PLC Analyzer在多工位快速液壓機中的應用

施寶酉，杜立峰，李利清

（天津市天鍛壓力機有限公司 研究所，天津 300142）

PLC Analyzer在多工位快速液壓機中的應用

施寶酉，杜立峰，李利清

（天津市天鍛壓力機有限公司 研究所，天津 300142）

介紹快速液壓機工作原理以及PLC Analyzer軟件的使用，通過PLC Analyzer軟件在多工位快速壓機中的使用，實現了對各種信號的數據采集與存儲功能，便于分析、解決調試過程中出現的不定期的異常故障，優化了壓機調試參數。借助該軟件可快速、準確地發現設備故障點，彌補傳統PLC無法對瞬時故障信號記錄以及判斷的缺陷。

多工位快速液壓機；數據采集；PLC Analyzer；故障診斷；節拍優化

現代汽車行業對材料成形有著十分嚴格的要求，一個標準零件往往需要經過幾個甚至十幾個不同工序成形后才能獲得，因此整合優化成形工藝，提高生產效率，成為設備制造商迫切需要解決的一個問題。多工位快速液壓機的出現，解決了上述問題，使汽車零件的制造效率提升。其將不同工序集成在壓機內完成，提高了設備利用率，節省了設備空間。

本文在快速液壓機研發過程中引入了PLC Analyzer軟件，通過該軟件采集數據并對數據進行分析，有效提高了快速液壓機調試效率，使多工位快速液壓機的節拍和可靠性等指標得到優化，同樣對后期設備升級改進和設備故障診斷，提供了可靠的數值化保障。

1 多工位快速液壓機特點

多工位快速液壓機采用曲柄連軸結構方式，通過小型液壓機滑塊驅動連桿，通過曲柄將液壓機力放大。多工位快速液壓機采用這種結構方式，既可以保留機械式壓機的快速沖壓頻次，又可以簡化設備結構，還降低了設備成本。因此，多工位快速液壓機是設備制造的一個新的發展方向。

多工位快速液壓機是一種先進的工藝設備，發展迅速，具有極為明顯的優點：①生產率高，在一次沖壓中可以完成3～6個不同工序；②占地面積小，一臺快速液壓機可取代過去3～6臺不同工序設備的占地面積；③自動化程度高，快速液壓機的上、下料配有機械手，從上料、工件移位到下料全部由機械手完成；④操作安全，多工位快速液壓機采用封閉式結構，操作人員不可能進入危險區域；⑤沖壓件的生產周期短，綜合成本低；⑥不需要半成品的運輸和堆放面積，由于不同的工序集成在一個液壓機內，因此不存在半成品中轉區；⑦可以將標準零件分解為多道工序，因而可簡化模具設計，既便于制造，又提高了使用壽命。

為滿足多工位快速液壓機在生產過程中對工件數量的送料需求，自動化生產線配備了兩臺龍門式移動拆垛機械手，以確保多工位快速液壓機的連續生產。

在多工位快速液壓機內配置兩個移動工作臺，一個前移一個后移，節省模具更換時間。兩個工作臺上配有與三坐標夾持機械手快速氣動鎖緊裝置，方便與壓機進、出料側的三坐標機械手完成電氣與機械連接。

2 多工位快速液壓機生產線設計

多工位快速液壓機采用液壓驅動，曲柄-連桿-肘桿傳動。其自動化生產線主要包括拆垛機械手、進料皮帶、對中機構、三坐標夾持機械手、多工位快速液壓機、出料皮帶等，如圖1所示。

圖1 多工位快速液壓機生產線示意圖

由于多工位快速液壓機的臺面跨度大，經過拉伸、沖孔、壓邊、切邊等成形工序，容易出現偏載壓制的情況。因此，除了要提高機身剛度以及模具特殊定制設計外，還專門在快速壓機的出料側，增加設計一個偏載缸，以克服極端條件下和正常生產過程中的偏載力矩，以保護多工位快速液壓機和模具的使用壽命。

3 PLC Analyzer的應用

多工位快速液壓機生產線由多個獨立而又相互關聯的設備組成，需要引入一款專業的軟件來完成對該生產線的節拍優化、故障診斷、數據記錄等工作。

PLC Analyzer Pro 5是德國AUTEM公司的一款工程軟件，專門用于PLC運行數據的記錄，主要完成在線數據記錄并存儲，并完成離線邏輯分析，可以非常直觀地以圖形方式獲取PLC的內部運行信息，并可對該信息進行診斷、分析，便于對設備的診斷和優化。

