精铸自动制壳线控制系统的应用研究

引言

受到市场需求以及环保、智能制造等方面的影响,铸造企业提高生产设备的自动化、数字化水平势在必行,作为精铸工艺中的关键工序,自动制壳线是精铸企业在精铸车间建设中的必然选择。中航工程集成设备有限公司在自动制壳线控制系统的研发过程中,集成了行业先进的物联网技术和IT技术,将自动制壳线控制系统作为智能装备控制系统进行了实践应用,符合智能制造的发展趋势。

1自动制壳线工艺

自动制壳线是精铸生产车间内的关键工艺设备,主要由机械手、高负载夹持器、预湿桶、浆料桶、双层淋砂机、悬链输送装置、挂载工装(挂架)等组成。制壳线在运行过程中,上料环节包括在装载工位组合完成蜡件挂架,由人工将挂架旋转并推送至装载悬链工位进行装载,然后悬链输送装置步进至装载结束悬链停止,挂载工装集成了RFID芯片用于后续的工艺识别。加工过程中,机械手根据SCADA控制系统下发的加工指令,结合RFID读写器读取的芯片信息自动抓取悬链输送装置中的蜡件,并在预湿桶工位进行蜡件预湿,浆料桶工位进行面层浆料桶沾浆,淋砂机工位进行面层淋砂,然后自动放置到悬链输送装置,由悬链输送装置上的RFID读写器进行蜡件信息的识别,并自动反馈到wINCC控制系统中。在加工过程中,自动制壳线的正常运行需要由PLC等组成的电气控制系统、RFID信息追踪系统、SCADA上位控制系统进行集成控制,实现工件上料、加工(预湿、沾浆、淋砂)、下料、暂存等过程的精确加工执行以及信息追踪。

2控制系统设计

电气及自动化系统用于控制精密铸造制壳系统。系统参考IEC以及中国国家标准进行设计、制造、安装和调试。电气及自动化系统的设计确保整个设备控制功能的完整性、可靠性、准确性以及先进性。系统给用户预留了与其他生产线连接的接口以及与车间管理系统连接的接口。

控制系统采用西门子PLC作为控制核心,通过PROFIBUS-DP现场总线与机械手控制系统、射频识别系统等主从通信,协调机械手实现各种生产动作,采集物流跟踪数据。PLC配以各种功能模块采集接近开关、对射开关等数据,输出控制变频器、接触器等按逻辑动作。SCADA上位控制系统与PLCCPU、空调系统、机械手控制系统通过交换机构建快速工业以太网。上位管理计算机通过组态和通信,监控传输线系统、机械手系统、空调系统、物流跟踪系统、装载卸载系统等的工作。图1为自动制壳线的控制系统网络拓扑图。

3模壳跟踪

模壳跟踪采用RFID识别系统。RFID识别系统采用ProfibuSDP通信接口,将识别后的数据直接传输到PLC系统,需要时模壳管理软件从PLC系统中读取数据。模壳管理软件系统会自动为出现在上蜡点的工件选择正确的配方并保存所有的制壳配方。每个工件号码针对每层涂层有一个合适的沾浆配方以及需要的最小的干燥时间。

RFID识别系统分为控制器、读写头和载码体。在装卸载位置、干燥室进入悬挂链的入口分别设置读写头,用来读写经过出入口的模壳的挂架编号。在每个挂架上设置有载码体。

44SADA系统

制壳线的计算机软件采用西门子组态软件wINCCSV.0进行SCADA系统开发,并运行于windowSV操作系统下,具有模壳跟踪功能和模壳管理功能。

SCADA系统的制壳线软件界面色彩美观、直观易懂,至少包含输入工件号码、存档模壳历史记录、接近错误屏幕、操作手动功能、监督和配合工艺过程、上载/卸载工件等功能。对于每个模壳零件,保存工艺过程文件,且对每个模壳的位置进行跟踪并作状态报告。该系统提供工艺过程状态图形,并提醒超过极限的工艺条件。图2为软件控制系统架构图。

5结语

自动制壳线设备结合PLC、变频器、传感器技术实现了对生产设备的远程自动控制。利用先进的传感器感知和控制产物料,结合SCADA系统实现整体管控,保障产品物料质量,解决了自动生产情况下因物料缺失或物料参数改变影响产品合格率的问题。

自动制壳线作为智能生产系统,系统的机器设备根据产品组进行工艺布局,可随产品变化加工不同的零件,能够根据加工对象的变化或原材料的变化确定相应的工艺流程,还能够根据生产量的改变及时做出反应,保证经济运行,通过采用在线监控方式、故障诊断技术,保障设备的正常运行,根据生产需要扩展系统结构,并利用不同的机器、材料、工艺流程生产一系列产品。