CN113084100B - 基于mes的智能化树脂砂造型流水线生产系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于MES的智能化树脂砂造型流水线生产系统的控制方法，其生产系统包括砂箱立体库系统、模具立体库系统、造型系统、铸型立体库系统和总控系统，所述总控系统包括总控单元、砂箱立体库控制单元、模具立体库控制单元、造型控制单元、铸型立体库控制单元，其控制方法智能化程度高，布局合理，能够实现对多种不同的产品模具及配套砂箱的准确调配、模具预热、套箱造型、翻转起模、自动流涂、精准合箱、智能缓存和产品模具的自动更换功能。该总控系统可接受MES系统的生产指令，完成多种型号的产品模具按顺序队列排产，实现造型生产过程中无人化干预和自动化、数字化、智能化生产，大大提高了生产效率，降低了生产成本，实现了智能工厂的生产功能。

Description

基于MES的智能化树脂砂造型流水线生产系统的控制方法

技术领域

本发明属于智能制造及智能工厂领域，具体涉及一种基于MES的智能化树脂砂造型流水线生产系统的控制方法。

背景技术

铸造是制造业的基础行业，是机械制造工业的重要基础，是实现智能制造的一个重要环节，将传统的铸造技术与大数据技术、MES系统技术、ERP技术、人工智能技术等相融合，加快特殊功能传感器、电子标签和设备自动化的发展，实现硬件软件的升级，推动铸造智能化向前发展。

对于工程机械制造行业，大部分零配件的制造为多品种小批量铸造生产。如目前铸 造行业中，普遍采用呋喃树脂砂或酚醛树脂砂铸造流水线生产工程机械产品，铸件产品重量 控制在50-300Kg。由于树脂砂铸造生产中涉及多个生产环节及工序，如造型制芯、合箱、 浇注、冷却、落砂清理工序，其中造型工序又可分为套箱、填砂紧实、刮砂、表干、起模、流涂、下芯、合箱锁箱多个工位，故此目前树脂砂铸造的生产工艺过程多为独立环节，又无立体库存储系统，砂箱、模具、砂型、铸型需要人工搬运或采用天车吊运及空间堆放，造型流水线自动化、智能化不足，不能实现自动排产及模具自动归库，且铸型产品需要人工标识来实现质量追溯。这样无疑随着工程机械产品种类的增多，此种生产方式不仅生产效率低，生产成本高，产品质量难以保证，而且占用大量的人力物力资源和生产场地。因此，实现树脂砂铸造生产由砂箱模具至合箱铸型及铸件产品全过程智能化生产系统的设计必然受到铸造 行业的广泛关注和需求。

MES制造执行系统，是一种面向车间的管理信息系统，包括订单数据下达、排产和生产指令数据下达、生产过程监控、产品质量追溯、现场生产数据采集和数据统计处理等内容，通过上述管理系统可使得整个生产过程更加自动化、数字化及智能化。将MES系统镶嵌于整个树脂砂铸造流水线生产各个工序过程中，特别是将MES应用于智能化树脂砂造型 流水线生产系统中，大大提高了生产效率，降低了生产成本，方便产品质量追溯，提高了铸 件质量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术问题的不足，提供了一种基于MES的智能化树脂砂造型流水线生产系统的控制方法，从而有效解决了背景技术中问题。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

基于MES的智能化树脂砂造型流水线生产系统的控制方法，所述生产系统包括砂箱立体库系统、模具立体库系统、造型系统、铸型立体库系统和总控系统；

其中，砂箱立体库系统包括砂箱立体库、砂箱堆垛机、砂箱立体库控制系统、砂箱进库辊道、砂箱出库辊道；

其中，模具立体库系统包括模具立体库、模具堆垛机、模具立体库控制系统、模具十字辊道、 模具旋转辊道、2#转运小车、模具进库辊道、模具出库辊道、模具RFID读卡器；

其中，造型系统包括套箱机、树脂砂造型机、刮砂装置、表干炉、翻转起模机、流涂装置、 合箱机、锁箱装置，机动辊道、造型底板回转系统、浇注底板回转系统、1#转运小车、3#转 运小车、4#转运小车；

其中，铸型立体库系统包括铸型立体库、铸型堆垛机、铸型立体库控制系统、铸型RFID读卡器、铸型十字辊道；

其中，总控系统包括总控单元、砂箱立体库控制单元、模具立体库控制单元、造型控制单元、 铸型立体库控制单元。

所述控制系统包括：所述总控系统可接受MES系统的生产计划指令，生产计划由多个生产工单组成，工单包括模具的型号、生产数量、计划生产时间、计划完成时间、优先级，工单一旦确认，即进入排程队列，MES系统根据生产计划进行自动排程计算，也可将工单进入排程后允许人工调整，包括插单、取消以及对工单优先级、生产数量等参数的修改，生产指令将自动重排，灵活适应上级生产计划的变化，最终输出MES可执行的最新生产指令队列，并自动按造型流水线各系统及控制单元分解执行，生产指令队列中每一条生产指令通过造型流水线执行一 次最终可产出一个铸型产品。

MES系统将每个生产指令分解为2条上砂箱、下砂箱出库指令和2条上模具、下模具出库指令，指令中的砂箱型号和模具型号根据砂箱立体库系统、模具立体库系统的数据库相互匹配，分别交由砂箱立体库控制系统和模具立体库控制系统自动配货出库。

基于MES的智能化树脂砂造型流水线生产工艺流程，包括以下工序：

工序1砂箱入库：砂箱为一副砂箱，分为上砂箱、下砂箱，其中上砂箱分型面上设有2个合箱 定位销孔，一个为合箱扁形定位销孔，一个为合箱圆形定位销孔，下砂箱分型面上设有2个与上砂箱相对应的合箱定位销，一个为合箱扁形定位销，一个为合箱圆形定位销；在上砂箱、下砂箱的侧面分别装有8421BCD码，用以识别砂箱型号和上砂箱、下砂箱；将砂箱交由砂 箱进库辊道，砂箱BCD识别器自动识别砂箱型号，砂箱立体库控制系统界面上显示砂箱 BCD编码；MES系统将砂箱入库指令传输给砂箱立体库控制系统，指挥砂箱立体库系统的 砂箱堆垛机开始作业；砂箱堆垛机完成作业后，通知上位MES系统，完成砂箱入库作业，并记录砂箱的存储位置及砂箱型号、数量；

新模具入库：产品模具为一副模具，分为上模具、下模具，其中上模具分型面上设有2个砂箱定位销，一个为砂箱扁形定位销，一个为砂箱圆形定位销；下模具分型面上设有2个与上模具相对应的砂箱定位销孔，一个为砂箱扁形定位销孔，一个为砂箱圆形定位销孔；上模具、下模具分别安装固定在2块底板上，底板可以在输送辊道上运行，并在上模具底板、下模具 底板的侧面分别装有模具RFID，用以识别模具型号和上模具、下模具；将模具由天车吊至 模具RFID识别工位，模具RFID读卡器读取模具RFID后，模具立体库控制系统界面上显示模具RFID唯一编码；MES系统将模具入库指令传递给模具进库辊道和模具立体库控制系统，模具立体库控制系统调度模具进库辊道、1#转运小车、2#转运小车和模具旋转辊道、模具十字辊道、模具堆垛机开始协同作业；模具立体库系统的模具堆垛机完成作业后告知上位 MES系统，完成模具入库作业，并记录模具的存储位置及模具型号；

所述砂箱立体库控制单元通过总控单元接收到MES系统的生产指令队列信息时及下一阶段的造型系统砂箱需求信息时，将生产指令队列工单的产品模具配套的下砂箱、上砂箱按顺序 排列出库，并通过砂箱出库辊道进入造型系统的套箱工位；

所述模具立体库控制单元通过总控单元接收到MES系统的生产指令队列信息时及下一阶段的造型系统产品模具需求信息时，将生产指令队列各工单的下模具、上模具按顺序排列出库，并通过模具十字辊道、模具旋转辊道、2#运转小车、模具出库辊道及1#运转小车进入造型系统的造型圈循环机动辊道；

工序2所述造型控制单元通过总控单元接收到MES系统的生产指令队列信息时，将生产指令队 列各工单的产品模具按顺序排列在造型圈循环机动辊道上，开启造型圈模具预热模式，模具预热到位后，开启造型圈正常生产模式。

