CAD技术在阀块孔系定位系统中的应用.pdf

2 0 1 1年 8月 第 3 9卷 第 l 6期 机床与液压 MACHI NE T OOL HYDRAUL I C S Au g ． 2 01 1 Vo 1 ． 3 9 No ． 1 6 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． i 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 1 ． 1 6 ． 0 2 1 C A D技术在阀块孔系定位系统中的应用 徐勉 ，宋勤 ，周恩涛 1 ．东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳 1 1 0 0 0 4 ； 2 ．中 航光电科技股份有限公司，河南洛阳4 7 1 0 0 3 ； 3 ．沈阳理工大学，辽宁沈阳 1 1 0 1 6 8 摘要传统阀块生产中人- r - j n 工定位孔费时费力又极易出错，针对这一工程实际问题进行基于 C A D平台的阀块孔系定 位系统的研究。该系统以A c t i v e X技术为接E l ，以面向对象的编程化语言 V B A为工具对 A u t o C A D进行二次开发，实现了阀 块设计图中孔系的参数提取及 自动标注；以Mi c r o s o f t A c c e s s 为后台数据库，采用 A D O技术建立孔系参数数据库及其管理系 统 ；以 M S C o m m控件为载体实现系统与 P L C的串口通信。系统可以实现参数提取 、 统计标注、 查看编辑、数据备份等多种 功能，并能将统计整理好的孔系参数通过串口传输到 P L C，从而为实现孔系 自动定位提供可靠的数据保证。 关键词A c t i v e X接口；二次开发 ；参数提取 ；AD O技术；MS C o mm控件；串口通信 中图分类号 T P 3 9 1 ． 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 1 1 6 0 5 9 3 Ap pl i c a t i o n o f CAD Te c h no l o g y i n M a n i f o l d Bl o c k Ho l e - s e r i e s Po s i t i o n i n g Sy s t e m X U M i a n l ． S O N G O i n ．Z HO U E n t a o 1 ． S c h o o l o f M e c h a n i c a l E n g i n e e ri n gA u t o m a t i o n ， N o r t h e a s t e r n U n i v e r s i t y ， S h e n y a n g L i a o n i n g 1 1 0 0 0 4 ， C h i n a ； 2 ． C h i n a Av i a t i o n Op t i c a l El e c t ric a l T e c h n o l o g y C o ．，L t d，L u o y a n g He n a n 4 7 1 0 0 3，Ch i n a ； 3 ． S h e n y a n g L i g o n g U n i v e r s i t y ，S h e n y a n g L i a o n i n g l 1 0 1 6 8 ，C h i n a Ab s t r a c t I t i s t i me c o n s u mi n g ，l a b o ri o u s a n d l i ab l e t o ma k e mi s t a k e s i f t h e ma n i f o l d b l o c k p o s i t i o n i n g h o l e s a r e p r o c e s s e d ma n - u a l l y b y w o r k e r s ．T h e ma n i f o l d b l o c k h o l e s e ri e s p o s i t i o n i n g s y s t e m b a s e d o n C AD p l a t f o r m wa s r e s e a r c h e d i n o r d e r t o d e a l w i t h t h i s p r a c t i c a l e n g i n e e ri n g p r o b l e m ．