CN114290073A - 钢轨焊接生产线的智能化管理系统及钢轨焊接生产线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钢轨焊接生产线的智能化管理系统及钢轨焊接生产线，实现了钢轨闪光焊接头生产过程全流程实时监控、记录、分析、管理。本发明的智能化管理系统包括：采集数据的多个信息采集设备；多个工位计算机，用于接收和处理采集到的数据并将其传送至服务器，并控制各自的工位的作业；服务器，其解析和存储数据，并将规定的数据和/或解析结果传输至规定的工位；与多个工位计算机和服务器连接的网络设备，其中，至少焊接工位和热处理工位的PLC控制器能够将数据实时传输至服务器进行实时解析，至少焊接工位具有第一限位开关，当第一限位开关检测到钢轨到达指定位置时将该信息上传给服务器，辊道线被控制停止运行，直至焊机工作作业完成。

Description

钢轨焊接生产线的智能化管理系统及钢轨焊接生产线

技术领域

本发明涉及一种钢轨焊接生产线，更具体地，涉及焊轨基地生产线的智能化管理系统。

背景技术

目前，作为一种钢轨焊接生产线的钢轨闪光焊轨基地将短钢轨通过焊接形成长钢轨，整个流程包括钢轨母材配轨、除锈、焊接、热处理、粗铣、修磨、矫直、精磨、外观检测、探伤、长轨出厂等工序。通常是用辊道线来将钢轨传送到实施上述这些工序的工位，来依次实施这些工序。各工序之间在作业方式方法上相互独立，同时具有一定的关联性，焊轨生产线的生产信息数据种类非常多，数据信息管理的工作量相对较大。

发明内容

要解决的技术问题

现有技术中焊轨基地多采用管理和技术人员通过报表、电话和现场交流等方式获取信息和指导生产。目前这种生产模式下主要存在以下几个问题。各工位都需要人工值守，测量或协助完成生产，有些工位甚至需要3～5个工人进行作业；生产信息的采集都是独立运作，存在管理盲区，如果出现不合格产品不易认定责任，无法保证可追溯性；生产信息数据独立存储，不适合长期保存；焊轨生产线各工位之间的距离较远，需要管理人员到各工位逐一进行数据收集工作，耗费了大量时间与精力；随着生产的进行，收集到的生产信息数据越来越多，总量巨大，整理起来也比较耗费时间，数据管理工作的效率较低；生产信息数据复制成本较高，可传递性较差，无法完整的交付给客户和上级监督部门；各工序之间数据单独存储，纸质和电子数据表格共存，数据管理工作量大、利用率低，不易查询、检索或进行溯源；作为质量依据的生产信息数据只是独立的测量数值，不能直观的体现出作业情况与质量变化趋势，如果要对生产情况进行分析，还需要借助大量其他工具的帮助。

此外，现有技术中，生产线的运行，例如为了辊道线运送的停止和启动是在各个工序中手动控制的，由于不能实现联锁控制，会影响整个钢轨焊接生产线的工作效率和运行可靠性。

此外，由于现有技术中没有对各个工序产生的生产信息数据进行上传汇总，更不能对这些生产信息数据进行分析处理，因此无法在生产过程中对产品质量及生产线健康状态进行及时的管理。

本发明是鉴于上述情况而做出的，其提供一种钢轨焊接生产线的智能化管理系统以及包括智能化管理系统的钢轨焊接生产线，能够实时地进行数据的采集、传输和实时解析，并能够对生产线进行连锁控制。

此外，本发明提供一种钢轨焊接生产线的智能化管理系统以及包括智能化管理系统的钢轨焊接生产线，其还能够进行产品质量判定和生产线健康状态预警。

用于解决技术问题的技术手段

为了解决上述技术问题，本发明提供一种钢轨焊接生产线的智能化管理系统，其特征在于，所述钢轨焊接生产线包括多个工位，焊接前后的钢轨被载置于辊道线，依次被输送至所述多个工位，各个工位具有PLC控制器，所述智能化管理系统包括：多个信息采集设备，其分别被配置在多个工位，用于采集在各个工位产生的数据；多个工位计算机，其分别被配置在所述多个工位，用于接收和处理所述信息采集设备所采集的数据并将其传送至服务器，并且与各自工位的所述PLC控制器连接来对各自的工位的作业进行控制；服务器，其经由网络设备与所述多个工位计算机连接，接收来自所述多个工位计算机的、由所述多个信息采集设备所采集的数据，对这些数据进行解析和存储，并根据需要将规定的数据和/或解析结果传输至规定的工位；网络设备，其与所述多个工位计算机和所述服务器连接，在这些工位计算机以及服务器之间进行信息的传递，其中，所述多个工位中的至少焊接工位和热处理工位的所述PLC控制器具有数据接口，能够将采集的生产过程的数据经由所述多个工位计算机和所述网络设备实时传输至所述服务器，由服务器进行实时解析，至少所述焊接工位具有第一限位开关，当所述第一限位开关检测到钢轨到达指定位置时能够将该信息上传给所述服务器，在智能化管理系统的控制下辊道线停止运行，直至焊机工作作业完成。