(1)按照生产指令及程序要求，下模具与下砂箱到达套箱工位后，套箱机需要将下砂箱翻转180度，将下砂箱的合箱定位销朝下，而后将下砂箱的合箱定位销插入到相对应的下 模具的砂箱定位销孔内，直至下砂箱分型面与下模具分型面贴合；当上模具与上砂箱到达套箱工位后，直接将上砂箱的合箱定位销孔套在上模具的砂箱定位销上，直至上砂箱分型面与 上模具分型面贴合；

(2)下砂箱与下模具、上砂箱与上模具套箱完成后，由套箱机控制系统给出完成信号，砂箱立体库系统的MES系统记录完成时间，并将上模具RFID与上砂箱BCD码、下模具RFID与下砂箱BCD码分别绑定；套箱后的砂箱模具通过造型圈的循环机动辊道进入造型工位，填砂振实，再用刮砂装置将砂箱表面的砂刮平；造型后的砂箱砂型进入表干炉停留烘干固化一 定时间后，流转至翻转起模工位；

(3)翻转起模机先将造型底板翻转至上方，进下砂箱砂型，期间通过翻转RFID识别器自动识别造型底板RFID和模具RFID，盖造型底板，再翻转180度，然后将下砂箱砂型的模具与砂型分离变成下箱砂型，下箱砂型落在造型底板上，送出带有造型底板的下箱砂型后，并通过1#转运小车、3#转运小车流转至下一道流涂工位；然后再次翻转180度后送出下模具底板，原来的下模具底板被替换为空的造型底板，下模具底板通过1#转运小车进入造型圈套箱工位循环使用；上砂箱砂型起模同下砂箱砂型，当下砂箱砂型、上砂箱砂型起模工序完成 后通知上位MES系统将造型底板RFID与生产指令自动关联，之后的工序将以造型底板RFID为唯一识别编码；

若翻转起模后发现下箱砂型有质量缺陷，需要人工干预处理，将有缺陷的下箱砂型用天车吊走，将完好的上箱砂型先送至模具进库辊道处暂存，指挥控制同一下模具底板从套箱至起模 的工序流程中下箱砂型正常生产而上箱砂型忽略，等待好的下砂箱砂型起模完成后，紧接着 让暂存的上箱砂型跟随其后流转至下一道流涂工位；若翻转起模后发现上箱砂型质量缺陷， 将有缺陷的上箱砂型用天车吊走，将完好的下箱砂型先送至模具进库辊道处暂存，指挥控制 同一上模具底板从套箱至起模的工序流程中上箱砂型正常生产而下箱砂型忽略，等待好的上 砂箱砂型起模完成后，先让暂存的下箱砂型先行，上箱砂型跟随其后流转至下一道流涂工位； 若翻转起模后发现上箱砂型、上箱砂型一并损坏，则一并用天车吊走，MES系统中记录不 良品+1，补产+1；

(4)带有造型底板的一对下箱砂型、上箱砂型经过修型吹砂干净后，通过机动辊道及1#转运小车、3#转运小车分别进入1#流涂工位、2#流涂工位，可同时处理一对下箱砂型、上箱砂型的流涂作业，确保先下箱砂型后上箱砂型的行走顺序；若流涂工位发现下箱砂型、上箱砂型有质量缺陷可放弃将之标识为不良品，仍热可执行合箱作业，但合箱后的铸型也被标识为 不良品，后面的工序可区别处理，例如锁箱就可以忽略，同时MES系统中记录不良品+1，补产+1；

(5)流涂后的下箱砂型、上箱砂型通过机动辊道进入下芯工位，修整砂型，补刷涂料，下芯，将下箱砂型、上箱砂型型腔的余砂吹干净，并在下箱砂型分型面的周边打封箱胶，完成合箱 前的准备工作；

(6)合箱机将一对下箱砂型、上箱砂型合并成一个完整铸型，使用浇注底板替换2块造型底板，铸型置于浇注底板上；此合箱工位设有合箱RFID识别器，能准确识别实际进入合箱机的浇注底板和下箱砂型、上箱砂型；所述浇注底板的底侧面装有耐高温浇注底板RFID；

首先输送一对下箱砂型、上箱砂型和浇注底板至合箱工位，浇注底板进入时将剩余造型底板顶出；合箱机将下箱砂型夹起放置在浇注底板上，再将上箱砂型夹起同时翻转180度，通过上砂箱的合箱定位销孔与下砂箱的合箱定位销准确配合盖在下箱砂型上，形成合箱后的完整铸型，合箱完成后合箱机控制系统通知上位MES系统，MES系统将下箱砂型、上箱砂型和浇注底板RFID自动关联，后面的工序将以浇注底板RFID为唯一识别编码；

其中，浇注底板通过浇注底板回转系统进入合箱工位，下箱砂型、上箱砂型原来的造型底板变回空的造型底板，造型底板RFID原来的信息会自动擦除，并通过造型底板回转系统回转到地下回板辊道供翻转起模机重复使用；

(7)带有浇注底板的铸型进入锁箱工位，在铸型两侧分别上2个箱卡，采用液压紧固装置将4 个箱卡同时顶紧，而后在铸型直浇口处打封箱胶加浇口杯，即完成铸型的锁箱工作；锁箱后的铸型通过机动辊道及十字辊道进入铸型立体库；

(8)所述铸型立体库控制单元通过总控单元接收到MES系统的铸型入库信息时，铸型RFID 读卡器读取浇注底板RFID后，铸型立体库控制系统界面上显示铸型RFID唯一编码；MES系统将铸型入库指令传递给铸型十字辊道和铸型立体库控制系统，铸型立体库控制系统调度 铸型十字辊道、铸型堆垛机开始协同作业；铸型立体库系统的铸型堆垛机完成作业后告知上位MES系统，完成铸型入库作业，并记录铸型的存储位置及铸型产品型号、生产数量、完 成时间；

所述铸型立体库控制系统负责管理铸型立体库中的货位状态、铸型停留时长信息，停留时长 从入库完成开始计算；存储策略按就近原则，从下层到上层、从右(出库口位置)向左，将铸型逐个放置在离出库口最近的货位；铸型立体库控制系统支持按入库队列先进先出规则，按时自动出库，将铸型输送至下一道浇注工序；

不良品铸型可由铸型堆垛机搬运直接流向浇注线辊道，并通过升降转运车进入冷却立体库的底层机动辊道，再通过落砂转运小车进入落砂工序直接落砂，其上砂箱、下砂箱进入砂箱立 体库，其浇注底板通过浇注底板回转系统进入合箱工位；

工序3带有浇注底板的铸型运转至浇注工序、冷却工序及落砂工序，发现浇注铸型产品质量异常，MES系统根据每一铸型产品的浇注底板RFID的唯一编码信息，通过落砂工序的落砂 RFID读卡器，智能快速地将质量异常的铸型产品进行隔离并实现质量追溯；

整个造型系统的造型圈拥有四种运行模式：

第一种造型圈模具预热模式及造型底板直通模式：将按顺序排列在造型圈循环机动辊道的多副模具依次进入表干炉预热，预热一定时间后，即开启造型圈正常生产模式；模具预热期间，开启翻转起模机直通模具模式，即翻转起模机与造型底板回转系统处于输送辊道状态，直接让预热模具通过，并通过1#转运小车将预热模具流转至套箱工位及造型工位；开启造型底板直通模式即造型底板回转系统的2#升降辊道上升造型底板，翻转起模机处于输送辊道状态，直接让造型底板通过，并通过1#转 运小车、3#转运小车及机动辊道将造型底板流转至合箱工位，再返回造型底板回转系统；

第二种造型圈正常生产模式：按照MES系统的生产指令队列，多副模具依次沿造型圈的机动辊道循环套箱、填砂紧实、刮砂、表干固化、翻转起模；翻转起模前，进造型底板，翻转 180度，造型底板平面朝下，进下砂箱砂型，下砂箱砂型上升后顶住造型底板；翻转180度后起模，模具与砂型分离后送出下箱砂型，进造型底板，翻转180度后送出下模具底板；此时造型底板平面朝下，进上砂箱砂型，上砂箱砂型上升后顶住造型底板；翻转180度后起模，模具与砂型分离后送出上箱砂型，进造型底板，翻转180度后送出上模具底板；如此循环翻转起模，砂箱砂型翻转起模前，造型底板回转系统的2#升降车辊道总是上升配备空的造型底板跟后，并保持造型底板-下砂箱砂型-造型底板-上砂箱砂型-造型底板的对应节拍； 起模好的一对下箱砂型、上箱砂型依次通过1#转运小车、3#转运小车及机动辊道流转至下 一道工位；