I n t h i s s y s t e m， A c t i v e X i n t e r f a c e t e c h n o l o g y a n d o b j e c t o ri e n t e d p rog r a m mi n g l ane V B A w e r e u s e d a s t o o l s t o f u r t h e r e x p l o i t Au t o C AD．T h e p a r a me t e r s o f t h e h o l e s i n t h e ma n i f o l d b l o c k d r a wi n g s c o u l d b e e x t r a c t e d b y t h e s y s t e m a n d t h e h o l e s c o u l d b e ma r k e d a u t o ma t i c all y ．Th e Mi c r o s o f t A c c e s s w a s c h o s e n t o b e b a c k g r o u n d d a t a b ase， a n d t h e ADO t e c h n o l o g y W as a d o p t e d t o b u i l d t h e h o l e s p ara me t e rs d a t ab a s e a n d t h e ma n a g e me n t s y s t e m．Th e c o mmu n i c a t i o n b e t we e n t h e s y s t e m an d P L C wa s i mp l e me n t e d wi t h MS C o mm c o n t r o l a s c a r r i e rs． T h e f u n c t i o n s o f p ara me t e rs e x t r a c t i o n，c o u n t i n g a n d mark i n g，d a t a e d i t i n g a n d b a c k u p， c o u l d b e r e ali z e d b y t h e s y s t e m，a n d t h e h o l e s p a r am e t e r s a l r e a d y c o u n t e d a n d s u mma r i z e d we r e e x p o r t t o P L C b y s e ri al p o rt c o mmu n i c a t i o n ．Th e r e b y r e l i ab l e d a t a ass u r an c e i s p r o v i d e d f o r a c c o mp l i s h i n g t h e h o l e - s e rie s a u t o ma t i c p o s i t i o n i n g ． Ke y wo r d s Ac t i v e X i n t e r f a c e；S e c o n d a r y d e v e l o p me n t ；P a r am e t e rs e x t r a c t i o n；ADO t e c h n o l o g y ；MS C o mm c o n t r o l ；S e r i al p o rt c 0 mmun i c a t i o n 液压阀块是安装各种液压元件 ，并在其内部按照 液 压系统构成要求实现元件 间油道连通 的复杂功能模 块。阀块内部往往具有密集而复杂的孔系，它要求在 一 定尺寸限制的块体上，正确地加工出几十乃至几百 个孔。传统的工艺采用人工对多孑 L 进行孔眼定位 ，这 个过程既浪费时间又浪费精力 ，而且产品的质量不 高。数控机床虽然可以解决这一问题 ，但是价格 昂 贵 ，一般中小企业难以接受 ，也造成 了制造资源的浪 费 。 随着计算机技术的发展，C A D ／ C A M 计算机辅 助设计与制造技术在机械制造业 中得到了广泛 的 应用 ，引起了制造业生产模式和制造方式的根本性变 革 。但是 ，在液压 阀块生 产领 域 ，通用 的 C A D ／ C A M 软件专业针对性差 ，难以满足孑 L 系 自动定位系统对提 取孔系参数方面的需求。 因此 ，对 C A D ／ C A M软件进行二次开发 ，实现孔 系参数的自动提取 、编辑管理和通信传输，就成为实 现孑 L 系 自动定位所必须解决的课题之一。 1 系统设计 该阀块孔系定位系统是某企业委托设计的，根据 该企业的需要，从提高产品生产效率和精度的角度出 发，确定采用基于 C A D平台的 P L C自动定位系统。 