2點(diǎn)焊車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)在汽車車身的制造過程中，電阻點(diǎn)焊工藝仍是主要的裝配連接手段.電阻點(diǎn)焊焊核質(zhì)量的好壞，不僅決定了車體焊接裝配過程的制造偏差，同時(shí)也決定了轎車使用的可靠性和安全性.點(diǎn)焊的水平?jīng)Q定車身的質(zhì)量也反映了企業(yè)汽車制造水平的高低.

　　一輛轎車車身上，約有4000-6 000個(gè)電阻點(diǎn)焊焊點(diǎn)，而不同焊點(diǎn)又因鋼板材料和厚度的組合而采用不同的工藝參數(shù)，其點(diǎn)焊信息的規(guī)模較大，手工管理時(shí)問題較多，人工管理容易出現(xiàn)重復(fù).遺漏的現(xiàn)象.

　　而且隨著數(shù)據(jù)規(guī)模的增加，使查詢.管理更加不便.

　　所以針對(duì)這些參數(shù)建立合理的數(shù)據(jù)庫，不僅可以確立焊接規(guī)范，還可以記錄.處理.分析焊點(diǎn)數(shù)據(jù)，提高焊接質(zhì)量，節(jié)約生產(chǎn)管理成本.

　　2.1車身點(diǎn)焊信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)DSP新型焊機(jī)控制器帶有豐富的現(xiàn)場(chǎng)總線接口，為車身點(diǎn)焊信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了必要的保證.設(shè)計(jì)方案如圖3所示.

　　按照規(guī)范化的設(shè)計(jì)方法，將車身點(diǎn)焊數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為以下幾個(gè)階段：調(diào)查用戶需求，特別是對(duì)數(shù)據(jù)及處理的要求和描述；設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的概念模型；數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計(jì).物理設(shè)計(jì)；物理數(shù)據(jù)庫的建立.試運(yùn)行及評(píng)價(jià).

　　2.1.1 車身點(diǎn)焊信息數(shù)據(jù)庫的需求分析需求分析是建立數(shù)據(jù)庫的起點(diǎn)，它主要是收集和分析數(shù)據(jù)的內(nèi)容，了解用戶對(duì)數(shù)據(jù)處理的要求，從而熟悉主要業(yè)務(wù)流程.通過生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)查，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)流主要有：

　　（1）焊接工位信息.一輛轎車有x個(gè)點(diǎn)焊焊點(diǎn)，分為前圍.后圍.側(cè)圍.門蓋.總拼.補(bǔ)焊六大類工位.

　　（2）焊接設(shè)備參數(shù).車身焊裝線上的點(diǎn)焊設(shè)備主要有三類：①手動(dòng)懸掛式點(diǎn)焊機(jī)，一個(gè)焊裝車間一般有200~300臺(tái)或更多；②點(diǎn)焊機(jī)器人，以提高車身焊裝線的自動(dòng)化程度；③專用多點(diǎn)焊機(jī)，采用多點(diǎn)焊工藝的目的是提高生產(chǎn)效率，在焊裝生產(chǎn)線上，車身底板的點(diǎn)焊裝配經(jīng)常采用專用多點(diǎn)焊機(jī).

　?。?）焊接材料參數(shù).隨著汽車朝高速.安全.耐用以及輕量化方向發(fā)展，對(duì)汽車車身用鋼板的焊接性能提出了越來越高的要求.目前轎車多采用低碳鋼.高強(qiáng)度鋼板.鍍鋅鋼板和鋁合金四種汽車車身板材，這三類數(shù)據(jù)具有以下特點(diǎn)：①數(shù)據(jù)類型多樣，包括幾何數(shù)據(jù).屬性數(shù)據(jù)和文檔數(shù)據(jù)；②數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，獨(dú)立的數(shù)據(jù)流內(nèi)部是層次結(jié)構(gòu)，工位信息和設(shè)備參數(shù)之間是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu).