第三种造型圈模具出库模式：模具立体库控制单元通过总控单元接收到MES系统的生产指令队列信息时，MES系统将模具出库指令传递给模具出库辊道和模具立体库控制系统，模具立体库控制系统调度模具堆垛机、模具十字辊道、模具旋转辊道及2#转运小车、模具出库辊道、1#转运小车开始协同作业，将生产指令队列各工单的上模具、下模具按顺序排列出 库，并进入造型系统的造型圈循环机动辊道上，同时模具出库辊道上模具RFID读卡器识别模具RFID后，告知上位MES系统，完成模具出库作业；

第四种造型圈模具回库模式：当多副模具或某副模具完成造型生产指令时，MES系统就将此多副模具或某副模具自动进入模具回库模式，模具进库辊道上的模具RFID读卡器自动识别模具RFID，MES系统将模具回库指令传递给模具进库辊道和模具立体库控制系统，模具立体库控制系统调度1#转运小车、模具进库辊道、2#转运小车和模具旋转辊道、模具十字辊道、模具堆垛机开始协同作业；模具立体库系统的模具堆垛机完成作业后告知上位MES系统，完成模具回库作业，并自动记录模具的存储位置及模具型号。

进一步的，所述砂箱出库辊道、模具出库辊道设置在上下两层辊道上，其中，砂箱出 库辊道设置在上层，模具出库辊道设置在下层。

进一步的，所述下砂箱、上砂箱沿上层砂箱出库辊道运行，并通过升降辊道将下砂箱、上砂箱转运至下层输送辊道并进入套箱工位，在套箱工位的砂箱进口处设有砂箱BCD识别器。

进一步的，所述造型底板回转系统包括1#升降车辊道、地下回板辊道、2#升降车辊道及造型底板回转控制系统，所述地下回板辊道设置在造型圈循环机动辊道及表干炉的下方。

进一步的，所述表干炉设置在造型圈循环机动辊道的上方，所述表干炉采用天然气燃烧装置及循环风机、温度传感器来控制表干炉内温度，烘干时长由砂箱砂型停留时间得到， PLC实时采集表干炉内温度至存储块，MES系统按采样频率不断读取至上位MES系统并写入数据库，最终可在总控系统界面上绘制出温度变化曲线。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明的总控系统可接受MES系统的生产计划指令，生产计划由多个工单组成，MES系统根据生产计划进行自动排程计算，也可允许人工调整，包括插单、取消以及对工单优先级、 生产数量等参数的修改，生产指令将自动重排，以灵活适应上级生产计划的变化，最终输出 MES可执行的最新生产指令队列，并自动按造型流水线各系统及控制单元分解执行，生产 指令队列中每一条生产指令通过造型流水线执行一次最终可产出一个铸型产品；MES系统 将每个生产指令分解为2条上砂箱、下砂箱出库指令和2条上模具、下模具出库指令，指令中的砂箱型号和模具型号根据砂箱立体库系统、模具立体库系统的数据库相互匹配，分别交 由砂箱立体库控制系统和模具立体库控制系统自动配货出库。

(2)本发明的砂箱立体库控制单元通过总控单元接收到MES系统的生产指令队列信息时，将生产指令队列工单的产品模具配套的下砂箱、上砂箱按顺序排列出库，并通过砂箱出 库辊道进入造型系统的套箱工位；同样砂箱入库，进入砂箱入库辊道，BCD码识别器自动识别砂箱型号，MES系统将砂箱入库指令传输给砂箱立体库控制系统，指挥砂箱立体库系统 等设备完成砂箱入库作业，并通知上位MES系统；

本发明的模具立体库控制单元通过总控单元接收到MES系统的生产指令队列信息时，将生产指令队列各工单的下模具、上模具按顺序排列出库，并通过模具模具立体库系统设备进入 造型系统的造型圈循环机动辊道；同样模具入库，模具RFID读卡器读取模具RFID后，MES系统将模具入库指令传递给模具进库辊道和模具立库控制系统，模具立体库控制系统 调度模具立体库系统等设备完成完成模具入库作业并告知上位MES系统。

(3)本发明的造型控制单元通过总控单元接收到MES系统的生产指令队列信息时，将生产指令队列各工单的产品模具按顺序排列在造型圈循环机动辊道上，开启造型圈模具预热 模式及造型圈正常生产模式；当多副模具或某副模具完成造型生产指令时，MES系统就将此多副模具或某副模具自动进入模具回库模式；若发现下箱砂型、上箱砂型有质量缺陷可标 识为不良品，MES系统中记录不良品+1，补产+1。

(4)本发明的铸型立体库控制单元通过总控单元接收到MES系统的铸型入库信息时，铸型RFID读卡器读取浇注底板RFID后，MES系统将铸型入库指令传递给铸型十字辊道和铸型立体库控制系统，铸型立体库控制系统调度铸型十字辊道、铸型堆垛机开始协同作业；铸型立体库系统的铸型堆垛机完成作业后告知上位MES系统，完成铸型入库作业，并记录铸型的存储位置及铸型产品型号、生产数量、完成时间。

(5)本发明的树脂砂造型流水线生产过程中，所使用的上砂箱、下砂箱的侧面分别装有BCD码，用以识别砂箱型号和上砂箱、下砂箱；所使用的上模具底板、下模具底板的侧面分别装有模具RFID，用以识别模具型号和上模具、下模具；套箱后，上模具RFID与上砂箱BCD码、下模具RFID与下砂箱BCD码分别绑定；翻转起模时，翻转RFID识别器自 动识别造型底板RFID和模具RFID，当下砂箱砂型、上砂箱砂型起模工序完成后通知上位 MES系统将造型底板RFID与生产指令自动关联，之后的工序将以造型底板RFID为唯一识 别编码；

合箱机上设有合箱RFID识别器，能准确识别实际进入合箱机的浇注底板和下箱砂型、上箱砂型，浇注底板的底侧面装有耐高温浇注底板RFID，合箱完成后合箱机控制系统通知上位 MES系统，MES系统将下箱砂型、上箱砂型和浇注底板RFID自动关联，后面的工序将以浇注底板RFID为唯一识别编码；带有浇注底板的铸型运转至浇注工序、冷却工序及落砂工 序，发现浇注铸型产品质量异常，MES系统根据每一铸型产品的浇注底板RFID的唯一编码信息，通过落砂工序的落砂RFID读卡器，智能快速地将质量异常的铸型产品进行隔离并实 现质量追溯。

(6)本发明的造型生产系统的造型圈拥有多种运行模式，如造型圈模具预热模式及造 型底板直通模式，造型圈正常生产模式，造型圈模具出库及回库模式，操作方便，实用性强， 省时省力，满足了树脂砂造型流水线智能化生产需要，保证了流水线生产的运行效率及铸件 成品率。

(7)本发明的树脂砂造型流水生产系统的控制方法，布局紧奏合理，智能化程度高，通过总控系 统中MES系统及FRID电子标签系统将砂箱立体库系统、模具立体库系统、造型系统、铸型立体库系统四大系统紧密地联系在一起，实现无人干预、数字化、自动化和智能化生产，大大提高了生产效率，降低了生产成本，保证了铸件质量。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

图1为为本发明的整体布局图；

其中，1-砂箱立体库系统、13-砂箱立体库、14-砂箱出库辊道、15-升降辊道、6-1#转运小车、7-2#转运小车、8-3#转运小车、81-4#转运小车、9-造型底板、91-造型底板RFID、921-1#升降车辊道、922-2#升降车辊道、923-地下回板辊道、10-浇注底板、 1010-浇注底板RFID；

2-模具立体库系统、24-模具立体库、25-模具十字辊道、26-模具旋转辊道、27-模具进库辊道、28-模具出库辊道、29-模具RFID读卡器；

3-造型系统、31-砂箱模具、311-上砂箱模具、312-下砂箱模具、3111-上砂箱砂型、3121-下砂箱砂型、321-上箱砂型、322-下箱砂型、33-铸型、301-套箱工位、3011- 套箱机、302-造型工位、3021-树脂砂造型机、303-刮砂工位、3031-刮砂装置、304- 表干工位、3041-表干炉、305-翻转起模工位、3051-翻转起模机、306-1#流涂工位、 307-2#流涂工位、3067-流涂装置、308-下芯工位、309-合箱工位、3091-合箱机、310-锁箱工位、3101-锁箱装置、34-砂箱BCD识别器、35-翻转FRID识别器、36-合箱 RFID识别器、37-箱卡、38-浇口杯；

