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

　　一輛轎車車身上，約有4000-6 000個電阻點焊焊點，而不同焊點又因鋼板材料和厚度的組合而采用不同的工藝參數(shù)，其點焊信息的規(guī)模較大，手工管理時問題較多，人工管理容易出現(xiàn)重復.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.分析焊點數(shù)據(jù)，提高焊接質量，節(jié)約生產(chǎn)管理成本.

　　2.1車身點焊信息管理系統(tǒng)的設計DSP新型焊機控制器帶有豐富的現(xiàn)場總線接口，為車身點焊信息管理系統(tǒng)的設計提供了必要的保證.設計方案如圖3所示.

　　按照規(guī)范化的設計方法，將車身點焊數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計分為以下幾個階段：調查用戶需求，特別是對數(shù)據(jù)及處理的要求和描述；設計數(shù)據(jù)庫的概念模型；數(shù)據(jù)庫的邏輯設計.物理設計；物理數(shù)據(jù)庫的建立.試運行及評價.

　　2.1.1 車身點焊信息數(shù)據(jù)庫的需求分析需求分析是建立數(shù)據(jù)庫的起點，它主要是收集和分析數(shù)據(jù)的內(nèi)容，了解用戶對數(shù)據(jù)處理的要求，從而熟悉主要業(yè)務流程.通過生產(chǎn)現(xiàn)場的調查，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個點焊焊點，分為前圍.后圍.側圍.門蓋.總拼.補焊六大類工位.

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

　?。?）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：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)結構復雜，獨立的數(shù)據(jù)流內(nèi)部是層次結構，工位信息和設備參數(shù)之間是網(wǎng)狀結構.

　　2.1.2數(shù)據(jù)庫的概念設計和邏輯設計概念設計就是將需求分析得到的用戶需求抽象為信息結構即概念模型的過程.運用E-R圖將系統(tǒng)涉及到的實體和屬性，以及屬性之間的關系用概念的形式描述清楚.車身點焊數(shù)據(jù)庫的E-R圖如圖4所示.圖中一個工位包含若干臺焊接設備，而一種焊機又可以在不同工位上工作，所以兩實體間是m:n的關系；一臺焊接設備可以焊接不同種類的焊件，一個工位需要加工一定種類的焊件，所以實體間是1:凡的關系.邏輯設計的任務就是把E-R圖轉換為與產(chǎn)品所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結構.本系統(tǒng)選用基于關系數(shù)據(jù)模型的ORACLE為后臺數(shù)據(jù)庫，利用關系模型的規(guī)范化理論對庫表結構進行優(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.焊接設備參數(shù)表和用戶信息管理表.

　　2.2轎車車身點焊信息管理系統(tǒng)應用程序開發(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，提供了-種方便的Windows應用程序開發(fā)工具.

　　2.2.2模塊設計系統(tǒng)主要模塊由系統(tǒng)管理.設備數(shù)據(jù).工藝參數(shù).工位信息管理和系統(tǒng)工具組成.每個信息管理子模塊都采用ADO對象模型的程序設計方法進行開發(fā).其主要步驟有：①連接數(shù)據(jù)源，對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對象方法和屬性可用于對數(shù)據(jù)行進行檢查.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)，對于添加.刪除和修改數(shù)據(jù)行，在此采用復制緩沖區(qū)模式，即不立刻更改Recordset,而是將更改寫入內(nèi)部緩沖區(qū)，如果不想進行更改，內(nèi)部緩沖區(qū)將被放棄；⑥結束更改及對錯誤操作的處理.

　　2.2.3點焊信息管理系統(tǒng)的功能基于以上模塊設計和軟件環(huán)境，完成了對轎車車身點焊信息計算機管理系統(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)項涵蓋了焊接工位信息.設備信息和工藝信息.其中工位信息提供以工位為中心的焊接工序.加工部位.焊接設備的管理；設備信息提供設備的主要參數(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)都為保證焊接質量發(fā)揮著重要的作用.對這些數(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.