优选地，本发明提供一种智能化管理系统，还包括：接头质量判定模块，其将在焊接过程形成的焊接电压、电流、压力、位移随时间的数据与规定的阈值进行比较，如果超出阈值则给出预警，并结合后续的热处理、探伤或平直度的数据对接头的质量做出判断。

优选地，本发明提供一种智能化管理系统，所述多个信息采集设备所采集的数据，还包括所述生产线中的生产设备的关键开关量、液压系统油压、油温、冷却水温度、限位开关信息的实测数据，所述智能化管理系统还包括生产线健康状态预警模块，其将所述设备状态实测数据与预先存储的正常状态下的设备状态信息进行比对，当至少一个所述实测数据与所对应的正常状态下的设备状态信息之差超过阈值时，进行预警并将比较结果反馈至所述生产线。

此外，本发明提供一种钢轨焊接生产线，包括多个工位，焊接前后的钢轨被载置于辊道线，依次被输送至所述多个工位，各个工位具有PLC控制器，其特征在于，所述钢轨焊接生产线包括智能化管理系统，所述智能化管理系统包括：多个信息采集设备，其分别被配置在多个工位，用于采集在各个工位产生的数据；多个工位计算机，其分别被配置在所述多个工位，用于接收和处理所述信息采集设备所采集的数据并将其传送至服务器，并且与各自工位的所述PLC控制器连接来对各自的工位的作业进行控制；服务器，其经由网络设备与所述多个工位计算机连接，接收来自所述多个工位计算机的、由所述多个信息采集设备所采集的数据，对这些数据进行解析和存储，并根据需要将规定的数据和/或解析结果传输至规定的工位；网络设备，其与所述多个工位计算机和所述服务器连接，在这些工位计算机以及服务器之间进行信息的传递，其中，所述多个工位中的至少焊接工位和热处理工位的所述PLC控制器具有数据接口，能够将采集的生产过程的数据经由所述多个工位计算机和所述网络设备实时传输至所述服务器，由服务器进行实时解析，至少所述焊接工位具有第一限位开关，当所述第一限位开关检测到钢轨到达指定位置时能够将该信息上传给所述服务器，在智能化管理系统的控制下辊道线停止运行，直至焊机工作作业完成。

技术效果

本发明的钢轨焊接生产线的智能化管理系统以及包括智能化管理系统的钢轨焊接生产线，能够实时采集多部PLC控制系统的大量生产数据并实时地上传到服务器，建立了统一管理平台，实现了钢轨闪光焊接头生产过程全流程实时监控、记录、分析、管理。能够确保管理和技术人员实时掌握生产线运行情况，提高对钢轨接头生产过程的动态反应能力。建立了接头生产全过程信息，为后期接头服役过程出现问题时提供可溯源的信息参考。

此外，由于通过智能化管理系统能够实现钢轨焊接生产线的联锁控制，与现有的各工序手动控制相比，能够提高钢轨焊接生产线的工作效率和运行可靠性。

此外，由于智能化管理系统具有接头质量判定模块和生产线健康状态预警模块，故能够在生产过程中对产品质量及生产线健康状态进行及时的管理。

附图说明

图1是示意性地展示本发明的一实施方式的包括智能化管理系统的钢轨焊接生产线的整体结构的框图；

图2是示意性地表示本发明的一个实施方式的智能化管理系统的组成的框图；

图3是示意性地表示本发明的一个实施方式的钢轨焊接生产线的各构成部分的框图；

图4是示意性地表示本发明的一个实施方式的智能化管理系统的管控操作的框图。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的具体实施方式。

图1是示意性地展示本发明的一实施方式的包括智能化管理系统的钢轨焊接生产线的整体结构的框图。本发明的一实施方式的包括智能化管理系统的钢轨焊接生产线的整体结构如图1所示，其包括接头生产设备1、信息采集设备2、网络设备3、工位计算机4、服务器5。接头生产设备1主要包括除锈机、焊机、粗铣机、热处理机、喷风机、矫直机、精磨机、外观检测平直度仪、探伤仪。每个设备所在的工作区域被称为工位，例如焊机所在的工作区域被称为焊接工位。每个工位可以包括PLC控制器来实现对该设备的控制。信息采集设备2可以根据需要分别设置在各个工位，可以包括各生产设备配置的PLC控制器、条码打码机、标签扫描枪、手持标签扫描枪、工业手机采集器；网络设备3可以包括无线路由器、交换机、网线、光纤、光纤收发器；工位计算机4可以根据需要分别设置在各个工位，即包括各生产设备配置的计算机；服务器5可以包括服务器主体、UPS电源、LED显示器。其中，PLC控制器的基本组成结构包括中央处理单元、存储器、电源。中央处理单元能够接收并存储从编程器输入的程序或数据。PLC控制器具有数据接口，能够将采集的生产过程的数据经由所述多个工位计算机和所述网络设备实时传输至服务器。网络设备在焊轨基地建立以各工位为基点的局域以太网，能够在这些工业计算机以及服务器之间进行信息的传递。工位计算机的单机软件例如能够通过Visio2015C#编程来实现。

