CN103056187B - 一种铝挤压设备的非挤压事件记录系统及其方法 - Google Patents

Abstract

一种铝挤压设备的非挤压事件记录系统及其方法，包括铝挤压设备控制器PLC、记录设备、PC机；所述铝挤压设备控制器PLC包括一个或多个输出触点；所述记录设备包括输入光耦隔离电路、通讯电路、嵌入式控制器、实时时钟系统、掉电非易失可编程存储器；所述铝挤压设备控制器PLC通过所述输出触点连接到所述记录设备；所述记录设备通过RS232总线或RS485总线，或USB总线连接所述PC机。本发明结合PLC技术、嵌入式系统技术、PC机可视化编程技术、数据库技术，将帮助挤压设备管理人员有效了解非挤压事件的发生次数和持续时间，切实了解挤压设备的实际生产效率，以便管理者针对性地采取有效措施，提高设备的实际生产效率。

Description

一种铝挤压设备的非挤压事件记录系统及其方法

【技术领域】

本发明涉及大型铝型材挤压设备的管理，具体是指一种铝挤压设备的非挤压事件记录系统及其方法。

【背景技术】

铝挤压设备耗资巨大，以大型铝型材挤压设备为例，投资在几千万元到上亿元，设备运行成本也很高，因此提高挤压设备的工作效率，企业可以得到明显的经济效益。

铝型材挤压的每个完整挤压周期，包含固定的非挤压时间和随工艺需要而变化的挤压时间之和。固定的非挤压时间取决了挤压设备本身的性能，作为衡量挤压机生产率高低的指标，也是各个挤压设备制造商不断改进的一个重要技术。然而，从整个生产班组的角度来看，挤压设备在一个生产班组的生产过程是否正常工作，是否出现频繁停机，也是影响挤压设备实际生产效率的重要原因。造成挤压设备停机的原因有很多，可以称为非挤压事件，如模子更换、模具问题、试模、更换合金、质量纠纷、冷床满、安全系统故障、清理挤压筒等等。目前，没有一种有效的方法帮助管理者明确了解非挤压事件的发生的次数、持续的时间长度，因此管理者无法针对性地采取有效措施，提高实际生产效率。

挤压设备的固定非挤压时间（Dead Cycle Time）作为挤压设备的固定参数，是挤压设备在自动周期中正常的非挤压时间。只有当挤压设备的停机时间超过固定非挤压时间时，才认为出现非挤压事件。而对该非挤压事件进行统计、分析、处理，设计出一个有效的非挤压事件记录系统及方法，则对生产效率的提高有着实际意义。

有鉴于此，本发明人针对现有技术的缺陷深入研究，并有本案产生。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于提供一种铝挤压设备的非挤压事件记录系统及其方法，以便管理者针对性地采取有效措施，提高设备的实际生产效率。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种铝挤压设备的非挤压事件记录系统，包括铝挤压设备控制器ＰＬＣ、记录设备、ＰＣ机；

所述铝挤压设备控制器ＰＬＣ包括一个或多个输出触点；

所述记录设备包括输入光耦隔离电路、通讯电路、嵌入式控制器、实时时钟系统、掉电非易失可编程存储器、5V直流电源；所述嵌入式控制器分别连接所述输入光耦隔离电路、所述通讯电路、所述实时时钟系统、所述掉电非易失可编程存储器、所述5V直流电源；

所述铝挤压设备控制器ＰＬＣ通过所述输出触点连接到所述记录设备；

所述记录设备通过ＲＳ232总线或ＲＳ485总线，或ＵＳＢ总线连接所述ＰＣ机。

一种铝挤压设备的非挤压事件记录方法，包括如下步骤：

步骤1：获取铝挤压设备的运行状态：

由铝挤压设备控制器ＰＬＣ根据当前的挤压运行参数判断铝挤压设备是否处于非挤压状态，并控制一个或多个输出触点；

步骤2：判断是否出现非挤压事件，及该事件的开始时间和持续时间：

记录设备通过输入光耦隔离电路获得所述步骤1中铝挤压设备控制器ＰＬＣ输出触点的状态；记录设备分析该状态及其变化：当挤压状态由运行转为停止，持续时间超过挤压设备的“固定非挤压时间”后，认为出现非挤压事件，并结合记录设备的实时时钟系统，得出非挤压事件的开始时间；当挤压状态由停止转为运行时，认为当前非挤压事件结束，计算出该事件的持续时间；

