基于VC++的电机生产线智能管理系统设计与实现

李云生 龙罡 简金权 周建荣 张甲辉

摘  要：针对电机制造过程中劳动强度大、生产环境恶劣且效率低下，同时产品品质无法保证的现状，文章实现了一种应用网络、存储、通信和编程技术结合新设备改善生产现状并提高智能制造水平的设计方案。采用VC++开发出电机生产线智能管理系统，系统结构采用先进的多层分布式体系、分布式数据库和数据仓库技术，实现电机生产线数据共享、完成电机线圈的自动搬运和生产线实时监控，并对加工工艺数据和作业过程中发生的故障报警信息和做归档记录。接着给出了关键部分的程序实现方法，最后对该设计方案的可行性、可靠性、系统响应时间等功能和性能指标做了现场实际验证，用户体验良好，达到设计预期效果。

关键词：分布式;VC++;智能管理

中图分类号：TP274.2 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）28-0001-05

Abstract： In view of the current situation of high labor intensity， bad production environment and low efficiency in the process of motor manufacturing， and the product quality can not be guaranteed， this paper implements a design scheme of applying network， storage， communication and programming technology to improve the production status and improve the level of intelligent manufacturing. The intelligent management system of motor production line is developed by VC++. The system structure adopts advanced multi-layer distributed system， distributed database and data warehouse technology to realize data sharing of motor production line， complete automatic handling of motor coil and real-time monitoring of production line， and archive and record process data and fault alarm information during operation. Finally， the feasibility， reliability， system response time and other functions and performance indicators of the design are verified in the field， and the user experience is good to achieve the expected results.

Keywords： distributed; VC++; intelligent management

1 概述

中國制造2025规划从2015年以来全面启动实施，其核心要素智能制造技术在多个行业已得到快速发展，而在素有“工业动力之源”的电机领域，特别是电机线圈成型制造领域目前还处于空白状态，亟需新技术与新设备提升智能制造技术水平。电机制造目前在国内除微型电机外，其余大多属于典型的离散型制造模式：多品种、小批量生产、机械化、自动化水平低，普遍没有自动化生产线，各工序采用单机工位制造，并且设备间数据无法共享，故而工序与工序之间的搬运主要靠人工完成，生产过程的一致性差、劳动强度大、生产效率低下，同时品质无法保证。

针对电机行业的现状，并顺应中国制造2025的发展需要，本文从软件的角度介绍并实现了一种运用网络通讯、数据库、多线程编程等技术结合桁架机器人、智能柔性夹持装置等新设备提升行业智能制造水平、改善生产现状的设计方案。

使用VC++开发电机线圈生产线智能管理系统（以下简称系统），系统设计总体遵循安全可靠、经济适用、技术先进、集成优化的原则，采用当前先进的多层分布式体系结构技术、分布式数据库和数据仓库技术实现电机生产线数据共享，结合桁架机器人、智能柔性夹持装置等新设备实现桁架机器人和各工序设备的自动匹配并完成电机线圈的自动搬运，实时监控整条生产线，对加工关键工艺数据和作业过程中发生的故障报警信息和做归档记录，并且预留和企业其他信息系统（MES、ERP等）的通信接口。最终实现成型线圈制造智能柔性化生产、减少人工作业，从而提高产品产量和质量。

2 系统设计

2.1 总体设计

智能管理系统的架构如图1所示。

由图1可知，系统分三层设计：采集层、数据层、应用层。

采集层：负责对生产线各种设备数据完成获取，然后通过数据传输通道（TCP/IP）将获取到的数据上传到数据层。

数据层：负责对采集层上传的数据汇总，并且实时存入MySql/SqlServer数据库。

应用层：部署智能管理系统，负责实现对数据的分析、处理、显示、归档等功能。

2.2 功能设计

智能管理系统以层次化、模块化设计为原则，系统采用VC++语言开发构架，总体包含以下四个层级：接口层、协议层、作业层、界面层，如图2所示：

（1）网络通信模块

数据通信是整个系统的基石，设计的好坏直接影响到系统的稳定性和响应时间，进而影响用户体验。综合分析：由于现场设备众多且控制器品牌繁杂，有三菱PLC、台达PLC、西门子PLC，每种控制器都需要稳定的通讯驱动来获取数据，故而该部分的数据传输通道采用TCP/IP，用Socket组织数据，为了缩短采集周期、提高采集频率、提高系统可靠性，采用多线程技术实现。

m_pConnection.CreateInstance（"ADODB.Connection"）;

