引言

受到市場需求以及環(huán)保、智能制造等方面的影響,鑄造企業(yè)提高生產(chǎn)設(shè)備的自動化、數(shù)字化水平勢在必行,作為精鑄工藝中的關(guān)鍵工序,自動制殼線是精鑄企業(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。

1自動制殼線工藝

自動制殼線是精鑄生產(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)行蠟件信息的識別,并自動反饋到wINCC控制系統(tǒng)中。在加工過程中,自動制殼線的正常運(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

電氣及自動化系統(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、制造、安裝和調(diào)試。電氣及自動化系統(tǒng)的設(shè)計確保整個設(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)場總線與機(jī)械手控制系統(tǒng)、射頻識別系統(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)、對射開關(guān)等數(shù)據(jù),輸出控制變頻器、接觸器等按邏輯動作。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識別系統(tǒng)。RFID識別系統(tǒng)采用ProfibuSDP通信接口,將識別后的數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)絇LC系統(tǒng),需要時模殼管理軟件從PLC系統(tǒng)中讀取數(shù)據(jù)。模殼管理軟件系統(tǒng)會自動為出現(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。每個工件號碼針對每層涂層有一個合適的沾漿配方以及需要的最小的干燥時間。

RFID識別系統(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。在每個掛架上設(shè)置有載碼體。

44SADA系統(tǒng)

制殼線的計算機(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碼、存檔模殼歷史記錄、接近錯誤屏幕、操作手動功能、監(jiān)督和配合工藝過程、上載/卸載工件等功能。對于每個模殼零件,保存工藝過程文件,且對每個模殼的位置進(jìn)行跟蹤并作狀態(tài)報告。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)了對生產(chǎn)設(shè)備的遠(yuǎn)程自動控制。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。