施寶酉，杜立峰，李利清

（天津市天鍛壓力機(jī)有限公司 研究所，天津 300142）

PLC Analyzer在多工位快速液壓機(jī)中的應(yīng)用

施寶酉，杜立峰，李利清

（天津市天鍛壓力機(jī)有限公司 研究所，天津 300142）

介紹快速液壓機(jī)工作原理以及PLC Analyzer軟件的使用，通過(guò)PLC Analyzer軟件在多工位快速壓機(jī)中的使用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種信號(hào)的數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)功能，便于分析、解決調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的不定期的異常故障，優(yōu)化了壓機(jī)調(diào)試參數(shù)。借助該軟件可快速、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障點(diǎn)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)PLC無(wú)法對(duì)瞬時(shí)故障信號(hào)記錄以及判斷的缺陷。

多工位快速液壓機(jī)；數(shù)據(jù)采集；PLC Analyzer；故障診斷；節(jié)拍優(yōu)化

現(xiàn)代汽車行業(yè)對(duì)材料成形有著十分嚴(yán)格的要求，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)零件往往需要經(jīng)過(guò)幾個(gè)甚至十幾個(gè)不同工序成形后才能獲得，因此整合優(yōu)化成形工藝，提高生產(chǎn)效率，成為設(shè)備制造商迫切需要解決的一個(gè)問(wèn)題。多工位快速液壓機(jī)的出現(xiàn)，解決了上述問(wèn)題，使汽車零件的制造效率提升。其將不同工序集成在壓機(jī)內(nèi)完成，提高了設(shè)備利用率，節(jié)省了設(shè)備空間。

本文在快速液壓機(jī)研發(fā)過(guò)程中引入了PLC Analyzer軟件，通過(guò)該軟件采集數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，有效提高了快速液壓機(jī)調(diào)試效率，使多工位快速液壓機(jī)的節(jié)拍和可靠性等指標(biāo)得到優(yōu)化，同樣對(duì)后期設(shè)備升級(jí)改進(jìn)和設(shè)備故障診斷，提供了可靠的數(shù)值化保障。

1 多工位快速液壓機(jī)特點(diǎn)

多工位快速液壓機(jī)采用曲柄連軸結(jié)構(gòu)方式，通過(guò)小型液壓機(jī)滑塊驅(qū)動(dòng)連桿，通過(guò)曲柄將液壓機(jī)力放大。多工位快速液壓機(jī)采用這種結(jié)構(gòu)方式，既可以保留機(jī)械式壓機(jī)的快速?zèng)_壓頻次，又可以簡(jiǎn)化設(shè)備結(jié)構(gòu)，還降低了設(shè)備成本。因此，多工位快速液壓機(jī)是設(shè)備制造的一個(gè)新的發(fā)展方向。

多工位快速液壓機(jī)是一種先進(jìn)的工藝設(shè)備，發(fā)展迅速，具有極為明顯的優(yōu)點(diǎn)：①生產(chǎn)率高，在一次沖壓中可以完成3～6個(gè)不同工序；②占地面積小，一臺(tái)快速液壓機(jī)可取代過(guò)去3～6臺(tái)不同工序設(shè)備的占地面積；③自動(dòng)化程度高，快速液壓機(jī)的上、下料配有機(jī)械手，從上料、工件移位到下料全部由機(jī)械手完成；④操作安全，多工位快速液壓機(jī)采用封閉式結(jié)構(gòu)，操作人員不可能進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域；⑤沖壓件的生產(chǎn)周期短，綜合成本低；⑥不需要半成品的運(yùn)輸和堆放面積，由于不同的工序集成在一個(gè)液壓機(jī)內(nèi)，因此不存在半成品中轉(zhuǎn)區(qū)；⑦可以將標(biāo)準(zhǔn)零件分解為多道工序，因而可簡(jiǎn)化模具設(shè)計(jì)，既便于制造，又提高了使用壽命。