信息采集设备2、网络设备3、工位计算机4、服务器5是智能化管理系统的组成部分。图2是示意性地表示本发明的一个实施方式的智能化管理系统的组成的框图。智能化管理系统通过网络设备3将钢轨焊接生产线中的多个工位与服务器5连接在一起，能够进行各工位与服务器之间的信息实时传输，并对多个工位进行智能化管理。在图2中，仅示意性地展示了一部分工位，并仅具体展示了焊接工位所包括的构成部分，其他工位所包括的构成部分与焊接工位大致相同，故省略了对它们的图示。

如图2所示，作为生产设备焊接工位包括焊机和PLC控制器，作为智能化管理系统的组成部分，焊接工位包括用于采集该工位的信息的信息采集设备20；工位计算机40，其用于与焊接工位的PLC控制器连接来对焊接工位的作业进行控制，并用于接收和处理包括PLC控制器在内的信息采集设备20所采集的数据并将其传送至服务器5；以及用于控制辊道线的传送和停止的第一限位开关60。关于本发明的智能化管理系统整体以及各个组成部分的操作及功能，后面将进行详细说明。

下面说明本发明的一个实施方式的包括智能化管理系统的钢轨焊接生产线的各构成部分。

图3是示意性地表示本发明的一个实施方式的钢轨焊接生产线的各构成部分的框图。如图3所示，钢轨焊接生产线包括短轨吊装设备、辊道线、除锈机、焊机、粗铣机、热处理机、喷风机、矫直机、精磨机、平直度检验仪、探伤仪、长轨群吊设备。整条生产线在各个工序均采用PLC控制器(可编程逻辑控制器)的控制方式，通过生产线自动化和集中控制，实现整个生产线的钢轨焊前处理、焊接、焊后热处理、接头焊接质量监控功能。每个钢轨生产线短钢轨都采用定尺钢轨，短钢轨定尺长度包括：25m，50m或100m。

其中短钢轨吊装设备将短轨吊装至辊道线，其安装有PLC控制器，主要用于焊前短轨吊装，短轨吊装设备根据PLC控制指令将待焊短钢轨吊装至辊道线。

辊道线装有主动轮、从动轮、限位开关、辊道线运转由PLC控制器控制，主动轮和从动轮按照1:4配置，主动轮电机采用变频器控制。辊道线主要用于输送钢轨，短钢轨吊装至辊道线后由除锈开始至长轨存储前，短钢轨焊接成的长钢轨通过辊道线传送，各工序间辊道线的运行由智能化管理系统控制从而实现了联锁控制。

除锈机安装在焊机工位前，除锈机装有水平磨头、垂直磨头、除尘器、限位开关及PLC控制器。除锈机对短钢轨轨顶、轨底及待焊端面进行除锈，使待焊短钢轨工作面保持良好导电性。除锈长度距端面300mm～600mm。除锈参数存储于服务器中，短钢轨经辊道线运送至除锈机限位开关处，辊道线停止输送，除锈机按照设定程序进行除锈作业。

焊机是钢轨焊接生产线的主要设备，焊机装配有自动对中系统、起拱量控制系统、限位开关、PLC总线控制系统。焊机将辊道线运送来的短钢轨焊接成长钢轨。短钢轨经除锈机除锈后有辊道线运送至焊机工位，焊机限位开关检测到钢轨到指定位置后反馈至PLC控制器，PLC控制器将信息上传，在智能化管理系统的控制下辊道线停止运行，焊机工位自动对中系统夹持右轨将短钢轨进行对中，然后进行焊接作业，焊接作业结束后，在智能化管理系统的控制下生成并打印接头号，自动贴标机将包含接头号的二维码贴在轨腰处。辊道线输送已焊接钢轨进入下一个工序，并准备下一个接头的焊接。

粗铣机主要将钢轨接头焊筋打磨平滑，焊机完成接头焊接作业后，触发辊道线控制，辊道线输送钢轨，焊接接头进入粗铣机工位，粗铣机在工作面安装有接近开关，可以感应接头位置，粗铣机机头下面安装有直线滑轨，机头可以沿直线滑轨进行移动，水平行程400mm～1500mm，粗铣机机头沿直线滑轨运动到接头位置开始作业，粗铣程序启动，机床自动夹紧钢轨，主轴探测系统确定刀具加工起止位置，自动加工，刀具位置铣轨顶及轨底时处于错开状态，避免干涉。