4-铸型立体库系统、41-铸型立体库、42-铸型FRID读卡器、43-铸型十字辊道；

5-总控系统、50-MES系统、51-总控单元、52-砂箱立体库控制单元、53-模具立体库控制单元、54-造型控制单元、55-铸型立体库控制单元、

图2本发明的砂箱主视图，其中，图2(a)为上砂箱主视图；图2(b)为下砂箱主视图；

图3本发明的砂箱俯视图；

其中，11-砂箱、101-上砂箱、102-下砂箱、1011-上砂箱分型面、1021-下砂箱分型面、 111-合箱定位销、111a-合箱扁形定位销、111b-合箱圆形定位销、112-合箱定位销孔、112a-合箱扁形定位销孔、112b-合箱圆形定位销孔、12-砂箱BCD码、121-上砂箱 BCD码、122-下砂箱BCD码；

图4为本发明的模具主视图，其中，图4(a)为上模具主视图；图4(b)为下模具主视图；

图5为本发明的模具俯视图；

其中，21-模具、201-上模具、202-下模具、2011-上模具分型面、2021-下模具分型面、 211-砂箱定位销、211a-砂箱扁形定位销、211b-砂箱圆形定位销、212-砂箱定位销孔、212a-砂箱扁形定位销孔、212b-砂箱圆形定位销孔、22-模具RFID、221-上模具RFID、222-下模具RFID、231-上模具底板、232-下模具底板；

图6为本发明的套箱主视图，其中，图6(a)为上箱套箱主视图；图6(b)为下箱套箱主视图；

图7为本发明的填砂主视图，其中，图7(a)为上箱填砂紧实主视图；图7(b)为下箱填砂紧实主视图；

图8为本发明的砂型主视图，其中，图8(a)为上箱砂型主视图；图8(b)为下箱砂型主视图；

图9为本发明的造型底板示意图，其中图9(a)为造型底板主视图；图9(b)为造型底板俯视图；

图10为本发明的浇注底板示意图，其中，图10(a)为浇注底板主视图；图10(b)为浇注底板俯视图；

图11为本发明的造型圈布局图；

图12为本发明的合箱工位示意图；

图13为本发明的合箱铸型主视图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明基于MES的智能化树脂砂造型流水线生产系统的控制方法的优选实施方式。

如图1所示，其生产系统包括砂箱立体库系统1、模具立体库系统2、造型系统3、铸型立体库 系统4和总控系统5；

其中，砂箱立体库系统1包括砂箱立体库13、砂箱堆垛机、砂箱立体库控制系统、砂箱进库辊道、砂箱出库辊道14；

其中，模具立体库系统2包括模具立体库24、模具堆垛机、模具立体库控制系统、模具十字辊道25、模具旋转辊道26、2#转运小车7、模具进库辊道27、模具出库辊道28、模具RFID读卡器29；

其中，造型系统3包括套箱机3011、树脂砂造型机3021、刮砂装置3031、表干炉3041、翻 转起模机3051、流涂装置3067、合箱机3091、锁箱装置3101，机动辊道、造型底板回转系统、浇注底板回转系统、1#转运小车6、3#转运小车8、4#转运小车81；

其中，铸型立体库系统4包括铸型立体库41、铸型堆垛机、铸型立体库控制系统、铸型 RFID读卡器42、铸型十字辊道43；

其中，总控系统5包括总控单元51、砂箱立体库控制单元52、模具立体库控制单元53、造型控制单元54、铸型立体库控制单元55。

其控制方法包括：所述总控系统5可接受MES系统的生产计划指令，生产计划由多个生产工单组成，工单包括模具的型号、生产数量、计划生产时间、计划完成时间、优先级，工单一旦确认，即进入排程队列，MES系统根据生产计划进行自动排程计算，也可将工单进入排程后允许人工调整，包括插单、取消以及对工单优先级、生产数量等参数的修改，生产指令将自动重排，灵活适应上级生产计划的变化，最终输出MES可执行的最新生产指令队列，并自动按造型流水线各系统及控制单元分解执行，生产指令队列中每一条生产指令通过造型流水线执行一次最终可产出一个铸型产品；

MES系统将每个生产指令分解为2条上砂箱101、下砂箱102出库指令和2条上模具201、下模具202出库指令，指令中的砂箱型号和模具型号根据砂箱立体库系统1、模具立体库系统2的数据库相互匹配，分别交由砂箱立体库控制系统和模具立体库控制系统自动配货出库；

生产下单：生产人员每日向MES系统下达生产工单，最终形成当天工单列表即生产计划，按输入顺序排程，可调整任务优先级，优先级高(数值小)的工单会尽可能安排较短时间内完成，通过多安排模具数量来达成。生产人员确认执行一个生产计划，MES系统根据此计划进行自动排程计算，最终输出MES可执行的生产指令队列，如下表格生产计划表，队列中每一条生产指令通过生产线执行一次最终可产出一个铸型产品。

生产排程：生产指令队列是一个模具循环计数队列，按照目前的设计，队列中模具数量不超过10个，现设计8个模具循环计数队列。如下表格生产指令队列表，生产的顺序 是先3个A，然后G、F、E、B、C、D、H。其中G因为生产数量较少会先完成，当G的完成数达到20后，MES系统将G模具自动移出队列，进入模具自动回库模式，G模具进 入模具立体库24。

如图1-图13所示，整个智能化树脂砂造型流水线生产工艺流程，包括以下工序：

工序1砂箱入库：砂箱21为一副长方形砂箱，其砂箱内廓尺寸为1400mm×1200mm，其砂箱高度可设计为多种规格，如200mm、250mm、300mm、400mm、500mm等；另，砂箱可分为上砂箱101、下砂箱102，上砂箱101设有箱带，下砂箱102无箱带，其中上砂箱分型面 1011上设有2个合箱定位销孔112，一个为合箱扁形定位销孔112a，一个为合箱圆形定位销 孔112b，下砂箱分型面1021上设有2个与上砂箱101相对应的合箱定位销111，一个为合箱扁形定位销111a，一个为合箱圆形定位销111b；在上砂箱101、下砂箱102的侧面分别装有8421BCD码，用以识别砂箱型号和上砂箱101、下砂箱102；将砂箱交由砂箱进库辊道，砂箱BCD识别器34自动识别砂箱型号，砂箱立体库控制系统界面上显示砂箱BCD编码；MES系统将砂箱入库指令传输给砂箱立体库控制系统，指挥砂箱立体库系统1的砂箱堆垛机开始作业；砂箱堆垛机完成作业后，通知上位MES系统，完成砂箱入库作业，并记录砂 箱11的存储位置及砂箱型号、数量。

新模具入库：产品模具为一副模具21，分为上模具201、下模具202，其中上模具分型面2011上设有2个砂箱定位销211，一个为砂箱扁形定位销211a，一个为砂箱圆形定位销211b；下模具分型面2021上设有2个与上模具201相对应的砂箱定位销孔212，一个为砂箱扁形定位销孔212a，一个为砂箱圆形定位销孔212b；上模具201、下模具202分别安 装固定在2块底板上，底板可以在输送辊道上运行，并在上模具底板231、下模具底板232 的侧面分别装有模具RFID22，用以识别模具型号和上模具201、下模具202；将模具由天车吊至模具RFID识别工位，模具RFID读卡器29读取模具RFID 22后，模具立体库控制系统界面上显示模具RFID 22唯一编码；MES系统将模具入库指令传递给模具进库辊道27和模具立体库控制系统，模具立体库控制系统调度模具进库辊道27、1#转运小车6、2#转运小车7和模具旋转辊道26、模具十字辊道25、模具堆垛机开始协同作业；模具立体库系统2 的模具堆垛机完成作业后告知上位MES系统，完成模具入库作业，并记录模具21的存储位 置及模具型号。

由于模具立体库24的模具进库出库形式为模具的长度方向，故此需要配备模具十字 辊道25、模具旋转辊道26将模具旋转转成模具的宽度方向，以便模具在2#转运小车7、模具进库辊道27、模具出库辊道28及1#转运小车6运行。

所述砂箱立体库控制单元52通过总控单元51接收到MES系统的生产指令队列信息时及下一阶段的造型系统3砂箱需求信息时，将生产指令队列工单的产品模具配套的下砂箱 102、上砂箱101按顺序排列出库，并通过砂箱出库辊道14进入造型系统3的套箱工位301；所述模具立体库控制单元53通过总控单元51接收到MES系统的生产指令队列信息时及下一阶段的造型系统3产品模具需求信息时，将生产指令队列各工单的下模具202、上模具201按顺序排列出库，并通过模具十字辊道25、模具旋转辊道26、2#转运小车7、模具出库辊道28及1#转运小车6进入造型系统3的造型圈循环机动辊道。

