CN115446264A - 一种自动化铸造生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铸造生产技术领域，且公开了一种自动化铸造生产工艺，采用自动化管理系统进行操作管理，包括人工检查及系统自检、系统复位以及加工前数据信息的准备、任务的分解与下达、工件调度以及工件上下料控制，该自动化铸造生产工艺，通过设置有一个有高度自动化的操作生产控制系统，使得该铸造生产工艺可以在该操作系统下以高自动化程度进行高效的生产，且机械自动化的参与也提高了各个环节中的生产精度，同时结合内部设置的数据监控系统可以使得该生产工艺对应的操作系统能够根据实时数据反馈进行更好的工件生产调度以及监控整个工艺的流畅性，进而提高了该铸造生产的效率以及自动化程度，同时也降低了整个工艺操作的安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及铸造生产技术领域，具体为一种自动化铸造生产工艺。
背景技术
精密铸造，指的是获得精准尺寸铸件工艺的总称。相对于传统砂型铸造工艺，精密铸造获的铸件尺寸更加精准，表面光洁度更好，它包括：熔模铸造、陶瓷型铸造、金属型铸造、压力铸造、消失模铸造，其中熔模铸造最大的优点就是由于熔模精密铸件有着很高的尺寸精度和形位精度，表面粗糙度也很低，在很多情况下，该方法得到的铸件只需打磨、抛光余量即可，可以免去机械加工环节，即使加工，也只需留少许加工余量即可，而该方法得到的产品质量如何绝大多数取决于该工艺中生产出的模型壳体的质量。
在现有技术中对该铸造生产工艺中模型壳体的生产过程中都需要大量的人力参与，无论是对壳体的生产还是后期的浇铸过程都离不开人工，整个铸造生产工艺自动化程度低，无法生产出高精密程度的膜壳以及后期产出的高精密性产品，并且由于铸造生产工艺的自动化程度低，没有对应的操作控制系统进行控制，导致产品的生产效率大大降低，且整个工艺中各个环节参与的人力也导致该工艺存在较为严重的生产安全隐患。
发明内容
本发明提供了一种自动化铸造生产工艺，具备生产效率高、自动化程度高、安全隐患低的优点，解决了上述背景技术中所提出的问题。
本发明提供如下技术方案：一种自动化铸造生产工艺，采用自动化管理系统进行操作管理，其特征在于该系统运行具体包括如下步骤：
101、人工检查及系统自检：在整个系统运行前，进行全面的自检；
102、系统复位以及加工前数据信息的准备：生产工作前将系统中各部分恢复到初始位置，而数据信息的准备则是为了系统的实时调度可以以这些数据为依据，再配合相应的算法实现更好的调度；
103、任务的分解与下达：接收管理层下达的任务，并根据种类、数量、时间进行任务分解，然后任务下达到上料站触摸屏完成任务分配；
104、工件调度：根据下达的任务调度监控层指令链条开始运转，根据在线工件的状态对工件的加工进行调度；
105、工件上下料控制：在有工件完成的情况下进行工件的下料，并在下一批次操作前再次进行调度以及下一批次工件的上料。
优选的，所述人工检查包括干燥室环境温度与湿度的控制，硅溶胶桶内液位的检查，淋沙机的开启与检查，悬挂线机械部件的检查，工业机器人机械部件的检查。
优选的，所述系统自检包括包括机器人、PLC控制器自检、变频器自检、传感器及其通信自检、射频系统自检、悬挂线控制自检以及软件自检。
优选的，所述系统的复位包括机械手恢复到原点状态、悬挂链运动到机械手操作位以及数据系统初始化，各个工作部件处于系统内的初始位置便于系统根据指令更好更精准地对各个部件进行准确有效的操控，而数据信息的准备主要是对加工前的信息进行录入，其中主要包括待加工的工件的批次大小、批次间隔时间、批次优先级、以及该批次的加工工艺信息，如每次制壳需要的涂浆、淋砂时间，每次加工完的必须干燥时间包含最少干燥时间和最大干燥时间。
优选的，所述任务的分解主要是以生产线最大生产效率为优化目标，将不同订单混合处理，将大批量生产的工件分解为优化的批最大投产量，而小批量的订单穿插在于大批量订单中完成，对品种小批量订单则通过合并为大批量的工件批次来加工，合并的原则与大批量分解的原则相反，工艺参数类似的工件种类合并在一起。