热处理机安装有开合式加热线圈、中频变压器、限位开关、对中系统、纵向移动系统、PLC控制器、红外测温仪，加热线圈在水平和垂直方向安装有导轨，可以实现线圈在水平和垂直方向的对中。钢轨接头经辊道线运送至热处理机限位开关，在智能化管理系统的控制下辊道线停止运行，加热线圈运行至钢轨接头处闭合，形成双匝闭合回路，加热程序开始启动，红外测温仪分别测量轨头和轨底的钢轨温度，当加热温度达到所要求的温度后，停止加热。开合式线圈打开，热处理完成后，在智能化管理系统的控制下发送完成指令，辊道线运行将接头运转至下一工位。

矫直机安装有导轨、高精度激光测距传感器的平直度测量尺、PLC控制器、水平压头。钢轨接头进入矫直工位，高精度激光测距传感器平直度测量尺下降至接近钢轨并左右移动使中心对准焊缝，测量焊缝前后钢轨相对高度并将数据反馈至矫直机控制软件，控制软件根据设定程序计算矫直量，水平压头对钢轨进行矫直，程序完成后，矫直机水平压头回复至初始位置。

精磨机安装有电机驱动器、带有磨头的横梁驱动装置、横梁转动旋臂装置、左右梁电缸驱动器、左右梁位移传感器、PLC控制器。钢轨接头经辊道线运送至精磨机工位后，精磨机通过服务器调取矫直工位接头数据，根据矫直工位接头数据自动选取精磨参数对焊缝规定面和工作面进行精磨。

平直度检测安装有激光传感器、限位开关，接头运送至平直度检测工位，辊道线将钢轨运送至平直度检测工位限位开关位置后停止运送。平直度检测工位安装有直线滑轨，平直度尺可以沿直线滑轨移动，激光传感器检测焊缝位置，平直度尺移动到焊缝位置进行平直度测量。

探伤仪安装有全断面组合探头和直线滑轨，探伤仪可以沿直线滑轨移动，可以自动对每个焊缝进行超声波探伤。

下面说明本发明的一个实施方式的智能化管理系统的功能模块。

智能化管理系统的功能模块包括工位计算机上位机管理模块；数据采集模块；生产管理模块；服务器管理模块；接头质量判定模块；生产线健康状态预警模块。其中上位机管理模块根据各工位实际工作中产生的生产状态信息进行记录和存储；数据采集模块能够进行直接采集和间接采集，直接采集是基于生产设备配置PLC控制器，通过TCP/IP协议将生产设备生产过程中的状态信息基于以太网直接传输至服务器；间接采集模式是读取工位设备控制台的数据以文件方式采集生产过程的数据，采用定时器模式进行数据的读取。生产管理模块用于提供该工位作业信息记录及统计，包括员工信息管理、排班管理、操作员及操作信息管理。服务器管理模块管理各工位生产状态信息和人员信息，监测工位设备运行状态并提供过程溯源和生产数据分析功能。

智能化管理系统根据采集的生产线各设备实时监测数据和信息，通过接头质量判定模块和生产线健康状态预警模块，可以实现接头质量判定、生产线健康状态预警功能。其中接头质量判定模块根据智能管理模块中的接头生产、检验相关标准、判别依据，对接头质量做出判断并记录在服务器管理模块中。

生产线各设备的开关量、油压、温度、限位开关信息通过PLC控制器进行采集并由生产管理模块将设备状态信息实时上传至服务器，服务器将采集到的设备状态与服务器存储的正常状态数据进行比对，并将结果发送至生产线健康状态预警模块，判定结果在显示端进行实时显示，如有异常，管理人员确认后服务器管理模块将结果反馈至生产线。

下面说明本发明的一个实施方式的钢轨焊接生产线的工作流程。

焊接启动后，短轨吊装装置将短钢轨吊装至辊道线后先运送至除锈工位，除锈工位进行作业，除锈完成后短钢轨由辊道线运送至焊接工位，焊机装配有自动对中系统、起拱量控制系统、限位开关、PLC总线控制系统，焊机将辊道线运送来的短钢轨焊接成长钢轨。焊接作业结束后，焊接工位上位机管理模块生成并打印接头号，自动贴标机将包含接头号的二维码贴在轨腰处。后续工位均通过标签扫描枪扫描二维码获取接头编号并存入当前工位数据采集模块。焊机完成接头焊接作业后，触发辊道线控制，辊道线输送钢轨，焊接接头进入粗铣机工位，粗铣机对接头焊瘤进行粗铣，作业完成后辊道线启动将接头运送至热处理工位，热处理机对接头进行热处理作业，达到预定温度后，停止热处理作业，辊道线将接头运送至喷风、修磨工位进行喷风、修磨作业，接头冷却到指定温度，辊道线启动运送钢轨至矫直工位，矫直机平直度尺先对接头进行测量，根据测量结果计算矫直量，矫直机对接头进行矫直作业，作业完成后辊道线将钢轨运至精磨工位，并通过数据采集模块将矫直后接头数据上传到服务器，精磨机上位机管理模块先从服务器调取本次接头号的矫直数据，并根据数据调整精磨量，精磨机作业完成后辊道线运送钢轨至平直度检测工位进行平直度检测，然后进入探伤工位进行探伤，探伤完成后运送至长钢轨存储平台进行储存、出厂。

