基于RS485总线的压铸机运行管理系统

余梓唐

（义乌工商职业技术学院 机电信息学院，浙江 义乌 322000）

压铸机是利用液压驱动，将熔融的金属液体通过压射装置高速射入模具型腔中，经过冷却延时后，形成固态金属铸件的一种机械设备，在机械制造、冶金、电子、轻工业领域都有广泛的应用。压铸车间通常都有数十台甚至上百台压铸机，现在的压铸机通常都已是由PLC控制的自动化设备，缺料检测和加料也大多配备了自动加料机[1-3]，从生产的角度来看自动化程度已普遍较高，但是，从运行管理的角度来，还存在不足，每台压铸机的参数、工况、产量、故障等信息都只能在压铸机的控制屏上显示，未能做到集成管理。如果能将压铸机通过现场总线分组联接，通过串口服务器接入车间管控计算机，通过管控计算机联入Internet，则可实现数字化、网络化的集成管理[4-5]，节省操作人员，降低操作人员的工作强度，提高信息化管理水平。

1 硬件设计

本文以生产拉链头的小型卧式压铸机为例，为了提高生产效率，为每台压铸机都配备一台离心滚桶式的分料机，用于将铸件浇冒口分离，为了节省成本以及协调管理，压铸机和分料机由同一个PLC进行控制，压铸机工作时，落料计数的值用于跟踪当前产量，当落料计数值等于预先的设定模数的值时，会自动打开阀门将铸件送入分料机，分料机则根据设定的时间进行分料操作，时间到后完成滚桶倒料动作，这样就达到了成品和边角料自动分离的目的。

压铸机的控器核心是PLC，PLC通常都带有RS485接口，以OMRON CP1E为例，只需配置一个隔离式的RS-422A/485接口CP1W-CIF12就可实现485通信，如图1所示，通信距离可达500米。

图1 CP1W-CIF12 485接口

将压铸机分成若干个组，每组n台（n＜128），将每组的485接口线的SDA+相连、SDB+相连，统一接到串口服务器 （现场总线终端服务器）的T/R-、T/R+端口上，车间管控计算机的RS232转换成RS485后也接入串口服务器，同时，车间管控计算机通过有线或无线接入Internet，并配置一台SQL Server数据库服务器，用于存储现场采集压铸机的运行数据，车间主任等管理人员的终端计算机可通过Internet访问SQL Server数据库，可以对数据进行查询、分析、统计、打印等操作。总体结构图如图2所示。

图2 总体结构图

2 软件设计

以压铸锌合金拉链头为例，基本流程为：

合模——压射（延时）——冷却（延时）——开模——脱模（扫落）（延时）——喷油（延时）——落料计数。模具合模到位后闭锁后，压射装置将熔融的锌合金压入模具，经过冷却延时后开模，同时，扫落器将铸件脱离模具，经过喷油冷确后再次合模，完成一个工作循环，落料计数器记录生产数量。其中的压射、保温、扫落、喷油等环节都涉及到延时的问题，对于不同的产品这些时间参数都有所不同，通常都是在确定产品类型后，由操作人员通过本机的触屏将参数输入到压铸机的PLC控制器中。

为了实现通过去485总线与计算机的数据交换，首先要配置串行通信口的协议，如图3所示，波特率9600、8个数据位、1个停止位、无校验、开始码0x59、数据帧长度28字节。

图3 串行通信口协议配置

为每台压铸机设置一个唯一的识别编号ID，车间管控计算机通过发送此ID进行查询式交互，当压铸机的PLC收到本机的ID编号时，根据收到的功能号向总线发送一帧数据，或执行相应的命令操作。查询、命令帧格式如表1所示。

表1 帧格式

其中偏移量为3的字节为功能码，1表示查询帧，要求读取压铸机参数；2-5表示命令帧，要求压铸机执行规定的动作命令。

查询帧的回复数据主要由工作状态 （0-正常运行，1-停机，2-通讯故障）、总产量（32 位）、当前模数、动作信息（0-正常运行，1-合模，2-开模，3-压射，4-扫落，5-喷油，6-油泵启动，7-油泵停止）、分料机当前状态 （0-分料机准备就绪，1-正在下料，2-正在滚料，3-正在倒料）、故障信息（0-正常运行，1-合模1出卡住，2-合模2出卡住，3-合模回卡住，4-扫落出卡住，5-落料开关打开，6-分料机未就绪，7-已被强制关机）等构成。

命令帧除了发送功能码（2-4），还需在命令帧的数据区填定要发送的执行参数，PLC收到这些参数，再根据功能号执行相应的操作。其中压铸参数主要由合模延时、压射时间、保温时间、喷油时间、扫落延时等参数构成。分料参数主要由分料模数、滚料时间、下料时间、倒料时间等参数构成。PLC通信程序流程见图4。

图4 PLC通信程序流程图

计算机端主控程序在通过定时器向各台压铸机发送查询帧，然后接收各机发回的回复帧，以CRC16校验无误后，分离出当前工作状态信息，工作状态由三态构成：0-正常运行，1-停机，2-通讯故障，程序要记录开机时刻、关机时刻，根据这些信息生成二类记录存入数据库。数据格式如表2所示。这些信息的记录为后续生成日报表、月报表、统计每台机器的开机率、停机率提供依据，也可以对数据进行查询、分析、统计、打印等操作。

当用户通过界面按钮要发送命令时，计算机向压铸机发送命令帧，相应的压铸机收到后执行并发送回复命令帧表示命令已执行完成。

3 结语

在配置了生产自动化程度较高的压铸机、加料机、分料机的压铸车间，构建了基于RS485总线的压铸机运行管理系统，使生产管理从自动化迈向了信息化，管理人员可以轻松了解每台压铸机的实时工作状态、开机率、停机率，进一步可对设备的完好情况进行评估，对停机率高的设备可以重点检查、排除可能的故障；也可统计出任一时段每台机器或每个操作人员的生产产量，为记件管理提供了实时、准确的重要依据。

表2 两类数据记录格式