3.1 PLC Analyzer的特點

在工業現場，設備調試時經常遇到需要對PLC各種變量捕捉分析、優化控制時序、檢查動作過程是否準確等情況；在設備運行時又需要對設備的運行狀態進行全方位地監控和記錄，以便在設備發生故障時可對故障過程重現以及對故障原因分析，尤其對于一些控制邏輯復雜的設備，這種需求更加突出。一般情況下，SCADA監控軟件的趨勢記錄就可以滿足需求，但是SCADA在趨勢與記錄上存在很大劣勢，比如系統本身龐大、采集存儲速度較慢、安裝環境要求較高、數據分析處理能力較差。因此，需要使用專用的數據采集分析與記錄工具。

3.2 生產節拍優化

由于多工位快速液壓機對生產節拍要求十分嚴格，因此，整個生產線上每個設備的動作時間均需要量化。

首先，通過使用PLC Analyzer軟件，可以將三坐標機械手、多工位快速液壓機的一個節拍動作曲線，以數字化、圖形化的方式展現出來，從中可清楚地找到耗時較長和動作無重疊的地方，從而有針對性地進行節拍的優化，使多工位快速液壓機與三坐標機械手配合更加穩定、高效、快速、安全。

其次，可以分別完成對三坐標機械手和多工位快速壓機動作曲線的記錄，通過數字化的圖形曲線，在運行平穩、安全的前提下，優化三坐標機械手和多工位快速液壓機的工作節拍。

多工位快速液壓機生產線通過PLC Analyzer軟件的優化，在拉伸100mm行程時，整線節拍控制在6s，單機節拍控制在5s，很好地滿足了用戶需求。

3.3 故障診斷

對于一般設備而言，由于信號變化比較緩慢，設備出現故障或在聯機調試過程中，通過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，或通過PLC編程軟件監控某些信號也可以發現一般問題點。但對于偶發故障事件以及周期性、快速變化的工作設備而言，信號變化非常快，人眼無法捕捉到瞬時變化的信號，上述兩種傳統方法就無法應對。

采用PLC Analyzer軟件可以完成針對特定事件的長期、快速數據記錄功能，實現對設備的輸入、輸出信號數字化、圖形化顯示與分析，通過對記錄的數據離線、直觀分析，便于記錄設備故障點和解決設備故障問題。

在連續生產過程中，多工位快速沖壓生產線偶爾會出現當三坐標機械手夾持工件移位完成后，壓機未能下壓，導致連續生產中斷。這種情況的出現既影響了生產效率，又可能造成設備損壞或人員傷亡。將三坐標機械手和壓機的交互信號以及緊急停止信號，加入到PLC Analyzer軟件中在線連續記錄，當發生問題時離線分析發現，三坐標機械手給壓機的允許工作信號為一個30ms的高電平脈沖信號，由于通信和PLC的掃描等問題，PLC可能捕捉不到該信號，造成多工位快速沖壓生產線中斷。通過增大允許工作脈沖信號后，該問題一直未出現。

3.4 在線數據記錄

為了檢測多工位快速液壓機生產線在連續工作時油溫、壓力、曲柄連桿溫度、位置偏載、拉桿拔長等數據的變化，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、大量、數字化、多通道采集、存儲和分析數據。

通過采用PLC Analyzer軟件可十分方便地完成多通道、海量數據、數字化、連續記錄和存儲等功能，而且無需人員值守。數據記錄完成后，設計人員通過記錄的數據可實現對多工位快速液壓機的全面的圖形化、數字化分析，以驗證實際情況與設計的一致性，便于多工位快速液壓機的升級、改進和產品系列化，如圖2所示。也有利于設計人員自身水平的提升和經驗積累。

圖2 多工位快速液壓機數據記錄曲線

4 結論

本文將PLC Analyzer數據采集與監控軟件引入快速液壓機的調試過程中，提高了現場人員對外部瞬時異常信號造成停機的分析和處理能力，對快速液壓機在運行時性能檢測和節拍的優化提供了數字化依據，便于量化調節參數，在連接外部輔助設備時，便于分析信號交換時序，方便現場編程與調試。

通過采用PLC Analyzer軟件，多工位快速液壓機生產線現場運行平穩，自動化程度高、生產效率高。同時也能很好地滿足不同場合的復雜工藝下的數字化數據采集與分析需求。

[1] 彭 雁.多工位壓力機在汽車沖壓生產中的應用[J].鍛壓裝備與制造技術，2011，46（2）：34-36.

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

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

[4]PLC ANALYZER PRO5手冊，AUTEM公司.

[5] 張建華.多工位快速壓機的特點及應用 [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，高級工程師，從事液壓機電氣控制研發設計。E-mail：shibaoyou-1981@126.com