　?。?）數(shù)據(jù)的查詢檢索，查詢部分的內(nèi)核采用基于SQL語言的多關鍵字復合查詢和連接查詢，可以選擇查詢不同字段和它們間的邏輯關系，可以實現(xiàn)多個關系表之間的連接查詢.為了方便用戶，對查詢的結果采用網(wǎng)格列表瀏覽.例如：復合查詢允許用戶根據(jù)材料的編號.類型.名稱進行復合查詢；連接查詢實現(xiàn)工位信息和設備信息表的連接查詢.

　?。?）數(shù)據(jù)庫的維護.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，程序中還設置了用戶登錄權限管理，數(shù)據(jù)輸入的有效性檢查.數(shù)據(jù)報表的打印和數(shù)據(jù)庫報表文件輸出為文檔或Excel格式等功能.

　　3基于DSP的低壓動態(tài)無功功率補償控制器及裝置隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，大功率非線性負荷的增加，現(xiàn)場設備對電網(wǎng)的沖擊和諧波污染不斷上升，引發(fā)多電能質量問題，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.諧波和不平衡是許多電力事故誘發(fā)的原因，如繼電保護裝置誤動.變壓器絕緣損壞.電容器燒毀，并會大大縮短電氣設備的壽命.

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

　　此時因電壓明顯跌落，會直接影響焊接質量，產(chǎn)生虛焊或過熔.傳統(tǒng)的補償設備檢測速度慢，無法實時進行投切，因此采用實時無功功率補償裝置能夠：

　　①提高功率因數(shù)，從而提高設備的利用率；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，從而提高電網(wǎng)水平，改善供電質量；④改善電網(wǎng)電壓波形，減小諧波分量和負序電流問題；⑤針對電容器.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的動態(tài)無功功率控制器的設計動態(tài)無功功率控制器以數(shù)字信號處理器（DSP）為，系統(tǒng)抗干擾能力更強，信號處理速度更快，利用瞬時無功理論來計算補償對象，控制目標多樣性.合理的無功功率補償控制應不發(fā)生過補償；無沖擊投切；反應靈敏.迅速；限度地利用補償設備提高電網(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)綜合控制方式進行控制.以功率因數(shù)控制為基礎，電壓和無功功率控制避免投切振蕩，電壓.電流設定值為控制投切的約束條件，實現(xiàn)了智能性綜合控制.

　　傳統(tǒng)的自動無功補償裝置就是通過單片機進行控制實現(xiàn)電容器組的投切.但是，電網(wǎng)中存在諧波時，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，在無功補償?shù)耐瑫r，測量和抑制電網(wǎng)中的諧波量非常重要，且對系統(tǒng)的無功進行準確補償也建立在對系統(tǒng)各項參數(shù)進行準確測量的基礎上.

　　單片機作為控制器的系統(tǒng)受硬件資源和速度的限制，采樣并不高，每周波的采樣點少，只支持計算量小的算法，限制了測量的和響應的速度.采用DSP作內(nèi)核的帶電力監(jiān)測的無功補償裝置能更好地滿足實時勝和性的要求，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）功能設置.三相對稱補償和分相補償組合；投入.切除門限設定值；延時設定值；過電壓保護設定值；諧波超值保護設定值；容錯功能；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；過電壓保護動作顯示；電網(wǎng)即時運行參數(shù)及設定值調顯功能；監(jiān)測或統(tǒng)計數(shù)據(jù)調顯功能；諧波超值保護動作顯示；手動.自動指示顯示.

　　（3）延時及加速功能.輸出回路動作應具有延時及過電壓加速動作功能.

　?。?）程序投切功能.手動或自動投切選擇，自動狀態(tài)時應具有自動循環(huán)投切.

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

　?。?）投切振蕩閉鎖.在輕負荷時，控制器應有防止投切振蕩的措施.

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

　　（8）數(shù)據(jù)傳輸.用中間體（如抄表器）抄錄實時數(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算系統(tǒng)無功功率，并與設定的投人門限.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”的原則對電容器組進行控制，能有效改善電壓質量，提高功率因數(shù)，降低網(wǎng)絡損耗.電容器分組采用二進制方案，即采用（K一1）個電容值均為C的電容和一個電容值為（C/2）的電容，這樣的分組可使組成的電容值有2K級.電容量那一路作為單位電容量，它的大小決定了補償.

