WK-35電動挖掘機遠程數據交互系統

范喜斌

(1.礦山采掘裝備及智能制造國家重點實驗室，山西 太原 030024； 2.太原重工股份有限公司 技術中心，山西 太原 030024)

0 引言

隨著WK-35礦用挖掘機市場占有率的逐漸增加，設備數量越來越多，突顯出了現有設計調試人員及維修人員數量無法滿足現場需要的問題，并且由于礦用挖掘機變頻調速控制系統在行業內處于領先地位，加之各礦山設備維護人員沒有掌握相關的新產品維修技術，使得用戶對廠家技術人員有了更多的協助維護要求。為了增加WK-35礦用挖掘機用戶對產品的信任，體現該產品現場服務專業、快速、及時的特點，迫切需要應用先進的遠程數據交互技術實現遠程對現場設備的調試、監控及維護工作。

1 遠程數據交互系統的現狀

目前，遠程數據交互系統主要有以下4種方案：

(1) 無線數傳電臺方案：該方案優點是一次性投入，無過多運行成本，但通訊速率過低，通訊距離短。

(2) 電話撥號方案：該方案優點是造價低廉、網絡形成簡便，但連接不穩定容易受到干擾，只能實現簡單查看，無法真正實現遠程數據交互。

(3) 毫米微波方案：該方案優點是通訊速度快、可靠性高，但是通訊距離短，造價偏高。

(4) VPN虛擬專線方案：該方案優點是數據交互速度快、可靠性高、安全性有保障，但造價比前三種方案高。

綜合以上4種方案的優缺點，在優先考慮數據交互傳輸速度快、安全性高及傳輸距離遠的基礎上，WK-35電動挖掘機遠程數據交互系統選擇采用基于互聯網的VPN虛擬專線方案。VPN虛擬專線可以通過特殊加密的通訊協議，將連接在Internet上的位于不同位置的兩個或多個設備終端及企業內部網之間建立一條專有的通訊線路，但是它并不需要真正地去鋪設光纜之類的物理線路。

2 基于互聯網的VPN虛擬專線原理

VPN虛擬專線是通過安全的基于CDMA的Internet連接對遠程分布的SIMATIC站進行訪問； 遠程的SIMATIC站通過Ethernet接口和無線的VPN傳輸介質通道連接到中心服務站。中心服務站通過此連接可以實現如下的所有數據交互傳輸功能：程序的在線監控、標準的診斷功能、上載和下載程序、HMI的顯示控制等?；诨ヂ摼W的VPN虛擬專線拓撲示意圖如圖1所示。

3 WK-35電動挖掘機遠程數據交互系統軟、硬件配置

針對WK-35電動挖掘機設備實時移動的特性，需要在挖掘機端安裝能夠連通互聯網實現數據交互的無線收發終端設備，所以VPN方案的遠程數據交互系統硬件分為兩部分：一部分是由遠程WK-35挖掘機設備端的SIMATIC控制站上的DLAN120、EIC-RC10、sim卡、CP443-1及數據采集控制模塊組成,該部分負責設備端的數據采集整理，實時打包發送數據包及接收遠程服務器的控制指令；另一部分是裝有DLAN-移動控制臺軟件的中心服務站，其通過DLAN-移動控制臺軟件與遠程WK-35電動挖掘機控制終端之間建立了VPN通道，實時接收遠程數據包和發送控制指令。具體硬件及軟件配置見表1。

4 WK-35電動挖掘機遠程數據交互系統環境配置

環境配置主要是為遠程數據交互系統進行VPN通訊連接而對相關組成硬件設備進行的參數設置，它包括CP443-1、DLAN120、EIC-RC10三部分的參數設置。

4.1 CP443-1的參數設置

使用STEP7編程軟件對遠程的SIMATIC站進行硬件組態，在‘硬件’界面內插入CP443-1以太網通訊模塊，在CP443-1模塊上雙擊，會彈出CP443-1屬性對話框，在對話框中單擊‘屬性’按鈕，會彈出具體屬性對話框，在對話框中相應的選項中填入正確的IP地址、子網掩碼、路由設置，將組態編譯保存，下載到PLC控制器CPU中，CP443-1的設置完成。

表1 遠程數據交互系統硬件/軟件配置

4.2 DLAN120的參數設置

用網線將PC機和DLAN120連接，在IE瀏覽器地址欄中輸入http://10.254.254.253：1000(:1000為端口號) 并回車會彈出登錄對話框，在登錄對話框中正確填寫用戶名和密碼，則進入了參數設置界面，在‘內網接口配置’中設置DLAN120的LAN地址，要與CP443-1的IP地址設在一個網段中。在‘外網配置’中線路類型選以太網并設置外網IP地址，但外網IP地址不能與內網的地址設置在一個網段內，單擊‘保存’并退出該界面。

4.3 EIC-RC10的參數設置

用網線將PC機和無線路由器連接，在IE瀏覽器的地址欄輸入192.168.1.254并回車，就會出現網頁配置界面，只需將DMZ主機與DLAN120的外網地址修改為一個網段內不同地址即可，然后‘單擊保存’并退出該界面。

將sim卡插入EIC-RC10無線路由器的卡托中，并用網線按圖2進行連接，通過sim無線流量上網功能即可與中心服務站在Internet上建立一VPN通道，這樣使中心服務站與遠程SIMATIC控制站相當于在一個局域網內，實現數據的雙向傳輸。

5 WK-35電動挖掘機遠程數據交互系統軟件設計

WK-35電動挖掘機遠程數據交互系統工作流程如圖3所示，在中心服務站上輸入網址及正確的登錄名和密碼，就能通過VPN通道與遠程WK-35電動挖掘機的SIMATIC站進行數據交互，對電鏟當前運行狀態以及出現的故障進行實時分析診斷，給現場維護人員快速提供準確的解決方案，或直接在線修改電鏟遠程站程序解決故障。

圖2 遠程站的連接示意圖

圖3 WK-35電動挖掘機遠程數據交互系統工作流程

監控記錄并直觀顯示WK-35電動挖掘機的工作狀態是該數據交互系統的一個重要功能，因其狀態不斷地在發生變化，所以要求實時讀取變化中的數據，中心服務站能夠對傳輸數據進行實時展示和存儲。在后臺對存儲數據整理分析后，形成數據分析報表， 設備工程師及決策人員會根據數據分析報表對設備進行相關檢修維護。中心服務站上‘行走機構監控界面’如圖4所示。

圖4 行走機構監控界面

6 結語

國內外露天礦山及其采掘設備都在盡可能地朝著集成化和自動化的方向發展，這是一個不可逆轉的大趨勢。如何通過設備集成化、自動化提高設備的利用率，減少設備故障時間和維修時間，從而提高礦山企業的經濟效益依舊是一個重要課題。遠程數據交互系統已成功應用在江銅露天銅礦的WK-35電動挖掘機上，實現了預期的效果,減少了現場駐留人員數量，不需要隨著設備的增加而增加相關維護人員，同時也為礦山設備的自動控制及遠程監控故障診斷提供了參考。