打破傳統(tǒng)-自主研發(fā)沖壓自動化三大泵站智能診斷

文/何朝陽，方安勇，趙有玲·一汽大眾汽車有限公司成都分公司

設(shè)備現(xiàn)狀研究

通過對現(xiàn)場沖壓自動化設(shè)備調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)五個問題：

(1)隨季節(jié)溫度變化影響，泵站油溫也隨之變化，夏季溫度高燒壞管路密封圈，冬季溫度低壓機(jī)響應(yīng)速度延遲，一年四季設(shè)備運行性能不穩(wěn)定。

(2)油位檢查只能通過觀察連通器玻璃管大致觀察，在最大值和最小值之間默認(rèn)為液位正常，隱性問題人為排查不出來。

(3)高壓管路焊縫在隨機(jī)狀態(tài)下開裂導(dǎo)致液壓油快速泄露，只有泄露到程序最低液位要求時才會自動關(guān)斷系統(tǒng)。當(dāng)人員發(fā)現(xiàn)時已為時已晚，30多桶液壓油全部浪費，每次泄露導(dǎo)致的直接經(jīng)濟(jì)損失在6萬元以上。

(4)滑塊回油管路經(jīng)常被異物堵塞，導(dǎo)致潤滑油無法正常返回油箱，潤滑泵站顯示液位低，如果盲目的以油箱液位為參考標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)充潤滑油，待油液流回油箱后直接溢出會造成成本浪費和環(huán)境破壞。

(5)由于用工成本的因素不可能安排人員一直在現(xiàn)場值守，用傳統(tǒng)的巡檢、點檢、檢修等方式也無法做到有效監(jiān)控，如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)監(jiān)控方式

本文以汽車制造沖壓自動化設(shè)備的維護(hù)為主題，通過長期自學(xué)研究和經(jīng)驗累積，自主研發(fā)出一種基于沖壓自動化生產(chǎn)線中，離合器、拉伸墊、潤滑三大泵站的過程監(jiān)控系統(tǒng)，用于在自動化生產(chǎn)過程中不停機(jī)情況下實時監(jiān)控診斷，對油溫變化、高壓管路泄露、回油管路堵塞、壓機(jī)之間耦合性能、旁通過濾報警等信息做到無人值守化實時監(jiān)控診斷。本文改進(jìn)案例實用性強(qiáng)，開發(fā)成本低，在成本效率提升方面得到了同行一致性認(rèn)可，易于推廣運用。

制定方案

針對調(diào)查發(fā)現(xiàn)的五項無法控制的問題我們進(jìn)行了專題研究討論，最終制定出以下五個對策：

(1)將泵站上原裝水冷模擬量溫控閥改進(jìn)為數(shù)字量水冷開關(guān)閥，用S7400 PLC編寫冷卻程序，當(dāng)油溫大于45℃時開啟第一個冷卻閥，大于50℃時開啟第二個冷卻閥，當(dāng)油溫低于45℃時關(guān)閉第二個冷卻閥，當(dāng)?shù)陀?0℃時關(guān)閉第一個冷卻閥，低于35度時自動啟動加熱功能，從而將溫度固定在40℃～45℃最佳溫度范圍。

(2)液位檢查將傳統(tǒng)的物理檢查方法改進(jìn)為HMI數(shù)字量和柱狀圖顯示，基于Windows自主開發(fā)《三大泵站監(jiān)控系統(tǒng)》可視化診斷界面，將泵站臟腔、凈腔、導(dǎo)熱腔分別用柱狀圖實時顯示液位高度，正常液位顯示綠色、報警液位顯示黃色、關(guān)斷液位顯示紅色，在柱狀圖上方實時顯示當(dāng)前液位值，數(shù)據(jù)采集更新周期500ms。

(3)通過對液位值的實時監(jiān)控采集，在S7400 PLC程序中用預(yù)設(shè)液位標(biāo)準(zhǔn)值與當(dāng)前液位值實時跟隨對比，一旦檢測到跟隨誤差超過允許范圍，系統(tǒng)將認(rèn)為是一種非正常狀態(tài)，將立刻要求設(shè)備循環(huán)停機(jī)后關(guān)閉泵站，HMI診斷界面將顯示泄露字樣并高亮閃爍提醒維修人員及時檢查確認(rèn)。

(4)利用服務(wù)器SQL SERVER數(shù)據(jù)庫強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理功能，《三大泵站監(jiān)控系統(tǒng)》對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時存檔，通過趨勢圖對存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用讀取回查，從而輕輕松松在不停機(jī)情況下排查出管路回油是否正常，是否有回油堵塞情況。

(5)維修人員可以無需值守設(shè)備狀態(tài)，定期到中控臺動動鼠標(biāo)就能準(zhǔn)確瀏覽出某天、周、月、年的過程狀態(tài)數(shù)據(jù)，為設(shè)備維修保養(yǎng)提供可靠的參考數(shù)據(jù)，如圖2所示。

