1系统分析与设计
1.1装配检测线及功能需求
检测生产线共划分为18个装配检测工位，分别为：机架上线->主轴安装->主回路总装->机构总装->机构附件装配->销子装配->布线->机械磨合测试->通电测试->机械特性测试->底盘车安装->护板、提门弯板安装->触臂触头安装->主回路电阻测试->外观尺寸视觉检测->耐压测试->面板安装->下线。生产线的线体按照开口环形布置，各测试工位两端分别提供返修上线和不合格品下线的出入口。其中，产品部件的装配和布线由人工在提升反转机械辅助下完成，其他各测试项目全部在流水线上自动进行。要求监控管理系统实时监控各产品和工位的状态、自动设置产品检测参数，完整记录每台产品的测试数据结果，用LED显示屏以电子看板的形式实时展现当天生产信息，并提供产品质量统计、追溯和管理功能，还要与企业的ERP系统进行数据对接。为了解决这些问题，我们引进条形码技术，结合PLC控制和工业控制组态软件及数据库技术，实现了一套完整的装配检测生产线监控管理系统。
1.2系统结构及功能设计
1.2.1系统结构根据装配检测线的特点及功能需求，该监控管理系统利用工业控制网络和计算机软件技术，按照分散控制集中管理的模式设计，总体设计如图1所示。底层控制主要由PLC执行，每个工位PLC连接该工位入口和下线出口的扫码器，同时，还连接一台触摸屏作为各工位的HMI操作界面。各工位PLC通过工业以太网或者控制总线与上位机监控管理系统交换数据。监控管理功能由上位计算机软件实现，该系统除了完成与PLC之间的数据交换外，还提供条码生成和打印、测试数据记录、统计管理、转发到LED电子看板显示、远程Web浏览等功能。本系统控制部分采用日本OMRON公司的CP1H型PLC，这是一款性价比高、功能完备的通用控制器，支持ControllerLink、HostLink、Ethernet等多种通讯组网方式。本系统采用基于OMRON公司FINS通讯协议的ControllerLink总线组网。本系统监控管理部分采用FameView组态软件和SQLServer2000数据库作为开发平台。该组态软件定位于自动化应用的中高端，专门设计有设备数据表，可多线程同时处理多个通讯设备，运行稳定、通讯快速、功能强大。对VBScript脚本嵌入的支持为系统二次开发提供了很大的技术空间，许多棘手的问题,总能迎刃而解。作为监控管理的一部分，电子看板采用LED显示屏并配置方便可靠的专业异步通讯控制软件VisionShow实现生产信息的实时发布。1.2.2功能设计与实现不同型号规格的产品，装配部件和测试参数也不同。为了使检测线能够自动根据产品型号选择设置测试设备的参数，我们采用了条形码技术，在各工位出入口安装有固定扫码器，并将各个检测工位按流程顺序进行了编号。为了保证生产线的效率，使检测不合格的产品快速离线，返修产品能方便返线检测，各自动检测工位设置一个不合格品下线出口。因为产品返修后，需要重新进行机械磨合检测，将机械磨合工位的下线出口设置为双向传输功能兼作返修上线入口。1）条码部分首先，根据企业产品型号及生产工艺特点，确定条码编制规则，本系统采用128码制的全数字编码方式。我们定义每一位或几位分别代表不同的型号参数，一个条形码共包括20位数字，分别代表额定短路开断电流、额定电压、手车宽度、额定电流、VCB型号、极柱类型、相间距、上下触头间距、梅花触头配外触头外径、二次电压、储能电压、真空灭弧室类型、底盘车类型、生产年份和产品生产序号。然后，由监控管理系统软件为这些参数提供方便易用的录入界面，如图2所示，在操作人员按照合同订单选择产品型号参数后，自动生成、存储，再经由串口连接的条形码打印机输出打印产品条形码。系统还将产品条形码和ERP系统中产品合同和出厂编号建立对应联系，方便企业统一管理。2）装配检测过程产品检测过程全部由PLC和上位监控管理系统自动实现。当产品由主输送线到达指定位置时，由控制PLC触发扫码器扫码，并判断确认条码数据有效后，向监控管理系统发送参数匹配请求。上位机收到此请求后，查得该产品的测试参数，发送给PLC。PLC成功获得该产品装配测试参数后，开始设置各测试设备的参数，并进行相应的测试控制。工位测试完成后，PLC再将测试结果上传到监控管理系统储存，并将合格品放行到下一检测工位，不合格品送至本工位的下线出口，由工作人员取走检查维修。此外，上位监控管理系统会在产品经过各工位入口和出口时记录该产品所在的工位信息。3）监控显示部分为方便用户了解当前的生产情况，监控管理系统充分利用了组态软件的特点，设计了整线各部分工作状态参数的动态显示画面，如图3所示。显示内容主要包括：输送线状态、各检测工位在检产品的条形码、合同用户、检测结果、检测设备工作状态和参数，已经其他相关的重要测试数据。同时，对相关画面做了Web发布，可供生产管理人员从远程直接访问查看。此外，上位机管理系统还按照产品型号实时统计当天生产的产品数量，以及在各工位检测的合格品和不合格品数量，通过VisionShow发送到LED电子看板上，以列表方式进行展示，并实时更新这些信息。4）数据记录与管理为了完整记录产品的参数、订单信息及检测结果数据，在上位机SQLServer2000数据库中分别创建编码规则表、订单信息表、工位信息表和各工位测试结果表等，各数据表格的结构如图4所示。系统在存储人工录入产品订单信息后，根据控制PLC请求记录各工位检测的产品测试结果数据，存储在数据库中。其中，机械特性测试工位的相关数据需要自动从专用的测试设备软件BTA系统获得，具体方法较复杂，本文不做阐述。根据用户需求，系统设计了多种查询和报表输出方式，主要包括了产品流水状态查询、产品检测结果及分项统计、条码和产品信息查询、其他设备数据记录，这些结果还提供更多的筛选功能，如合格记录、不合格记录、按产品型号筛选。最终，系统在整合所有测试数据的基础上，按规定格式输出完整的产品出厂报告单。
2结束语
该系统结构设计合理，功能实现巧妙，整体运行稳定，自投入生产以来已取得了良好的经济和社会效益，体现在以下三个方面：1）提高了企业生产效率，降低了操作人员的劳动强度，达到减员增效保质的目的。2）提升了企业的产品质量管理能力。本系统提供了完整的产品测试过程记录，并有效整合了第三方测试设备的测试数据，实现了统一化管理，为企业产品质量监督和控制提供了有效的依据，同时，提升了企业品牌形象和产品竞争力。3）为同类型装配检测线的整线自动化生产提供了设计思路和技术实现依据。
作者：胡正华 丁国明 单位： 北京机械工业自动化研究所 河南农业职业学院
