呂冬梅

（1.合肥工業(yè)大學(xué) CIMS研究所，安徽 合肥 230009；2.安徽交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 230051）

基于三菱PLC的RZU2000HM液壓機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)研究

呂冬梅1，2

（1.合肥工業(yè)大學(xué) CIMS研究所，安徽 合肥 230009；2.安徽交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 230051）

介紹大型單雙動(dòng)薄板沖壓液壓機(jī)RZU2000HM液壓機(jī)的應(yīng)用背景，并根據(jù)其在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的特點(diǎn)和需要，進(jìn)行了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，最終通過(guò)三菱公司的PLC實(shí)現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中RZU 2000HM液壓機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的.

沖壓液壓機(jī)；遠(yuǎn)程監(jiān)控；PLC；計(jì)算機(jī)通訊

RZU2000HM型液壓機(jī)是20000千?？焖賳坞p動(dòng)薄板拉伸沖壓液壓機(jī)，它是是通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)上下模具快速合模，使得金屬薄板毛坯件發(fā)生永久變形，最終獲得零件沖壓成型的加工設(shè)備，其外觀如圖1所示.薄板沖壓工藝具有尺寸精度穩(wěn)定、加工成本低、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、軍工、工程機(jī)械及家用電器等國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要領(lǐng)域.

圖1 RZU2000HM型快速薄板拉伸液壓機(jī)

目前用于薄板沖壓的設(shè)備主要有液壓機(jī)和機(jī)械壓力機(jī)，在需要深拉伸力和大拉伸力時(shí)機(jī)械壓力機(jī)很難滿足要求[1].如今，各種原理應(yīng)用于普通數(shù)控機(jī)床故障診斷的比比皆是，比如基于CAN總線的故障診斷以及基于VB的分布式數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷系統(tǒng)研究[2]、基于匹配濾波模型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在數(shù)控機(jī)床故障診斷中的應(yīng)用[3]，而應(yīng)用于快速薄板拉伸液壓機(jī)的很罕見，本文就大型數(shù)控單雙動(dòng)薄板沖壓液壓機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控進(jìn)行說(shuō)明.

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

RZU2000HM型液壓機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控是利用以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)廣域連接于客戶正在使用的薄板沖壓液壓機(jī)上，對(duì)該機(jī)的各個(gè)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，以判斷此液壓機(jī)的故障所在，并根據(jù)具體情況進(jìn)行在線或離線修復(fù)，系統(tǒng)采用廣域網(wǎng)絡(luò)或即連式網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)，可在以太網(wǎng)所達(dá)地域進(jìn)行服務(wù).本項(xiàng)目選擇三菱公司的PLC作為與計(jì)算機(jī)通訊的設(shè)備.

1.2 三菱公司的PLC與計(jì)算機(jī)通訊

為了滿足PLC的網(wǎng)絡(luò)化要求，幾乎所有的PLC為可編程控制器開發(fā)了與上位機(jī)通訊的接口或?qū)Ｓ猛ㄓ嵞K.在小型PLC上設(shè)有RS485通訊接口；在中大型PLC上都設(shè)有專用的通訊模塊. PLC與計(jì)算機(jī)之間的通訊正是通過(guò)PLC上的RS422或RS232C接口和計(jì)算機(jī)上的RS232C接口進(jìn)行的.PLC與計(jì)算機(jī)之間的信息交換方式，一般采用字符串、雙工或半、異步、串行通信方式.因此，凡具有RS232C口并能輸入輸出字符串的計(jì)算機(jī)都可以用于和可編程控制器的通訊[5].

1.3 三菱公司PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

目前，三菱公司PLC應(yīng)用較為廣泛，其遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，操作計(jì)算機(jī)通過(guò)自動(dòng)撥號(hào)和廣域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)與RZU2000HM型沖壓液壓機(jī)的遠(yuǎn)程控制.

圖2 三菱公司PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 三菱公司的PLC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

三菱公司PLC網(wǎng)絡(luò)繼承了傳統(tǒng)的MELSEC網(wǎng)絡(luò)，并在性能、功能、使用簡(jiǎn)便等方面更勝一籌.其Q系列PLC提供層次清晰的三層網(wǎng)絡(luò)，針對(duì)各種用途提供最合適的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，應(yīng)用廣泛.其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示.