　　系統(tǒng)為TMS320LF2000的DSP控制，實時監(jiān)測電力系統(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.

　　該裝置因響應速度快.動態(tài)性能好，所以能對快速變化的無功進行跟蹤補償.該裝置具備完整的顯示控制保護功能.根據(jù)需要可顯示功率因數(shù).系統(tǒng)電壓.負載電流.無功功率等值.并可實時在線設置投人門限.切除門限.過電壓.欠電壓.延時值等參數(shù).

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

　　3.1.4控制系統(tǒng)構成采用TI公司的TMS320F28335作為主控制器，該芯片是TMS320C2000平臺下的一種浮.點，DSP芯片，是一款專為控制設計的單片機.處理速度很決，達到150 MIPS,在晶振頻率為30 MHz時，計算512點的FFT運算用時僅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算的微處理器，同時又具有低成本.低功耗.高性能的處理能力.

　　信號采集單元包括電壓.電流信號形成回路.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轉換通道進行采樣，將其轉化為計算機能接受與識別的數(shù)字量，再進行數(shù)據(jù)處理及運算.

　　模數(shù)轉換器為F28335自帶的帶內(nèi)置采樣和保持的A/D轉換器，具有12位，轉換速度快達到80 as,并且可以同時采樣16路信號.有多個觸發(fā)源可以啟動AD轉換，包括軟件啟動.EVA,EVB和外部觸發(fā)（ADCSOC）.模數(shù)轉換模塊的排序器包括兩個獨立的多可選擇8個模擬轉換通道的排序器（SEQI和SEQ2），這兩個排序器可被級聯(lián)成個多可選擇16個轉換模擬通道的排序器（SEQ o在這兩種工作方式下，ADC模塊都能夠對一序列轉換進行自動排序.轉換后的數(shù)值結果保存在該通道相應的結果寄存器中，這樣用戶可以對同一個通道進行多次采樣，采樣結果分辨率高.

　　F28335自帶256 kB的Flash,外部可擴展1MBit數(shù)字存儲器和1MBit程序存儲器.無源晶振采用30 MHz,經(jīng)內(nèi)部時鐘定位（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.

　　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)采用液晶顯示測量結果，并由鍵盤輸入命令，信號經(jīng)運算處理后，可由液晶顯示器顯示結果，便于觀察，也可由RS一232接口與上位機進行通信，上傳數(shù)據(jù)，便于存儲和查詢.

　　通信電路采用符合RS一232標準的驅動芯片MAX3232,進行串行通信.MAX3232芯片功耗低.集成度高，3.3 V供電，具有兩個接收和發(fā)送通道.

　　DSP在一個工頻周期內(nèi)等間隔地采集512個瞬間電壓.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次諧波等負荷參數(shù)值，存儲并送參量到顯示單元顯示，同時根據(jù)現(xiàn)場的實際情況通過控制器鍵盤設置參數(shù)來控制電容投切.實現(xiàn)分補.共補同時控制.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)采用實時跟蹤監(jiān)測電網(wǎng)中的諧波量的方法，在電網(wǎng)中的諧波量超出設定值時，停止投人電容器，并報警信號.

　　4結論DSP在電阻焊控制器的應用極大地推進了點焊過程的發(fā)展，DSP的高速運算和通信能力適應了汽車點焊生產(chǎn)控制信息化.智能化的發(fā)展需求，有效的提高焊點質量，強化了電阻電焊過程的監(jiān)控管理，對提高車身質量有著重要意義.基于DSP的低壓動態(tài)無功功率補償控制器為汽車焊接供電電源的無功補償提供了有利的設備，為安全補償.有效節(jié)能生產(chǎn)提供了保障.DSP的應用為精細點焊控制.改善焊接質量.提高信息化管理水平提供了一系列全面的解決方案.