　　2.1.2數(shù)據(jù)庫的概念設(shè)計(jì)和邏輯設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)就是將需求分析得到的用戶需求抽象為信息結(jié)構(gòu)即概念模型的過程.運(yùn)用E-R圖將系統(tǒng)涉及到的實(shí)體和屬性，以及屬性之間的關(guān)系用概念的形式描述清楚.車身點(diǎn)焊數(shù)據(jù)庫的E-R圖如圖4所示.圖中一個(gè)工位包含若干臺(tái)焊接設(shè)備，而一種焊機(jī)又可以在不同工位上工作，所以兩實(shí)體間是m:n的關(guān)系；一臺(tái)焊接設(shè)備可以焊接不同種類的焊件，一個(gè)工位需要加工一定種類的焊件，所以實(shí)體間是1:凡的關(guān)系.邏輯設(shè)計(jì)的任務(wù)就是把E-R圖轉(zhuǎn)換為與產(chǎn)品所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結(jié)構(gòu).本系統(tǒng)選用基于關(guān)系數(shù)據(jù)模型的ORACLE為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫，利用關(guān)系模型的規(guī)范化理論對(duì)庫表結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，減少數(shù)據(jù)的冗余，得到的二維表包括焊接工位信息表.焊接材料參數(shù)表.焊接設(shè)備參數(shù)表和用戶信息管理表.

　　2.2轎車車身點(diǎn)焊信息管理系統(tǒng)應(yīng)用程序開發(fā)2.2.1軟件環(huán)境系統(tǒng)使用Dephi 7作為開發(fā)工具，Delphi是全新的可視化鳙匿翻過競(jìng)，提供了-種方便的Windows應(yīng)用程序開發(fā)工具.

　　2.2.2模塊設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要模塊由系統(tǒng)管理.設(shè)備數(shù)據(jù).工藝參數(shù).工位信息管理和系統(tǒng)工具組成.每個(gè)信息管理子模塊都采用ADO對(duì)象模型的程序設(shè)計(jì)方法進(jìn)行開發(fā).其主要步驟有：①連接數(shù)據(jù)源，對(duì)于不同的提供者和數(shù)據(jù)源都可在“連接字符串”中指定；②創(chuàng)建SQL查詢命令，查詢命令要求數(shù)據(jù)源返回含有所要求信息行的Recordset對(duì)象，命令使用SQL語言編寫；③執(zhí)行命令；④操作數(shù)據(jù).大量的Recordset對(duì)象方法和屬性可用于對(duì)數(shù)據(jù)行進(jìn)行檢查.定位和操作.

　　例如：Recordset常用的Fields集合.CursorLocation屬性.BOF屬性和AddNew方法：⑤更新數(shù)據(jù)，對(duì)于添加.刪除和修改數(shù)據(jù)行，在此采用復(fù)制緩沖區(qū)模式，即不立刻更改Recordset,而是將更改寫入內(nèi)部緩沖區(qū)，如果不想進(jìn)行更改，內(nèi)部緩沖區(qū)將被放棄；⑥結(jié)束更改及對(duì)錯(cuò)誤操作的處理.

　　2.2.3點(diǎn)焊信息管理系統(tǒng)的功能基于以上模塊設(shè)計(jì)和軟件環(huán)境，完成了對(duì)轎車車身點(diǎn)焊信息計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)的開發(fā).系統(tǒng)的主界面如圖5所示.

　?。?）數(shù)據(jù)的錄入和修改.系統(tǒng)的數(shù)據(jù)項(xiàng)涵蓋了焊接工位信息.設(shè)備信息和工藝信息.其中工位信息提供以工位為中心的焊接工序.加工部位.焊接設(shè)備的管理；設(shè)備信息提供設(shè)備的主要參數(shù)性能.電極與焊槍的配合以及故障維修的管理；工藝信息提供不同板材的規(guī)范工藝參數(shù).這些數(shù)據(jù)都為保證焊接質(zhì)量發(fā)揮著重要的作用.對(duì)這些數(shù)據(jù)，系統(tǒng)都提供了添加.修改.更新.刪除.圖表顯示等操作.

　　（2）數(shù)據(jù)的查詢檢索，查詢部分的內(nèi)核采用基于SQL語言的多關(guān)鍵字復(fù)合查詢和連接查詢，可以選擇查詢不同字段和它們間的邏輯關(guān)系，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)關(guān)系表之間的連接查詢.為了方便用戶，對(duì)查詢的結(jié)果采用網(wǎng)格列表瀏覽.例如：復(fù)合查詢?cè)试S用戶根據(jù)材料的編號(hào).類型.名稱進(jìn)行復(fù)合查詢；連接查詢實(shí)現(xiàn)工位信息和設(shè)備信息表的連接查詢.

　　（3）數(shù)據(jù)庫的維護(hù).輸出和瀏覽.為了保證數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全性.有效性.完整性，程序中還設(shè)置了用戶登錄權(quán)限管理，數(shù)據(jù)輸入的有效性檢查.數(shù)據(jù)報(bào)表的打印和數(shù)據(jù)庫報(bào)表文件輸出為文檔或Excel格式等功能.