需要说明的是，砂箱立体库13的控制柜可与模具立体库24的控制柜合二为一，其内部的砂箱立体库控制系统、模具立体库控制系统可独立运行。

工序2所述造型控制单元54通过总控单元51接收到MES系统的生产指令队列信息时，将生产指令队列各工单的产品模具按顺序排列在造型圈循环机动辊道上，开启造型圈模具预热模式，模具预热到位后，开启造型圈正常生产模式。

其中，造型圈包括套箱工位301、造型干位302(填砂振实)、刮砂工位303、表干工位304、翻转起模工位305，并配备循环机动辊道、造型底板回转系统、1#转运小车6及控制系统，保证砂箱模具31循环套箱造型起模。

其中，套箱造型前需要将模具预热一定温度后开始造型，以缩短树脂砂固化起模时间，一般冬天模具预热的表干炉3041内温度为120-150℃，预热时间30-50min，夏天模具预热的表干炉3041内温度为100-120℃，预热时间15-30min；根据目前通过式表干炉3041的设计长度，可容纳2副模具即4块模具同时预热。

(1)按照生产指令及程序要求，下模具202与下砂箱102到达套箱工位301后，套箱机3011需要将下砂箱102翻转180度，将下砂箱102的合箱定位销111朝下，而后将下砂箱102的合箱定位销111插入到相对应的下模具202的砂箱定位销孔212内，直至下砂箱分型面1021与下模具分型面2021贴合；当上模具201与上砂箱101到达套箱工位301后，直接将上砂箱101的合箱定位销孔112套在上模具201的砂箱定位销211上，直至上砂箱分型面1011与上模具分型面2011贴合。

(2)下砂箱102与下模具202、上砂箱101与上模具201套箱完成后，由套箱机3011控制系统给出完成信号，砂箱立体库系统1的MES系统记录完成时间，并将上模具RFID221与上砂箱BCD码121、下模具RFID 222与下砂箱BCD码122分别绑定；套箱后的砂 箱模具31上砂箱模具311、下砂箱模具312通过造型圈的循环机动辊道进入造型工位302，填砂振实，再用刮砂装置3031将砂箱表面的砂刮平；造型后的砂箱砂型进入表干炉3041停留烘干固化一定时间后，流转至翻转起模工位305；一般冬天砂箱砂型预热的表干炉3041内温度为120-150℃，预热时间20-40min，夏天砂箱砂型预热的表干炉3041内温度为100- 120℃，预热时间15-30min。

(3)翻转起模机3051先将造型底板9翻转至上方，进下砂箱砂型3121，期间通过翻转RFID识别器35自动识别造型底板RFID91和模具RFID22，盖造型底板9，再翻转180度，然后将下砂箱砂型3121的模具与砂型分离变成下箱砂型322，下箱砂型322落在造型底板9上，送出带有造型底板9的下箱砂型322后，并通过1#转运小车6、3#转运小车8流转至下一道流涂工位；然后再次翻转180度后送出下模具底板232，原来的下模具底板232被替换为空的造型底板9，下模具底板232通过1#转运小车6进入造型圈套箱工位301循环使用； 上砂箱砂型3111起模同下砂箱砂型3121，当下砂箱砂型3121、上砂箱砂型3111起模工序完成后通知上位MES系统将造型底板RFID91与生产指令自动关联，之后的工序将以造型 底板RFID 91为唯一识别编码；

若翻转起模后发现下箱砂型322有质量缺陷，需要人工干预处理，将有缺陷的下箱砂型322 用天车吊走，将完好的上箱砂型321先送至模具进库辊道27处暂存，指挥控制同一下模具底板232从套箱至起模的工序流程中下箱砂型322正常生产而上箱砂型321忽略，等待好的下砂箱砂型3121起模完成后，紧接着让暂存的上箱砂型321跟随其后流转至下一道流涂工位；若翻转起模后发现上箱砂型321有质量缺陷，将有缺陷的上箱砂型321用天车吊走，将完好的下箱砂型322先送至模具进库辊道27处暂存，指挥控制同一上模具底板231从套箱至起模的工序流程中上箱砂型321正常生产而下箱砂型322忽略，等待好的上砂箱砂型3111起模完成后，先让暂存的下箱砂型322先行，上箱砂型321跟随其后流转至下一道流涂工位；若翻转起模后发现上箱砂型321、上箱砂型321一并损坏，则一并用天车吊走， MES系统中记录不良品+1，补产+1。

(4)带有造型底板9的一对下箱砂型322、上箱砂型321经过修型吹砂干净后，通过机动辊道及1#转运小车6、3#转运小车8分别进入1#流涂工位306、2#流涂工位307，可同时处理一对下箱砂型322、上箱砂型321的流涂作业，确保先下箱砂型322后上箱砂型321的行走顺序；若流涂工位发现下箱砂型322、上箱砂型321有质量缺陷可放弃将之标识为不良品，仍热可执行合箱作业，但合箱后的铸型33也被标识为不良品，后面的工序可区别处理，例如锁箱就可以忽略，同时MES系统中记录不良品+1，补产+1。

(5)流涂后的下箱砂型322、上箱砂型321通过机动辊道进入下芯工位308，修整砂型，补刷涂料，下芯，将下箱砂型322、上箱砂型321型腔的余砂吹干净，并在下箱砂型322分型面的周边打封箱胶，完成合箱前的准备工作。

(6)如图12所示，A-上箱砂型321，B-下箱砂型322，C-浇注底板10，合箱机3091 将一对下箱砂型322、上箱砂型321合并成一个完整铸型33，使用浇注底板10替换2块造型底板9，铸型33置于浇注底板10上；此合箱工位309设有合箱RFID识别器36，能准确识别实际进入合箱机3091的浇注底板10和下箱砂型322、上箱砂型321；所述浇注底板10 的底侧面装有耐高温浇注底板RFID 1010；

首先输送一对下箱砂型322、上箱砂型321和浇注底板10至合箱工位309，浇注底板10进 入时将剩余造型底板9顶出；合箱机3091将B处下箱砂型322夹起放置在浇注底板10上，再将A处上箱砂型321夹起同时翻转180度，通过上砂箱101的合箱定位销孔112与下砂箱102的合箱定位销111准确配合盖在下箱砂型322上，形成合箱后的完整铸型33，合箱完成后合箱机3091控制系统通知上位MES系统，MES系统将下箱砂型322、上箱砂型321 和浇注底板RFID 1010自动关联，后面的工序将以浇注底板RFID 1010唯一识别编码；

其中，浇注底板10通过浇注底板回转系统进入合箱工位309，下箱砂型322、上箱砂型321 原来的造型底板9变回空的造型底板9，造型底板RFID 91原来的信息会自动擦除，并通过 造型底板回转系统回转到地下回板辊道923供翻转起模机3051重复使用。

(7)带有浇注底板10的铸型33进入锁箱工位，在铸型两侧分别上2个箱卡37，采用液压紧固装置将4个箱卡同时顶紧，而后在铸型直浇口处打封箱胶加浇口杯38，即完成铸型33的锁箱工作；锁箱后的铸型33通过机动辊道及铸型十字辊道43进入铸型立体库41。

(8)所述铸型立体库控制单元55通过总控单元51接收到MES系统的铸型入库信息时，铸型RFID读卡器42读取浇注底板RFID1010后，铸型立体库41控制系统界面上显示铸型RFID唯一编码；MES系统将铸型入库指令传递给铸型十字辊道43和铸型立体库控制系统，铸型立体库控制系统调度铸型十字辊道43、铸型堆垛机开始协同作业；铸型立体库系统4的铸型堆垛机完成作业后告知上位MES系统，完成铸型入库作业，并记录铸型的存储位置及铸型产品型号、生产数量、完成时间。

需要说明的是，由于在合箱工位309中已经识别了浇注底板RFID1010，且只有单个通道入砂型库，这里可不配置铸型RFID读卡器42。

所述铸型立体库控制系统负责管理铸型立体库41中的货位状态、铸型停留时长信息，停留时长从入库完成开始计算；存储策略按就近原则，从下层到上层、从右(出库口位置) 向左，将铸型逐个放置在离出库口最近的货位；铸型立体库控制系统支持按入库队列先进先 出规则，按时自动出库，将铸型输送至下一道浇注工序。

不良品铸型33可由铸型堆垛机搬运直接流向浇注线辊道，并通过升降转运车进入冷却立体库的底层机动辊道，再通过落砂转运小车进入落砂工序直接落砂，其上砂箱101、下砂箱102进入砂箱立体库13，其浇注底板10通过浇注底板回转系统进入合箱工位309；