為滿足多工位快速液壓機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)工件數(shù)量的送料需求，自動(dòng)化生產(chǎn)線配備了兩臺(tái)龍門式移動(dòng)拆垛機(jī)械手，以確保多工位快速液壓機(jī)的連續(xù)生產(chǎn)。

在多工位快速液壓機(jī)內(nèi)配置兩個(gè)移動(dòng)工作臺(tái)，一個(gè)前移一個(gè)后移，節(jié)省模具更換時(shí)間。兩個(gè)工作臺(tái)上配有與三坐標(biāo)夾持機(jī)械手快速氣動(dòng)鎖緊裝置，方便與壓機(jī)進(jìn)、出料側(cè)的三坐標(biāo)機(jī)械手完成電氣與機(jī)械連接。

2 多工位快速液壓機(jī)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)

多工位快速液壓機(jī)采用液壓驅(qū)動(dòng)，曲柄-連桿-肘桿傳動(dòng)。其自動(dòng)化生產(chǎn)線主要包括拆垛機(jī)械手、進(jìn)料皮帶、對(duì)中機(jī)構(gòu)、三坐標(biāo)夾持機(jī)械手、多工位快速液壓機(jī)、出料皮帶等，如圖1所示。

圖1 多工位快速液壓機(jī)生產(chǎn)線示意圖

由于多工位快速液壓機(jī)的臺(tái)面跨度大，經(jīng)過(guò)拉伸、沖孔、壓邊、切邊等成形工序，容易出現(xiàn)偏載壓制的情況。因此，除了要提高機(jī)身剛度以及模具特殊定制設(shè)計(jì)外，還專門在快速壓機(jī)的出料側(cè)，增加設(shè)計(jì)一個(gè)偏載缸，以克服極端條件下和正常生產(chǎn)過(guò)程中的偏載力矩，以保護(hù)多工位快速液壓機(jī)和模具的使用壽命。

3 PLC Analyzer的應(yīng)用

多工位快速液壓機(jī)生產(chǎn)線由多個(gè)獨(dú)立而又相互關(guān)聯(lián)的設(shè)備組成，需要引入一款專業(yè)的軟件來(lái)完成對(duì)該生產(chǎn)線的節(jié)拍優(yōu)化、故障診斷、數(shù)據(jù)記錄等工作。

PLC Analyzer Pro 5是德國(guó)AUTEM公司的一款工程軟件，專門用于PLC運(yùn)行數(shù)據(jù)的記錄，主要完成在線數(shù)據(jù)記錄并存儲(chǔ)，并完成離線邏輯分析，可以非常直觀地以圖形方式獲取PLC的內(nèi)部運(yùn)行信息，并可對(duì)該信息進(jìn)行診斷、分析，便于對(duì)設(shè)備的診斷和優(yōu)化。

3.1 PLC Analyzer的特點(diǎn)

在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，設(shè)備調(diào)試時(shí)經(jīng)常遇到需要對(duì)PLC各種變量捕捉分析、優(yōu)化控制時(shí)序、檢查動(dòng)作過(guò)程是否準(zhǔn)確等情況；在設(shè)備運(yùn)行時(shí)又需要對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全方位地監(jiān)控和記錄，以便在設(shè)備發(fā)生故障時(shí)可對(duì)故障過(guò)程重現(xiàn)以及對(duì)故障原因分析，尤其對(duì)于一些控制邏輯復(fù)雜的設(shè)備，這種需求更加突出。一般情況下，SCADA監(jiān)控軟件的趨勢(shì)記錄就可以滿足需求，但是SCADA在趨勢(shì)與記錄上存在很大劣勢(shì)，比如系統(tǒng)本身龐大、采集存儲(chǔ)速度較慢、安裝環(huán)境要求較高、數(shù)據(jù)分析處理能力較差。因此，需要使用專用的數(shù)據(jù)采集分析與記錄工具。

