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數控龍門高速鑄（zhù）錠複合加工生產線智能控製

2018-3-8 來源：齊（qí）齊哈爾爾二機（jī）床（集團）有限責任公司作者：張會龍

【摘要】: 本文介紹了數控龍門高（gāo）速鑄錠複合加工生產線的智能控製技（jì）術，闡述了實（shí）現智能控製的方法和途徑（jìng）。

【關鍵詞】: 智能（néng）控製; 自動加工;840D

概（gài）述（shù）

鋁錠銑麵是鋁合金板帶材生產（chǎn）工藝流程的一個重要階段。鋁錠在軋製之前，必須將上（shàng）下兩側表麵銑平，以保證最終（zhōng）產品質量，我公司生產的數控龍（lóng）門高（gāo）速鑄錠複合加工生產線全部實現自動化，用戶可對生產工藝參數進行調整，滿（mǎn）足（zú）不（bú）同（tóng）用（yòng）戶的生產要求，對設（shè）備關鍵點實時進行監（jiān）測並根據設備（bèi）運行狀態自動提（tí）供設備信息、故障自診斷信息、故障處理方法。同時，根據鋁加工行業的特點，開發一套生產操作係統，用於完成與MES 和L1 的通訊（xùn）和數據（jù）交換，以及相對應的操（cāo）作功能和數據處理功能。

1.數控龍門高速鑄（zhù）錠複（fù）合（hé）加工生產線介紹

如（rú）圖1 所示，數控龍門高（gāo）速鑄錠複合（hé）加工生（shēng）產線是一條（tiáo）全自動加工單元，采取流水線式布局，由主機和輔機兩部分組成。

圖（tú）1 數控龍（lóng）門高速鑄錠複合加工生產（chǎn）線（xiàn）圖

主機由上料（liào）車、上料輥道裝置、翻轉（zhuǎn）裝置、龍門、床身、工作台、工件對中機構、卡緊機構、測量裝置、主銑頭、角度側銑頭、稱重、噴碼係統、下料輥道、下料車、電氣控（kòng）製係統、液壓係統（tǒng）、潤滑係統、氣動係統等組成。

輔機由吸屑管道、破碎機、吸屑風機、旋風分離器、鋁（lǚ）屑收集裝（zhuāng）置、粉塵（chén）吸集裝置等組成。

2.控製方式及方法（fǎ）

作為鋁錠外（wài）表麵加工的專用機床（chuáng），該機床有三個主軸，其中一個方滑枕立式主軸和兩個帶擺角（jiǎo）的（de）臥式（shì）主軸，臥式主軸可同時加工鋁錠的一個大平麵和兩個角（jiǎo）度小平麵，因此主軸角度要求在0-25 度之間可任意調整。機床可以進行全自動循環加工、半自動循環加工（gōng）、手動銑削（xuē）、單麵銑削，並有單動作、手動調整等功（gōng）能（néng）。

機床的自動（dòng）化主要體（tǐ）現在以下幾個方麵: 工件自動上、下料; 工件自動翻轉並且自動降速;工件自動夾緊; 工（gōng）件厚度、寬度自動測量並（bìng）自動（dòng）進刀; 數控（kòng）自動編程及切削參數（shù）優化; 自動安（ān）全防護回退; 工件自動（dòng）稱重; 鋁屑的自動收集等。為提高機床自動化程度及控製係統穩定性的（de）

主要實施以下（xià）措施

(1) 控製（zhì）中心采用（yòng）840D 數控係統和數字化驅動及1FT6 係列交流伺服電機。係統內部具有對所控製伺服電機的全部保護和（hé）控製功能，所有控製的伺服電機運行參數（shù）都能在屏幕上顯示出（chū）來供使用（yòng）參考。不需外部複雜聯線，裝配工藝簡單，維（wéi）修方便，工作穩定可（kě）靠。可連續不間斷工作;

(2) 配置OP015A 型15 英寸彩色顯示器具有以太網接口，可以根據用戶要求，同上位機連接完成數據交換。設備的所有監（jiān）示和檢測信號都通過PLC 傳送給840D 係統，行成中文報警文本，並通過顯示器顯示，保存成曆史記錄可供今（jīn）後查詢使用。PLC 所有I/O 接口信號狀態都可以在顯示器上顯示，供操作及維修人員參考;

(3) 所有輥道都采用西門子（zǐ）交流變頻器驅動，並（bìng）且與數控係統之間（jiān）采用總線方式傳送命令，並通過數控編（biān）製的程序控製;