步骤3：记录设备将非挤压事件信息传送给PC机：

记录设备通过RS232总线，或RS485总线，或USB总线将步骤2中获得的非挤压事件的信息，按预定的通讯协议通过记录设备的通讯电路传送给PC机；

步骤4：当PC机收到非挤压事件信息时，对该信息进行处理，保存与非挤压事件相关的信息到数据库中：

铝挤压设备生产班组开始生产前，需要登录系统，成为当前生产班组；PC机根据挤压设备的特点和管理者的要求定义非挤压事件类型；当PC机收到非挤压事件时，操作人员根据当前挤压设备的实际停机原因，选择预定义的非挤压事件类型，并将非挤压事件的开始时间、持续时间、当前班组、当前使用模具、当前挤压产品的信息，保存到数据库中。

进一步地，还包括：

步骤5：PC机生成供管理者方便使用的文档：PC所生成的报告文件为EXCEL文件，保存选定时间段内的所有非挤压事件的信息，并内置具有统计分析功能的EXCEL宏函数；当管理者在报告文件中选定更具体的时间段后，内置具有统计分析功能的EXCEL宏函数将自动根据新的时间段重新进行分析，以图表方式显示分析结果。

进一步地，还包括：

当PC机出现故障时，记录设备正常工作，当检测到非挤压事件及其时间信息后，将该事件的相关信息按时间的先后顺序，以临时记录的形式保存在记录设备的掉电非易失可编程存储器中，同时保存临时记录的索引信息；当PC机恢复正常工作后，记录设备根据上述索引信息，将非挤压事件的信息发送给PC机，由操作人员按步骤4所述方法，逐条确认并保存非挤压事件的信息。

进一步地，还包括：

PC机管理生产班组设定铝挤压设备参数，定义非挤压事件类型，设置铝挤压设备常用合金牌号、型材编号、模具号、校准所述记录设备实时时钟系统，PC机直接查看非挤压事件统计分析信息，生成EXCEL报告文件。

本发明的优点在于：本发明结合PLC技术、嵌入式系统技术、PC机可视化编程技术、数据库技术，将帮助挤压设备管理人员有效了解非挤压事件的发生次数和持续时间，切实了解挤压设备的实际生产效率，了解各个不同班组的实际生产效率，对于投资成本巨大、运行成本很高的铝挤压设备，实际生产效率的小幅提高，就可以带来成本的显著降低，带来很大的经济效益。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。

图1是本发明系统结构框图。

图2是本发明中记录设备结构示意图。

【具体实施方式】

如图1和图2所示，一种铝挤压设备的非挤压事件记录系统，包括铝挤压设备控制器PLC、记录设备、ＰＣ机；

所述铝挤压设备控制器ＰＬＣ包括一个或多个输出触点；

所述记录设备包括输入光耦隔离电路、通讯电路、嵌入式控制器、实时时钟系统、掉电非易失可编程存储器、5V直流电源；所述嵌入式控制器分别连接所述输入光耦隔离电路、所述通讯电路、所述实时时钟系统、所述掉电非易失可编程存储器、所述5V直流电源；所述铝挤压设备控制器PLC通过所述输出触点连接到所述记录设备；

所述记录设备的电源为直流+5V，可由外接直流电源供电或由PC机USB口供电；光耦隔离电路可采用TLP421芯片；通讯电路可采用Max232芯片实现RS232通讯；嵌入式控制器可采用MCS51系列单片机，可外接直流电源、晶振、复位电路，构成单片机最小系统；实时时钟系统可采用DS1302芯片；掉电非易失可编程存储器可采用AT24C64芯片；单片机通过普通IO口与TLP421芯片、DS1302芯片、AT24C64芯片连接，通过RXD和TXD与Max232芯片连接。

