打破傳統(tǒng)-自主研發(fā)沖壓自動(dòng)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)沖壓自動(dòng)化設(shè)備調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)五個(gè)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(yùn)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(shí)才會(huì)自動(dòng)關(guān)斷系統(tǒng)。當(dāng)人員發(fā)現(xiàn)時(shí)已為時(shí)已晚，30多桶液壓油全部浪費(fèi)，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(huì)造成成本浪費(fèi)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(chǎng)值守，用傳統(tǒng)的巡檢、點(diǎn)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(dòng)化設(shè)備的維護(hù)為主題，通過長期自學(xué)研究和經(jīng)驗(yàn)累積，自主研發(fā)出一種基于沖壓自動(dòng)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(dòng)化生產(chǎn)過程中不停機(jī)情況下實(shí)時(shí)監(jiān)控診斷，對(duì)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(bào)警等信息做到無人值守化實(shí)時(shí)監(jiān)控診斷。本文改進(jìn)案例實(shí)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(yùn)用。

制定方案

針對(duì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)的五項(xiàng)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(gè)對(duì)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(shí)開啟第一個(gè)冷卻閥，大于50℃時(shí)開啟第二個(gè)冷卻閥，當(dāng)油溫低于45℃時(shí)關(guān)閉第二個(gè)冷卻閥，當(dāng)?shù)陀?0℃時(shí)關(guān)閉第一個(gè)冷卻閥，低于35度時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)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(shí)時(shí)顯示液位高度，正常液位顯示綠色、報(bào)警液位顯示黃色、關(guān)斷液位顯示紅色，在柱狀圖上方實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前液位值，數(shù)據(jù)采集更新周期500ms。

(3)通過對(duì)液位值的實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)跟隨對(duì)比，一旦檢測(cè)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(shí)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(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)存檔，通過趨勢(shì)圖對(duì)存儲(chǔ)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(tái)動(dòng)動(dòng)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(dòng)化智能診斷系統(tǒng)界面

系統(tǒng)功能

打開軟件后會(huì)自動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)雷達(dá)掃描界面，總共分為四個(gè)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(shí)間、一汽大眾LOGO；第二板塊：對(duì)應(yīng)控制單元功能按鈕，以安全控制單元?jiǎng)澐謪^(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?yàn)橹鞔翱趨^(qū)，顯示對(duì)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(duì)每一個(gè)功能區(qū)域開發(fā)了菜單和子菜單功能，用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊對(duì)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(diǎn)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(dòng)化智能診斷系統(tǒng)，必須要向維修管理部門書面申請(qǐng)登錄權(quán)限，獲得個(gè)人用戶名及密碼后方可進(jìn)行登錄。成功登錄后方可對(duì)軟件相應(yīng)功能進(jìn)行操作，否則鼠標(biāo)單擊功能按鈕時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示您無權(quán)訪問。禁止對(duì)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(xiàng)子菜單后面帶有＞符號(hào)即表示當(dāng)前菜單還有下一級(jí)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(duì)應(yīng)菜單上方以高亮顯示，單擊后活動(dòng)窗口會(huì)自動(dòng)激活對(duì)應(yīng)菜單信息。若彈出對(duì)話框顯示無對(duì)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(xiàng)(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(qǐng)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(dòng)窗口自動(dòng)顯示以下活動(dòng)信息，分別顯示離合器臟腔、凈腔油溫油位實(shí)時(shí)值，拉伸墊臟腔、凈腔油溫油位實(shí)時(shí)值，潤滑站臟腔、凈腔、導(dǎo)熱腔油溫油位實(shí)時(shí)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(bào)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(bào)警關(guān)斷。每個(gè)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(shí)時(shí)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(chǔ)時(shí)間，200GB硬盤可存儲(chǔ)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(yàn)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(dòng)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(duì)應(yīng)記錄曲線、對(duì)應(yīng)記錄時(shí)間、窗口范圍值，點(diǎn)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(dòng)窗口滾動(dòng)條或單擊工具欄里的記錄操作按鈕可以對(duì)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(shí)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(gè)月內(nèi)就診斷出4個(gè)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(píng)為公司級(jí)青年創(chuàng)新創(chuàng)意項(xiàng)目一等獎(jiǎng)，節(jié)能減排二等獎(jiǎng)、效率提升一等獎(jiǎng)，并獲得了國家計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)登記證書，設(shè)計(jì)人員被評(píng)為改進(jìn)達(dá)人、攻堅(jiān)人物。