬仿真、焊接生產智能管控;監控焊接參數中電流、電壓、速度及預熱后熱溫度，實時與設定的焊接工藝進行比對，對超出工藝要求的焊接及時發出報警信息。

2? ? 數字化焊接車間的基本組成

為了對整個焊接工藝進行把控以及更好地傳遞車間的各個系統功能，完整的數字化焊接車間必須要包含以下因素。

2.1? 監控及視頻服務器

監控服務器是整個系統的核心部分，主要負責對系統中的自動化節點進行配置和管理。通過監控系統，對自動化焊接設備的生產過程進行數據的監測和錄像的記錄，不僅能確保生產過程中的質量和生產的穩定性，還能對生產中的問題進行追溯，以保證生產的順利開展。視頻服務器是將攝像頭采集到的各種數據，包含模擬視頻信號進行數字化處理，通過數字編碼和打包，借助于網絡系統將信息傳輸給監控服務器，以便管理人員能及時掌握這些信息，對焊接過程進行掌控和把握。

2.2? 自動化焊接設備

為了更好地接入數字化管理，自動化焊接設備一般要具備網絡監控接口，便于順利地將焊接程序文件和采集到的焊接數據進行上傳和下載。另外，在設備的程序進行更新或者焊接工藝進行升級的時候，也需要對焊接程序文件進行更改。

2.3? 監控客戶端

這是管理人員和系統進行互相對話的窗口。通過人機界面，管理員能實時查看焊接設備的運行狀態，也可對歷史數據進行查看，這就為焊接的生產追溯提供了可靠的信息。

2.4? 網絡攝像機

網絡攝像機的作用是采集自動化設備生產過程中的畫面，并將這些數據通過事先設定好的網絡傳輸給監控服務器，以便管理人員進行查看。為了保證監控畫面的清晰度，網絡攝像機的分辨率要高。

2.5? 焊接攝像頭

由于焊接時對焊接部位的質量要求很高，若工藝不到位，將直接影響焊接的質量。因此，除了網絡攝像機的監控，還需要對焊接熔池的區域進行畫面的采集。通過焊接攝像頭的布置，將采集到的數據傳遞給視頻服務器，并通過圖像信號的數字化進行編碼處理，最終傳輸給監控服務器，使管理人員能清晰地觀察到焊接的具體情況。

2.6? 網絡交換機

確保網絡上所有的節點數據順利實施交換，其是數據實時可靠通信的保證。

2.7? 網絡防火墻

為了系統的網絡安全性，只有在必要的情況下才能連接到其他的網絡。

3? ? 典型數字化焊接車間的構造

作為典型的數字化焊接車間，其構造必須要具備3個層次。最上面即最頂層為車間網絡控制層，中間的一層為自動化焊接設備的實時控制層，最下面一層為焊接設備中具體動作控制單元層。這種自上而下的層次構造的好處在于給管理人員提供了一個直觀、清晰的控制系統，便于管理人員快速而準確地了解焊接設備的工作狀態和各種焊接參數。在布置數字化焊接車間時，需要考慮到后續硬件和軟件設施的升級和更新。有新的功能需求增加時，只需要在焊接設備中添加相應的功能模塊即可，不需要對整個車間的網絡平臺進行重新布置，這樣不僅方便操作，還能使數字化的焊接車間功能不斷完善。當有新的焊接設備導入焊接車間時，也只需要將這些焊接設備的實時控制器網絡端口和車間的網絡端口相連接，并完成相應的IP地址，新的焊接設備就可以融入整個數字化焊接車間進行工作。

4? ? 數字化焊接車間的結構的管理與應用

4.1? 生產管理

該過程指的是焊接程序的應用和管理。當管理人員通過事先設定好的賬號和密碼登錄到服務器后，就可以對焊接設備上的焊接程序進行管理，從而實現焊接生產時的控制。管理的具體內容包括上傳新的焊接程序、刪除舊的程序、對原程序進行修改等。這些過程不需要管理人員進入焊接現場，只需要在控制中心就可以實現。

4.2? 數據采集文件管理

通過監控服務器，可以實現對焊接設備所采集到的數據和信息等文件進行刪除、下載、查看等管理。當長時間地采集數據后，由于數據的文件較大，會影響焊接設備的儲存空間，并進一步影響焊接設備的正常使用。因此，對數據采集文件進行管理有利于生產效率的提高。

4.3? 焊接設備監控及管理

對焊接設備的歷史數據進行統計和分析，可以了解每臺設備的生產負荷，為后續生產安排提供了重要的參考信息。

4.4? 設備圖像采集

設備圖像采集系統通過事先設定好的網絡將采集到的圖像等信息傳遞給控制中心，并通過監控服務器的儲存功能將圖像信息保存。

5? ? 結語

隨著信息化和工業化的不斷融合，數字化焊接車間的功能逐漸完善，并且在車間焊接自動化和焊接設備管理控制等方面的表現越來越突出，從而實現高質量、高效率的生產。各種技術的融合為全面建設數字化焊接車間和自動化生產管理提供了技術保障，從而進一步提高了數字化焊接車間的標準和控制手段。

[參考文獻]

[1]蔡東紅，王旭光，楊旭東.焊接車間的技術基礎與結構[J].電焊機，2012（6）：11-17，23.