所述记录设备通过ＲＳ232总线或ＲＳ485总线，或ＵＳＢ总线连接所述ＰＣ机。

所述记录设备判断铝挤压设备出现非挤压事件时，将事件的开始时间和持续时间等信息发送给所述PC机。操作人员确定该非挤压事件出现的原因和分类，并将所有事件信息存入数据库中。PC机生成非挤压事件EXCEL文件，该文档保存选定时间段内的所有非挤压事件的全部信息，内置具有统计分析功能的宏函数，管理者在其它PC机上可以进行详细分析，以图表方式显示分析结果。所述记录设备在与所述PC机通讯中断时，将非挤压事件信息暂存在存储器中，并在通讯恢复后，将暂存信息依次发送给PC机。

铝挤压设备控制器PLC需要提供一个或多个输出触点；记录设备可以读取PLC的多个输出触点的状态，判断是否发生非挤压事件，并通过RS232或RS485或USB总线传送非挤压事件信息给PC机；PC机管理班组工作人员、设置系统参数和挤压设备参数、保存非挤压事件记录到数据库中、生成统计分析文档。

一种铝挤压设备的非挤压事件记录方法，包括如下步骤：

步骤1：获取铝挤压设备的运行状态：

由铝挤压设备控制器ＰＬＣ根据当前的挤压运行参数，如挤压力、挤压速度，判断铝挤压设备是否处于非挤压状态，并控制一个或多个输出触点；

步骤2：判断是否出现非挤压事件，及该事件的开始时间和持续时间：

记录设备通过输入光耦隔离电路获得所述步骤1中铝挤压设备控制器ＰＬＣ输出触点的状态；记录设备分析该状态及其变化：当挤压状态由运行转为停止，持续时间超过挤压设备的“固定非挤压时间”后，认为出现非挤压事件，并结合记录设备的实时时钟系统，得出非挤压事件的开始时间；当挤压状态由停止转为运行时，认为当前非挤压事件结束，计算出该事件的持续时间；

步骤3：记录设备将非挤压事件信息传送给PC机：

记录设备通过RS232总线，或RS485总线，或USB总线将步骤2中获得的非挤压事件的信息，按预定的通讯协议通过记录设备的通讯电路传送给PC机；

步骤4：当PC机收到非挤压事件信息时，对该信息进行处理，保存与非挤压事件相关的信息到数据库中：

PC机管理生产班组。某班组开始生产前，需要登录系统，成为当前生产班组；PC机根据挤压设备的特点和管理者的要求定义非挤压事件类型；当PC机收到非挤压事件时，操作人员根据当前挤压设备的实际停机原因，选择预定义的非挤压事件类型，并将非挤压事件的开始时间、持续时间、当前班组、当前使用模具、当前挤压产品的信息，保存到数据库中。

步骤5：PC机生成供管理者方便使用的文档：PC所生成的报告文件为EXCEL文件，保存选定时间段内的所有非挤压事件的信息，并内置具有统计分析功能的EXCEL宏函数；当管理者在报告文件中选定更具体的时间段后，内置具有统计分析功能的EXCEL宏函数将自动根据新的时间段重新进行分析，以图表方式显示分析结果。

进一步地，当PC机出现故障时，记录设备正常工作，当检测到非挤压事件及其时间信息后，将该事件的相关信息按时间的先后顺序，以临时记录的形式保存在记录设备的掉电非易失可编程存储器中，同时保存临时记录的索引信息；当PC机恢复正常工作后，记录设备根据上述索引信息，将非挤压事件的信息发送给PC机，由操作人员按步骤4所述方法，逐条确认并保存非挤压事件的信息。

本发明中，PC机对一定时间段内的非挤压事件进行分析，统计挤压设备在一定时间段内生产过程中，各种非挤压事件的发生次数、累计时长，分析每一个生产班组实际生产效率，并按一定时间长度如按月生成报告文件，供管理者分析造成挤压设备停机的主要原因及其严重程度，以利于管理者采取针对措施，减少非挤压时间，提高挤压设备的实际生产效率。

PC所生成的报告文件，例如为EXCEL文件，具有内置统计分析函数，包含指定时间段内如某月内的所有非挤压事件的信息，管理者可以在脱离本系统的情况下进行更加细致的分析，如限定某一周的时间范围，内置统计分析函数自动根据新的时间段重新进行分析，以图表方式显示分析结果。