　　3基于DSP的低壓動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償控制器及裝置隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，大功率非線性負(fù)荷的增加，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備對(duì)電網(wǎng)的沖擊和諧波污染不斷上升，引發(fā)多電能質(zhì)量問題，功率因數(shù)低.諧波含量高.三相不平衡.功率沖擊.電壓閃變和波動(dòng).諧波和不平衡是許多電力事故誘發(fā)的原因，如繼電保護(hù)裝置誤動(dòng).變壓器絕緣損壞.電容器燒毀，并會(huì)大大縮短電氣設(shè)備的壽命.

　　汽車車身主要工藝設(shè)備是點(diǎn)焊機(jī)，點(diǎn)焊機(jī)大多是單相沖擊性負(fù)載，瞬間沖擊電流大，功率因數(shù)約為0.6.由于焊機(jī)產(chǎn)生閃變給干線帶來諧波和感性無功功率，使供電電壓非對(duì)稱性波動(dòng)，或引發(fā)故障.

　　此時(shí)因電壓明顯跌落，會(huì)直接影響焊接質(zhì)量，產(chǎn)生虛焊或過熔.傳統(tǒng)的補(bǔ)償設(shè)備檢測(cè)速度慢，無法實(shí)時(shí)進(jìn)行投切，因此采用實(shí)時(shí)無功功率補(bǔ)償裝置能夠：

　?、偬岣吖β室驍?shù)，從而提高設(shè)備的利用率；②減少供網(wǎng)的有功損耗；③合理地控制供電系統(tǒng)的無功功率流動(dòng)，從而提高電網(wǎng)水平，改善供電質(zhì)量；④改善電網(wǎng)電壓波形，減小諧波分量和負(fù)序電流問題；⑤針對(duì)電容器.電纜.變壓器，避免高次諧波引起的附加電能損失和局部過熱.

　　3.1 基于DSP的動(dòng)態(tài)無功功率控制器的設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)無功功率控制器以數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）為，系統(tǒng)抗干擾能力更強(qiáng)，信號(hào)處理速度更快，利用瞬時(shí)無功理論來計(jì)算補(bǔ)償對(duì)象，控制目標(biāo)多樣性.合理的無功功率補(bǔ)償控制應(yīng)不發(fā)生過補(bǔ)償；無沖擊投切；反應(yīng)靈敏.迅速；限度地利用補(bǔ)償設(shè)備提高電網(wǎng)的功率因數(shù)；無投切振蕩等.

　　本控制器采用無功功率.電壓和功率因數(shù)綜合控制方式進(jìn)行控制.以功率因數(shù)控制為基礎(chǔ)，電壓和無功功率控制避免投切振蕩，電壓.電流設(shè)定值為控制投切的約束條件，實(shí)現(xiàn)了智能性綜合控制.

　　傳統(tǒng)的自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置就是通過單片機(jī)進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)電容器組的投切.但是，電網(wǎng)中存在諧波時(shí)，投切電容器組有可能發(fā)生諧波放大，甚至造成系統(tǒng)過電壓.過電流.絕緣損壞.系統(tǒng)震蕩甚至顛覆解列.因此，在無功補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，測(cè)量和抑制電網(wǎng)中的諧波量非常重要，且對(duì)系統(tǒng)的無功進(jìn)行準(zhǔn)確補(bǔ)償也建立在對(duì)系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量的基礎(chǔ)上.

　　單片機(jī)作為控制器的系統(tǒng)受硬件資源和速度的限制，采樣并不高，每周波的采樣點(diǎn)少，只支持計(jì)算量小的算法，限制了測(cè)量的和響應(yīng)的速度.采用DSP作內(nèi)核的帶電力監(jiān)測(cè)的無功補(bǔ)償裝置能更好地滿足實(shí)時(shí)勝和性的要求，其電路如圖6所示.

　　3.1.1輸入模擬量（1）工作電源.額定電壓工作范圍AC/DCl65.

　　265 V.

　?。?）電壓模擬量.額定輸入電壓模擬量三相四線380/220V,50Hz,正弦波形.

　?。?）輸入電流模擬量.額定輸入電流模擬量5 A,50Hz.

　　3.1.2測(cè)量及顯示電壓--各相電壓；電流--各相電流；有功功率--各相及總和；無功功率-各相及總和；視在功率--各相及總和；頻率；功率因數(shù)--各相及平均；有功電能--各相及總和；無功電能--各相及總和；諧波頻譜分析--各相2.64次.