接头在生产过程中产生的数据通过PLC控制器上传到工位计算机，相应工序通过标签扫描枪和手持标签扫描枪扫描接头信息并把当前工序产生的新的生产信息记录下来，各工序的生产信息通过网络设备上传至服务器，服务器建立相应数据库和数据分析系统，将数据整合后通过LED显示器将生产数据进行展示和反馈。

其中，数据采集内容包括钢轨母材信息，通过将钢厂提供的钢轨母材炉号、成分、生产日期、定长、钢轨型号信息以EXCEL表格形式导入智能化管理系统；

焊接工位生产信息包括获取母材信息、生成接头编号和长轨号、打印接头编号成条形码、焊接接头焊接过程中产生的状态信息，包括：电压、电流、位移、顶锻力、时间、焊接阶段、顶锻量、钢轨消耗、夹紧工况、热输入、自动对中工况；

热处理工位采集信息主要包括：操作员、操作时间、加工钢轨以及热处理过程中产生的状态信息。包括接头的加热曲线、测温点的温度、喷风时间、频率、功率；

矫直工位生产产生的数据信息主要包括：操作员、操作时间、矫直处理过程中产生的状态信息；

精磨工位生产产生的数据信息主要包括：操作员、操作时间、矫直处理过程中产生的状态信息；

探伤工位生产产生的数据信息主要包括：操作员、操作时间、加工钢轨以及探伤过程中产生的状态信息；

平直度检测工位生产产生的数据信息主要包括：操作员、操作时间、加工钢轨以及检测过程中产生的数据信息。

生产管理信息为在各主要生产工位提供该工位作业信息记录及统计，包括员工信息管理、排班管理、配轨管理，此外有技术管理和成品管理对焊轨全流程监控。技术管理在总控室终端机进行数据展示，内容包括日、周、月已完成接头列表及相应报表；查看具体接头详细数据；设置查询条件或按接头号查询接头详细数据；显示当前接头数据及工位工作数据；导入和查询相关检验报告。成品管理包括采用手机APP扫描已装车长轨，取得长轨号，根据长轨号对应的焊接接头号从数据库中提取接头信息打成数据包，此数据包作为该批次出厂长钢轨合格证的一部分；生成产品合格证，可以打印和导出。

下面，结合图4来说明本发明的一个实施方式的智能化管理系统的管控操作。图4是示意性地表示本发明的一个实施方式的智能化管理系统的管控操作的框图。如图4所示，按照钢轨焊接生产线的流程，智能化管理系统的管控操作包括焊前选轨管理、焊接管理、热处理管理、矫直管理、精磨管理、平直度测量管理、探伤数据管理和成品发货管理。此外，与上述这些管理相关联地，智能化管理系统的管控操作还包括服务器管理模块进行的处理(未图示)、接头质量管理和生产线健康状态管理。下面分别对这些管控操作进行说明。

[焊前选轨管理]

焊前选轨管理通过将钢厂提供的钢轨母材炉号、成分、生产日期、定长、钢轨型号信息以EXCEL表格形式导入智能管理系统的服务器。这一步是把钢轨基础信息导入服务器，作为数据溯源的基础钢轨信息。

[焊接工位的管理]

焊接启动后，在智能化管理系统的管控下，短轨吊装装置将短钢轨吊装至辊道线后先运送至除锈工位，除锈工位进行作业，除锈完成后短钢轨由辊道线运送至焊接工位，焊机中的自动对中系统、起拱量控制系统、限位开关、PLC总线控制系统进行工作，焊机将辊道线运送来的短钢轨焊接成长钢轨。焊接作业结束后，焊接工位上位机管理模块生成并打印接头号，自动贴标机将包含接头号的二维码贴在轨腰处。后续工位均通过标签扫描枪扫描二维码获取接头编号并存入当前工位数据采集模块。

整个流程中最重要的是焊接工位，首先在此工位实现短钢轨的焊接，每个接头的焊接数据包括电压、电流、压力、位移、焊接参数等数据在焊接完成后通过搭建的局域网实时传入服务器(焊接工位操作人员、日期等常规信息也一起通过局域网传入服务器数据库)，客户端调用服务器数据信息，可以查看该接头的焊接数据，通过客户端软件将接头电压、电流、压力、位移等数据信息画成直观曲线，由管理人员查看。同时焊接完成后在此工位生成接头编号，这是接头唯一标识，并形成条形码。条码打码机将此条码打印，人工将条码贴至钢轨轨腰，后续对此接头的处理都是先通过条码扫描枪读取接头编号，然后再将各工位接头处理的相应数据和日常操作信息传入服务器。

