PLC Analyzer在多工位快速液压机中的应用

施宝酉，杜立峰，李利清

（天津市天锻压力机有限公司 研究所，天津 300142）

PLC Analyzer在多工位快速液压机中的应用

施宝酉，杜立峰，李利清

（天津市天锻压力机有限公司 研究所，天津 300142）

介绍快速液压机工作原理以及PLC Analyzer软件的使用，通过PLC Analyzer软件在多工位快速压机中的使用，实现了对各种信号的数据采集与存储功能，便于分析、解决调试过程中出现的不定期的异常故障，优化了压机调试参数。借助该软件可快速、准确地发现设备故障点，弥补传统PLC无法对瞬时故障信号记录以及判断的缺陷。

多工位快速液压机；数据采集；PLC Analyzer；故障诊断；节拍优化

现代汽车行业对材料成形有着十分严格的要求，一个标准零件往往需要经过几个甚至十几个不同工序成形后才能获得，因此整合优化成形工艺，提高生产效率，成为设备制造商迫切需要解决的一个问题。多工位快速液压机的出现，解决了上述问题，使汽车零件的制造效率提升。其将不同工序集成在压机内完成，提高了设备利用率，节省了设备空间。

本文在快速液压机研发过程中引入了PLC Analyzer软件，通过该软件采集数据并对数据进行分析，有效提高了快速液压机调试效率，使多工位快速液压机的节拍和可靠性等指标得到优化，同样对后期设备升级改进和设备故障诊断，提供了可靠的数值化保障。

1 多工位快速液压机特点

多工位快速液压机采用曲柄连轴结构方式，通过小型液压机滑块驱动连杆，通过曲柄将液压机力放大。多工位快速液压机采用这种结构方式，既可以保留机械式压机的快速冲压频次，又可以简化设备结构，还降低了设备成本。因此，多工位快速液压机是设备制造的一个新的发展方向。

多工位快速液压机是一种先进的工艺设备，发展迅速，具有极为明显的优点：①生产率高，在一次冲压中可以完成3～6个不同工序；②占地面积小，一台快速液压机可取代过去3～6台不同工序设备的占地面积；③自动化程度高，快速液压机的上、下料配有机械手，从上料、工件移位到下料全部由机械手完成；④操作安全，多工位快速液压机采用封闭式结构，操作人员不可能进入危险区域；⑤冲压件的生产周期短，综合成本低；⑥不需要半成品的运输和堆放面积，由于不同的工序集成在一个液压机内，因此不存在半成品中转区；⑦可以将标准零件分解为多道工序，因而可简化模具设计，既便于制造，又提高了使用寿命。

为满足多工位快速液压机在生产过程中对工件数量的送料需求，自动化生产线配备了两台龙门式移动拆垛机械手，以确保多工位快速液压机的连续生产。

在多工位快速液压机内配置两个移动工作台，一个前移一个后移，节省模具更换时间。两个工作台上配有与三坐标夹持机械手快速气动锁紧装置，方便与压机进、出料侧的三坐标机械手完成电气与机械连接。

2 多工位快速液压机生产线设计

多工位快速液压机采用液压驱动，曲柄-连杆-肘杆传动。其自动化生产线主要包括拆垛机械手、进料皮带、对中机构、三坐标夹持机械手、多工位快速液压机、出料皮带等，如图1所示。

图1 多工位快速液压机生产线示意图

由于多工位快速液压机的台面跨度大，经过拉伸、冲孔、压边、切边等成形工序，容易出现偏载压制的情况。因此，除了要提高机身刚度以及模具特殊定制设计外，还专门在快速压机的出料侧，增加设计一个偏载缸，以克服极端条件下和正常生产过程中的偏载力矩，以保护多工位快速液压机和模具的使用寿命。

3 PLC Analyzer的应用

多工位快速液压机生产线由多个独立而又相互关联的设备组成，需要引入一款专业的软件来完成对该生产线的节拍优化、故障诊断、数据记录等工作。

PLC Analyzer Pro 5是德国AUTEM公司的一款工程软件，专门用于PLC运行数据的记录，主要完成在线数据记录并存储，并完成离线逻辑分析，可以非常直观地以图形方式获取PLC的内部运行信息，并可对该信息进行诊断、分析，便于对设备的诊断和优化。

3.1 PLC Analyzer的特点

在工业现场，设备调试时经常遇到需要对PLC各种变量捕捉分析、优化控制时序、检查动作过程是否准确等情况；在设备运行时又需要对设备的运行状态进行全方位地监控和记录，以便在设备发生故障时可对故障过程重现以及对故障原因分析，尤其对于一些控制逻辑复杂的设备，这种需求更加突出。一般情况下，SCADA监控软件的趋势记录就可以满足需求，但是SCADA在趋势与记录上存在很大劣势，比如系统本身庞大、采集存储速度较慢、安装环境要求较高、数据分析处理能力较差。因此，需要使用专用的数据采集分析与记录工具。