工序3带有浇注底板10的铸型33运转至浇注工序、冷却工序及落砂工序，发现浇注铸型产品质量异常，MES系统根据每一铸型产品的浇注底板RFID1010的唯一编码信息，通过落砂工序的落砂RFID读卡器，智能快速地将质量异常的铸型产品进行隔离并实现质量追溯。

整个造型系统的造型圈拥有四种运行模式：

第一种造型圈模具预热模式及造型底板直通模式：将按顺序排列在造型圈循环机动辊道的多副模具依次进入表干炉3041预热，预热一定时间后，即开启造型圈正常生产模式；模具预热期间，开启翻转起模机3051直通模具模式，即翻转起模机3051与造型底板回转系统处于输送辊道状态，直接让预热模具通过，并通过1#转运小车6将预热模具流转至套箱工位301及造型工位302；开启造型底板直通模式即造型底板回转系统的2#升降辊道15上升造型底板9，翻转起模机3051处于输送辊道状态，直接让造型底板9通过，并通过1#转运小车6、3#转运小车8及机动辊道将造型底板9流转至合箱工位309，再返回造型底板回转系统。

第二种造型圈正常生产模式：

按照MES系统的生产指令队列，多副模具依次沿造型圈的机动辊道循环套箱、填砂紧实、刮砂、表干固化、翻转起模；翻转起模前，进造型底板(9)，翻转180度，造型底板9平面朝下，进下砂箱砂型3121，下砂箱砂型3121上升后顶住造型底板9；翻转180度后起模， 模具与砂型分离后送出下箱砂型322，进造型底板9，翻转180度后送出下模具底板232； 此时造型底板9平面朝下，进上砂箱砂型3111，上砂箱砂型3111上升后顶住造型底板9； 翻转180度后起模，模具与砂型分离后送出上箱砂型321，进造型底板9，翻转180度后送 出上模具底板231；如此循环翻转起模，砂箱砂型翻转起模前，造型底板9回转系统的2#升 降车辊道922总是上升配备空的造型底板9跟后，并保持造型底板9-下砂箱砂型3121-造 型底板9-上砂箱砂型3111-造型底板9的对应节拍；起模好的一对下箱砂型322、上箱砂型321依次通过1#转运小车6、3#转运小车8及机动辊道流转至下一道工位。

需要说明的是，只有在翻转起模前，总是在下砂箱砂型3121或下砂箱砂型3121之后跟着空的造型底板9，其它的模具预热及造型底板9直通模式保持2#升降车辊道922输送辊道状态。

第三种造型圈模具出库模式：模具立体库控制单元53通过总控单元51接收到MES系统的生产指令队列信息时，MES系统将模具出库指令传递给模具出库辊道28和模具立体库控制系统，模具立体库控制系统调度模具堆垛机、模具十字辊道25、模具旋转辊道26及2#转运小车7、模具出库辊道28、1#转运小车6开始协同作业，将生产指令队列各工单的上模具201、下模具202按顺序排列出库，并进入造型系统3的造型圈循环机动辊道上，同时模具出库辊道28上模具RFID读卡器29识别模具RFID 22后，告知上位MES系统，完成 模具出库作业。

第四种造型圈模具回库模式：

当多副模具或某副模具完成造型生产指令时，MES系统就将此多副模具或某副模具自动进入模具回库模式，模具进库辊道27上的模具RFID读卡器29自动识别模具RFID22，MES系统将模具回库指令传递给模具进库辊道27和模具立体库控制系统，模具立体库控制系统 调度1#转运小车6、模具进库辊道27、2#转运小车7和模具旋转辊道26、模具十字辊道25、模具堆垛机开始协同作业；模具立体库系统2的模具堆垛机完成作业后告知上位MES系统，完成模具回库作业，并自动记录模具的存储位置及模具型号。

其中，砂箱出库辊道14、模具出库辊道28设置在上下两层辊道上，其中，砂箱出库辊道14设置在上层，模具出库辊道28设置在下层。

其中，下砂箱102、上砂箱101沿上层砂箱出库辊道14运行，并通过升降辊道15将下砂箱102、上砂箱101转运至下层输送辊道并进入套箱工位301，在套箱工位301的砂箱 进口处设有砂箱BCD识别器34。

由于下砂箱102的合箱定位销111朝上，故此在合箱工位309需要将下砂箱102翻转180度，将下砂箱102的合箱定位销111及分型面朝下，保证下砂箱102的合箱定位销111 与下模具202的砂箱定位销211孔配合；上砂箱101的合箱定位销孔112及分型面朝下，方便上砂箱101的合箱定位销孔112与上模具201的砂箱定位销211配合。

其中，造型底板回转系统包括1#升降车辊道921、地下回板辊道923、2#升降车辊道922及造型底板回转控制系统，所述地下回板辊道923设置在造型圈循环机动辊道及表干炉3041的下方。

其中，表干炉3041设置在造型圈循环机动辊道的上方，所述表干炉3041采用天然气燃烧装置及循环风机、温度传感器来控制表干炉3041内温度，烘干时长由砂箱砂型停留时间得到，PLC实时采集表干炉3041内温度至存储块，MES系统按采样频率不断读取至上位MES系统并写入数据库，最终可在总控系统5界面上绘制出温度变化曲线。

需要说明的是，整个树脂砂造型流水线系统设有多层服务架构：应用服务层、数据服务层、设备控制层，数据服务层为应用层提供业务数据访问服务，针对实时MES系统，抽象出所有底层设备的状态储存在服务器内存中，满足工艺过程中每道工序及工位的动态实时人机交互，数据服务层及采集系统通过网络连接多套控制系统，多层架构将上层应用与底层设备分离，使得应用层只与中间数据服务层打交道，便于未来生产设备的更新升级。

整个树脂砂造型流水线系统配置两台服务器，数据库服务器用于存储时序生产数据，提供MES内存和日志存储，同时将运行多个线程负责实时采集PLC数据；应用服务器为各类砂箱立体库13、模具立体库24、铸型立体库41、冷却立体库上工控机终端及各个造型工序、合箱工序、浇注工序、落砂工序终端提供业务逻辑、Web应用和消息服务。

本发明的四种运行模式，操作方便，实用性强，省时省力，满足了树脂砂造型流水线智能化生产要求，且本发明的造型流水线生产系统的控制方法，智能化程度高，布局紧奏合理，并通过MES系统及FRID电子标签系统，灵活自动排程排产，生产全过程监控，方便质量追溯。

以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.基于MES的智能化树脂砂造型流水线生产系统的控制方法，其特征在于：所述生产系统包括砂箱立体库系统(1)、模具立体库系统(2)、造型系统(3)、铸型立体库系统(4)和总控系统(5)，所述砂箱立体库系统(1)包括砂箱立体库(13)、砂箱堆垛机、砂箱立体库控制系统、砂箱进库辊道、砂箱出库辊道(14)，所述模具立体库系统(2)包括模具立体库(24)、模具堆垛机、模具立体库控制系统、模具十字辊道(25)、模具旋转辊道(26)、2#转运小车(7)、模具进库辊道(27)、模具出库辊道(28)、模具RFID读卡器(29)，所述造型系统(3)包括套箱机(3011)、树脂砂造型机(3021)、刮砂装置(3031)、表干炉(3041)、翻转起模机(3051)、流涂装置(3067)、合箱机(3091)、锁箱装置(3101)、机动辊道、造型底板回转系统、浇注底板回转系统、1#转运小车(6)、3#转运小车(8)、4#转运小车(81)，所述铸型立体库系统(4)包括铸型立体库(41)、铸型堆垛机、铸型立体库控制系统、铸型RFID读卡器(42)、铸型十字辊道(43)；

所述总控系统(5)包括总控单元(51)、砂箱立体库控制单元(52)、模具立体库控制单元(53)、造型控制单元(54)、铸型立体库控制单元(55)；

所述控制方法包括：所述总控系统(5)可接受MES系统的生产计划指令，生产计划由多个工单组成，工单包括模具的型号、生产数量、计划生产时间、计划完成时间、优先级，工单一旦确认，即进入排程队列，MES系统根据生产计划进行自动排程计算，也允许人工调整，包括插单、取消以及对工单优先级、生产数量等参数的修改，生产指令将自动重排，最终输出MES可执行的生产指令队列，并自动按造型流水线各系统及控制单元分解执行，生产指令队列中每一条生产指令通过造型流水线执行一次最终可产出一个铸型产品；