[热处理工位的管理]

在热处理工位，工作前通过扫描二维码，将自动录入“接头号”和“长轨号”数据，在条形码无法扫描情况下，只需输入“接头号”或“长轨号”即可。热处理机安装有开合式加热线圈、中频变压器、限位开关、对中系统、纵向移动系统、PLC控制器、红外测温仪，加热线圈在水平和垂直方向安装有导轨，可以实现线圈在水平和垂直方向的对中。钢轨接头经辊道线运送至热处理机限位开关，辊道线停止运行，加热线圈运行至钢轨接头处闭合，形成双匝闭合回路，加热程序开始启动，红外测温仪分别测量轨头和轨底的钢轨温度，当加热温度达到所要求的温度后，停止加热。开合式线圈打开，热处理完成后，热处理工位的操作台生产产生的数据，信息主要包括：操作员、操作时间、加工钢轨以及热处理过程中产生的状态信息通过局域网上传至智能化管理系统。热处理设备通过以太网自动录入每个接头的数据，包括接头的加热曲线、测温点的温度、喷风时间、频率、功率等。

[矫直工位的管理]

矫直机安装有导轨、高精度激光测距传感器的平直度测量尺、PLC控制器、水平压头。钢轨接头进入矫直工位，高精度激光测距传感器平直度测量尺下降至接近钢轨并左右移动使中心对准焊缝，测量焊缝前后钢轨相对高度并将数据反馈至矫直机控制软件，控制软件根据设定程序计算矫直量，水平压头对钢轨进行矫直，程序完成后，矫直机水平压头回复至初始位置。矫直工位的操作台生产产生的数据，信息主要包括：操作员、操作时间、矫直处理过程中产生的状态信息。矫直设备通过以太网自动录入每个接头的数据，该数据仅作为接头生成的过程数据供参考。

[精磨工位的管理]

精磨机安装有电机驱动器、带有磨头的横梁驱动装置、横梁转动旋臂装置、左右梁电缸驱动器、左右梁位移传感器、PLC控制器。钢轨接头经辊道线运送至精磨机工位后，精磨机通过服务器调取矫直工位接头数据，根据矫直工位接头数据自动选取精磨参数对焊缝规定面和工作面进行精磨。精磨工位的操作台生产产生的数据，信息主要包括：操作员、操作时间、矫直处理过程中产生的状态信息。精磨工位设电子尺设备，通过以太网录入每个接头的数据。该数据作为接头生产的过程数据供参考。

[探伤数据管理]

探伤仪安装有全断面组合探头和直线滑轨，探伤仪可以沿直线滑轨移动，可以自动对每个焊缝进行超声波探伤。探伤工位的操作台生产产生的数据，信息主要包括：操作员、操作时间、加工钢轨以及探伤过程中产生的状态信息。

[平直度测量管理]

平直度检测安装有激光传感器、限位开关，接头运送至平直度检测工位，辊道线将钢轨运送至平直度检测工位限位开关位置后停止运送。平直度检测工位安装有直线滑轨，平直度尺可以沿直线滑轨移动，激光传感器检测焊缝位置，平直度尺移动到焊缝位置进行平直度测量。平直度检测工位的操作台生产产生的数据，信息主要包括：操作员、操作时间、加工钢轨以及检测过程中产生的数据信息。应对接头的平直度数据加以评判，包括平直度、不平度(设计质量评判软件，读判电子尺的Excel文件)，等主要指标是否合格。

接头平直度测量以接头为中心的1m内平直度，平直度测量采用平直度尺，每隔5mm测量一个点。以任意200mm测量数据判断平直度为例说明。测量200mm内数据，将第1个点和第40个点连线做一直线。计算每个点的值并与测量值相减取其绝对值为该点在这一测量下的平直度，与标准值比较，如超出标准给出提示。

[服务器管理模块进行的处理]

将电子版钢轨接头型式检验或生产检验报告，采用在线或离线的方式上传到数据中心保存。钢轨接头生产过程完成后，生产过程数据传输至服务器，服务器不仅存储各工位的数据信息，并且要对生产过程信息进行处理、分析和展示。焊接通过分析焊接工位数据可以生成焊接曲线以及接头数据信息；通过热处理数据可以生成热处理曲线和热处理结果数据；通过分析平直度可以生成平直度曲线和数据，通过探伤可以生成探伤数据；这些数据分析结果可以在LED显示模块通过接头索引进行分析、显示。此外显示内容还包括按日、周、月生成的接头报表；具体接头各种详细数据；当前正在生产的接头数据；当前工位工作数据；查阅接头检验报告。