优选的，所述工件调度中调度监控层包括：数据监控、生产调度、产品数据库管理，能够接收管理计算机的任务命令，并把任务细分；能够实时监控执行层设备的各种数据，并能够处理突发事件；根据机器人的忙闲、工件的优先级、工件干燥时间等对在线工件进行调度；能够自动维护在线产品的数据库信息，负责工件上下线人物的分配，工件扫描上线系统负责处理工件的上下线的管理，包括上线登记，下线提示，下线确认，信息触摸屏进行显示与录入确认。
优选的，所述工件的上下料主要通过以PLC作为主控器对悬挂输送线以及工业机器人系统进行控制和管理，PLC控制系统包括变频器控制，在线工件查询与定位，机器手控制主要完成工件的摘取、沾浆、淋沙、挂回。
本发明具备以下有益效果：
该自动化铸造生产工艺，通过设置有一个有高度自动化的操作生产控制系统，使得该铸造生产工艺可以在该操作系统下以高自动化程度进行高效的生产，且机械自动化的参与也提高了各个环节中的生产精度，同时结合内部设置的数据监控系统可以使得该生产工艺对应的操作系统能够根据实时数据反馈进行更好的工件生产调度以及监控整个工艺的流畅性，进而提高了该铸造生产的效率以及自动化程度，同时也降低了整个工艺操作的安全隐患。
附图说明
图1为本发明控制流程结构示意图；
图2为本发明生产调度过程流程结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
本申请实施例可以应用于计算机系统/服务器，其可与众多其它通用或专用计算系统环境或配置一起操作。适于与计算机系统/服务器一起使用的众所周知的计算系统、环境和/或配置的例子包括但不限于：个人计算机系统、服务器计算机系统、瘦客户机、厚客户机、手持或膝上设备、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子产品、网络个人电脑、小型计算机系统﹑大型计算机系统和包括上述任何系统的分布式云计算技术环境，等等。
计算机系统/服务器可以在由计算机系统执行的计算机系统可执行指令(诸如程序模块)的一般语境下描述。通常，程序模块可以包括例程、程序、目标程序、组件、逻辑、数据结构等等，它们执行特定的任务或者实现特定的抽象数据类型。计算机系统/服务器可以在分布式云计算环境中实施，分布式云计算环境中，任务是由通过通信网络链接的远程处理设备执行的。在分布式云计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备的本地或远程计算系统存储介质上。
实施例1
本发明提供一种自动化铸造生产工艺，采用自动化管理系统进行操作管理，该系统运行具体包括如下步骤：
101、人工检查及系统自检：在整个系统运行前，进行全面的自检；
在本实施例中，需要说明的是，工人进行生产前的准备工作，包括干燥室环境温度与湿度的控制，硅溶胶桶内液位的检查，淋沙机的开启与检查，悬挂线机械部件的检查，工业机器人机械部件的检查，并在全部检查完成后给电气设备以及控制系统上电，然后利用系统自检功能进行自检，其中系统自检主要包括机器人、PLC控制器自检、变频器自检、传感器及其通信自检、射频系统自检、悬挂线控制自检以及软件自检等，且由于该精密制造工艺主要包括悬挂线、机器人、涂浆桶、淋砂机等设备，悬挂线定位精度会影响机器人抓取工件，机器人抓取工件的平稳性会影响涂浆和淋砂，温湿度的恒定程度会影响干燥情况，考虑整个系统能够可靠的运行，对他们的运动参数有很高的要求，除此之外，还有些共工艺有关的参数也很重要，系统中主要控制参数范围如下表所示：
| 项目 | 参数/精度 |
| 悬挂线运行速度(mm/min) | 2500-6000 |
| 工件定位精度(mm) | ±10 |
| 机器人利用率 | 80％-90％ |
| 环境温度(℃) | 22-30±0.5 |
| 环境湿度(％) | 45-60/度/±3 |
对于悬挂链的控制要求可以实现正、反双向控制，正常运动速度为0.25m/min，快速运动速度为5m/min，运动过程平稳，无晃动，有快速到正常速度，要求减速距离不超过0.5m，减速过程工件晃动量小于5°，定位精度在10mm之内，机器人抓取工件时的运行速度能在0.5m/s以上，无工件状态运行速度能在1m/s以上，工控机与加工现场的距离大于400m。