MES系统将每个生产指令分解为2条上砂箱(101)、下砂箱(102)出库指令和2条上模具(201)、下模具(202)出库指令，指令中的砂箱型号和模具型号根据砂箱立体库系统(1)、模具立体库系统(2)的数据库相互匹配，分别交由砂箱立体库控制系统和模具立体库控制系统自动配货出库；

基于MES的智能化树脂砂造型流水线生产工艺流程，包括以下工序：

工序1砂箱入库：砂箱为一副砂箱(11)，分为上砂箱(101)、下砂箱(102)，其中上砂箱分型面(1011)上设有2个合箱定位销孔(112)，一个为合箱扁形定位销孔(112a)，一个为合箱圆形定位销孔(112b)，下砂箱分型面(1021)上设有2个与上砂箱(101)相对应的合箱定位销(111)，一个为合箱扁形定位销(111a)，一个为合箱圆形定位销(111b)；在上砂箱(101)、下砂箱(102)的侧面分别装有砂箱BCD码(12)，用以识别砂箱型号和上砂箱(101)、下砂箱(102)；将砂箱(11)交由砂箱进库辊道，砂箱BCD识别器(34)自动识别砂箱型号，砂箱立体库控制系统界面上显示砂箱BCD编码；MES系统将砂箱入库指令传输给砂箱立体库控制系统，指挥砂箱立体库系统(1)的砂箱堆垛机开始作业；砂箱堆垛机完成作业后，通知上位MES系统，完成砂箱入库作业，并记录砂箱(11)的存储位置及砂箱型号、数量；

新模具入库：产品模具为一副模具(21)，分为上模具(201)、下模具(202)，其中上模具分型面(2011)上设有2个砂箱定位销(211)，一个为砂箱扁形定位销(211a)，一个为砂箱圆形定位销(211b)；下模具分型面(2021)上设有2个与上模具(201)相对应的砂箱定位销孔(212)，一个为砂箱扁形定位销孔(212a)，一个为砂箱圆形定位销孔(212b)；上模具(201)、下模具(202)分别安装固定在2块底板上，底板可以在输送辊道上运行，并在上模具底板(231)、下模具底板(232)的侧面分别装有模具RFID(22)，用以识别模具型号和上模具(201)、下模具(202)；将模具(21)由天车吊至模具RFID识别工位，模具RFID读卡器(29)读取模具RFID(22)后，模具立体库控制系统界面上显示模具RFID(22)唯一编码；MES系统将模具入库指令传递给模具进库辊道(27)和模具立体库控制系统，模具立体库控制系统调度模具进库辊道(27)、1#转运小车(6)、2#转运小车(7)和模具旋转辊道(26)、模具十字辊道(25)、模具堆垛机开始协同作业；模具立体库系统(2)的模具堆垛机完成作业后告知上位MES系统，完成模具入库作业，并记录模具(21)的存储位置及模具型号；

所述砂箱立体库控制单元(52)通过总控单元(51)接收到MES系统的生产指令队列信息时及下一阶段的造型系统(3)砂箱需求信息时，将生产指令队列工单的产品模具配套的下砂箱(102)、上砂箱(101)按顺序排列出库，并通过砂箱出库辊道(14)进入造型系统(3)的套箱工位(301)；

所述模具立体库控制单元(53)通过总控单元(51)接收到MES系统的生产指令队列信息时及下一阶段的造型系统(3)产品模具需求信息时，将生产指令队列各工单的下模具(202)、上模具(201)按顺序排列出库，并通过模具十字辊道(25)、模具旋转辊道(26)、2#转运小车(7)、模具出库辊道(28)及1#转运小车(6)进入造型系统(3)的造型圈循环机动辊道；

工序2所述造型控制单元(54)通过总控单元(51)接收到MES系统的生产指令队列信息时，将生产指令队列各工单的产品模具按顺序排列在造型圈循环机动辊道上，开启造型圈模具预热模式，模具预热到位后，开启造型圈正常生产模式；

(1)按照生产指令及程序要求，下模具(202)与下砂箱(102)到达套箱工位(301)后，套箱机(3011)需要将下砂箱(102)翻转180度，将下砂箱(102)的合箱定位销(111)朝下，而后将下砂箱(102)的合箱定位销(111)插入到相对应的下模具(202)的砂箱定位销孔(212)内，直至下砂箱分型面(1021)与下模具分型面(2021)贴合；当上模具(201)与上砂箱(101)到达套箱工位(301)后，直接将上砂箱(101)的合箱定位销孔(112)套在上模具(201)的砂箱定位销(211)上，直至上砂箱分型面(1011)与上模具分型面(2011)贴合；

(2)下砂箱(102)与下模具(202)、上砂箱(101)与上模具(201)套箱完成后，由套箱机控制系统给出完成信号，砂箱立体库系统(1)的MES系统记录完成时间，并将上模具RFID(221)与上砂箱BCD码(121)、下模具RFID(222)与下砂箱BCD码(122)分别绑定；套箱后的砂箱模具(31)通过造型圈的循环机动辊道进入造型工位(302)，填砂振实，再用刮砂装置(3031)将砂箱表面的砂刮平；造型后的砂箱砂型进入表干炉(3041)停留烘干固化一定时间后，流转至翻转起模工位(305)；

(3)翻转起模机(3051)先将造型底板(9)翻转至上方，进下砂箱砂型(3121)，期间通过翻转RFID识别器(35)自动识别造型底板RFID(91)和模具RFID(22)，盖造型底板(9)，再翻转180度，然后将下砂箱砂型(3121)的模具与砂型分离变成下箱砂型(322)，下箱砂型(322)落在造型底板(9)上，送出带有造型底板(9)的下箱砂型(322)后，并通过1#转运小车(6)流转至下一道流涂工位；然后再次翻转180度后送出下模具底板(232)，原来的下模具底板(232)被替换为空的造型底板(9)，下模具底板(232)通过1#转运小车(6)进入造型圈套箱工位(301)循环使用；上砂箱砂型(3111)起模同下砂箱砂型(3121)，当下砂箱砂型(3121)、上砂箱砂型(3111)起模工序完成后通知上位MES系统将造型底板RFID(91)与生产指令自动关联，之后的工序将以造型底板RFID(91)为唯一识别编码；若翻转起模后发现下箱砂型(322)有质量缺陷，需要人工干预处理，将有缺陷的下箱砂型(322)用天车吊走，将完好的上箱砂型(321)先送至模具进库辊道(27)处暂存，指挥控制同一下模具底板(232)从套箱至起模的工序流程中下箱砂型(322)正常生产而上箱砂型(321)忽略，等待好的下砂箱砂型(3121)起模完成后，紧接着让暂存的上箱砂型(321)跟随其后流转至下一道流涂工位；若翻转起模后发现上箱砂型(321)质量缺陷，将有缺陷的上箱砂型(321)用天车吊走，将完好的下箱砂型(322)先送至模具进库辊道(27)处暂存，指挥控制同一上模具底板(231)从套箱至起模的工序流程中上箱砂型(321)正常生产而下箱砂型(322)忽略，等待好的上砂箱砂型(3111)起模完成后，先让暂存的下箱砂型(322)先行，上箱砂型(321)跟随其后流转至下一道流涂工位；若翻转起模后发现上箱砂型(321)、上箱砂型(321)一并损坏，则一并用天车吊走，MES系统中记录不良品+1，补产+1；

(4)带有造型底板(9)的一对下箱砂型(322)、上箱砂型(321)经过修型吹砂干净后，通过机动辊道及1#转运小车(6)、3#转运小车(8)分别进入1#流涂工位(306)、2#流涂工位(307)，可同时处理一对下箱砂型(322)、上箱砂型(321)的流涂作业，确保先下箱砂型(322)后上箱砂型(321)的行走顺序；若流涂工位发现下箱砂型(322)、上箱砂型(321)有质量缺陷可放弃将之标识为不良品，仍然可执行合箱作业，但合箱后的铸型(33)也被标识为不良品，后面的工序可区别处理，例如锁箱就可以忽略，同时MES系统中记录不良品+1，补产+1；

(5)流涂后的下箱砂型(322)、上箱砂型(321)通过机动辊道进入下芯工位(308)，修整砂型，补刷涂料，下芯，将下箱砂型(322)、上箱砂型(321)型腔的余砂吹干净，并在下箱砂型(322)分型面的周边打封箱胶，完成合箱前的准备工作；

