張英華 胡天龍

摘? ?要：文章在對某企業(yè)自動化沖壓生產(chǎn)線進行充分研究的基礎上，設計了一套沖壓生產(chǎn)線設備管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)利用計算機系統(tǒng)來控制設備管理的整個流程，沖壓生產(chǎn)線的產(chǎn)品數(shù)量、開始時間及主要設備故障等均通過現(xiàn)場總線從沖壓設備的主控PLC中讀取出來，同時上位機的生產(chǎn)控制指令將通過現(xiàn)場總線網(wǎng)絡傳送到控制設備，從而實現(xiàn)沖壓線設備的信息化管理。

關鍵詞：沖壓;生產(chǎn)線;設備管理;可編程邏輯控制器;現(xiàn)場總線

目前，在沖壓自動化生產(chǎn)線的設備管理技術領域還是以人工管理為主，這對沖壓生產(chǎn)設備的價值管理和沖壓設備的全生產(chǎn)周期管理是極為不利的。設計沖壓線設備管理系統(tǒng)的出發(fā)點是利用計算機管理系統(tǒng)、現(xiàn)場總線、可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）及各種傳感設備將沖壓設備信息化，利用網(wǎng)絡及計算機系統(tǒng)追求資產(chǎn)的優(yōu)化和資產(chǎn)投資回報的最大化，確保沖壓線設備的生產(chǎn)能力得到最大化的利用及設備安全性能的最大提升。

1? ? 系統(tǒng)需求分析

本項目是為某企業(yè)的沖壓自動化生產(chǎn)線設計的管理系統(tǒng)，此單位的自動化沖壓生產(chǎn)線共3條，第一條是西班牙FAGAR的沖壓設備，設備型號：TLE4-2500-6300-2300，主控設備：SIEMENS S7-300系列，317F-2PN/DP，人機界面：SIEMENS，IPC577C。另外兩條為臺灣SEYI的直壁式偏心齒輪機械沖床SE2-1000，主控設備：三菱QnU系列，Q03UDECPU，人機界面：Proface GP-4501TW[1]。根據(jù)前期調研和對接，本系統(tǒng)的基本功能需求為：生產(chǎn)信息管理、故障管理和知識系統(tǒng)、設備管理和模具管理4個功能模塊，系統(tǒng)需要具備數(shù)據(jù)采集、自動報表、故障管理和專家系統(tǒng)、設備保養(yǎng)和模具保養(yǎng)計劃、移動端聯(lián)機等功能。

2? ? 系統(tǒng)體系結構

本系統(tǒng)采用3層B/S結構，用戶機不運行相關程序，各客戶端都不要求安裝數(shù)據(jù)庫軟件和應用軟件，同時兼容各種操作系統(tǒng)[2]，如W10，Win Ce，Android等。用戶只需安裝符合相關標準的瀏覽器，并與網(wǎng)絡相連就可以使用該系統(tǒng)，使用簡潔、方便，結構如圖1所示。

HTTP服務器負責超文本訪問的處理，接受用戶請求并返回給用戶相關監(jiān)控數(shù)據(jù)、動畫、曲線頁面。應用服務器負責應用的處理，包括應用邏輯、開發(fā)、維護等幾乎所有的工作并通過數(shù)據(jù)接口可以動態(tài)的訪問數(shù)據(jù)庫。如果用戶請求的是靜態(tài)頁面，則由HTTP服務器處理返回;如果用戶請求的是信息查詢等動態(tài)頁面，就由應用服務器處理，將處理結果返回HTTP服務器，由HTTP服務器將處理好的頁面返回給用戶。數(shù)據(jù)庫服務器是系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫，是整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理、存儲、轉發(fā)中心。

3? ? 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

基于上述的B/S 3層架構，設計的系統(tǒng)方案如圖2所示。

在生產(chǎn)線現(xiàn)場設置一臺服務器，完成數(shù)據(jù)采集、分析、處理等功能。

3.1? 數(shù)據(jù)采集功能

數(shù)據(jù)采集主要由服務器和3臺沖壓設備通信來完成。為縮短開發(fā)周期，增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性，采用組態(tài)軟件完成數(shù)據(jù)采集工作[3-4]。

服務器通過工業(yè)以太網(wǎng)或是Profibus工業(yè)總線與沖壓設備的主控PLC之間進行通信，完成設備信息和生產(chǎn)信息的讀取工作。同時，根據(jù)設備經(jīng)常出現(xiàn)的故障和關鍵部件的需求，可以外加溫度檢測、震動檢測、噪聲檢測、油液分析、泄漏檢測、裂紋檢測、紅外熱像檢測等輔助手段，對設備的運行狀態(tài)進行全面采集和記錄分析。

對于部分主控PLC未能記錄的異常狀態(tài)，或是生產(chǎn)過程中的臨時調整，還可以通過客戶端瀏覽器或手機瀏覽器等進行數(shù)據(jù)的輸入。組態(tài)軟件完成數(shù)據(jù)采集，并將采集的數(shù)據(jù)記錄到數(shù)據(jù)庫中。