102、系统复位以及加工前数据信息的准备：生产工作前将系统中各部分恢复到初始位置，而数据信息的准备则是为了系统的实时调度可以以这些数据为依据，再配合相应的算法实现更好的调度；
在本实施例中，需要说明的是，系统的复位包括机械手恢复到原点状态、悬挂链运动到机械手操作位以及数据系统初始化，各个工作部件处于系统内的初始位置便于系统根据指令更好更精准地对各个部件进行准确有效的操控，而数据信息的准备主要是对加工前的信息进行录入，其中主要包括待加工的工件的批次大小、批次间隔时间、批次优先级、以及该批次的加工工艺信息，如每次制壳需要的涂浆、淋砂时间，每次加工完的必须干燥时间包含最少干燥时间和最大干燥时间，而这些数据可以存在SQL数据库中，在通过ODBC方式连接该数据，也可以直接存在eM-Plant提供的表格中，当数据量不大的时候，选择直接存在eM-Plant提供的表格中，且随着时间的进行，会产生越来越多的加工过程数据，该表格数据由于不支持SQL查询语言，除了存产生的加工信息，还可以根据前面的工艺表，往这张表里写入下到工序的加工时间或下货时间，包括最大值和最小值。
103、任务的分解与下达：接收管理层下达的任务，并根据种类、数量、时间进行任务分解，然后任务下达到上料站触摸屏完成任务分配；
在本实施例中，需要说明的是，其中任务的分解主要是以生产线最大生产效率为优化目标，将不同订单混合处理，将大批量生产的工件分解为优化的批最大投产量，而小批量的订单穿插在于大批量订单中完成，对品种小批量订单则通过合并为大批量的工件批次来加工，合并的原则与大批量分解的原则相反，工艺参数类似的工件种类合并在一起，分解过程主要包括下面四个步骤：
(1)选择最大批量工件，计算第一次投产量，将其视为当前加工批次；
(2)判断当前批次产品加工过程中是否存在悬挂线空闲时间；
(3)若存在空闲时间，根据生产工艺穿插其他批次工件，不存在空闲时间则不需要穿插其他工件加工；
(4)第一批工件加工完，有穿插工件情况，则将其看为当前加工批次，回到第二步；否则重新选择最大批次工件加工，回到第一步；
其中工件第一次投产量的计算公式如下：
这样第一道工序加工所需要的时间为
T＝n×t1
计算出该时间后，将其与第一道制壳工艺的最短干燥时间进行对比，若小于最短干燥时间，则不能连续进行第二道制壳工艺，机器人处于等待状态，此时可以选择穿插其他工件在其中进行加工，相反则继续连续进行第二道制壳工艺，其中允许穿插加工的时间为上述工件第一道涂料、撒沙工序的干燥时间减去实际制壳时间。
104、工件调度：根据下达的任务调度监控层指令链条开始运转，根据在线工件的状态对工件的加工进行调度；
在本实施例中，需要说明的是，其中调度监控层包括：数据监控、生产调度、产品数据库管理，能够接收管理计算机的任务命令，并把任务细分；能够实时监控执行层设备的各种数据，并能够处理突发事件；根据机器人的忙闲、工件的优先级、工件干燥时间等对在线工件进行调度；能够自动维护在线产品的数据库信息，负责工件上下线人物的分配，工件扫描上线系统负责处理工件的上下线的管理，包括上线登记，下线提示，下线确认，信息触摸屏进行显示与录入确认。
105、工件上下料控制：在有工件完成的情况下进行工件的下料，并在下一批次操作前再次进行调度以及下一批次工件的上料；
在本实施例中，需要说明的是，该工件的控制主要通过以PLC作为主控器对悬挂输送线以及工业机器人系统进行控制和管理，PLC控制系统包括变频器控制，在线工件查询与定位，机器手控制主要完成工件的摘取、沾浆、淋沙、挂回等工艺操作，该主控制器采用西门子的中型PLC S7-300(S7-315-2DP)，提供MPI总线和Profibus总线，16个IO点再加外扩32个I0，2路模拟信号输出，系统采用结构化编程，有一个主程序，辅以各种功能模块组成系统控制结构，其中个功能模块大致可分为急停模块、初始化模块、故障诊断模块、手动模式、自动模式、机器人控制模块、悬挂输送线控制模块、悬挂输送线定位控制、光电定位以及显示模块，其中手动模式是可以实现在脱离工控机管理的时候系统能够独立运行，完成对指定工件的调度，悬挂线的低速和高速情况下的正反转，以及对机器人的控制；