收稿 日期 2 0 1 0 0 7 0 8 作者简介徐勉 1 9 8 2 一 ，女，硕士研究生，研究方向为机电液一体化。Em a i l x u m i a n 0 3 1 6 3 ． c o m。 6 0 机床与液压 第 3 9卷 系统功能主要通过软件设计来实现，包括系统组成结 构和功能结构两 部分 。 1 ． 1 系统 组 织结构 通过对系统 目标的分析，确定系统的组成结构。 界面、系统处理模块、A D O接 口、A c t i v e X接 口和数 据库均集成在系统中，其中系统处理模块是核心，分 别通过 界面 、A D O接 口、R S - 2 3 2 C接 口、A c t i v e X接 口与用户 、数据库、P L C、A u t o C A D及 E x c e l 通讯， 数据库主要用于存储及处理阀块孔系的各项参数。系 统组成结构如图 1 所示。 图 1 系统组 成结 构图 1 ． 2 系统功 能结构 系统由 “ 参数提取” 、 “ 参数查看” 、 “ 数据备 份” 、“ 串口传输”4个功能模块组成，各模块通过主 界面集成为一个整体。完成的主要功能包括自动提 取阀块孔系参数、自动标注孔号和孔深、自动建立孔 系参数数据库并根据用户操作对数据进行管理、以多 种方式对数据进行备份 以及通过 串口与 P L C进行数 据交互。系统功能结构如图2所示。 孔 系 定位 系统 参数提取l l 参数查看I l 数据备份I I 串口传输 蓁 錾 茎 l l I I蓁 l1 lI茎 lI蓍 l l警 I l篓 l l墅 l1 l l lI蚕 l1藿 II 图 2 系统功能结构图 2系统的实现 2 ． 1 用户应 用程序界 面 该定位系统的用户界面友好美观、操作便捷，具 有 良好的错误处理和信息反馈功能，符合用户使用习 惯和 Wi n d o w s 规范。 主界面是程序操作过程中必不可少的，它是人机 交互中的重要环节。通过主界面，用户可以调用系统 相关的各子模块，快速掌握该系统中所实现的各个功 能。主界面布局如图 3 所示。 图 3 系统主界面 此外 ，为了增强系统使用的方便性与美观，在页 面中还涉及菜单和对话框设计、进度条设计、D a t a ． g r i d 设计以及详尽 的帮助 系统设计，这里不详细介 绍 。 2 ． 2数据库及其管理 系统 数据库设计必须综合考虑各个子系统之间的关 系，尽可能减少数据重复，并充分利用数据库系统的 特性，提高数据库的效率。基于 A c c e s s 在小型数据 库系统中的领先地位和与 V B A配合使用的优势，采 用 A c c e s s 2 0 0 3数据库作为后台数据库。 系统采用 A D O技术来连接、管理数据库，并与 D a t a G r i d 绑定 ，以表 格 的形 式 直 观 地显 示 和 编 辑数 据。在数据备份时，为用户提供了 E x c e l 和 A c c e s s 两 种备份方式，提高了系统的灵活性。同时，为了能给 用户提供可视的反馈信息，系统还使用了 P r o g r e s s B a r 工具 ，以图形的形式来显示进度 。 2 ． 3 与 P L C通 信 在该系统 中，以欧姆龙 C J 1 M系统 P L C为例 ， 介绍系统与 P L C实现串 口通信的方法。P C作为上 位机，P L C作为下位机 ，选用 H o s t L i n k通信协议 ， 采用主从轮询 的方式 ，进行上 、下位机 的数据交 互。上位机始终具有初始传送优先权 ，上位机 向下 位机发送数据或者从下位机 中读取数据都是主站以 命令帧形式发送 ，并且对于主站发来 的命令帧，从 站用应答帧响应。在命令帧或应答帧中包含需要通 信的数据 ，必须按其格式进行拆装、识别，才能正 确分离出数据及有用状态信息，使要交换的数据顺 利到达对方 。 通信前 ，必须对 R S - 2 3 2 C通讯端 口进行初始化 ， 第 1 6期 徐勉 等 C A D技术在阀块孔系定位系统中的应用 6 l 包括波特率、起始位、数据 位、停 止位、奇 偶校验 等 ， 使两 者按 照 相 同的格式 通 讯 。C J 1 M 的 RS - 2 3 2 C通 讯 口一 般 设 置为 9 6 0 0 b ／ s ，7 位数据位 ，2个停 止位 ，偶 校验 。可对 V B A的 Ms c o m m 控件的 s e t t i n g 属性进行设置 来实现对 串口的初始化。通 信流程如图4所示。 