在焊接领域，无论对生产加工过程，质量评定还是科学研究，都需要有数据的支持，焊接作为特殊工序如何有效监控是制造领域的一个重要课题，焊接过程非常容易受到外界条件变化的影响，而且和焊接作业者本身的技能密切相关，焊接质量是关系到产品质量的关键因素，因此，如何有效地取得焊接过程的数据是分析焊接质量的重要依据。

唐山松下信息化焊接管理系统，是基于服务器/客户端模式开发的新一代焊接数据管理系统，焊机工作状态与过程参数通过有线以太网、无线WiFi、U盘传输等方式上传至服务器的Oracle数据库，通过远程登录软件客户端实现焊机的在线管理与实时监控。断网续传、U盘传输、波形查询与报表功能丰富以及与其他管理系统易集成是信息化焊接管理系统的主要特点。

 

1 网络监控的系统组成

全数字电焊机和网络电脑之间使用监控软件，通过有线以太网、无线WiFi、U盘传输等方式进行通讯，将焊接的过程参数实时地显示并记录在电脑中，实现焊接的网络监控，工厂的管理人员可根据监控数据对焊接质量进行分析、管理，也可对焊机的使用情况、焊工的作业情况等信息进行管理。通过网络监控，焊机如出现报警等故障，焊机会及时将错误代码发送到监控电脑，因此对公司的设备维护管理有辅助作用。

焊接工厂一般环境复杂，单一的联网模式不能适应所有焊接工厂。信息化焊接管理系统能够实现多种联网方式：有线、无线、U盘存储，使得联网焊机布网更加灵活，不适合联网环境的焊机可以将焊接数据下载到经过软件配置的U盘，U盘再通过软件将数据上传至数据库。

监控系统组成包括，数字焊机、监控电脑以及WIFI（或LAN）网络设备等，在焊接车间一般都具有公司独立的局域网，因此焊机接入网络非常方便，而在局域网内的所有电脑都能监控到每台焊机的工作情况。网络监控的系统组成如图1所示。

图1 网络监控系统组成

2 数据采集及传输模块

2.1 系统设计

瑞萨电子（Renesas Electronics Corporation）是半导体行业的一家知名企业，以世界占有率No.1的微处理器为中心，设计并提供了大量高性能、性价比优良、低功耗的RISC及CISC处理器、系统LSI，模拟及功率器件等产品，并提供相关技术及软件。具有性能高、成本低和能耗省的特点。适用于多种领域，比如嵌入控制、消费类电子/教育类多媒体、汽车电子，工业，移动式应用等。RX 系列MCU是瑞萨电子主推的 32 位嵌入式处理器。

本设计采用瑞萨电子公司的R5F562N8，硬件接口丰富，性价比高，软件资源丰富，TCP/IP协议栈，支持IP/ICMP/TCP/UDP/DHCP等协议，动态获取IP，支持标准socket编程，使得开发基于TCP/IP协议的通讯系统非常便捷，只需调用系统函数库即可实现。图2为数据采集及传输模块与外围设备的接口图。

 图2 数据采集及传输模块接口

2.2 焊接数据采集与传输

       焊接数据采集与传输模块负责与焊机控制单元进行通信，接收来自焊机控制单元的焊接电流、焊接电压、焊机的开关机时间以及其它焊接相关参数。根据客户端软件设定的规格要求，实时向服务器发送相关数据。

    由于焊接工厂环境较为恶劣，不能保障网络系统的可靠运行，因此，在焊机端数据采集及发送模块内置存储卡，当网络断开或服务器关机时，焊机端数据采集及发送模块将采集到的焊接数据自动保存到焊机内部的存储卡，保证焊接数据不因外部原因而丢失。

2.3 断网期间数据自动续传

       由于焊接相关数据对于焊接质量、工时管理等非常重要，如果由于各种因素造成网络中断，将使焊接数据不完整，信息化焊接管理系统设计有断网续传功能，即当网络恢复或服务器开机时，焊机将自动检测是否有未传输数据，如果有未传输数据，数据采集及发送模块自动将断网期间焊接相关数据重新上传至服务器，服务器软件将续传的数据包解析后补充到数据库中，保证焊接数据的完整性。