3.2? 自動報表功能

自動報表功能可以分為兩種：生產(chǎn)報表和設備報表。服務器對采集的數(shù)據(jù)進行分析，并結合部分人工輸入的信息，自動生成生產(chǎn)報表。自動生產(chǎn)報表包含生產(chǎn)的時間、數(shù)量及各類時間如換模時間、故障時間等的統(tǒng)計和分析等，其中部分信息通過客戶端瀏覽器或手機瀏覽器輸入。為了便于對設備運行情況進行分析，系統(tǒng)還根據(jù)采集到的設備運行數(shù)據(jù)，自動生成設備報表，記錄設備的運行狀態(tài)。

3.3? 故障管理和專家系統(tǒng)

為提升故障處理的響應速度，提高設備的利用率，本系統(tǒng)結合廠家提供的產(chǎn)品信息和維護維修人員的經(jīng)驗記錄，設計出故障專家系統(tǒng)，將故障現(xiàn)象和故障原因存儲在專家系統(tǒng)中，系統(tǒng)發(fā)生故障時，專家系統(tǒng)根據(jù)得到的故障現(xiàn)象進行分析，并提供可能的故障原因。

本系統(tǒng)服務器一旦發(fā)現(xiàn)設備出現(xiàn)故障，馬上提交詳細信息到故障專家系統(tǒng)，通過專家系統(tǒng)對設備歷史數(shù)據(jù)和設備故障信息進行分析，做出設備故障原因初步分析，并通過短信等方式通知相關的設備維修人員（區(qū)分機修組和電工組）前往現(xiàn)場維修，同時通知相關主管人員，并記錄維修人員的響應時間、故障維修時間，進行分析，將相關信息記錄反映在報表中。

3.4? 設備保養(yǎng)和模具保養(yǎng)計劃

本系統(tǒng)對設備實時運行信息和運行時間進行記錄，提前設置好設備保養(yǎng)計劃策略，當設備需要進行保養(yǎng)時，發(fā)送短信和彈窗信息給相應的維護維修人員和管理人員，提醒其進行設備的保養(yǎng)。

系統(tǒng)對模具使用時間和工作的次數(shù)進行記錄，設置好保養(yǎng)策略，當模具需要保養(yǎng)時，發(fā)送短信和彈窗信息給相應的維護維修人員和管理人員，提醒其進行模具的保養(yǎng)。

3.5? 移動端

為便于現(xiàn)場工作人員錄入信息和瀏覽信息，系統(tǒng)支持智能終端（包括手機、平板電腦等）瀏覽器進入系統(tǒng)，也支持APP訪問[4]。通過移動端瀏覽器，可以輸入必須要人工輸入的信息，如停機異常等。

3.6? 數(shù)據(jù)庫

本系統(tǒng)中歷史數(shù)據(jù)記錄以及報表管理系統(tǒng)等功能的實現(xiàn)都離不開數(shù)據(jù)庫的支持。本項目通過上位機組態(tài)軟件訪問SQL Server數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫包括本地數(shù)據(jù)庫和遠程數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的異地備份，保證了數(shù)據(jù)的存儲安全。

3.7? 系統(tǒng)安全

系統(tǒng)安全主要從身份認證和防火墻兩方面來實現(xiàn)和保證。系統(tǒng)設計超級管理員、管理員、操作人員等多個身份等級，并對權限做相應限制。

4? ? 結語

本系統(tǒng)經(jīng)過一年實際運行，安全、可靠，功能完善，不僅減少了沖壓生產(chǎn)線設備管理有關的總費用，同時還提高了沖壓設備的綜合生產(chǎn)效率。本系統(tǒng)利用生產(chǎn)線原有的PLC、傳感設備及通信網(wǎng)絡實時采集設備信息，匯總人工管理時期的各種經(jīng)驗并計算機化。這些技術手段在其他類似的自動化生產(chǎn)線設備管理上也有較大的推廣價值。

[參考文獻]

[1]黃豐，莫易敏.整車制造廠沖壓車間生產(chǎn)計劃的仿真研究[J].武漢理工大學學報，2010（10）：139-141.

[2]查修齊，吳榮泉，高元鈞.C/S到B/S模式轉換的技術研究[J].計算機工程，2014（1）：263-267.

[3]賈燁維.離散制造企業(yè)MES中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集實踐研究[J].自動化應用，2018（8）：20-21，24.

[4]聶志，冷晟，葉文華，等.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的數(shù)字化車間制造數(shù)據(jù)采集與管理[J].機械制造與自動化，2015（4）：104-107.

Design of equipment management system for stamping automatic production line

Zhang Yinghua， Hu Tianlong

（Institute of Intelligent Manufacturing， Chengdu Technological University， Chengdu 610000， China）

Abstract：Based on the full research of automatic stamping production line in an enterprise， a set of equipment management system for stamping production line is designed in this paper. The system uses computer system to control the whole process of equipment management， the number of products in stamping production line， the starting time and the main equipment failure are read from the main control PLC of stamping equipment through the field bus， at the same time， the production control instruction of the upper computer will be transmitted to the control equipment through the field bus network， so as to realize the information management of the stamping line equipment.

Key words：stamping; production line; equipment management; programmable logic controller; field bus