[接头质量判定和生产线健康状态预警]

服务器根据采集的生产线各设备实时监测数据和信息，通过接头质量判定模块和生产线健康状态预警模块，能够实现接头质量判定、生产线健康状态预警功能。其中接头质量判定依据服务器中存储的接头生产、检验相关标准、判别依据来进行。生产线各设备的开关量、油压、温度、限位开关信息等设备状态信息通过PLC控制器进行采集并实时上传至服务器，服务器将采集到的设备状态与服务器中存储的正常状态数据进行比对，并将结果发送至生产线健康状态预警模块，判定结果在显示端进行实时显示，如有异常，管理人员确认后服务器将结果反馈至生产线。

具体而言，接头质量判定标准依据行业TB/T1632-2014和厂焊相应标准，针对接头探伤、热处理温度、平直度、表面质量等都有具体要求，测量结果与之相比，出现偏差会在管理人员客户端给出提醒。以焊接工位为例，对于主要的焊接工位，每个接头在焊接过程会形成焊接电压、电流、压力、位移随时间的数据及变化曲线，通过上位机管理模块及局域网将焊接过程数据上传。每正式焊接一种钢轨前需要做型式检验，型式检验通过后后续采用型检参数进行此种钢轨焊接。智能化管理系统把型式检验的焊接数据进行汇总，并计算每个阶段的焊接电压、电流、压力、位移值，得出每个阶段在焊接过程中的最大、最小值作为阈值。接头质量判定模块将焊接接头的数据与之比对，如有超出给出预警，管理人员在得到异常数据后对接头做出初步结论，并录入专家数据库，结合后续热处理、探伤、平直度数据对接头做出判断。例如，热处理工位包括对热处理时的接头温度进行测量的测温仪，当测温仪测量的接头温度与设定温度的差超过正负50℃时，所述接头质量判定模块判定为接头质量不合格。在平直度检测工位测量以接头为中心1m内的接头平直度，接头质量判定模块将所测量的接头平直度与标准值比较，当与标准值的偏差超过规定值时，给出预警或提示。

生产线健康状态主要是接头生产设备的状态监测。接头生产设备的关键开关量、液压系统油压、油温、冷却水温度、限位开关信息通过PLC控制器上传至生产管理模块和生产线健康状态预警模块，根据设备运行要求及工作一段时间的设备状态，设定设备状态的控制阈值，达到阈值状态报警。具体而言，多个信息采集设备所采集的数据，包括所述生产线中的生产设备的关键开关量、液压系统油压、油温、冷却水温度、限位开关信息的实测数据，生产线健康状态预警模块将所述设备状态实测数据与预先存储的正常状态下的设备状态信息进行比对，当至少一个所述实测数据与所对应的正常状态下的设备状态信息之差超过阈值时，进行预警并将比较结果反馈至所述生产线。

[成品发货的管理]

接头生产完成后可以采用手机APP扫描待发货长轨，取得已装车长轨号，根据已装车长轨号对应的接头编号，从服务器的数据库提取质检信息、接头信息、母材信息、检验报告和产品合格证并打成数据包，对出厂长轨进行溯源管理。

Claims (11)

1.一种钢轨焊接生产线的智能化管理系统，其特征在于，

所述钢轨焊接生产线包括多个工位，焊接前后的钢轨被载置于辊道线，依次被输送至所述多个工位，各个工位具有PLC控制器，

所述智能化管理系统包括：

多个信息采集设备，其分别被配置在多个工位，用于采集在各个工位产生的数据；

多个工位计算机，其分别被配置在所述多个工位，用于接收和处理所述信息采集设备所采集的数据并将其传送至服务器，并且与各自工位的所述PLC控制器连接来对各自的工位的作业进行控制；

服务器，其经由网络设备与所述多个工位计算机连接，接收来自所述多个工位计算机的、由所述多个信息采集设备所采集的数据，对这些数据进行解析和存储，并根据需要将规定的数据和/或解析结果传输至规定的工位；

网络设备，其与所述多个工位计算机和所述服务器连接，在这些工位计算机以及服务器之间进行信息的传递，

其中，所述多个工位中的至少焊接工位和热处理工位的所述PLC控制器具有数据接口，能够将采集的生产过程的数据经由所述多个工位计算机和所述网络设备实时传输至所述服务器，由服务器进行实时解析，

至少所述焊接工位具有第一限位开关，当所述第一限位开关检测到钢轨到达指定位置时能够将该信息上传给所述服务器，在智能化管理系统的控制下辊道线停止运行，直至焊机工作作业完成。