悬挂输送线由交流电机拖动，链条速度由变频器控制，PLC通过4-20mA模拟量控制变频器，悬挂线的每一个挂钩上贴有的抗金属电子标签，标示了每个挂钩所挂产品的位置，电子标签通过读卡器进行识别，读卡器通过RS485总线和Profibus DP转接桥连接到PLC，调度过程中悬挂链高速运行，当被调度工件经过减速读卡器识别后进行减速，减速到慢速运行到定位读卡器位置识别后，又开始减速确保以更慢的可以立即停车的速度运行，当到达定位点由定位传感器检测后，控制变频器停止，同时电机抱刹抱死定位，同时配合使用的悬挂输送线定位控制利用高频读卡器和每个工位上的射频卡快速识别工件的位置信息，标记悬挂线的减速点和定位点，悬挂输送线必须在调度计算机控制的情况下实现运作，对悬挂线的每一个挂钩上的工件特性都需要在数据库中正确保存，在工位识别技术这一领域中采用的是条形码，介于悬挂线的生产和设计特点：全自动调度，运动识别，所以要求识别方式满足以下几个条件：
1、抗金属的，能够阅读金属表面的标签；
2、具备移动中识别的性能，悬挂线高速运行速度较高；
3、识别距离在5CM以上，必须留有一顶的空隙以防悬挂线的晃动；
4、配备用于4台高频读卡器用作为Profibus接口的转接桥PB-B-US232。
实施例2
本发明提供一种自动化铸造生产工艺，采用自动化管理系统进行操作管理，该系统运行具体包括如下步骤：
101、人工检查及系统自检：在整个系统运行前，进行全面的自检；
在本实施例中，需要说明的是，工人进行生产前的准备工作，包括干燥室环境温度与湿度的控制，硅溶胶桶内液位的检查，淋沙机的开启与检查，悬挂线机械部件的检查，工业机器人机械部件的检查，并在全部检查完成后给电气设备以及控制系统上电，然后利用系统自检功能进行自检，其中系统自检主要包括机器人、PLC控制器自检、变频器自检、传感器及其通信自检、射频系统自检、悬挂线控制自检以及软件自检等，且由于该精密制造工艺主要包括悬挂线、机器人、涂浆桶、淋砂机等设备，悬挂线定位精度会影响机器人抓取工件，机器人抓取工件的平稳性会影响涂浆和淋砂，温湿度的恒定程度会影响干燥情况，考虑整个系统能够可靠的运行，对他们的运动参数有很高的要求，除此之外，还有些共工艺有关的参数也很重要，系统中主要控制参数范围如下表所示：
| 项目 | 参数/精度 |
| 悬挂线运行速度(mm/min) | 2500-6000 |
| 工件定位精度(mm) | ±10 |
| 机器人利用率 | 80％-90％ |
| 环境温度(℃) | 22-30±0.5 |
| 环境湿度(％) | 45-60/度/±3 |
对于悬挂链的控制要求可以实现正、反双向控制，正常运动速度为0.25m/min，快速运动速度为5m/min，运动过程平稳，无晃动，有快速到正常速度，要求减速距离不超过0.5m，减速过程工件晃动量小于5°，定位精度在10mm之内，机器人抓取工件时的运行速度能在0.5m/s以上，无工件状态运行速度能在1m/s以上，工控机与加工现场的距离大于400m。
102、系统复位以及加工前数据信息的准备：生产工作前将系统中各部分恢复到初始位置，而数据信息的准备则是为了系统的实时调度可以以这些数据为依据，再配合相应的算法实现更好的调度；
在本实施例中，需要说明的是，系统的复位包括机械手恢复到原点状态、悬挂链运动到机械手操作位以及数据系统初始化，各个工作部件处于系统内的初始位置便于系统根据指令更好更精准地对各个部件进行准确有效的操控，而数据信息的准备主要是对加工前的信息进行录入，其中主要包括待加工的工件的批次大小、批次间隔时间、批次优先级、以及该批次的加工工艺信息，如每次制壳需要的涂浆、淋砂时间，每次加工完的必须干燥时间包含最少干燥时间和最大干燥时间，而这些数据可以存在SQL数据库中，在通过ODBC方式连接该数据，也可以直接存在eM-Plant提供的表格中，当数据量不大的时候，选择直接存在eM-Plant提供的表格中，且随着时间的进行，会产生越来越多的加工过程数据，该表格数据由于不支持SQL查询语言，除了存产生的加工信息，还可以根据前面的工艺表，往这张表里写入下到工序的加工时间或下货时间，包括最大值和最小值。
103、任务的分解与下达：接收管理层下达的任务，并根据种类、数量、时间进行任务分解，然后任务下达到上料站触摸屏完成任务分配；