　　3.1.3控制功能（1）功能設(shè)置.三相對(duì)稱補(bǔ)償和分相補(bǔ)償組合；投入.切除門限設(shè)定值；延時(shí)設(shè)定值；過電壓保護(hù)設(shè)定值；諧波超值保護(hù)設(shè)定值；容錯(cuò)功能；硬件或軟件閉鎖功能.

　?。?）顯示功能.工作電源.工作顯示；超前.滯后顯示；輸出回路工作狀態(tài)顯示；過電壓保護(hù)動(dòng)作顯示；電網(wǎng)即時(shí)運(yùn)行參數(shù)及設(shè)定值調(diào)顯功能；監(jiān)測(cè)或統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)調(diào)顯功能；諧波超值保護(hù)動(dòng)作顯示；手動(dòng).自動(dòng)指示顯示.

　?。?）延時(shí)及加速功能.輸出回路動(dòng)作應(yīng)具有延時(shí)及過電壓加速動(dòng)作功能.

　?。?）程序投切功能.手動(dòng)或自動(dòng)投切選擇，自動(dòng)狀態(tài)時(shí)應(yīng)具有自動(dòng)循環(huán)投切.

　?。?）自檢復(fù)歸功能.控制器每次接通電源應(yīng)進(jìn)行自檢并復(fù)歸輸出回路（即輸出回路處在斷開狀態(tài)）.

　　（6）投切振蕩閉鎖.在輕負(fù)荷時(shí)，控制器應(yīng)有防止投切振蕩的措施.

　　（7）閉鎖報(bào)警.當(dāng)系統(tǒng)電壓大于或等于一定值時(shí)（該值可調(diào)），閉鎖控制器投人回路；投切器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，閉鎖輸出回路并報(bào)警；執(zhí)行回路發(fā)生異常時(shí)，閉鎖輸出回路并報(bào)警.

　　（8）數(shù)據(jù)傳輸.用中間體（如抄表器）抄錄實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù).

　　通過采樣系統(tǒng)的三相電壓和三相電流，根據(jù)電壓.電流的幅值及相位計(jì)算系統(tǒng)無功功率，并與設(shè)定的投人門限.切除門限相比較，再考慮系統(tǒng)電壓幅值情況確定電容器組的投切，投切命令輸入到觸發(fā)電路，由觸發(fā)電路控制晶閘管在電壓正向峰值時(shí)投入電容器，按照“在保證電壓不越限的前提下，使變壓器從系統(tǒng)中吸收的無功”的原則對(duì)電容器組進(jìn)行控制，能有效改善電壓質(zhì)量，提高功率因數(shù)，降低網(wǎng)絡(luò)損耗.電容器分組采用二進(jìn)制方案，即采用（K一1）個(gè)電容值均為C的電容和一個(gè)電容值為（C/2）的電容，這樣的分組可使組成的電容值有2K級(jí).電容量那一路作為單位電容量，它的大小決定了補(bǔ)償.

　　系統(tǒng)為TMS320LF2000的DSP控制，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)無功功率和電壓并跟蹤系統(tǒng)無功功率的大小，采用晶閘管投切并聯(lián)電容器組的方式.

　　該裝置因響應(yīng)速度快.動(dòng)態(tài)性能好，所以能對(duì)快速變化的無功進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償.該裝置具備完整的顯示控制保護(hù)功能.根據(jù)需要可顯示功率因數(shù).系統(tǒng)電壓.負(fù)載電流.無功功率等值.并可實(shí)時(shí)在線設(shè)置投人門限.切除門限.過電壓.欠電壓.延時(shí)值等參數(shù).

　　能延時(shí)可調(diào).過壓自動(dòng)切除，能有效地提高功率因數(shù)改善電壓質(zhì)量.降低電能損耗.消除電壓波動(dòng).濾除高次諧波，抑制電壓閃變，減少電壓不平衡，可廣泛應(yīng)用低壓配電系統(tǒng)及工礦企業(yè).

　　3.1.4控制系統(tǒng)構(gòu)成采用TI公司的TMS320F28335作為主控制器，該芯片是TMS320C2000平臺(tái)下的一種浮.點(diǎn)，DSP芯片，是一款專為控制設(shè)計(jì)的單片機(jī).處理速度很決，達(dá)到150 MIPS,在晶振頻率為30 MHz時(shí)，計(jì)算512點(diǎn)的FFT運(yùn)算用時(shí)僅200 ms,特別適合于處理諧波分析.用到的數(shù)字濾波和傅立葉變換等運(yùn)算的微處理器，同時(shí)又具有低成本.低功耗.高性能的處理能力.