2.1 信息層/Ethernet（以太網(wǎng)）

信息層主要是在PLC、設(shè)備控制器以及生產(chǎn)管理用PC之間傳輸生產(chǎn)和質(zhì)量管理信息及設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況等數(shù)據(jù)，Ethernet能連接windows系統(tǒng)的PC、UNIX系統(tǒng)的工作站及各種FA設(shè)備,Q系列PLC系列的Ethernet模塊具有因特網(wǎng)電子郵件收發(fā)功能，便于用戶構(gòu)建遠(yuǎn)程監(jiān)視管理系統(tǒng).

2.2 控制層/MELSECNET/10（H）

控制層是PLC、CNC等控制設(shè)備之間方便且高速地進(jìn)行處理數(shù)據(jù)互傳的控制網(wǎng)絡(luò).MELSECNET/10以良好的實(shí)時(shí)性、簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)設(shè)定、無(wú)程序的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享概念，以及冗余回路等特點(diǎn)獲得了很高的市場(chǎng)評(píng)價(jià).

2.3 設(shè)備層/現(xiàn)場(chǎng)總線CC-Link

設(shè)備層是把PLC等控制設(shè)備和傳感器以及其他設(shè)備連接起來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò).采用CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線連接，布線數(shù)量大大減少，提高了系統(tǒng)可維護(hù)性.而且，除了ON/OFF等開關(guān)量的數(shù)據(jù)，還可連接ID系統(tǒng)、人機(jī)界面、變頻器、條形碼閱讀器等智能化設(shè)備，除了各種數(shù)據(jù)的通信，還可以實(shí)現(xiàn)終端生產(chǎn)信息的管理.在Q系列PLC中，CC-Link的功能更好，使用更簡(jiǎn)便.

三菱的PLC網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信時(shí)，可進(jìn)行跨網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)通信和程序的遠(yuǎn)程監(jiān)控、修改、調(diào)試等工作，無(wú)需考慮網(wǎng)絡(luò)的層次和類型.MELSECNET/10 (H)和CC-Link使用循環(huán)通信的方式，周期性自動(dòng)地收發(fā)信息，無(wú)需專門的數(shù)據(jù)通信程序，只需簡(jiǎn)單的參數(shù)設(shè)定.Q系列PLC使用的Ethernet、MELSECNET/10(H)、CC-Link網(wǎng)絡(luò)，可以在GX Developer軟件畫面上設(shè)定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，簡(jiǎn)單方便.另外，Q系列PLC還支持PROFIBUS、Modbus、DeviceNet、ASi等其它廠商的網(wǎng)絡(luò)，還可進(jìn)行RS-232/RS-422/RS－485等串行通信，通過(guò)數(shù)據(jù)專線、電話線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送等多種通信方式.

圖3 三菱公司的PLC網(wǎng)絡(luò)

3 結(jié)論

有關(guān)RZU2000HM型快速薄板拉伸液壓機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)方面，重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容為：（1）遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建；（2）聯(lián)機(jī)實(shí)驗(yàn)的完善；（3）遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)的開發(fā).

機(jī)械設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與故障診斷技術(shù)相結(jié)合的一種設(shè)備故障診斷模式.遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的診斷對(duì)象是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的RZU2000HM型快速薄板拉伸液壓機(jī)，網(wǎng)上傳輸?shù)男畔⑹窃O(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)信息.本項(xiàng)目致力于開發(fā)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證遠(yuǎn)程監(jiān)控控制器可靠性，并最終和RZU2000HM型快速薄板拉伸液壓機(jī)進(jìn)行聯(lián)機(jī)實(shí)驗(yàn).確保準(zhǔn)確傳遞檢測(cè)信息，較好地連接各監(jiān)測(cè)設(shè)備，使診斷更可靠、有效，為類似的機(jī)械設(shè)備的故障診斷提供理論參考.

〔1〕李貴閃，何曉燕，榮兆杰.我國(guó)液壓機(jī)行業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展 [J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2006（04）：17-19.

〔2〕陳偉，楊俊宇.基于VB的分布式數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷系統(tǒng)研究[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2004（8）：20-21.

〔3〕宋剛，胡德金.基于匹配濾波模型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在數(shù)控機(jī)床故障診斷中的應(yīng)用[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，37(S2)：1-5.

〔4〕李海軍，陳慶華.大型數(shù)控液壓機(jī)遠(yuǎn)程診斷可視化系統(tǒng)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)，2006（8）：56-57.

〔5〕初航.三菱FX系列PLC編程及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.21-47.

〔6〕李江全.三菱PLC通信與控制應(yīng)用編程實(shí)例[M].北京：中國(guó)電力出版社，2012.16-36.

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TH-39

A

1673-260X（2014）04-0037-02

國(guó)家重大科技專項(xiàng)項(xiàng)目（2012ZX04001-021）和安徽省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（KJ2013B069）