本发明结合PLC技术、嵌入式系统技术、PC机可视化编程技术、数据库技术，将帮助挤压设备管理人员有效了解非挤压事件的发生次数和持续时间，切实了解挤压设备的实际生产效率，了解各个不同班组的实际生产效率，对于投资成本巨大、运行成本很高的铝挤压设备，实际生产效率的小幅提高，就可以带来成本的显著降低，带来很大的经济效益。

以上所述仅为本发明的较佳实施用例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种铝挤压设备的非挤压事件记录系统，其特征在于：包括铝挤压设备控制器PLC、记录设备、PC机；

所述铝挤压设备控制器PLC包括一个或多个输出触点；

所述记录设备包括输入光耦隔离电路、通讯电路、嵌入式控制器、实时时钟系统、掉电非易失可编程存储器、5V直流电源；所述嵌入式控制器分别连接所述输入光耦隔离电路、所述通讯电路、所述实时时钟系统、所述掉电非易失可编程存储器、所述5V直流电源；

所述铝挤压设备控制器PLC通过所述输出触点连接到所述记录设备；

所述记录设备通过RS232总线或RS485总线，或USB总线连接所述PC机。

2.一种铝挤压设备的非挤压事件记录方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：获取铝挤压设备的运行状态：

由铝挤压设备控制器PLC根据当前的挤压运行参数判断铝挤压设备是否处于非挤压状态，并控制一个或多个输出触点；

步骤2：判断是否出现非挤压事件，及该事件的开始时间和持续时间：

记录设备通过输入光耦隔离电路获得所述步骤1中铝挤压设备控制器PLC输出触点的状态；记录设备分析该状态及其变化：当挤压状态由运行转为停止，持续时间超过挤压设备的“固定非挤压时间”后，认为出现非挤压事件，并结合记录设备的实时时钟系统，得出非挤压事件的开始时间；当挤压状态由停止转为运行时，认为当前非挤压事件结束，计算出该事件的持续时间；所述固定非挤压时间作为挤压设备的固定参数，是挤压设备在自动周期中正常的非挤压时间，只有当挤压设备的停机时间超过固定非挤压时间时，才认为出现非挤压事件；

步骤3：记录设备将非挤压事件信息传送给PC机：

记录设备通过RS232总线，或RS485总线，或USB总线将步骤2中获得的非挤压事件的信息，按预定的通讯协议通过记录设备的通讯电路传送给PC机；

步骤4：当PC机收到非挤压事件信息时，对该信息进行处理，保存与非挤压事件相关的信息到数据库中：

铝挤压设备生产班组开始生产前，需要登录系统，成为当前生产班组；PC机根据挤压设备的特点和管理者的要求定义非挤压事件类型；当PC机收到非挤压事件时，操作人员根据当前挤压设备的实际停机原因，选择预定义的非挤压事件类型，并将非挤压事件的开始时间、持续时间、当前班组、当前使用模具、当前挤压产品的信息，保存到数据库中。

3.如权利要求2所述的一种铝挤压设备的非挤压事件记录方法，其特征在于：还包括：

步骤5：PC机生成供管理者方便使用的文档：PC机所生成的报告文件为EXCEL文件，保存选定时间段内的所有非挤压事件的信息，并内置具有统计分析功能的EXCEL宏函数；当管理者在报告文件中选定更具体的时间段后，内置具有统计分析功能的EXCEL宏函数将自动根据新的时间段重新进行分析，以图表方式显示分析结果。

4.如权利要求2或3所述的一种铝挤压设备的非挤压事件记录方法，其特征在于：还包括：

当PC机出现故障时，记录设备正常工作，当检测到非挤压事件及其时间信息后，将该事件的相关信息按时间的先后顺序，以临时记录的形式保存在记录设备的掉电非易失可编程存储器中，同时保存临时记录的索引信息；当PC机恢复正常工作后，记录设备根据上述索引信息，将非挤压事件的信息发送给PC机，由操作人员按步骤4所述方法，逐条确认并保存非挤压事件的信息。

5.如权利要求2或3所述的一种铝挤压设备的非挤压事件记录方法，其特征在于：还包括：

PC机管理生产班组，设定铝挤压设备参数，定义非挤压事件类型，设置铝挤压设备常用合金牌号、型材编号、模具号、校准所述记录设备实时时钟系统，PC机直接查看非挤压事件统计分析信息，生成EXCEL报告文件。