在本实施例中，需要说明的是，其中任务的分解主要是以生产线最大生产效率为优化目标，将不同订单混合处理，将大批量生产的工件分解为优化的批最大投产量，而小批量的订单穿插在于大批量订单中完成，对品种小批量订单则通过合并为大批量的工件批次来加工，合并的原则与大批量分解的原则相反，工艺参数类似的工件种类合并在一起，分解过程主要包括下面四个步骤：
(1)选择最大批量工件，计算第一次投产量，将其视为当前加工批次；
(2)判断当前批次产品加工过程中是否存在悬挂线空闲时间；
(3)若存在空闲时间，根据生产工艺穿插其他批次工件，不存在空闲时间则不需要穿插其他工件加工；
(4)第一批工件加工完，有穿插工件情况，则将其看为当前加工批次，回到第二步；否则重新选择最大批次工件加工，回到第一步；
其中工件第一次投产量的计算公式如下：
这样第一道工序加工所需要的时间为
T＝n×t1
计算出该时间后，将其与第一道制壳工艺的最短干燥时间进行对比，若小于最短干燥时间，则不能连续进行第二道制壳工艺，机器人处于等待状态，此时可以选择穿插其他工件在其中进行加工，相反则继续连续进行第二道制壳工艺，其中允许穿插加工的时间为上述工件第一道涂料、撒沙工序的干燥时间减去实际制壳时间。
104、工件调度：根据下达的任务调度监控层指令链条开始运转，根据在线工件的状态对工件的加工进行调度；
在本实施例中，需要说明的是，其中调度监控层包括：数据监控、生产调度、产品数据库管理，能够接收管理计算机的任务命令，并把任务细分；能够实时监控执行层设备的各种数据，并能够处理突发事件；根据机器人的忙闲、工件的优先级、工件干燥时间等对在线工件进行调度；能够自动维护在线产品的数据库信息，负责工件上下线人物的分配，工件扫描上线系统负责处理工件的上下线的管理，包括上线登记，下线提示，下线确认，信息触摸屏进行显示与录入确认；
而该工件调度系统是基于实时监控得到的数据进行控制的，工件被放置在悬挂线时的初始状态都是可以被加工的，机器人可以任意调用工件进行加工，这样的话，机器人可以连续调度相邻的工件，但当出现两种不同工件时，在完成第一道工序之后，他们的干燥时间不同，随着时间的变化他们的可加工状态将发生变化，但这个变化是不一致的，同时工件在悬挂线上的干燥时间是有上限的，这样就要考虑调度的优先等级，这些都决定调度系统需要依据的实时数据，其中实时数据主要包括工件的工艺信息，工件进入悬挂线的时间，以及完成每道工序的时间信息。
105、工件上下料控制：在有工件完成的情况下进行工件的下料，并在下一批次操作前再次进行调度以及下一批次工件的上料；
在本实施例中，需要说明的是，该工件的控制主要通过以PLC作为主控器对悬挂输送线以及工业机器人系统进行控制和管理，PLC控制系统包括变频器控制，在线工件查询与定位，机器手控制主要完成工件的摘取、沾浆、淋沙、挂回等工艺操作，该主控制器采用西门子的中型PLC S7-300(S7-315-2DP)，提供MPI总线和Profibus总线，16个IO点再加外扩32个I0，2路模拟信号输出，系统采用结构化编程，有一个主程序，辅以各种功能模块组成系统控制结构，其中个功能模块大致可分为急停模块、初始化模块、故障诊断模块、手动模式、自动模式、机器人控制模块、悬挂输送线控制模块、悬挂输送线定位控制、光电定位以及显示模块，其中手动模式是可以实现在脱离工控机管理的时候系统能够独立运行，完成对指定工件的调度，悬挂线的低速和高速情况下的正反转，以及对机器人的控制；
悬挂输送线由交流电机拖动，链条速度由变频器控制，PLC通过4-20mA模拟量控制变频器，悬挂线的每一个挂钩上贴有的抗金属电子标签，标示了每个挂钩所挂产品的位置，电子标签通过读卡器进行识别，读卡器通过RS485总线和Profibus DP转接桥连接到PLC，调度过程中悬挂链高速运行，当被调度工件经过减速读卡器识别后进行减速，减速到慢速运行到定位读卡器位置识别后，又开始减速确保以更慢的可以立即停车的速度运行，当到达定位点由定位传感器检测后，控制变频器停止，同时电机抱刹抱死定位，同时配合使用的悬挂输送线定位控制利用高频读卡器和每个工位上的射频卡快速识别工件的位置信息，标记悬挂线的减速点和定位点，悬挂输送线必须在调度计算机控制的情况下实现运作，对悬挂线的每一个挂钩上的工件特性都需要在数据库中正确保存，在工位识别技术这一领域中采用的是条形码，介于悬挂线的生产和设计特点：全自动调度，运动识别，所以要求识别方式满足以下几个条件：
