低压注塑机网络管理系统研究.pdf
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1、自动化技术与应用2023 年第 42 卷第 8 期行业应用与交流Industrial Applications and CommunicationsTechniques ofAutomation&Applications收稿日期:2021-09-17DOI:10.20033/j.1003-7241.(2023)08-0153-04.低压注塑机网络管理系统研究徐少峰(扬州大学,江苏 扬州 225000)摘要:传统低压注塑机是一个单体,生产及维护过程中需要消耗大量的资源,为此提出低压注塑机网络管理系统,可实时获得生产数据和设备状态信息,同时对设备生产参数进行设置管理。首先对系统网络拓扑和数据类型进
2、行研究,设计合适的网络结构;根据系统结构要求设计控制器端网络接口电路及RT-Thread平台中LWIP协议通信线程;为提高人机交互友好程度,设计基于C#语言的服务器端管理系统软件。应用表明所述系统降低生产成本的同时有效提高生产部、设备部等部门的工作效率。关键词:低压注塑机;网络管理系统;LWIP协议;C#中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1003-7241(2023)08-0153-04Research on Network Management System of Low PressureInjection Molding MachineXU Shao-feng(Yangzhou
3、 University,Yangzhou 225000 China)Abstract:The traditional low-pressure injection molding machine is a single body,need to consume a lot of resources in the process of pro-duction and maintenance,this paper presents a structure of network management system,this system can obtain the production da-ta
4、 and equipment status information in real time,at the same time can be set on the device parameters of production management.This paper first conducts the research to the system network topology and data types,and then designs the communication threadLWIP protocol controller terminal network interfa
5、ce circuit and RT-Thread platform,finally introduces the software of servermanagement system C#language development.The system can reduce the production cost and improve the efficiency of produc-tion department,equipment department and other departments.Keywords:Low pressure Injection;Network Manage
6、ment System;LWIP Protocol;C#1引言传统低压注塑机是一个单体,对生产数据及设备状态的监控、管理及记录需耗费大量人力物力资源。同时生产过程中也不能对机器运行状态进行实时评估,导致对机器故障及突发事件处理存在时间上的滞后1。本文针对苏州康尼格电子科技股份有限公司的HM400型低压注塑设备进行设计,设备工艺温度范围为180-240。基于嵌入式技术低压注塑机控制器的网络接口,将注塑机控制系统接入局域网,并编写上位机软件实现了对低压注塑机生产信息的统一监控及管理,节省资源的同时也提高了生产效率。由于接入局域网,可以实现生产信息资源共享,各部门管理人员不必亲临现场就能及时了解生产
7、情况,做出相应决策;同时开发人员也可以对系统进行统一在线升级2。2低压注塑机管理系统出于注塑机生产安全性考虑,本系统通过网络路由器建立局域网,并将低压注塑机控制器及装有监控软件的上位机通过以太网方式接入网络,系统总体结构如图1所示。图1系统总体结构典型网络拓扑关系有星型、树形和网状三种,针对在管理系统中通过上位机监控软件可以访问任意节点注塑机的生产数据和控制生产状态的特点,选择星型拓扑结构3。由于低压注塑机生产成型过程是一个复杂的多参数控制过程,其中涉及很多实时、准实时及非实时控制4,153行业应用与交流Industrial Applications and Communications自动化
8、技术与应用2023 年第 42 卷第 8 期Techniques ofAutomation&Applications因此可将控制系统分为三个层次:信息管理层、现场控制层、设备层5。本文设计了针对信息管理层及现场控制层之间的数据流管理系统。低压注塑机在生产过程中会产生大量数据,而仅有一部分数据是管理人员需要掌握的,在这部分数据中又分为实时数据以及非实时数据,故根据数据特点将其分为系统预设参数、运行状态参数以及生产状态参数三种,其分类情况见表1。表1通信数据分类系统预设参数运行状态参数生产状态参数实时数据胶缸/胶管/胶枪温度、当前转速、安全光幕、气缸/顶杆上下限位、急停按键、枪进退、加热接触器、变
9、频器故障非实时数据低压注塑机型号、系统时间、预设产量、温度补偿参数、预设生产温度、注胶延时、枪退延时、泵启温度、超温报警等注胶时间、冷却时间、保压时间、顶杆时间、注胶转速、模下转速、保压转速、指示灯状态、保温温度、操作员信息当前产量、总产量、系统工作/待机时间、胶量上下限兼顾系统实时性的特点以及网络负载能力将数据分类,实时数据由控制器主动发送至上位机端,而非实时数据由上位机定时向控制器查询。此方案可以均衡网络负载,从而可在同一系统中接入更多终端设备。3管理系统硬件设计低压注塑机控制器与上位机通过接入路由器建立的局域网实现数据交互,现有企业级路由器可提供多达200个LAN接口的局域网组建服务,完
10、全可以满足中小规模加工现场的需求6。考虑到工业现场环境复杂以及生产状态和生产数据的安全性,由于电磁干扰及恶意入侵,WIFI接入网络可能会导致连接不稳定以及生产安全受到威胁,故选用稳定性及安全性更高的有线以太网方式接入局域网。现有的嵌入式网络连接方案中,处理器通过PHY芯片连接DTE型RJ45插孔模块接入网络是最稳定可靠的选择,它同时兼顾了高速与低成本的优点,根据选择PHY芯片的不同可实现IEEE 802.3协议下10 Mbps和100Mbps的通信速率。本设计中注塑机控制器处理器选用意法半导体公司生产的STM32F407型芯片,作为互联型产品具有MII及RMII两种接口的以太网MAC控制器可方
11、便的连接各型号PHY芯片,同时其具有的串口、flash、RTC时钟、逻辑GPIO等丰富的外设接口保证了低压注塑机生产过程的稳定控制。以太网控制PHY芯片选用DP83848,其支持10/100 Mbps单路物理层以太网通信,由于低压低功耗的特点广泛应用于工业控制及工厂自动化等领域。其硬件连接如图2。图2网络硬件连接图本系统将STM32F407处理器通过RMII标准接口连接至DP83848型PHY芯片,并通过RJ45模块接入网络以实现网络通信功能。通讯过程中为保证数据的有效性,需要对系统时钟进行统一,在此采用50 MHz有源晶振产生高精度稳定时钟信号,分别接入处理器芯片的RX_CLK引脚以及PHY
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