CN113721546B - 一种基于博图项目的数控系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于博图项目的数控系统，其中COM.JSTH组件封装了控制单元、加工设备、.net控件、windows服务读取和写入储存单元的API，控制单元的操作接口，及加工设备的通信接口；OPC SERVER配置相应的控制单元链接参数，控制单元通过OPC SERVER与COM.JSTH组件通信；储存单元中存储加工参数，由windows服务提供给控制单元；.net控件嵌入到博图项目中，由博图框架进行加载和展示；windows服务用于：扫码回传机加工参数；扫码记录。本发明还公开了一种基于博图项目的数控方法。把自定义的.net控件嵌入到项目中，达到增强原生框架的目的。

Description

一种基于博图项目的数控系统及方法
技术领域
本发明属于机床加工自动化领域，尤其涉及一种基于博图项目嵌入式解决方案。
背景技术
随着工业自动化程度的加深，工业生产对信息化需求日益丰富，同时场景也更加的复杂，西门子博图框架所提供的原生功能在应对很多复杂场景下的需求略显吃力。
传统的博图项目功能较为单一，一般使用博图自带的控件，把plc变量和空间关联，使用梯形图作为逻辑判断更新变量的方式对界面进行操作，使用简单但是适用范围比较单一，且无法大规模的保存数据。
现有集成自动化生产线中，多个机床和机械手臂构成一个加工单元，用户想要查看机床信息，必须停产后才能进入单元内，通过机床操作面板查看当前状态。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种基于博图项目的数控系统及方法，以博图项目框架为核心，对其功能进行增强，满足更复杂的业务需求。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于博图项目的数控系统，使用.net控件的方式开发出丰富的界面提供用户操作，使用储存单元作为数据持久化保存方式，可以保存海量数据，使用自定义windows服务的方式增强控制单元功能。具体而言，系统中存在控制单元、加工设备、储存单元、.net控件，COM.JSTH组件，windows服务辅助控制单元，OPC SERVER；
COM.JSTH组件封装了系统数据库中控制单元、加工设备、.net控件、windows服务辅助控制单元读取和写入储存单元的API、控制单元的操作接口、加工设备的通信接口。.net控件、windows服务和数据库的交互，以及设备通信都是通过COM.JSTH组件完成的。
OPC SERVER配置相应的控制单元链接参数，控制单元通过OPC SERVER与COM.JSTH组件通信，完成控制单元的操作控制。OPC SERVER作为数据桥梁建立控制单元与其他模块，如.net控件、windows服务之间的双向通信关系。
储存单元中存储加工参数，由windows服务辅助控制单元提供给控制单元。
加工设备负责产品的加工。
储存单元持久化的储存系统需要的数据。优选的，储存单元为文件数据库或服务型数据库，例如Mysql、SqlServer。
.net控件嵌入到博图项目中，由博图框架进行加载和展示。
windows服务辅助控制单元用于：扫码回传机加工参数；扫码记录。
进一步的，储存单元中创建轮型库(产品外形特征信息)表、条码库(产品机床加工参数信息)表和扫码记录表。
进一步的，.net控件包括：轮型库管理界面，条码库管理界面，机床监控界面，扫码记录查询界面，轮型切换界面中的一个或多个。.net控件中，轮型库管理界面、条码库管理界面、扫码查询界面分别调用COM.JSTH组件中的轮型库操作API、条码库操作API、扫码记录查询API与储存单元中对应数据表通信。
本发明还公开一种基于博图项目的数控方法，产品由流水线运送到下料口，并且通过控制单元控制下料口的夹紧机构固定位置并扫描产品上的一维码，然后通过机械手抓取并放入到加工设备中进行加工。本发明的数控方法由.net控件的轮型库管理维护轮型对应的一维码信息、模具号、型号、尺寸、中心孔偏差等特征信息，提供对轮型库的添加、删除、修改和查询；
条码库管理维护产品对应的一维码、加工代码、加工参数，提供对条码库的添加、删除、修改和查询；
产品查询实现对加产品加工的时间、型号、一维码、模具号等信息的查询，同时提供根据时间范围和模具型号的查询条件。
进一步的，加工设备和博图项目的.net控件之间通过COM.JSTH组件通信，加工设备和COM.JSTH组件之间的连接状态查询方法由focas2函数库进行封装。.net控件实时显示加工设备轴承的当前坐标、工件坐标、加工设备当前执行的加工程序名称、加工设备当前执行的加工程序内容以及加工设备报警信息和加工设备的网络连接状态。
加工设备和COM.JSTH组件的链接是通过网线链接，程序会检测自己和机床的链接状态，当出现网络波动和其他情况导致链接异常中断时，程序尝试和机床重新建立链接达到断线自动恢复的效果。
