一种应用数字化技术替代进口硬件计数器的解决方案

摘要：本文提出了一种基于数字化技术的计数器解决方案，旨在通过创新技术手段替代进口硬件计数器，以实现更高的性价比和灵活性，我公司冲压车间通过基于数字化技术自主开发的软件计数器替代传统的进口硬件计数器，该方案不仅可以降低企业备件采购成本，零维护，经长达6 个月的现场应用

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文章来源：《锻造与冲压》2024年第22期

方安勇，徐文江，栾庆顺，柳承峰·一汽-大众汽车有限公司成都分公司

本文提出了一种基于数字化技术的计数器解决方案，旨在通过创新技术手段替代进口硬件计数器，以实现更高的性价比和灵活性，我公司冲压车间通过基于数字化技术自主开发的软件计数器替代传统的进口硬件计数器，该方案不仅可以降低企业备件采购成本，零维护，经长达6 个月的现场应用验证，我们认为这是一种进口硬件计数器国产化替代的有效解决方案。本文将简单阐述该解决方案，为正在尝试通过数字化技术手段解决进口备件价格昂贵、维护复杂等难题的企业提供参考建议。

随着数字化技术的迅速发展，各行业对于高性能、低成本的计数器需求日益增长。传统的进口硬件计数器因价格昂贵、维护复杂等因素，对企业造成了一定的经济负担。硬件计数器作为一种广泛应用于工业、科研及日常生活的测量工具，对于精准计数和实时监控起到了关键作用，一汽-大众目前拥有18 条行业领先的大型压机线，每条压机线都安装有硬件计数器用于生产计数，然而，依赖进口硬件计数器不仅成本高，而且存在一定的供应链风险。数字化技术的飞速发展为我们提供了一种新的思路，即通过软件与硬件的紧密结合，开发出一套具备高精准度、高稳定性和高性价比的数字化计数器解决方案。

我公司冲压车间压机控制主要由西门子PLC 可编程逻辑控制器完成，生产产品类型、设备运行方式、运行状态、冲程次数、生产数量、计划产量、生产时间等自动化信息都在PLC 程序内运算处理，所以我们只需要采集PLC 的程序IO 信号点便可以实现这个系统，在此我们采用VisualStudio2022 作为开发环境，以.NET4.5 作为开发平台，使用C#语言编程实现与西门子的通讯连接，同时实现西门子IO 信号点的读取并显示。

用于控制显示生产信息状态的服务器，安装了Windows 10 操作系统，并将内存扩展到4G，将网卡配置为生产局域网，服务器内数字化软件计数器可以通过以太网直接读取对应生产线西门子PLC 内的数据信息，读取的数据每隔500ms 刷新一次，同时PC 上安装有远程监控软件UtralVNC，任何一台生产网内的服务器都可以通过办公网远程访问与维护该系统，极大地提高了维护便捷性。

软件部分主要由人机界面设计部分与数据编程处理部分组成。其中人机界面部分选定.NET4.5 作为软件设计平台，C#语言作为编程语言，在窗体恰当部位插入Panel 等相关控件，优化调整部分窗体属性，构建出软件整体外观，并在Panel 容器中放置了PictrueBox、GroupBox、TextBox 等控件，并对所有控件进行了优化分布与排列，将Lock 属性设置为true，确定了控件的位置，整个窗体设计基本完成(图1)。实时数据显示窗体主要集中显示生产线的实时生产数据，如计划产量、实际产量、生产线状态、当前模具、下套模具等信息。

图1 软件计数器窗体设计

考虑到数据采集服务器的稳定性，我们将服务器的操作系统选择并安装为64 位Windows 10，并通过网卡配置，将网卡接入生产网内部，IP 设定为静态地址，在Windows 操作系统下，通过Winsock 网络编程接口，来实现应用程序的网络通讯功能。

⑴Winsock 的初始化。在编程时，我们必须要对Winsock 相应版本进行加载，如果调用之前没有加载Winsock 库，那么在后面的Winsock 函数调用时就会出现错误。

⑵通讯程序的主要流程及程序实现如图2 所示。通讯程序的主要处理过程有：首先创建套接字，并将其绑定在TCP 协议上，然后开始与PLC 的以太网接口进行连接，如果连接失败，那么将会有30s 的延迟时间，再次创建套接字并连接，如果连接成功，则开始接收PLC 发送的数据，并进行数据处理与显示，之后会再次调用数据函数进行数据的接收；通过程序的循环扫描，从而实现数据的不断采集。

图2 程序设计流程图

⑶由于读取到的信号只是模具的编码信号或其他数字信号，为了便于使用人员能更清晰的识别编码所对应的含义，我们使用了大量的Switch Case 语句进行数字文本间的转换，例如：

我公司拥有4 条德国进口压机线，1 条JIER 国产压机线，在每条线线尾皮带机上方安装一台硬件计数器，用于提醒生产装箱人员装箱计数，该硬件计数器为德国Siebert 厂家生产，单个设备成本约1.9 万元人民币，目前已使用十年，由于电气元器件与线路老化，内部元器件频繁损坏，且该类型备件已停产，定制生产采购周期长、费用昂贵。为解决该痛点问题我公司冲压车间利用现有数字化技术，自主设计开发软件计数器，替代进口硬件计数器，新计数器设计成本约2000 元，通过数字化软件计数器替代了传统的进口硬件计数器，成本降低89.5%，不仅解决了企业备件采购成本高的问题，软件计数器零维护的优势也十分明显，经过长达6 个月的现场应用验证后，我们认为这是一种进口硬件计数器国产化替代的有效解决方案。

数字化技术的发展为计数器产业带来了新的机遇和挑战。本文提出了一种基于数字化技术的计数器解决方案，旨在通过现代硬件和软件技术相结合的方式，实现替代进口硬件计数器的目标。这一方案具备高性价比、高灵活性和高可靠性，可以广泛应用于工业、科研等领域，推动了相关产业的快速发展。未来，随着技术的不断进步和需求的不断拓展，数字化计数器将在更多领域发挥其重要作用，本文为正在尝试通过数字化技术手段解决进口备件价格昂贵、维护复杂等难题的企业提供参考建议。

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