3.2 生产节拍优化

由于多工位快速液压机对生产节拍要求十分严格，因此，整个生产线上每个设备的动作时间均需要量化。

首先，通过使用PLC Analyzer软件，可以将三坐标机械手、多工位快速液压机的一个节拍动作曲线，以数字化、图形化的方式展现出来，从中可清楚地找到耗时较长和动作无重叠的地方，从而有针对性地进行节拍的优化，使多工位快速液压机与三坐标机械手配合更加稳定、高效、快速、安全。

其次，可以分别完成对三坐标机械手和多工位快速压机动作曲线的记录，通过数字化的图形曲线，在运行平稳、安全的前提下，优化三坐标机械手和多工位快速液压机的工作节拍。

多工位快速液压机生产线通过PLC Analyzer软件的优化，在拉伸100mm行程时，整线节拍控制在6s，单机节拍控制在5s，很好地满足了用户需求。

3.3 故障诊断

对于一般设备而言，由于信号变化比较缓慢，设备出现故障或在联机调试过程中，通过人为观察外部继电器、接触器以及显示仪表等可以基本锁定故障信息点，或通过PLC编程软件监控某些信号也可以发现一般问题点。但对于偶发故障事件以及周期性、快速变化的工作设备而言，信号变化非常快，人眼无法捕捉到瞬时变化的信号，上述两种传统方法就无法应对。

采用PLC Analyzer软件可以完成针对特定事件的长期、快速数据记录功能，实现对设备的输入、输出信号数字化、图形化显示与分析，通过对记录的数据离线、直观分析，便于记录设备故障点和解决设备故障问题。

在连续生产过程中，多工位快速冲压生产线偶尔会出现当三坐标机械手夹持工件移位完成后，压机未能下压，导致连续生产中断。这种情况的出现既影响了生产效率，又可能造成设备损坏或人员伤亡。将三坐标机械手和压机的交互信号以及紧急停止信号，加入到PLC Analyzer软件中在线连续记录，当发生问题时离线分析发现，三坐标机械手给压机的允许工作信号为一个30ms的高电平脉冲信号，由于通信和PLC的扫描等问题，PLC可能捕捉不到该信号，造成多工位快速冲压生产线中断。通过增大允许工作脉冲信号后，该问题一直未出现。

3.4 在线数据记录

为了检测多工位快速液压机生产线在连续工作时油温、压力、曲柄连杆温度、位置偏载、拉杆拔长等数据的变化，通常采用目视、手摸或借助第三方仪表完成，但这些方式均不能够连续、大量、数字化、多通道采集、存储和分析数据。

通过采用PLC Analyzer软件可十分方便地完成多通道、海量数据、数字化、连续记录和存储等功能，而且无需人员值守。数据记录完成后，设计人员通过记录的数据可实现对多工位快速液压机的全面的图形化、数字化分析，以验证实际情况与设计的一致性，便于多工位快速液压机的升级、改进和产品系列化，如图2所示。也有利于设计人员自身水平的提升和经验积累。

图2 多工位快速液压机数据记录曲线

4 结论

本文将PLC Analyzer数据采集与监控软件引入快速液压机的调试过程中，提高了现场人员对外部瞬时异常信号造成停机的分析和处理能力，对快速液压机在运行时性能检测和节拍的优化提供了数字化依据，便于量化调节参数，在连接外部辅助设备时，便于分析信号交换时序，方便现场编程与调试。

通过采用PLC Analyzer软件，多工位快速液压机生产线现场运行平稳，自动化程度高、生产效率高。同时也能很好地满足不同场合的复杂工艺下的数字化数据采集与分析需求。

[1] 彭 雁.多工位压力机在汽车冲压生产中的应用[J].锻压装备与制造技术，2011，46（2）：34-36.

[2] 崖华青，张 星.多工位液压机及其自动化送料生产线的研发[J].锻压装备与制造技术，2013，48（3）：46-48.

[3] 史书林，侯友夫，赵海峰.电液伺服液压缸低速性能的研究[J].机床与液压，2006，（10）：97-99.

[4]PLC ANALYZER PRO5手册，AUTEM公司.

[5] 张建华.多工位快速压机的特点及应用 [J].汽车工艺与材料，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

施宝酉（1981-），男，高级工程师，从事液压机电气控制研发设计。E-mail：shibaoyou-1981@126.com