1、抗金属的，能够阅读金属表面的标签；
2、具备移动中识别的性能，悬挂线高速运行速度较高；
3、识别距离在5CM以上，必须留有一顶的空隙以防悬挂线的晃动；
4、配备用于4台高频读卡器用作为Profibus接口的转接桥PB-B-US232。
实施例3
本发明提供一种自动化铸造生产工艺，采用自动化管理系统进行操作管理，该系统运行具体包括如下步骤：
101、人工检查及系统自检：在整个系统运行前，进行全面的自检；
在本实施例中，需要说明的是，工人进行生产前的准备工作，包括干燥室环境温度与湿度的控制，硅溶胶桶内液位的检查，淋沙机的开启与检查，悬挂线机械部件的检查，工业机器人机械部件的检查，并在全部检查完成后给电气设备以及控制系统上电，然后利用系统自检功能进行自检，其中系统自检主要包括机器人、PLC控制器自检、变频器自检、传感器及其通信自检、射频系统自检、悬挂线控制自检以及软件自检等，且由于该精密制造工艺主要包括悬挂线、机器人、涂浆桶、淋砂机等设备，悬挂线定位精度会影响机器人抓取工件，机器人抓取工件的平稳性会影响涂浆和淋砂，温湿度的恒定程度会影响干燥情况，考虑整个系统能够可靠的运行，对他们的运动参数有很高的要求，除此之外，还有些共工艺有关的参数也很重要，系统中主要控制参数范围如下表所示：
| 项目 | 参数/精度 |
| 悬挂线运行速度(mm/min) | 2500-6000 |
| 工件定位精度(mm) | ±10 |
| 机器人利用率 | 80％-90％ |
| 环境温度(℃) | 22-30±0.5 |
| 环境湿度(％) | 45-60/度/±3 |
对于悬挂链的控制要求可以实现正、反双向控制，正常运动速度为0.25m/min，快速运动速度为5m/min，运动过程平稳，无晃动，有快速到正常速度，要求减速距离不超过0.5m，减速过程工件晃动量小于5°，定位精度在10mm之内，机器人抓取工件时的运行速度能在0.5m/s以上，无工件状态运行速度能在1m/s以上，工控机与加工现场的距离大于400m。
102、系统复位以及加工前数据信息的准备：生产工作前将系统中各部分恢复到初始位置，而数据信息的准备则是为了系统的实时调度可以以这些数据为依据，再配合相应的算法实现更好的调度；
在本实施例中，需要说明的是，系统的复位包括机械手恢复到原点状态、悬挂链运动到机械手操作位以及数据系统初始化，各个工作部件处于系统内的初始位置便于系统根据指令更好更精准地对各个部件进行准确有效的操控，而数据信息的准备主要是对加工前的信息进行录入，其中主要包括待加工的工件的批次大小、批次间隔时间、批次优先级、以及该批次的加工工艺信息，如每次制壳需要的涂浆、淋砂时间，每次加工完的必须干燥时间包含最少干燥时间和最大干燥时间，而这些数据可以存在SQL数据库中，在通过ODBC方式连接该数据，也可以直接存在eM-Plant提供的表格中，当数据量不大的时候，选择直接存在eM-Plant提供的表格中，且随着时间的进行，会产生越来越多的加工过程数据，该表格数据由于不支持SQL查询语言，除了存产生的加工信息，还可以根据前面的工艺表，往这张表里写入下到工序的加工时间或下货时间，包括最大值和最小值。
103、任务的分解与下达：接收管理层下达的任务，并根据种类、数量、时间进行任务分解，然后任务下达到上料站触摸屏完成任务分配；
在本实施例中，需要说明的是，其中任务的分解主要是以生产线最大生产效率为优化目标，将不同订单混合处理，将大批量生产的工件分解为优化的批最大投产量，而小批量的订单穿插在于大批量订单中完成，对品种小批量订单则通过合并为大批量的工件批次来加工，合并的原则与大批量分解的原则相反，工艺参数类似的工件种类合并在一起，分解过程主要包括下面四个步骤：
(1)选择最大批量工件，计算第一次投产量，将其视为当前加工批次；
(2)判断当前批次产品加工过程中是否存在悬挂线空闲时间；
(3)若存在空闲时间，根据生产工艺穿插其他批次工件，不存在空闲时间则不需要穿插其他工件加工；
(4)第一批工件加工完，有穿插工件情况，则将其看为当前加工批次，回到第二步；否则重新选择最大批次工件加工，回到第一步；
其中工件第一次投产量的计算公式如下：