进一步的，轮型切换方法为：轮型切换界面在初始化时，通过调用COM.JSTH组件获取轮型号信息，并以可选择列表的形式展示，当博图项目的.net控件收到轮型选择信号，则通过COM.JSTH组件查询轮型对应的产品外形信息，并利用COM.JSTH组件把产品外形信息写入控制单元，同时写入脉冲信号提醒控制单元更换轮型。
进一步的，扫码记录查询以扫码时间范围和模具号作为条件进行查询，界面初始化时默认加载近5天所有模具对应的扫码信息；查询的结果以csv的格式保存到指定的目录下。扫码记录查询的查询功能为：扫码记录查询的查询结果包括扫码时间、扫码产品使用的模具号、扫码产品使用的加工代码和加工参数。
进一步的，扫码回传加工参数和加工产品记录功能是以Windows服务的方式实现的，扫码回传加工参数与加工产品记录方法为：windows服务在启动时初始化扫码信号后，以一定的时间间隔轮询控制单元中的扫码信号，当检测到控制单元发出扫码信号时，windows服务读取控制单元提供的扫码信息，并通过调用COM.JSTH组件到储存单元匹配加工参数写入控制单元，同时保存扫码记录，通知控制单元扫码完成。
进一步的，根据保存的扫码记录，提供产品查询，实现对加产品加工的时间、型号、一维码、模具号等信息的查询，同时提供根据时间范围和模具型号的查询条件，查询结果会以csv的格式保存到电脑硬盘的指定目录下。
本发明具有以下有益效果：本发明使用.net自定义控件的方式开发出丰富的界面提供用户操作，使用数据库作为数据持久化保存方式，可以保存海量数据，使用自定义windows服务的方式增强控制单元功能。
1、使用数据库代替西门子数据保持方案(依赖PLC内存)，解决传统西门子方案中可持久化数据量少、不安全和开发难度大的问题。
2、通过博图项目载入.net控件，丰富显示效果优化操作方式，不仅节省用户时间，更是避免了人工录入产生错误产生的异常。
3、通过部署windows服务，监听控制单元信号的方式，和控制单元协同工作，辅助控制单元完成工作。
4、打通上位机和机床之间的通讯，可以通过网络实时获取各个机床的信息，解决了行业痛点。
附图说明
图1为本发明实施例的基于博图项目的数控系统程序架构图。
图2为本发明实施例的基于博图项目的数控方法扫码回传加工参数与加工产品记录功能流程图。
图3为本发明实施例的基于博图项目的数控方法轮型切换功能流程图。
图4为本发明实施例的基于博图项目的数控方法的CNC数据展示功能流程图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明。
根据图1所示，系统中存在控制单元、加工设备和储存单元。
控制单元为现场可编程控制器PLC，用于控制生产线运作以及为加工设备提供产品对应型号的加工参数，其中，具体的加工参数存放在储存单元中，由服务程序提供给控制单元。
加工设备为CNC机床，负责产品的加工，其产品由流水线运送到下料口，并且通过PLC控制下料口的夹紧机构固定位置并扫描产品上的一维码，然后通过机械手抓取并放入到加工设备中进行加工。
储存单元为SQLITE文件数据库，持久化的储存系统需要的数据。作为数据持久化储存的数据库不一定为文件数据库，也可以是服务型数据库，例如Mysql、SqlServer都是可以的。
系统中存在名为COM.JSTH的COM组件，其中封装了系统数据库中各个模块读取和写入数据库的API、控制单元的操作接口、加工设备的通讯接口，所有模块的数据库交互，设备通讯都是通过这个COM组件完成的。
OPC SERVER以充当数据桥梁的作用存在于系统中，COM.JSTHO组件通过OPC DA协议和OPC SERVER进行通讯完成控制单元操作。案例中使用KEP SERVER作为OPC SERVER，本发明不限定OPC SERVER品牌，也可使用西门子自带的OPC组件或者自己实现OPC DA协议以及PLC通讯协议来完成。
图2为扫码回传与扫码记录功能的流程图，此功能为单独程序由windows服务形式启动。windows服务在启动时初始化扫码信号后，以100ms为间隔轮询控制单元中的扫码信号，当扫码信号和上次记录的扫码信号不同并且值为1的时候，程序读取控制单元提供的扫码信息(产品一维码信息)，并根据扫码信息到数据库匹配加工参数(机加工信息)并写入控制单元，同时保存扫码记录到扫码记录表中，通知控制单元扫码完成。具体为：根据扫描信息中的条形码调用com.jsth.GetBarcode(code)获取条形码对应的机加工信息。如果储存单元中可以查询到条码信息，把查询到的机加工信息回写给控制单元，并写入回执信号＝1，否则写入控制单元的回执信号＝2，代表没有对应条码，并写入日志；随后调用com.jsth.SaveProduct(barcode)生成产品信息；下一步，将上一次扫码信号置为本次扫码信号，重新以100ms为间隔轮询控制单元中的扫码信号。