其 中 F C S帧检查 程序 如 通 信端 口初始 化 初始化报文生成命令帧 发送命令帧 读 出应 答 信息 帧 根据应答帧计算F C S 睑验F C g L 通信有效 f 、 图 4 通信流程图 P u b l i c F u n c t i o n F C S B y V a l I n S A s S t r i n g A s S t ri n g Di m S Le n，Xo r R As S t r i n g Di m TF c s As S t r i n g Di m i As I n t e g e r S L e n L e n I n p u t S t r Xo r R 0 F o r i 1 T o S Le n X o r R X o r R X o r A s c M i d M Y M I n S ， i ， 1 Ne x t i T F c s H e x MY M X o r R I f L e n T F c s 1 1 T h e n T F c s ” 0 ” T F S F CS T F c s En d F u n c t i o n 3结 论 通 信 无 效 1 系统使用选择集的方法对 C A D图元进行拾 取 ，比传统的 “ 先读取 D X F文件 ，再查找圆的代码 和属性信息”的方 法更 简单 ，对 内存的消耗更小， 也更准确 。 2 系统使用 A D O技术实现 A c c e s s 数据库的编 辑和管理，只编写较少的程序，占用很少的资源 ，但 是运行效率比较高。由此可见 ，在 V B A下用 A D O技 术连接 A c c e s s 数据库是完全可行的。 3 系统使用 MS C o m m控件代替 A P I 函数编写 串口程序，程序结构更加清晰，增强了程序的可移植 性和可靠性 ，有效地提高了串口编程效率和系统的稳 定性 。 4 系统具 有 良好 的交 互性 、可维 护性 和 可扩 充性。应用程序采用模块化结构 ，使系统具有较好的 可移植性 。 参考文献 【 1 】张帆． A U T O C A D V B A开发精彩实例教程[ M] ． 北京 清 华大学 出版社 ， 2 0 0 4 ． 【 2 】 张帆． A U T O C A D V B A二次开发教程[ M] ． 北京 清华大 学 出版社 ， 2 0 0 6 ． 【 3 】 李江全 ， 张丽， 岑红蕾． V i s u a l B a s i c 串口通信与测控应 用技术实战详解[ M] ． 北京 人民邮电出版社， 2 0 0 7 ． 【 4 】 刘正琼 ， 徐海卫， 潘嫒， 等． 基于 H o s t L i n k 协议的 P L C与 上位机串口通信的实现[ J ] ． 合肥工业大学学报 自然 科学版 ， 2 0 0 8 1 2 1 9 4 21 9 4 3 ． 【 5 】O M R O N ． S Y S M A C C S ／ C J 系列 C J 1 M C P U 可编程序 控制器编程手册[ M] ． 2 0 0 3 2 4 7 2 9 5 ． 上接 第5 8页 0 0 0． ∞ 0 0． -0 ．0 ． 0 l0 20 3 0 4 0 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 30 35 t ／ s t ／ s a 改进 前 b 改 进后 图 1 1 改进前后上缸速度比较 由于下缸和上缸工作情况类似，这里不再对下缸 进行 分析。 6结论 作者针对 3 0 0 0 0 k N液压机工作过程中出现的冲 击爆鸣问题 ，通过分析原有液压系统的工作原理，建 立了 A ME S i m模型 ，并对仿真模型进行分析 ，发现了 初步设计的系统中存在换 向压力冲击大的问题；针对 这些问题进行了分析改进 ，提出了加装释压回路的改 进方案；再对改进后的系统进行仿真分析 ，确定系统 基本正确 。 当把这些理论分析结果应用于实际生产后 ，发现 该方法确实大大降低了冲击 ，爆鸣声几乎消除，大大 降低了噪声污染 ，延长了设备的使用寿命。 参考文献 【 1 】李华聪， 李吉． 机 械／ 液压系统建模仿真软件 A ME s i m [ J ] ． 计算机仿真， 2 0 0 6 ， 2 3 1 2 2 9 42 9 7 ． 【 2 】边海岸， 戴双献． 四柱式万能液压机液压系统原理研究 [ J ] ． 机械工程师， 2 0 0 7 7 9 29 4 ． 【 3 】苏东海， 于江华． 液压仿真新技术 A M E s i m及应用[ J ] ． 机械， 2 0 0 6 ， 3 3 1 1 3 5 3 7 ． 【 g 】程燕军， 柳舟通． 冲压与塑料成型设备 [ M] ． 北京 科学 出版社， 2 0 0 5 ． 【 5 】付永领， 祁晓野． A M E S i m系统建模和仿真 从人门到精 通[ M] ． 北京 北京航空航天大学出版社， 2 0 0 6 ． 【 6 】贺小峰， 何海洋， 刘银水 ， 等． 先导式水压溢流阀动态特 性的仿真[ J ] ． 机械工程学报 ， 2 0 0 6 ， 4 2 1 7 5 8 O ．