（3）连接字符串

_bstr_tconStr=_T（"Driver={MySQL ODBC 5.1Driver};SERVER=localhost;UID=root;PWD=123456;DATABASE=lszb;PORT=3306"）;

（4）用open函数连接数据库

m_pConnection->Open（conStr，_T（""），_T（""），adModeUnknown）;

……

//执行增加、删除、修改操作

//执行查询操作

……

3.3 调度程序

调度程序根据桁架是否空闲和各工位的状态信息，智能分配桁架作业指令，使其从一个工位搬运线圈至下一工位，完成自动搬运功能。部分程序如下：

……

While（1）

{//在点击了停止按钮后，退出调度程序

if（m_stop==true） break;

//检查搬运桁架是否繁忙

if（m_servo.state==nobusy）

{//同时满足涨型机投料和包带机取料

if（Shp_state==S_get&&Tap_state==S_send）

//向搬运桁架发送作业任务

{m_servo.write（Shp_get， Tap_send）;}

//同時满足包带机投料和绕线机取料

elseif（Tap_state==S_get&&Rao_state==S_send）

//向搬运桁架发送作业任务

{m_servo.write（Tap_get， Rao_send）;}

……

}

}

4 运行效果

4.1 本地测试

根据现场情况搭建测试环境，具体如表2所示：

通讯周期采用300ms，经过本地初步测试，软件能够准确的从数据库调入数据、向设备发送数据，并且能够实时读取设备信息，对于报警信息也能正确预警和归档。

4.2 现场测试

经过在某公司长期运行：模拟量合格率>99%;状态量正确率>99%;远程控制正确率>99.99%;90%画面调出时间≤1秒;网络通信中实时数据传送时间<1秒;画面实时数据刷新周期<1秒。

系统进入主界面后：自动连接数据库;自动连接设备，并将连接情况显示在主界面上;点击调度启动可启动调度程序，再次点击可停止调度程序;有报警信息时，会在界面下方自动出现红色提示。软件部分测试界面如图7所示。

5 结论

经过长期现场测试，本文所描述的电机线圈智能管理系统运行良好、性能稳定、响应及时，功能满足使用要求、操作简便，对降低生产线工作量、提高生产效率、提高产品品质方面作用明显，用户体验良好达到预期效果。不足之处是由于本次系统采用MFC框架开发，在界面设计方面美观度低、灵活性差，所以后续计划采用QT框架开发。

参考文献：

[1]王琳，梁平，刘明周，等.基于MES的可视化生产监测与控制平台设计[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2013（11）：1-4.

[2]卫定惠，汪惠芬，柳林燕.中小型机械加工自动化生产线可视化监控系统[J].中国机械工程，2019（11）：1-4.

[3]葛婉宁，姜明顺，张法业.基于VC++的数据采集系统设计与实现[J].化工自动化及仪表，2016（11）：3.

[4]徐新黎，叶棋标，张静，等.计算机远程监控系统中的安全技术[J].浙江工业大学学报，2004（02）：1-3.

[5]张珊，刘笑凯，王超.基于国产化平台监控软件的设计与实现[J].计算机技术与应用，2018（10）：2-3.

[6]张桂涛.基于RFID技术的仓储管理系统设计[J].青岛大学学报（自然科学版），2008（01）：2.

[7]闫旭.浅谈SQL Server数据库的特点和基本功能[J].价值工程， 2012（22）：4.

[8]马万成，袁铁江，张恒，等.基于VC++与SQL Server数据库的风电场有功出力的仿真软件实现[J].计算机科学，2017（11）：3.

[9]Patent Issued for Modular Pin And Socket Electrical Connector Assembly （USPTO 10，404，010）[J].Computers，Networks&Commu-nications，2019（09）：3.

[10]Figueroa-Lorenzo Santiago， Arrizabalaga Saioa. A Role-Based Access Control Model in Modbus SCADA Systems. A Centralized Model Approach[J].Sensors （Basel， Switzerland），2019（10）：1-2.

[11]John Wozniak. Are industrial Ethernet networks ready for Industrie 4.0？ [J].Control Engineering，2019（05）：1-4.

[12]Suzanne Gill. Managing industrial Ethernet[J].Control Engineering，2019（05）：4-4.

[13]Lina Liu，Yue Shu，Shuo Shang. Industrial Network Communication and Application Based on S7-400[J].Atlantis Press，2019（11）：1-2.

[14]Yun Quan. Design and Implementation of E-commerce Platform based on Vue.js and MySQL[J].Atlantis Press，2019（08）：1-2.