图3为切换轮型功能的流程图，此功能以.net自定义控件的方式封装，并通过博图加载自定义空间的功能，嵌入到博图项目中，由博图框架进行加载和展示。当控件被加载时，数控系统会读取数据库中的轮型号，并以可选择列表的方式进行展示，用户可以选择需要却换的轮型号并点击确认按钮，数控系统根据选择的轮型号到数据库中匹配轮型信息并写入控制单元，并写入触发信号＝1，等待1秒钟后，复原切换轮型触发信号为0。隔一秒是为了确保控制单元检测到上升沿，复位0是为了下一次写入1时产生上升沿变化。如果用户未选择轮型号去点击确认，数控系统会以弹出框的形式显示提示信息。
图4为机床信息展示流程图，此功能封装为.net控件的方式嵌入在博图项目中，.net控件实时显示机床加工轴的坐标、机床当前执行的加工程序名称和加工程序代码、机床的报错信息。为了防止网络波动导致连接中断问题，控件会在连接断开时自动重连设备，更具体的：.net控件每100ms读取一次机床信息，在读取前会判断连接状态，如果状态为断开，程序会尝试重新链接机床设备，只有在链接黄台正常的情况下才会读取机床信息并更新控件UI。
案例中还提供轮型库、条码库、扫码记录查询的界面，以.net控件的方式嵌入在博图项目中，轮型库和条码库界面分别对轮型信息和条码信息提供增加、删除、修改、查询的功能。扫码记录查询为用户提供根据模具号和时间范围对扫码记录进行查询的功能，同时，也提供了对查询结果下载的功能，下载格式为csv。
以上的实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于博图项目的数控系统，其特征在于：包括控制单元、加工设备、储存单元、.net控件、COM.JSTH组件、windows服务、OPC SERVER；
COM.JSTH组件封装了控制单元、加工设备、.net控件、windows服务读取和写入储存单元的API，控制单元的操作接口，及加工设备的通信接口；
OPC SERVER配置相应的控制单元链接参数，控制单元通过OPC SERVER与COM.JSTH组件通信；OPC SERVER建立.net控件、windows服务之间的双向通信关系；
储存单元中存储加工参数，由windows服务提供给控制单元；
加工设备负责产品的加工；
.net控件嵌入到博图项目中，由博图框架进行加载和展示；
.net控件包括轮型库管理界面、条码库管理界面、机床监控界面、扫码记录查询界面、轮型切换界面中的一个或多个；轮型库管理界面、条码库管理界面、扫码查询界面分别调用COM.JSTH组件中的轮型库操作API、条码库操作API、扫码记录查询API与储存单元中对应数据表通信；
windows服务用于：扫码回传机加工参数；扫码记录。
2.根据权利要求1所述的基于博图项目的数控系统，其特征在于：
储存单元中创建储存产品外形特征信息的轮型库表、储存产品机床加工参数信息的条码库表和扫码记录表。
3.根据权利要求1所述的基于博图项目的数控系统，其特征在于：
储存单元为文件数据库或服务型数据库。
4.一种基于博图项目的数控方法，其特征在于，利用如权利要求1至3中任一所述的数控系统，由.net控件的轮型库管理维护轮型对应的一维码信息、模具号、型号、尺寸、中心孔偏差特征信息，提供对轮型库的添加、删除、修改和查询；
条码库管理维护产品对应的一维码、加工代码、加工参数，提供对条码库的添加、删除、修改和查询；
加工设备和博图项目的.net控件之间通过COM.JSTH组件通信，加工设备和COM.JSTH组件之间的连接状态查询方法由focas2函数库进行封装；.net控件实时显示加工设备轴承的当前坐标、工件坐标、加工设备当前执行的加工程序名称、加工设备当前执行的加工程序内容以及加工设备报警信息和加工设备的网络连接状态；
轮型切换界面在初始化时，通过调用COM.JSTH组件获取轮型号信息，并以可选择列表的形式展示，当博图项目的.net控件收到轮型选择信号，则通过COM.JSTH组件查询轮型对应的产品外形信息，并利用COM.JSTH组件把产品外形信息写入控制单元，同时写入脉冲信号提醒控制单元更换轮型；
扫码回传加工参数和加工产品记录方法是：扫码回传加工参数和加工产品记录方法是以windows服务的方式实现的，windows服务在启动时初始化扫码信号后，以一定的时间间隔轮询控制单元中的扫码信号，当检测到控制单元发出扫码信号时，windows服务读取控制单元提供的扫码信息，并通过调用COM.JSTH组件到储存单元匹配加工参数写入控制单元，同时保存扫码记录，通知控制单元扫码完成。
5.根据权利要求4所述的基于博图项目的数控方法，其特征在于，扫码记录查询的查询方法为：
扫码记录查询以扫码时间范围和模具号作为条件进行查询，默认加载近5天所有模具对应的扫码信息；查询的结果以csv的格式保存到指定的目录下；扫码记录查询的查询结果包括扫码时间、扫码产品使用的模具号、扫码产品使用的加工代码和加工参数。
6.根据权利要求4所述的基于博图项目的数控方法，其特征在于：
保存的扫码记录供产品查询，实现对加产品加工的时间、型号、一维码、模具号信息的查询，同时提供根据时间范围和模具型号的查询条件，查询结果会以csv的格式保存到电脑硬盘的指定目录下。
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