打破传统-自主研发冲压自动化三大泵站智能诊断

文/何朝阳，方安勇，赵有玲·一汽大众汽车有限公司成都分公司

设备现状研究

通过对现场冲压自动化设备调查研究发现五个问题：

(1)随季节温度变化影响，泵站油温也随之变化，夏季温度高烧坏管路密封圈，冬季温度低压机响应速度延迟，一年四季设备运行性能不稳定。

(2)油位检查只能通过观察连通器玻璃管大致观察，在最大值和最小值之间默认为液位正常，隐性问题人为排查不出来。

(3)高压管路焊缝在随机状态下开裂导致液压油快速泄露，只有泄露到程序最低液位要求时才会自动关断系统。当人员发现时已为时已晚，30多桶液压油全部浪费，每次泄露导致的直接经济损失在6万元以上。

(4)滑块回油管路经常被异物堵塞，导致润滑油无法正常返回油箱，润滑泵站显示液位低，如果盲目的以油箱液位为参考标准补充润滑油，待油液流回油箱后直接溢出会造成成本浪费和环境破坏。

(5)由于用工成本的因素不可能安排人员一直在现场值守，用传统的巡检、点检、检修等方式也无法做到有效监控，如图1所示。

图1 传统监控方式

本文以汽车制造冲压自动化设备的维护为主题，通过长期自学研究和经验累积，自主研发出一种基于冲压自动化生产线中，离合器、拉伸垫、润滑三大泵站的过程监控系统，用于在自动化生产过程中不停机情况下实时监控诊断，对油温变化、高压管路泄露、回油管路堵塞、压机之间耦合性能、旁通过滤报警等信息做到无人值守化实时监控诊断。本文改进案例实用性强，开发成本低，在成本效率提升方面得到了同行一致性认可，易于推广运用。

制定方案

针对调查发现的五项无法控制的问题我们进行了专题研究讨论，最终制定出以下五个对策：

(1)将泵站上原装水冷模拟量温控阀改进为数字量水冷开关阀，用S7400 PLC编写冷却程序，当油温大于45℃时开启第一个冷却阀，大于50℃时开启第二个冷却阀，当油温低于45℃时关闭第二个冷却阀，当低于40℃时关闭第一个冷却阀，低于35度时自动启动加热功能，从而将温度固定在40℃～45℃最佳温度范围。

(2)液位检查将传统的物理检查方法改进为HMI数字量和柱状图显示，基于Windows自主开发《三大泵站监控系统》可视化诊断界面，将泵站脏腔、净腔、导热腔分别用柱状图实时显示液位高度，正常液位显示绿色、报警液位显示黄色、关断液位显示红色，在柱状图上方实时显示当前液位值，数据采集更新周期500ms。

(3)通过对液位值的实时监控采集，在S7400 PLC程序中用预设液位标准值与当前液位值实时跟随对比，一旦检测到跟随误差超过允许范围，系统将认为是一种非正常状态，将立刻要求设备循环停机后关闭泵站，HMI诊断界面将显示泄露字样并高亮闪烁提醒维修人员及时检查确认。

(4)利用服务器SQL SERVER数据库强大的数据管理功能，《三大泵站监控系统》对采集的数据进行实时存档，通过趋势图对存储的数据进行调用读取回查，从而轻轻松松在不停机情况下排查出管路回油是否正常，是否有回油堵塞情况。

(5)维修人员可以无需值守设备状态，定期到中控台动动鼠标就能准确浏览出某天、周、月、年的过程状态数据，为设备维修保养提供可靠的参考数据，如图2所示。

图2 冲压自动化智能诊断系统界面

系统功能

打开软件后会自动进入系统雷达扫描界面，总共分为四个板块。第一板块：系统登录窗口，登录后显示当前登录用户名、开发者信息、系统时间、一汽大众LOGO；第二板块：对应控制单元功能按钮，以安全控制单元划分区域，整线区、拆垛区、压机区；第三板块：中间雷达区域为主窗口区，显示对应功能窗口；第四板块：窗口最下方为功能单元，按照功能区域进行划分，并对每一个功能区域开发了菜单和子菜单功能，用鼠标左键点击对应的功能模块，主窗口立即切换到该区域诊断显示，如图3所示。

图3 功能模块诊断显示界面

用鼠标左键点击主窗口左上角用户按钮，即可弹出登录界面。为了操作安全考虑，要使用冲压自动化智能诊断系统，必须要向维修管理部门书面申请登录权限，获得个人用户名及密码后方可进行登录。成功登录后方可对软件相应功能进行操作，否则鼠标单击功能按钮时系统会自动提示您无权访问。禁止对系统做任何页面切换排查工作。

单击窗口下方F1泵站按钮/直接按快捷键F1，弹出菜单润滑泵站、离合器泵站、拉伸垫泵站，每一项子菜单后面带有＞符号即表示当前菜单还有下一级子菜单，电机/泵TOP、油路控制、油温油位子菜单，鼠标放在对应菜单上方以高亮显示，单击后活动窗口会自动激活对应菜单信息。若弹出对话框显示无对应权限，则表明当前登录权限分配较低，不能打开较高权限选项(为保证安全、防止数据被误更改，部分按钮需要专家权限才能进入，可以通过书面申请账户授权)。

单击F1泵站按钮，在弹出的菜单中选择油温油位，活动窗口自动显示以下活动信息，分别显示离合器脏腔、净腔油温油位实时值，拉伸垫脏腔、净腔油温油位实时值，润滑站脏腔、净腔、导热腔油温油位实时值，各冷却阀组的冷却阀组状态，各泵站温度加热状态。报警状态信息灯绿色显示正常，黄色显示预警，红色显示报警关断。每个控制区域的过程数据通过下方油温/位曲线打开过程数据链接，实时查看历史数据，每500毫秒记录一次数据值，可根据需要设置任意数据存储时间，200GB硬盘可存储数10年数据。

油温、液位、加热曲线：单击此按钮可打开温度油温记录曲线，通过曲线可分析判断回油管路堵塞、管路泄露、油液窜流、模拟量温控阀修复后的使用验证、IO量温控阀冷却效果分析等等，如图4所示。

图4 三大泵站监控界面

故障诊断

鼠标单击“油温油位曲线”按钮，过程数据在活动窗口打开显示，在窗口标题栏处显示当前数据记录区域名称，根据你的需要选择对应记录曲线、对应记录时间、窗口范围值，点击确认即可将历史记录数据在窗口中显示分析，通过过程记录曲线可查看白色脏腔温度、红色净腔温度、绿色净腔液位、蓝色脏腔液位。通过拖动窗口滚动条或单击工具栏里的记录操作按钮可以对比近期数据快速诊断故障，如管路泄漏、堵塞、泵站之间窜油等隐性设备故障，如图5所示。

图5 曲线查看界面

总结

在没有该系统之前：维修人员巡检目视联通器玻璃管查看液位，既不准确也不能及时有效控制该类问题，而该系统开发出来以后，在短短三个月内就诊断出4个隐性问题：回油管路堵塞(擦布、棉麻、生胶带等)3次；诊断出密封泄露引起润滑泵站与离合器泵站窜油；诊断出泵站模拟量的冷却系统不稳定；改进成数字量冷却电磁阀门；诊断出冷却阀门阀芯卡死导致油温异常过低。

该系统研发出来以后得到了部门、车间的一致认可，被评为公司级青年创新创意项目一等奖，节能减排二等奖、效率提升一等奖，并获得了国家计算机软件著作权登记证书，设计人员被评为改进达人、攻坚人物。