 

3 上位机软件设计

信息化焊接管理系统基于C/S模式开发，按软件功能可以分成服务器端数据接入软件与客户端管理软件两部分。数据接入软件运行在用户服务器，负责与焊机通信单元建立网络连接，接收数据包并解析，存储到数据库中，当与客户端建立连接后，负责将客户端需要的数据发送到客户端；客户端管理软件可以运行在与服务器在同一局域网的任意一台PC机上，负责与服务器数据库进行连接，并接收焊接数据，通过用户名与密码登录到管理软件主界面，进行各种监控与管理操作。服务器端软件与客户端软件通过数据库的数据表进行交互，系统运行框图如图3所示。

 

图3 系统运行图

3.1  数据库设计

信息化焊接管理系统基于Oracle 10及以上版本进行开发，在本系统中Oracle的设计流程包括表空间设计、用户设计、数据表设计。

表空间设计一般需要根据用户提供的服务器硬件配置修改硬盘空间划分，单个表空间文件的初始容量与******容量等参数，本系统创建的数据表空间文件名为pqmb。用户设计指利用数据库管理员权限为本软件创建一个专用的数据库用户，并为该用户授权，与焊接数据相关的所有数据表均在该用户权限下创建，保证数据表文件与其他管理系统数据表文件的隔离，便于管理，安全性高，本系统中创建的数据流用户名为USER_1。数据表设计指在USER_1用户下创建软件需要的所有数据表文件，创建过程采用脚本文件的方式通过服务器端软件自动创建，包括对各数据表键值与索引的创建。

本系统数据库主要数据表的功能描述见表1。

          表1 系统数据库主要数据表

 

3.2 软件设计

信息化焊接管理系统软件设计开发平台选用VS2008.NET，开发语言选用C#。C#(C Sharp)是微软(Microsoft)为.NET Framework量身订做的程序语言，C#拥有C/C++的强大功能以及Visual Basic简易使用的特性，是******个组件导向(Component-oriented)的程序语言，和C++与Java一样亦为对象导向(object-oriented)程序语言。

3.2.1服务器数据接入软件设计

数据接入软件主要功能包括：（1）创建socket子线程与焊机通信单元建立TCP连接；（2）心跳帧的解析与存储；（3）监控帧的解析与存储；（4）文件帧的解析与存储。图4是创建socket子线程流程图。

      图4创建socket子线程流程图

图5是心跳帧、监控帧、文件帧处理流程。

 

图5心跳帧、监控帧、文件帧处理流程图

3.2.2 客户端软件设计

客户端软件负责与服务器进行通讯，将用户关心的相关数据显示在客户端电脑上，多个用户可同时通过客户端软件访问服务器数据库，服务器根据客户端用户登录类别向客户端发送相关数据。如焊接质量管理者只关心焊接质量相关的焊接数据，在质量管理界面将会显示于焊接质量相关的所有数据信息。图6是客户端软件功能模块图。

 

 
图6客户端软件功能模块图

图7是客户端软件主界面图。

图7客户端软件主界面图

4  系统功能

4.1 多客户端/服务器模式，实现多机监控

       目前，大多数焊机监控系统均为一对多系统，在同一时刻一台焊机只能由一台电脑监控，但在实际焊接工厂，需要实现多台电脑可同时浏览监控数据，如设备管理、质量管理员都需要查看各自需要的数据。第三代焊接数据管理系统采用C/S软件架构，焊机端数据采集及发送模块将采集到的数据通过网络发送给服务器，服务器端软件模块接收焊接数据，并自动保存在数据库中，客户端软件可以安装在接入局域网的任意一台PC机，实现了多台电脑能够同时浏览监控数据，安装后通过用户名和密码登陆才能运行，软件根据用户名权限激活相应的功能模块，保证了焊接数据的安全性与软件的稳定运行。

4.2 实时显示焊机状态与详细参数

       客户端主界面可以显示所有联网焊机实时的工作状态与焊接参数，可以全局地把握车间所有联网焊机的工作情况，品质管理人员还可以检查焊接条件的设定与焊机报警情况。

       本系统支持同时联网焊机的数量不受上限，因此本功能支持车间在线添加与删除，每台焊机所属