圖2 沖壓自動化智能診斷系統(tǒng)界面

系統(tǒng)功能

打開軟件后會自動進(jìn)入系統(tǒng)雷達(dá)掃描界面，總共分為四個板塊。第一板塊：系統(tǒng)登錄窗口，登錄后顯示當(dāng)前登錄用戶名、開發(fā)者信息、系統(tǒng)時間、一汽大眾LOGO；第二板塊：對應(yīng)控制單元功能按鈕，以安全控制單元劃分區(qū)域，整線區(qū)、拆垛區(qū)、壓機(jī)區(qū)；第三板塊：中間雷達(dá)區(qū)域為主窗口區(qū)，顯示對應(yīng)功能窗口；第四板塊：窗口最下方為功能單元，按照功能區(qū)域進(jìn)行劃分，并對每一個功能區(qū)域開發(fā)了菜單和子菜單功能，用鼠標(biāo)左鍵點擊對應(yīng)的功能模塊，主窗口立即切換到該區(qū)域診斷顯示，如圖3所示。

圖3 功能模塊診斷顯示界面

用鼠標(biāo)左鍵點擊主窗口左上角用戶按鈕，即可彈出登錄界面。為了操作安全考慮，要使用沖壓自動化智能診斷系統(tǒng)，必須要向維修管理部門書面申請登錄權(quán)限，獲得個人用戶名及密碼后方可進(jìn)行登錄。成功登錄后方可對軟件相應(yīng)功能進(jìn)行操作，否則鼠標(biāo)單擊功能按鈕時系統(tǒng)會自動提示您無權(quán)訪問。禁止對系統(tǒng)做任何頁面切換排查工作。

單擊窗口下方F1泵站按鈕/直接按快捷鍵F1，彈出菜單潤滑泵站、離合器泵站、拉伸墊泵站，每一項子菜單后面帶有＞符號即表示當(dāng)前菜單還有下一級子菜單，電機(jī)/泵TOP、油路控制、油溫油位子菜單，鼠標(biāo)放在對應(yīng)菜單上方以高亮顯示，單擊后活動窗口會自動激活對應(yīng)菜單信息。若彈出對話框顯示無對應(yīng)權(quán)限，則表明當(dāng)前登錄權(quán)限分配較低，不能打開較高權(quán)限選項(為保證安全、防止數(shù)據(jù)被誤更改，部分按鈕需要專家權(quán)限才能進(jìn)入，可以通過書面申請賬戶授權(quán))。

單擊F1泵站按鈕，在彈出的菜單中選擇油溫油位，活動窗口自動顯示以下活動信息，分別顯示離合器臟腔、凈腔油溫油位實時值，拉伸墊臟腔、凈腔油溫油位實時值，潤滑站臟腔、凈腔、導(dǎo)熱腔油溫油位實時值，各冷卻閥組的冷卻閥組狀態(tài)，各泵站溫度加熱狀態(tài)。報警狀態(tài)信息燈綠色顯示正常，黃色顯示預(yù)警，紅色顯示報警關(guān)斷。每個控制區(qū)域的過程數(shù)據(jù)通過下方油溫/位曲線打開過程數(shù)據(jù)鏈接，實時查看歷史數(shù)據(jù)，每500毫秒記錄一次數(shù)據(jù)值，可根據(jù)需要設(shè)置任意數(shù)據(jù)存儲時間，200GB硬盤可存儲數(shù)10年數(shù)據(jù)。

油溫、液位、加熱曲線：單擊此按鈕可打開溫度油溫記錄曲線，通過曲線可分析判斷回油管路堵塞、管路泄露、油液竄流、模擬量溫控閥修復(fù)后的使用驗證、IO量溫控閥冷卻效果分析等等，如圖4所示。

圖4 三大泵站監(jiān)控界面

故障診斷

鼠標(biāo)單擊“油溫油位曲線”按鈕，過程數(shù)據(jù)在活動窗口打開顯示，在窗口標(biāo)題欄處顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)記錄區(qū)域名稱，根據(jù)你的需要選擇對應(yīng)記錄曲線、對應(yīng)記錄時間、窗口范圍值，點擊確認(rèn)即可將歷史記錄數(shù)據(jù)在窗口中顯示分析，通過過程記錄曲線可查看白色臟腔溫度、紅色凈腔溫度、綠色凈腔液位、藍(lán)色臟腔液位。通過拖動窗口滾動條或單擊工具欄里的記錄操作按鈕可以對比近期數(shù)據(jù)快速診斷故障，如管路泄漏、堵塞、泵站之間竄油等隱性設(shè)備故障，如圖5所示。

圖5 曲線查看界面

總結(jié)

在沒有該系統(tǒng)之前：維修人員巡檢目視聯(lián)通器玻璃管查看液位，既不準(zhǔn)確也不能及時有效控制該類問題，而該系統(tǒng)開發(fā)出來以后，在短短三個月內(nèi)就診斷出4個隱性問題：回油管路堵塞(擦布、棉麻、生膠帶等)3次；診斷出密封泄露引起潤滑泵站與離合器泵站竄油；診斷出泵站模擬量的冷卻系統(tǒng)不穩(wěn)定；改進(jìn)成數(shù)字量冷卻電磁閥門；診斷出冷卻閥門閥芯卡死導(dǎo)致油溫異常過低。

該系統(tǒng)研發(fā)出來以后得到了部門、車間的一致認(rèn)可，被評為公司級青年創(chuàng)新創(chuàng)意項目一等獎，節(jié)能減排二等獎、效率提升一等獎，并獲得了國家計算機(jī)軟件著作權(quán)登記證書，設(shè)計人員被評為改進(jìn)達(dá)人、攻堅人物。