　　信號(hào)采集單元包括電壓.電流信號(hào)形成回路.低通濾波回路（ALF）此模塊單元的作用是將電壓互感器（YH）和電流互感器（LH）二次輸出的電壓.電流模擬量經(jīng)過上述環(huán)節(jié)處理成大小與輸入量成正比.相位不失真的模擬量，輸入到DSP的A/D轉(zhuǎn)換通道進(jìn)行采樣，將其轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能接受與識(shí)別的數(shù)字量，再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及運(yùn)算.

　　模數(shù)轉(zhuǎn)換器為F28335自帶的帶內(nèi)置采樣和保持的A/D轉(zhuǎn)換器，具有12位，轉(zhuǎn)換速度快達(dá)到80 as,并且可以同時(shí)采樣16路信號(hào).有多個(gè)觸發(fā)源可以啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換，包括軟件啟動(dòng).EVA,EVB和外部觸發(fā)（ADCSOC）.模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的排序器包括兩個(gè)獨(dú)立的多可選擇8個(gè)模擬轉(zhuǎn)換通道的排序器（SEQI和SEQ2），這兩個(gè)排序器可被級(jí)聯(lián)成個(gè)多可選擇16個(gè)轉(zhuǎn)換模擬通道的排序器（SEQ o在這兩種工作方式下，ADC模塊都能夠?qū)σ恍蛄修D(zhuǎn)換進(jìn)行自動(dòng)排序.轉(zhuǎn)換后的數(shù)值結(jié)果保存在該通道相應(yīng)的結(jié)果寄存器中，這樣用戶可以對(duì)同一個(gè)通道進(jìn)行多次采樣，采樣結(jié)果分辨率高.

　　F28335自帶256 kB的Flash,外部可擴(kuò)展1MBit數(shù)字存儲(chǔ)器和1MBit程序存儲(chǔ)器.無源晶振采用30 MHz,經(jīng)內(nèi)部時(shí)鐘定位（PLL）5倍頻得到28335的主頻為150 MHz.PLL采用外部濾波環(huán)電路來消除抖動(dòng).

　　電源監(jiān)控芯片選擇了TI公司的TPS7333Q,此芯片可將5 V電壓轉(zhuǎn)換成DSP需要的3.3 V電平，并有電平監(jiān)控的功能，系統(tǒng)采用液晶顯示測(cè)量結(jié)果，并由鍵盤輸入命令，信號(hào)經(jīng)運(yùn)算處理后，可由液晶顯示器顯示結(jié)果，便于觀察，也可由RS一232接口與上位機(jī)進(jìn)行通信，上傳數(shù)據(jù)，便于存儲(chǔ)和查詢.

　　通信電路采用符合RS一232標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)芯片MAX3232,進(jìn)行串行通信.MAX3232芯片功耗低.集成度高，3.3 V供電，具有兩個(gè)接收和發(fā)送通道.

　　DSP在一個(gè)工頻周期內(nèi)等間隔地采集512個(gè)瞬間電壓.電流數(shù)據(jù)后，經(jīng)DSP處理算出電網(wǎng)電壓.電流（包括零序電流）.功率因數(shù).無功功率.有功功率.電壓電流.l~64次諧波等負(fù)荷參數(shù)值，存儲(chǔ)并送參量到顯示單元顯示，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況通過控制器鍵盤設(shè)置參數(shù)來控制電容投切.實(shí)現(xiàn)分補(bǔ).共補(bǔ)同時(shí)控制.在被諧波污染的電網(wǎng)中，一般在電容器上串聯(lián)電抗，以抑制和防止諧波放大.本系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)電網(wǎng)中的諧波量的方法，在電網(wǎng)中的諧波量超出設(shè)定值時(shí)，停止投人電容器，并報(bào)警信號(hào).

　　4結(jié)論DSP在電阻焊控制器的應(yīng)用極大地推進(jìn)了點(diǎn)焊過程的發(fā)展，DSP的高速運(yùn)算和通信能力適應(yīng)了汽車點(diǎn)焊生產(chǎn)控制信息化.智能化的發(fā)展需求，有效的提高焊點(diǎn)質(zhì)量，強(qiáng)化了電阻電焊過程的監(jiān)控管理，對(duì)提高車身質(zhì)量有著重要意義.基于DSP的低壓動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償控制器為汽車焊接供電電源的無功補(bǔ)償提供了有利的設(shè)備，為安全補(bǔ)償.有效節(jié)能生產(chǎn)提供了保障.DSP的應(yīng)用為精細(xì)點(diǎn)焊控制.改善焊接質(zhì)量.提高信息化管理水平提供了一系列全面的解決方案.