引言

受到市場(chǎng)需求以及環(huán)保、智能制造等方面的影響,鑄造企業(yè)提高生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化、數(shù)字化水平勢(shì)在必行,作為精鑄工藝中的關(guān)鍵工序,自動(dòng)制殼線是精鑄企業(yè)在精鑄車間建設(shè)中的必然選擇。中航工程集成設(shè)備有限公司在自動(dòng)制殼線控制系統(tǒng)的研發(fā)過程中,集成了行業(yè)先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和IT技術(shù),將自動(dòng)制殼線控制系統(tǒng)作為智能裝備控制系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用,符合智能制造的發(fā)展趨勢(shì)。

1自動(dòng)制殼線工藝

自動(dòng)制殼線是精鑄生產(chǎn)車間內(nèi)的關(guān)鍵工藝設(shè)備,主要由機(jī)械手、高負(fù)載夾持器、預(yù)濕桶、漿料桶、雙層淋砂機(jī)、懸鏈輸送裝置、掛載工裝(掛架)等組成。制殼線在運(yùn)行過程中,上料環(huán)節(jié)包括在裝載工位組合完成蠟件掛架,由人工將掛架旋轉(zhuǎn)并推送至裝載懸鏈工位進(jìn)行裝載,然后懸鏈輸送裝置步進(jìn)至裝載結(jié)束懸鏈停止,掛載工裝集成了RFID芯片用于后續(xù)的工藝識(shí)別。加工過程中,機(jī)械手根據(jù)SCADA控制系統(tǒng)下發(fā)的加工指令,結(jié)合RFID讀寫器讀取的芯片信息自動(dòng)抓取懸鏈輸送裝置中的蠟件,并在預(yù)濕桶工位進(jìn)行蠟件預(yù)濕,漿料桶工位進(jìn)行面層漿料桶沾漿,淋砂機(jī)工位進(jìn)行面層淋砂,然后自動(dòng)放置到懸鏈輸送裝置,由懸鏈輸送裝置上的RFID讀寫器進(jìn)行蠟件信息的識(shí)別,并自動(dòng)反饋到wINCC控制系統(tǒng)中。在加工過程中,自動(dòng)制殼線的正常運(yùn)行需要由PLC等組成的電氣控制系統(tǒng)、RFID信息追蹤系統(tǒng)、SCADA上位控制系統(tǒng)進(jìn)行集成控制,實(shí)現(xiàn)工件上料、加工(預(yù)濕、沾漿、淋砂)、下料、暫存等過程的精確加工執(zhí)行以及信息追蹤。

2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電氣及自動(dòng)化系統(tǒng)用于控制精密鑄造制殼系統(tǒng)。系統(tǒng)參考IEC以及中國國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造、安裝和調(diào)試。電氣及自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)確保整個(gè)設(shè)備控制功能的完整性、可靠性、準(zhǔn)確性以及先進(jìn)性。系統(tǒng)給用戶預(yù)留了與其他生產(chǎn)線連接的接口以及與車間管理系統(tǒng)連接的接口。

控制系統(tǒng)采用西門子PLC作為控制核心,通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線與機(jī)械手控制系統(tǒng)、射頻識(shí)別系統(tǒng)等主從通信,協(xié)調(diào)機(jī)械手實(shí)現(xiàn)各種生產(chǎn)動(dòng)作,采集物流跟蹤數(shù)據(jù)。PLC配以各種功能模塊采集接近開關(guān)、對(duì)射開關(guān)等數(shù)據(jù),輸出控制變頻器、接觸器等按邏輯動(dòng)作。SCADA上位控制系統(tǒng)與PLCCPU、空調(diào)系統(tǒng)、機(jī)械手控制系統(tǒng)通過交換機(jī)構(gòu)建快速工業(yè)以太網(wǎng)。上位管理計(jì)算機(jī)通過組態(tài)和通信,監(jiān)控傳輸線系統(tǒng)、機(jī)械手系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、物流跟蹤系統(tǒng)、裝載卸載系統(tǒng)等的工作。圖1為自動(dòng)制殼線的控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。

3模殼跟蹤

模殼跟蹤采用RFID識(shí)別系統(tǒng)。RFID識(shí)別系統(tǒng)采用ProfibuSDP通信接口,將識(shí)別后的數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)絇LC系統(tǒng),需要時(shí)模殼管理軟件從PLC系統(tǒng)中讀取數(shù)據(jù)。模殼管理軟件系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)為出現(xiàn)在上蠟點(diǎn)的工件選擇正確的配方并保存所有的制殼配方。每個(gè)工件號(hào)碼針對(duì)每層涂層有一個(gè)合適的沾漿配方以及需要的最小的干燥時(shí)間。

RFID識(shí)別系統(tǒng)分為控制器、讀寫頭和載碼體。在裝卸載位置、干燥室進(jìn)入懸掛鏈的入口分別設(shè)置讀寫頭,用來讀寫經(jīng)過出入口的模殼的掛架編號(hào)。在每個(gè)掛架上設(shè)置有載碼體。

44SADA系統(tǒng)

制殼線的計(jì)算機(jī)軟件采用西門子組態(tài)軟件wINCCSV.0進(jìn)行SCADA系統(tǒng)開發(fā),并運(yùn)行于windowSV操作系統(tǒng)下,具有模殼跟蹤功能和模殼管理功能。

SCADA系統(tǒng)的制殼線軟件界面色彩美觀、直觀易懂,至少包含輸入工件號(hào)碼、存檔模殼歷史記錄、接近錯(cuò)誤屏幕、操作手動(dòng)功能、監(jiān)督和配合工藝過程、上載/卸載工件等功能。對(duì)于每個(gè)模殼零件,保存工藝過程文件,且對(duì)每個(gè)模殼的位置進(jìn)行跟蹤并作狀態(tài)報(bào)告。該系統(tǒng)提供工藝過程狀態(tài)圖形,并提醒超過極限的工藝條件。圖2為軟件控制系統(tǒng)架構(gòu)圖。

5結(jié)語

自動(dòng)制殼線設(shè)備結(jié)合PLC、變頻器、傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。利用先進(jìn)的傳感器感知和控制產(chǎn)物料,結(jié)合SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整體管控,保障產(chǎn)品物料質(zhì)量,解決了自動(dòng)生產(chǎn)情況下因物料缺失或物料參數(shù)改變影響產(chǎn)品合格率的問題。

自動(dòng)制殼線作為智能生產(chǎn)系統(tǒng),系統(tǒng)的機(jī)器設(shè)備根據(jù)產(chǎn)品組進(jìn)行工藝布局,可隨產(chǎn)品變化加工不同的零件,能夠根據(jù)加工對(duì)象的變化或原材料的變化確定相應(yīng)的工藝流程,還能夠根據(jù)生產(chǎn)量的改變及時(shí)做出反應(yīng),保證經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,通過采用在線監(jiān)控方式、故障診斷技術(shù),保障設(shè)備的正常運(yùn)行,根據(jù)生產(chǎn)需要擴(kuò)展系統(tǒng)結(jié)構(gòu),并利用不同的機(jī)器、材料、工藝流程生產(chǎn)一系列產(chǎn)品。