WK-35电动挖掘机远程数据交互系统

范喜斌

(1.矿山采掘装备及智能制造国家重点实验室，山西 太原 030024； 2.太原重工股份有限公司 技术中心，山西 太原 030024)

0 引言

随着WK-35矿用挖掘机市场占有率的逐渐增加，设备数量越来越多，突显出了现有设计调试人员及维修人员数量无法满足现场需要的问题，并且由于矿用挖掘机变频调速控制系统在行业内处于领先地位，加之各矿山设备维护人员没有掌握相关的新产品维修技术，使得用户对厂家技术人员有了更多的协助维护要求。为了增加WK-35矿用挖掘机用户对产品的信任，体现该产品现场服务专业、快速、及时的特点，迫切需要应用先进的远程数据交互技术实现远程对现场设备的调试、监控及维护工作。

1 远程数据交互系统的现状

目前，远程数据交互系统主要有以下4种方案：

(1) 无线数传电台方案：该方案优点是一次性投入，无过多运行成本，但通讯速率过低，通讯距离短。

(2) 电话拨号方案：该方案优点是造价低廉、网络形成简便，但连接不稳定容易受到干扰，只能实现简单查看，无法真正实现远程数据交互。

(3) 毫米微波方案：该方案优点是通讯速度快、可靠性高，但是通讯距离短，造价偏高。

(4) VPN虚拟专线方案：该方案优点是数据交互速度快、可靠性高、安全性有保障，但造价比前三种方案高。

综合以上4种方案的优缺点，在优先考虑数据交互传输速度快、安全性高及传输距离远的基础上，WK-35电动挖掘机远程数据交互系统选择采用基于互联网的VPN虚拟专线方案。VPN虚拟专线可以通过特殊加密的通讯协议，将连接在Internet上的位于不同位置的两个或多个设备终端及企业内部网之间建立一条专有的通讯线路，但是它并不需要真正地去铺设光缆之类的物理线路。

2 基于互联网的VPN虚拟专线原理

VPN虚拟专线是通过安全的基于CDMA的Internet连接对远程分布的SIMATIC站进行访问； 远程的SIMATIC站通过Ethernet接口和无线的VPN传输介质通道连接到中心服务站。中心服务站通过此连接可以实现如下的所有数据交互传输功能：程序的在线监控、标准的诊断功能、上载和下载程序、HMI的显示控制等。基于互联网的VPN虚拟专线拓扑示意图如图1所示。

3 WK-35电动挖掘机远程数据交互系统软、硬件配置

针对WK-35电动挖掘机设备实时移动的特性，需要在挖掘机端安装能够连通互联网实现数据交互的无线收发终端设备，所以VPN方案的远程数据交互系统硬件分为两部分：一部分是由远程WK-35挖掘机设备端的SIMATIC控制站上的DLAN120、EIC-RC10、sim卡、CP443-1及数据采集控制模块组成,该部分负责设备端的数据采集整理，实时打包发送数据包及接收远程服务器的控制指令；另一部分是装有DLAN-移动控制台软件的中心服务站，其通过DLAN-移动控制台软件与远程WK-35电动挖掘机控制终端之间建立了VPN通道，实时接收远程数据包和发送控制指令。具体硬件及软件配置见表1。

4 WK-35电动挖掘机远程数据交互系统环境配置

环境配置主要是为远程数据交互系统进行VPN通讯连接而对相关组成硬件设备进行的参数设置，它包括CP443-1、DLAN120、EIC-RC10三部分的参数设置。

4.1 CP443-1的参数设置

使用STEP7编程软件对远程的SIMATIC站进行硬件组态，在‘硬件’界面内插入CP443-1以太网通讯模块，在CP443-1模块上双击，会弹出CP443-1属性对话框，在对话框中单击‘属性’按钮，会弹出具体属性对话框，在对话框中相应的选项中填入正确的IP地址、子网掩码、路由设置，将组态编译保存，下载到PLC控制器CPU中，CP443-1的设置完成。

表1 远程数据交互系统硬件/软件配置

4.2 DLAN120的参数设置

用网线将PC机和DLAN120连接，在IE浏览器地址栏中输入http://10.254.254.253：1000(:1000为端口号) 并回车会弹出登录对话框，在登录对话框中正确填写用户名和密码，则进入了参数设置界面，在‘内网接口配置’中设置DLAN120的LAN地址，要与CP443-1的IP地址设在一个网段中。在‘外网配置’中线路类型选以太网并设置外网IP地址，但外网IP地址不能与内网的地址设置在一个网段内，单击‘保存’并退出该界面。

4.3 EIC-RC10的参数设置

用网线将PC机和无线路由器连接，在IE浏览器的地址栏输入192.168.1.254并回车，就会出现网页配置界面，只需将DMZ主机与DLAN120的外网地址修改为一个网段内不同地址即可，然后‘单击保存’并退出该界面。

将sim卡插入EIC-RC10无线路由器的卡托中，并用网线按图2进行连接，通过sim无线流量上网功能即可与中心服务站在Internet上建立一VPN通道，这样使中心服务站与远程SIMATIC控制站相当于在一个局域网内，实现数据的双向传输。

5 WK-35电动挖掘机远程数据交互系统软件设计

WK-35电动挖掘机远程数据交互系统工作流程如图3所示，在中心服务站上输入网址及正确的登录名和密码，就能通过VPN通道与远程WK-35电动挖掘机的SIMATIC站进行数据交互，对电铲当前运行状态以及出现的故障进行实时分析诊断，给现场维护人员快速提供准确的解决方案，或直接在线修改电铲远程站程序解决故障。

图2 远程站的连接示意图

图3 WK-35电动挖掘机远程数据交互系统工作流程

监控记录并直观显示WK-35电动挖掘机的工作状态是该数据交互系统的一个重要功能，因其状态不断地在发生变化，所以要求实时读取变化中的数据，中心服务站能够对传输数据进行实时展示和存储。在后台对存储数据整理分析后，形成数据分析报表， 设备工程师及决策人员会根据数据分析报表对设备进行相关检修维护。中心服务站上‘行走机构监控界面’如图4所示。

图4 行走机构监控界面

6 结语

国内外露天矿山及其采掘设备都在尽可能地朝着集成化和自动化的方向发展，这是一个不可逆转的大趋势。如何通过设备集成化、自动化提高设备的利用率，减少设备故障时间和维修时间，从而提高矿山企业的经济效益依旧是一个重要课题。远程数据交互系统已成功应用在江铜露天铜矿的WK-35电动挖掘机上，实现了预期的效果,减少了现场驻留人员数量，不需要随着设备的增加而增加相关维护人员，同时也为矿山设备的自动控制及远程监控故障诊断提供了参考。