基于RS485總線的壓鑄機運行管理系統

余梓唐

（義烏工商職業技術學院 機電信息學院，浙江 義烏 322000）

壓鑄機是利用液壓驅動，將熔融的金屬液體通過壓射裝置高速射入模具型腔中，經過冷卻延時后，形成固態金屬鑄件的一種機械設備，在機械制造、冶金、電子、輕工業領域都有廣泛的應用。壓鑄車間通常都有數十臺甚至上百臺壓鑄機，現在的壓鑄機通常都已是由PLC控制的自動化設備，缺料檢測和加料也大多配備了自動加料機[1-3]，從生產的角度來看自動化程度已普遍較高，但是，從運行管理的角度來，還存在不足，每臺壓鑄機的參數、工況、產量、故障等信息都只能在壓鑄機的控制屏上顯示，未能做到集成管理。如果能將壓鑄機通過現場總線分組聯接，通過串口服務器接入車間管控計算機，通過管控計算機聯入Internet，則可實現數字化、網絡化的集成管理[4-5]，節省操作人員，降低操作人員的工作強度，提高信息化管理水平。

1 硬件設計

本文以生產拉鏈頭的小型臥式壓鑄機為例，為了提高生產效率，為每臺壓鑄機都配備一臺離心滾桶式的分料機，用于將鑄件澆冒口分離，為了節省成本以及協調管理，壓鑄機和分料機由同一個PLC進行控制，壓鑄機工作時，落料計數的值用于跟蹤當前產量，當落料計數值等于預先的設定模數的值時，會自動打開閥門將鑄件送入分料機，分料機則根據設定的時間進行分料操作，時間到后完成滾桶倒料動作，這樣就達到了成品和邊角料自動分離的目的。

壓鑄機的控器核心是PLC，PLC通常都帶有RS485接口，以OMRON CP1E為例，只需配置一個隔離式的RS-422A/485接口CP1W-CIF12就可實現485通信，如圖1所示，通信距離可達500米。

圖1 CP1W-CIF12 485接口

將壓鑄機分成若干個組，每組n臺（n＜128），將每組的485接口線的SDA+相連、SDB+相連，統一接到串口服務器 （現場總線終端服務器）的T/R-、T/R+端口上，車間管控計算機的RS232轉換成RS485后也接入串口服務器，同時，車間管控計算機通過有線或無線接入Internet，并配置一臺SQL Server數據庫服務器，用于存儲現場采集壓鑄機的運行數據，車間主任等管理人員的終端計算機可通過Internet訪問SQL Server數據庫，可以對數據進行查詢、分析、統計、打印等操作?？傮w結構圖如圖2所示。

圖2 總體結構圖

2 軟件設計

以壓鑄鋅合金拉鏈頭為例，基本流程為：

合?！獕荷洌ㄑ訒r）——冷卻（延時）——開模——脫模（掃落）（延時）——噴油（延時）——落料計數。模具合模到位后閉鎖后，壓射裝置將熔融的鋅合金壓入模具，經過冷卻延時后開模，同時，掃落器將鑄件脫離模具，經過噴油冷確后再次合模，完成一個工作循環，落料計數器記錄生產數量。其中的壓射、保溫、掃落、噴油等環節都涉及到延時的問題，對于不同的產品這些時間參數都有所不同，通常都是在確定產品類型后，由操作人員通過本機的觸屏將參數輸入到壓鑄機的PLC控制器中。

為了實現通過去485總線與計算機的數據交換，首先要配置串行通信口的協議，如圖3所示，波特率9600、8個數據位、1個停止位、無校驗、開始碼0x59、數據幀長度28字節。

圖3 串行通信口協議配置

為每臺壓鑄機設置一個唯一的識別編號ID，車間管控計算機通過發送此ID進行查詢式交互，當壓鑄機的PLC收到本機的ID編號時，根據收到的功能號向總線發送一幀數據，或執行相應的命令操作。查詢、命令幀格式如表1所示。

表1 幀格式

其中偏移量為3的字節為功能碼，1表示查詢幀，要求讀取壓鑄機參數；2-5表示命令幀，要求壓鑄機執行規定的動作命令。

查詢幀的回復數據主要由工作狀態 （0-正常運行，1-停機，2-通訊故障）、總產量（32 位）、當前模數、動作信息（0-正常運行，1-合模，2-開模，3-壓射，4-掃落，5-噴油，6-油泵啟動，7-油泵停止）、分料機當前狀態 （0-分料機準備就緒，1-正在下料，2-正在滾料，3-正在倒料）、故障信息（0-正常運行，1-合模1出卡住，2-合模2出卡住，3-合模回卡住，4-掃落出卡住，5-落料開關打開，6-分料機未就緒，7-已被強制關機）等構成。

命令幀除了發送功能碼（2-4），還需在命令幀的數據區填定要發送的執行參數，PLC收到這些參數，再根據功能號執行相應的操作。其中壓鑄參數主要由合模延時、壓射時間、保溫時間、噴油時間、掃落延時等參數構成。分料參數主要由分料模數、滾料時間、下料時間、倒料時間等參數構成。PLC通信程序流程見圖4。

圖4 PLC通信程序流程圖

計算機端主控程序在通過定時器向各臺壓鑄機發送查詢幀，然后接收各機發回的回復幀，以CRC16校驗無誤后，分離出當前工作狀態信息，工作狀態由三態構成：0-正常運行，1-停機，2-通訊故障，程序要記錄開機時刻、關機時刻，根據這些信息生成二類記錄存入數據庫。數據格式如表2所示。這些信息的記錄為后續生成日報表、月報表、統計每臺機器的開機率、停機率提供依據，也可以對數據進行查詢、分析、統計、打印等操作。

當用戶通過界面按鈕要發送命令時，計算機向壓鑄機發送命令幀，相應的壓鑄機收到后執行并發送回復命令幀表示命令已執行完成。

3 結語

在配置了生產自動化程度較高的壓鑄機、加料機、分料機的壓鑄車間，構建了基于RS485總線的壓鑄機運行管理系統，使生產管理從自動化邁向了信息化，管理人員可以輕松了解每臺壓鑄機的實時工作狀態、開機率、停機率，進一步可對設備的完好情況進行評估，對停機率高的設備可以重點檢查、排除可能的故障；也可統計出任一時段每臺機器或每個操作人員的生產產量，為記件管理提供了實時、準確的重要依據。

表2 兩類數據記錄格式