这样第一道工序加工所需要的时间为
T＝n×t1
计算出该时间后，将其与第一道制壳工艺的最短干燥时间进行对比，若小于最短干燥时间，则不能连续进行第二道制壳工艺，机器人处于等待状态，此时可以选择穿插其他工件在其中进行加工，相反则继续连续进行第二道制壳工艺，其中允许穿插加工的时间为上述工件第一道涂料、撒沙工序的干燥时间减去实际制壳时间。
104、工件调度：根据下达的任务调度监控层指令链条开始运转，根据在线工件的状态对工件的加工进行调度；
在本实施例中，需要说明的是，其中调度监控层包括：数据监控、生产调度、产品数据库管理，能够接收管理计算机的任务命令，并把任务细分；能够实时监控执行层设备的各种数据，并能够处理突发事件；根据机器人的忙闲、工件的优先级、工件干燥时间等对在线工件进行调度；能够自动维护在线产品的数据库信息，负责工件上下线人物的分配，工件扫描上线系统负责处理工件的上下线的管理，包括上线登记，下线提示，下线确认，信息触摸屏进行显示与录入确认；
而该工件调度系统是基于实时监控得到的数据进行控制的，工件被放置在悬挂线时的初始状态都是可以被加工的，机器人可以任意调用工件进行加工，这样的话，机器人可以连续调度相邻的工件，但当出现两种不同工件时，在完成第一道工序之后，他们的干燥时间不同，随着时间的变化他们的可加工状态将发生变化，但这个变化是不一致的，同时工件在悬挂线上的干燥时间是有上限的，这样就要考虑调度的优先等级，这些都决定调度系统需要依据的实时数据，其中实时数据主要包括工件的工艺信息，工件进入悬挂线的时间，以及完成每道工序的时间信息；
数据监控主要利用单片机采集现场的生产线的信号经单片机处理后得到需要的数据后经由三个通道予以输出通信：
1、通过串口0以RS232的通信方式与监控室的微机进行通信，微机上的VB6.0监控程序负责接收数据并进行相应的处理；
2、通过串口1以RS485的通信方式与铸造生产线上的LED大显示屏幕上的微处理器STC12C2052通信，微处理器实现大屏幕LED的显示，从而现场工作人员能够实时看到本生产线的工作情况；
3、单片机与工业以太网接口控制器CP2200结合，在单片机上实现简化了的TCP/IP协议，以单片机作为Web服务器实现单片机与网络上的客户机之间的通信，从而实现现场数据的远程监测功能。
105、工件上下料控制：在有工件完成的情况下进行工件的下料，并在下一批次操作前再次进行调度以及下一批次工件的上料；
在本实施例中，需要说明的是，该工件的控制主要通过以PLC作为主控器对悬挂输送线以及工业机器人系统进行控制和管理，PLC控制系统包括变频器控制，在线工件查询与定位，机器手控制主要完成工件的摘取、沾浆、淋沙、挂回等工艺操作，该主控制器采用西门子的中型PLC S7-300(S7-315-2DP)，提供MPI总线和Profibus总线，16个IO点再加外扩32个I0，2路模拟信号输出，系统采用结构化编程，有一个主程序，辅以各种功能模块组成系统控制结构，其中个功能模块大致可分为急停模块、初始化模块、故障诊断模块、手动模式、自动模式、机器人控制模块、悬挂输送线控制模块、悬挂输送线定位控制、光电定位以及显示模块，其中手动模式是可以实现在脱离工控机管理的时候系统能够独立运行，完成对指定工件的调度，悬挂线的低速和高速情况下的正反转，以及对机器人的控制；
悬挂输送线由交流电机拖动，链条速度由变频器控制，PLC通过4-20mA模拟量控制变频器，悬挂线的每一个挂钩上贴有的抗金属电子标签，标示了每个挂钩所挂产品的位置，电子标签通过读卡器进行识别，读卡器通过RS485总线和Profibus DP转接桥连接到PLC，调度过程中悬挂链高速运行，当被调度工件经过减速读卡器识别后进行减速，减速到慢速运行到定位读卡器位置识别后，又开始减速确保以更慢的可以立即停车的速度运行，当到达定位点由定位传感器检测后，控制变频器停止，同时电机抱刹抱死定位，同时配合使用的悬挂输送线定位控制利用高频读卡器和每个工位上的射频卡快速识别工件的位置信息，标记悬挂线的减速点和定位点，悬挂输送线必须在调度计算机控制的情况下实现运作，对悬挂线的每一个挂钩上的工件特性都需要在数据库中正确保存，在工位识别技术这一领域中采用的是条形码，介于悬挂线的生产和设计特点：全自动调度，运动识别，所以要求识别方式满足以下几个条件：