3.2 生產(chǎn)節(jié)拍優(yōu)化

由于多工位快速液壓機(jī)對(duì)生產(chǎn)節(jié)拍要求十分嚴(yán)格，因此，整個(gè)生產(chǎn)線上每個(gè)設(shè)備的動(dòng)作時(shí)間均需要量化。

首先，通過(guò)使用PLC Analyzer軟件，可以將三坐標(biāo)機(jī)械手、多工位快速液壓機(jī)的一個(gè)節(jié)拍動(dòng)作曲線，以數(shù)字化、圖形化的方式展現(xiàn)出來(lái)，從中可清楚地找到耗時(shí)較長(zhǎng)和動(dòng)作無(wú)重疊的地方，從而有針對(duì)性地進(jìn)行節(jié)拍的優(yōu)化，使多工位快速液壓機(jī)與三坐標(biāo)機(jī)械手配合更加穩(wěn)定、高效、快速、安全。

其次，可以分別完成對(duì)三坐標(biāo)機(jī)械手和多工位快速壓機(jī)動(dòng)作曲線的記錄，通過(guò)數(shù)字化的圖形曲線，在運(yùn)行平穩(wěn)、安全的前提下，優(yōu)化三坐標(biāo)機(jī)械手和多工位快速液壓機(jī)的工作節(jié)拍。

多工位快速液壓機(jī)生產(chǎn)線通過(guò)PLC Analyzer軟件的優(yōu)化，在拉伸100mm行程時(shí)，整線節(jié)拍控制在6s，單機(jī)節(jié)拍控制在5s，很好地滿足了用戶需求。

3.3 故障診斷

對(duì)于一般設(shè)備而言，由于信號(hào)變化比較緩慢，設(shè)備出現(xiàn)故障或在聯(lián)機(jī)調(diào)試過(guò)程中，通過(guò)人為觀察外部繼電器、接觸器以及顯示儀表等可以基本鎖定故障信息點(diǎn)，或通過(guò)PLC編程軟件監(jiān)控某些信號(hào)也可以發(fā)現(xiàn)一般問(wèn)題點(diǎn)。但對(duì)于偶發(fā)故障事件以及周期性、快速變化的工作設(shè)備而言，信號(hào)變化非常快，人眼無(wú)法捕捉到瞬時(shí)變化的信號(hào)，上述兩種傳統(tǒng)方法就無(wú)法應(yīng)對(duì)。

采用PLC Analyzer軟件可以完成針對(duì)特定事件的長(zhǎng)期、快速數(shù)據(jù)記錄功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的輸入、輸出信號(hào)數(shù)字化、圖形化顯示與分析，通過(guò)對(duì)記錄的數(shù)據(jù)離線、直觀分析，便于記錄設(shè)備故障點(diǎn)和解決設(shè)備故障問(wèn)題。

在連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中，多工位快速?zèng)_壓生產(chǎn)線偶爾會(huì)出現(xiàn)當(dāng)三坐標(biāo)機(jī)械手夾持工件移位完成后，壓機(jī)未能下壓，導(dǎo)致連續(xù)生產(chǎn)中斷。這種情況的出現(xiàn)既影響了生產(chǎn)效率，又可能造成設(shè)備損壞或人員傷亡。將三坐標(biāo)機(jī)械手和壓機(jī)的交互信號(hào)以及緊急停止信號(hào)，加入到PLC Analyzer軟件中在線連續(xù)記錄，當(dāng)發(fā)生問(wèn)題時(shí)離線分析發(fā)現(xiàn)，三坐標(biāo)機(jī)械手給壓機(jī)的允許工作信號(hào)為一個(gè)30ms的高電平脈沖信號(hào)，由于通信和PLC的掃描等問(wèn)題，PLC可能捕捉不到該信號(hào)，造成多工位快速?zèng)_壓生產(chǎn)線中斷。通過(guò)增大允許工作脈沖信號(hào)后，該問(wèn)題一直未出現(xiàn)。