2.如权利要求1所述的智能化管理系统，其特征在于，

在所述焊接工位，作为生产信息获取母材信息，生成接头编号和长轨号，焊接接头焊接过程中产生的状态信息包括：电压、电流、位移、顶锻力、时间、焊接阶段、顶锻量、钢轨消耗、夹紧工况、热输入、自动对中工况，

在所述焊接工位设置有自动贴标机，焊接作业结束后，由智能化管理系统生成并所述打印接头号，自动贴标机将包含接头号的接头信息二维码贴在轨腰处。

3.如权利要求2所述的智能化管理系统，其特征在于，

在后续工位通过用标签扫描枪扫描接头信息，能够以所述接头编号和长轨号作为索引把当前工位产生的新的生产信息记录下来，各工位的生产信息通过所述网络设备上传至所述服务器，服务器建立相应数据库和数据分析系统，将数据整合后将生产数据进行展示和反馈。

4.如权利要求1所述的智能化管理系统，其特征在于，

在所述热处理工位采集的信息包括：操作员、操作时间、加工钢轨以及热处理过程中产生的状态信息，其中，所述状态信息包括接头的加热曲线、测温点的温度、喷风时间、频率、功率。

5.如权利要求1所述的智能化管理系统，其特征在于，

所述多个工位还包括平直度检测工位，其安装有激光传感器、第二限位开关、直线滑轨和平直度尺，所述平直度尺可以沿所述直线滑轨移动，

当辊道线将钢轨运送至平直度检测工位的所述第二限位开关位置后停止运送，所述激光传感器检测焊缝位置，所述平直度尺移动到焊缝位置进行平直度测量，

所述平直度检测工位产生的数据信息包括：操作员、操作时间、加工钢轨以及检测过程中产生的数据信息。

6.如权利要求1所述的智能化管理系统，其特征在于，

所述多个工位还包括安装有探伤仪的探伤工位，所述探伤仪安装有全断面组合探头和直线滑轨，所述探伤仪能够沿所述直线滑轨移动，自动对每个焊缝进行超声波探伤，

所述探伤工位产生的数据信息包括：操作员、操作时间、加工钢轨以及探伤过程中产生的状态信息。

7.如权利要求1-6的任意1项所述的智能化管理系统，其特征在于，还包括：

接头质量判定模块，其将在焊接过程形成的焊接电压、电流、压力、位移随时间的数据与规定的阈值进行比较，如果超出阈值则给出预警，并结合后续的热处理、探伤或平直度的数据对接头的质量做出判断。

8.如权利要求7所述的智能化管理系统，其特征在于，

所述热处理工位包括对热处理时的接头温度进行测量的测温仪，当所述测温仪测量的接头温度与设定温度的差超过正负50℃时，所述接头质量判定模块判定为接头质量不合格。

9.如权利要求7所述的智能化管理系统，其特征在于，

在平直度检测工位测量以接头为中心1m内的接头平直度，所述接头质量判定模块将所测量的接头平直度与标准值比较，当与标准值的偏差超过规定值时，给出预警或提示。

10.如权利要求1-6的任意1项所述的智能化管理系统，其特征在于，

所述多个信息采集设备所采集的数据，还包括所述生产线中的生产设备的关键开关量、液压系统油压、油温、冷却水温度、限位开关信息的实测数据，

所述智能化管理系统还包括生产线健康状态预警模块，其将所述设备状态实测数据与预先存储的正常状态下的设备状态信息进行比对，当至少一个所述实测数据与所对应的正常状态下的设备状态信息之差超过阈值时，进行预警并将比较结果反馈至所述生产线。

11.一种钢轨焊接生产线，包括多个工位，焊接前后的钢轨被载置于辊道线，依次被输送至所述多个工位，各个工位具有PLC控制器，

其特征在于，所述钢轨焊接生产线包括智能化管理系统，

所述智能化管理系统包括：

多个信息采集设备，其分别被配置在多个工位，用于采集在各个工位产生的数据；

多个工位计算机，其分别被配置在所述多个工位，用于接收和处理所述信息采集设备所采集的数据并将其传送至服务器，并且与各自工位的所述PLC控制器连接来对各自的工位的作业进行控制；

服务器，其经由网络设备与所述多个工位计算机连接，接收来自所述多个工位计算机的、由所述多个信息采集设备所采集的数据，对这些数据进行解析和存储，并根据需要将规定的数据和/或解析结果传输至规定的工位；

网络设备，其与所述多个工位计算机和所述服务器连接，在这些工位计算机以及服务器之间进行信息的传递，

其中，所述多个工位中的至少焊接工位和热处理工位的所述PLC控制器具有数据接口，能够将采集的生产过程的数据经由所述多个工位计算机和所述网络设备实时传输至所述服务器，由服务器进行实时解析，

至少所述焊接工位具有第一限位开关，当所述第一限位开关检测到钢轨到达指定位置时能够将该信息上传给所述服务器，在智能化管理系统的控制下辊道线停止运行，直至焊机工作作业完成。

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