(6)合箱机(3091)将一对下箱砂型(322)、上箱砂型(321)合并成一个完整铸型(33)，使用浇注底板(10)替换2块造型底板(9)，铸型(33)置于浇注底板(10)上；此合箱工位(309)设有合箱RFID识别器(36)，能准确识别实际进入合箱机(3091)的浇注底板(10)和下箱砂型(322)、上箱砂型(321)；所述浇注底板(10)的底侧面装有耐高温浇注底板RFID(1010)；首先输送一对下箱砂型(322)、上箱砂型(321)和浇注底板(10)至合箱工位(309)，浇注底板(10)进入时将剩余造型底板(9)顶出；合箱机(3091)将下箱砂型(322)夹起放置在浇注底板(10)上，再将上箱砂型(321)夹起同时翻转180度，通过上砂箱(101)的合箱定位销孔(112)与下砂箱(102)的合箱定位销(111)准确配合盖在下箱砂型(322)上，形成合箱后的完整铸型(33)，合箱完成后合箱机控制系统通知上位MES系统，MES系统将下箱砂型(322)、上箱砂型(321)和浇注底板RFID(1010)自动关联，后面的工序将以浇注底板RFID(1010)为唯一识别编码；其中，浇注底板(10)通过浇注底板回转系统进入合箱工位(309)，下箱砂型(322)、上箱砂型(321)原来的造型底板(9)变回空的造型底板(9)，造型底板RFID(91)原来的信息会自动擦除，并通过造型底板回转系统回转到地下回板辊道(923)供翻转起模机(3051)重复使用；

(7)带有浇注底板(10)的铸型(33)进入锁箱工位，在铸型两侧分别上2个箱卡，采用液压紧固装置将4个箱卡(37)同时顶紧，而后在铸型直浇口处打封箱胶加浇口杯(38)，即完成铸型(33)的锁箱工作；锁箱后的铸型(33)通过机动辊道及铸型十字辊道(43)进入铸型立体库(41)；

(8)所述铸型立体库控制单元(55)通过总控单元(51)接收到MES系统的铸型入库信息时，铸型RFID读卡器(4)读取浇注底板RFID(1010)后，铸型立体库控制系统界面上显示铸型RFID唯一编码；MES系统将铸型入库指令传递给铸型十字辊道(41)和铸型立体库控制系统，铸型立体库控制系统调度铸型十字辊道(41)、铸型堆垛机开始协同作业；铸型立体库系统(4)的铸型堆垛机完成作业后告知上位MES系统，完成铸型入库作业，并记录铸型(33)的存储位置及铸型产品型号、生产数量、完成时间；

所述铸型立体库控制系统负责管理铸型立体库(41)中的货位状态、铸型(33)停留时长信息，停留时长从入库完成开始计算；存储策略按就近原则，从下层到上层、从右(出库口位置)向左，将铸型(33)逐个放置在离出库口最近的货位；铸型立体库控制系统支持按入库队列先进先出规则，按时自动出库，将铸型输送至下一道浇注工序；不良品铸型(33)可由铸型堆垛机搬运直接流向浇注线辊道，并通过升降转运车进入冷却立体库的底层机动辊道，再通过落砂转运小车进入落砂工序直接落砂，其上砂箱(101)、下砂箱(102)进入砂箱立体库(13)，其浇注底板(10)通过浇注底板回转系统进入合箱工位(309)；

工序3带有浇注底板(10)的铸型(33)运转至浇注工序、冷却工序及落砂工序，发现浇注铸型产品质量异常，MES系统根据每一铸型产品的浇注底板RFID(1010)的唯一编码信息，通过落砂工序的落砂RFID读卡器，智能快速地将质量异常的铸型产品进行隔离并实现质量追溯；

所述造型系统的造型圈拥有四种运行模式：

第一种造型圈模具预热模式及造型底板直通模式：将按顺序排列在造型圈循环机动辊道的多副模具(21)依次进入表干炉(3041)预热，预热一定时间后，即开启造型圈正常生产模式；模具预热期间，开启翻转起模机(3051)直通模具模式，即翻转起模机(3051)与造型底板回转系统处于输送辊道状态，直接让预热模具通过，并通过1#转运小车(6)将预热模具流转至套箱工位(301)及造型工位(302)；开启造型底板直通模式即造型底板回转系统的2#升降车辊道(922)上升造型底板(9)，翻转起模机(3051)处于输送辊道状态，直接让造型底板(9)通过，并通过1#转运小车(6)、3#转运小车(8)及机动辊道将造型底板(9)流转至合箱工位(309)，再返回造型底板回转系统；

第二种造型圈正常生产模式：按照MES系统的生产指令队列，多副模具依次沿造型圈的机动辊道循环套箱、填砂紧实、刮砂、表干固化、翻转起模；翻转起模前，进造型底板(9)，翻转180度，造型底板(9)平面朝下，进下砂箱砂型(3121)，下砂箱砂型(3121)上升后顶住造型底板(9)；翻转180度后起模，模具与砂型分离后送出下箱砂型(322)，进造型底板(9)，翻转180度后送出下模具底板(232)；此时造型底板(9)平面朝下，进上砂箱砂型(3111)，上砂箱砂型(3111)上升后顶住造型底板(9)；翻转180度后起模，模具与砂型分离后送出上箱砂型(321)，进造型底板(9)，翻转180度后送出上模具底板(231)；如此循环翻转起模，砂箱砂型翻转起模前，造型底板(9)回转系统的2#升降车辊道(922)总是上升配备空的造型底板(9)跟后，并保持造型底板(9)-下砂箱砂型(3121)-造型底板(9)-上砂箱砂型(3111)-造型底板(9)的对应节拍；起模好的一对下箱砂型(322)、上箱砂型(321)依次通过1#转运小车(6)、3#转运小车(8)及机动辊道流转至下一道工位；

第三种造型圈模具出库模式：模具立体库控制单元(53)通过总控单元(51)接收到MES系统的生产指令队列信息时，MES系统将模具出库指令传递给模具出库辊道(28)和模具立体库控制系统，模具立体库控制系统调度模具堆垛机、模具十字辊道(25)、模具旋转辊道(26)及2#转运小车(7)、模具出库辊道(28)、1#转运小车(6)开始协同作业，将生产指令队列各工单的上模具(201)、下模具(202)按顺序排列出库，并进入造型系统(3)的造型圈循环机动辊道上，同时模具出库辊道(28)上模具RFID读卡器(29)识别模具RFID(22)后，告知上位MES系统，完成模具出库作业；

第四种造型圈模具回库模式：当多副模具或某副模具完成造型生产指令时，MES系统就将此多副模具或某副模具自动进入模具回库模式，模具进库辊道(27)上的模具RFID读卡器(29)自动识别模具RFID(22)，MES系统将模具回库指令传递给模具进库辊道(27)和模具立体库控制系统，模具立体库控制系统调度1#转运小车(6)、模具进库辊道(27)、2#转运小车(7)和模具旋转辊道(26)、模具十字辊道(25)、模具堆垛机开始协同作业；模具立体库系统(2)的模具堆垛机完成作业后告知上位MES系统，完成模具回库作业，并自动记录模具的存储位置及模具型号。

2.根据权利要求1所述的基于MES的智能化树脂砂造型流水线生产系统的控制方法，其特征在于：所述砂箱出库辊道(14)、模具出库辊道(28)设置在上下两层辊道上，其中，砂箱出库辊道(14)设置在上层，模具出库辊道(28)设置在下层。

3.根据权利要求1所述的基于MES的智能化树脂砂造型流水线生产系统的控制方法，其特征在于：所述下砂箱(102)、上砂箱(101)沿上层砂箱出库辊道(14)运行，并通过升降辊道(15)将下砂箱(102)、上砂箱(101)转运至下层输送辊道并进入套箱工位(301)，在套箱工位(301)的砂箱进口处设有砂箱BCD识别器(34)。

4.根据权利要求1所述的基于MES的智能化树脂砂造型流水线生产系统的控制方法，其特征在于：所述造型底板回转系统包括1#升降车辊道(921)、地下回板辊道(923)、2#升降车辊道(922)及造型底板回转控制系统，所述地下回板辊道(923)设置在造型圈循环机动辊道及表干炉(3041)的下方。

5.根据权利要求1所述的基于MES的智能化树脂砂造型流水线生产系统的控制方法，其特征在于：所述表干炉(3041)设置在造型圈循环机动辊道的上方，所述表干炉(3041)采用天然气燃烧装置及循环风机、温度传感器来控制表干炉(3041)内温度，烘干时长由砂箱砂型停留时间得到，PLC实时采集表干炉(3041)内温度至存储块，MES系统按采样频率不断读取至上位MES系统并写入数据库，最终可在总控系统(5)界面上绘制出温度变化曲线。

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