3.4 在線數(shù)據(jù)記錄

為了檢測(cè)多工位快速液壓機(jī)生產(chǎn)線在連續(xù)工作時(shí)油溫、壓力、曲柄連桿溫度、位置偏載、拉桿拔長(zhǎng)等數(shù)據(jù)的變化，通常采用目視、手摸或借助第三方儀表完成，但這些方式均不能夠連續(xù)、大量、數(shù)字化、多通道采集、存儲(chǔ)和分析數(shù)據(jù)。

通過(guò)采用PLC Analyzer軟件可十分方便地完成多通道、海量數(shù)據(jù)、數(shù)字化、連續(xù)記錄和存儲(chǔ)等功能，而且無(wú)需人員值守。數(shù)據(jù)記錄完成后，設(shè)計(jì)人員通過(guò)記錄的數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)多工位快速液壓機(jī)的全面的圖形化、數(shù)字化分析，以驗(yàn)證實(shí)際情況與設(shè)計(jì)的一致性，便于多工位快速液壓機(jī)的升級(jí)、改進(jìn)和產(chǎn)品系列化，如圖2所示。也有利于設(shè)計(jì)人員自身水平的提升和經(jīng)驗(yàn)積累。

圖2 多工位快速液壓機(jī)數(shù)據(jù)記錄曲線

4 結(jié)論

本文將PLC Analyzer數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控軟件引入快速液壓機(jī)的調(diào)試過(guò)程中，提高了現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)外部瞬時(shí)異常信號(hào)造成停機(jī)的分析和處理能力，對(duì)快速液壓機(jī)在運(yùn)行時(shí)性能檢測(cè)和節(jié)拍的優(yōu)化提供了數(shù)字化依據(jù)，便于量化調(diào)節(jié)參數(shù)，在連接外部輔助設(shè)備時(shí)，便于分析信號(hào)交換時(shí)序，方便現(xiàn)場(chǎng)編程與調(diào)試。

通過(guò)采用PLC Analyzer軟件，多工位快速液壓機(jī)生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行平穩(wěn)，自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)效率高。同時(shí)也能很好地滿足不同場(chǎng)合的復(fù)雜工藝下的數(shù)字化數(shù)據(jù)采集與分析需求。

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[2] 崖華青，張 星.多工位液壓機(jī)及其自動(dòng)化送料生產(chǎn)線的研發(fā)[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2013，48（3）：46-48.

[3] 史書(shū)林，侯友夫，趙海峰.電液伺服液壓缸低速性能的研究[J].機(jī)床與液壓，2006，（10）：97-99.

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[5] 張建華.多工位快速壓機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用 [J].汽車工藝與材料，2007，（12）：38-44.

Application of PLC analyzer in multiple-station&high-speed hydraulic press

SHI Baoyou,DU Lifeng,LI Liqing
（Tianjin Tianduan Hydraulic Press Co.Ltd.,Tianjin 300142,China）

The working principle of multiple-station&high-speed hydraulic press and use of PLC Analyzer software have been simply introduced in the text.By adopting PLC Analyzer in multiple-station&highspeed hydraulic press,the data acquisition and storage function of various signals have been realized,which is easy to analyze and solve fault irregularly occurred during debugging process.Thus in this way,the debugging parameters of the press have been optimized.The fault positions can be found out quickly and accurately by use of this software.Compared with the traditional PLC,PLC analyzer software has advantages in record and judgment of transient fault signal.

PLC Analyzer;Data acquisition and record;Multiple-station&high-speed hydraulic press;Fault diagnose;Production cycle time optimization

TG315.4

B

10.16316/j.issn.1672-0121.2016.02.008

1672-0121（2016）02-0037-03

2015-10-15；

2015-12-06

施寶酉（1981-），男，高級(jí)工程師，從事液壓機(jī)電氣控制研發(fā)設(shè)計(jì)。E-mail：shibaoyou-1981@126.com