1、抗金属的，能够阅读金属表面的标签；
2、具备移动中识别的性能，悬挂线高速运行速度较高；
3、识别距离在5CM以上，必须留有一顶的空隙以防悬挂线的晃动；
4、配备用于4台高频读卡器用作为Profibus接口的转接桥PB-B-US232。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种自动化铸造生产工艺，采用自动化管理系统进行操作管理，其特征在于该系统运行具体包括如下步骤：
101、人工检查及系统自检：在整个系统运行前，进行全面的自检；
102、系统复位以及加工前数据信息的准备：生产工作前将系统中各部分恢复到初始位置，而数据信息的准备则是为了系统的实时调度可以以这些数据为依据，再配合相应的算法实现更好的调度；
103、任务的分解与下达：接收管理层下达的任务，并根据种类、数量、时间进行任务分解，然后任务下达到上料站触摸屏完成任务分配；
104、工件调度：根据下达的任务调度监控层指令链条开始运转，根据在线工件的状态对工件的加工进行调度；
105、工件上下料控制：在有工件完成的情况下进行工件的下料，并在下一批次操作前再次进行调度以及下一批次工件的上料。
2.根据权利要求1所述的一种自动化铸造生产工艺，其特征在于：所述人工检查包括干燥室环境温度与湿度的控制，硅溶胶桶内液位的检查，淋沙机的开启与检查，悬挂线机械部件的检查，工业机器人机械部件的检查。
3.根据权利要求1所述的一种自动化铸造生产工艺，其特征在于：所述系统自检包括包括机器人、PLC控制器自检、变频器自检、传感器及其通信自检、射频系统自检、悬挂线控制自检以及软件自检。
4.根据权利要求1所述的一种自动化铸造生产工艺，其特征在于：所述系统的复位包括机械手恢复到原点状态、悬挂链运动到机械手操作位以及数据系统初始化，各个工作部件处于系统内的初始位置便于系统根据指令更好更精准地对各个部件进行准确有效的操控，而数据信息的准备主要是对加工前的信息进行录入，其中主要包括待加工的工件的批次大小、批次间隔时间、批次优先级、以及该批次的加工工艺信息，如每次制壳需要的涂浆、淋砂时间，每次加工完的必须干燥时间包含最少干燥时间和最大干燥时间。
5.根据权利要求1所述的一种自动化铸造生产工艺，其特征在于：所述任务的分解主要是以生产线最大生产效率为优化目标，将不同订单混合处理，将大批量生产的工件分解为优化的批最大投产量，而小批量的订单穿插在于大批量订单中完成，对品种小批量订单则通过合并为大批量的工件批次来加工，合并的原则与大批量分解的原则相反，工艺参数类似的工件种类合并在一起。
6.根据权利要求1所述的一种自动化铸造生产工艺，其特征在于：所述工件调度中调度监控层包括：数据监控、生产调度、产品数据库管理，能够接收管理计算机的任务命令，并把任务细分；能够实时监控执行层设备的各种数据，并能够处理突发事件；根据机器人的忙闲、工件的优先级、工件干燥时间等对在线工件进行调度；能够自动维护在线产品的数据库信息，负责工件上下线人物的分配，工件扫描上线系统负责处理工件的上下线的管理，包括上线登记，下线提示，下线确认，信息触摸屏进行显示与录入确认。
7.根据权利要求1所述的一种自动化铸造生产工艺，其特征在于：所述工件的上下料主要通过以PLC作为主控器对悬挂输送线以及工业机器人系统进行控制和管理，PLC控制系统包括变频器控制，在线工件查询与定位，机器手控制主要完成工件的摘取、沾浆、淋沙、挂回。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115857457A (zh) * | 2023-01-29 | 2023-03-28 | 中信戴卡股份有限公司 | 一种铸造工艺智能监测方法、系统及存储介质 |
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| CN115857457B (zh) * | 2023-01-29 | 2024-04-02 | 中信戴卡股份有限公司 | 一种铸造工艺智能监测方法、系统及存储介质 |
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