(4) 由於（yú）設備各控製部件（jiàn）分散較遠，故PLC采用西門子S7-300 和ET200 組成，子分站采用PROFIBUS-DP 現場總線方式控製，共（gòng）采用4個分站，分（fèn）別是（shì）: 滾道及翻轉機構分站、龍（lóng）門工作台分（fèn）站、主龍門架上分站（zhàn）、主操縱室分（fèn）站。分站采用全封閉的分線箱結構，安裝在被控部件附近，減少了機（jī）床控製連線，提高了可靠性，維修（xiū）更方便;

(5) 毛坯的上料、定位、卡緊、測量、數據傳輸，各軸的跟（gēn）蹤測量，切削加工均由程序自動完成，主機與輔機之間采用現（xiàn）場總線方式控製，提高了（le）機床的可靠性;

(6) 設備的輔助動作（輥道（dào）、液壓、氣動、潤滑等）都由數控係統發（fā）出的M 代碼經PLC 去控製（zhì）自動完成;

(7) 輔機驅動的交流電機（破碎機、碎屑風機、鋁粉塵收集（jí）風機（jī））采用交流軟啟動和交流變頻器（qì）驅動，配有（yǒu）完善的（de）監控係統對電機監控（kòng）（電流、軸承溫度、線圈溫度監視）通過（guò）編製（zhì）合理的程序，控製變頻（pín）器完成碎屑風機的節能控製，控製命令來自840D 數控係統（tǒng）。

3.實時采集設（shè）備自身運行狀態及故障診斷的方法

(1) 研發了一種接觸式鑄錠測量係統，通過氣缸驅動測量（liàng）板壓緊在鑄錠被測麵上，利（lì）用（yòng）與840D 數控係統相連接的光柵尺和（hé）絕對編碼（mǎ）器確定鑄錠厚度、寬度（dù）及斜（xié）邊的相關參數，並由此確定銑削量和銑削次數。測量精度（dù）為±0.2mm，采用全自動控製（zhì），確保在（zài）最短時間內完成（chéng）銑麵過程（chéng）;

(2) 主軸箱安裝了多點溫度（dù）傳感器和振動傳感器，隨時監測主軸的溫度變化及工作狀態;

(3) 破（pò）碎、吸屑、除塵電機和軸端安裝有溫度傳感器，實時監控其文段（duàn）變化及工作狀態（tài）;

(4) 實時對主軸電機（jī）和（hé）輔機電機的電流進行（háng）監測;

(5) 三個主軸、破碎、吸屑、除塵的傳動端安裝接近開關，通過高速計數器監測其轉（zhuǎn）速變化;

(6) 對各液壓點位和氣動點位的壓力及流量的監測;

(7) 鋁錠定位控製傳感器（qì）采用反射式光電開關，監控並實時顯示鋁錠的（de）實時位置;

(8) 三個主軸安裝有防撞機構（gòu），實時對主軸進行進行監測及保護（hù）;

(9) 在840D 係統屏上實時顯示銑頭的實（shí）際位置、側銑頭旋（xuán）轉角度、設備工作中夾緊放鬆狀態、當前正在鋁錠（dìng）加工信息、銑後（hòu）鋁錠信息、自（zì）動加工程序進度，以及各部件工作條件、鋁錠曆史信息等。

當以（yǐ）上監測點（diǎn）出現（xiàn）故障時係統會在界麵進行顯（xiǎn）示並自動進行安全保護（hù），每個故障（zhàng）都具（jù）有相應的診斷提示和處理方法; 在主畫麵和生產監（jiān）控（kòng）畫麵頂端都有報警視圖，顯示當前報警並可查詢報警記錄。

4.實（shí）現網絡（luò）通信及數據交換的方法

設備具（jù）有生產（chǎn）操作係統，用於完成與MES和L1 的通訊和數據交換，以及相對應的操作功（gōng）能和數據處理功能。

(1) 實施方案概述

銑麵加工生產操作（zuò）係統通過與數據服務係統進行交互，實現（xiàn）銑麵加工生產計劃與生產參數（shù）等數據的自動獲得，並把這些（xiē）數據通過ODBC 數據接口下達給WinCC fl exible 係統。同時，對於WinCC fl exible 係統產生的（de）生產實績等數據，銑麵加工生產操作係統（tǒng）把數據（jù）通過數據（jù）服務係（xì）統上傳（chuán）給L3。

另外，銑麵加工生產操（cāo）作係統將（jiāng）包含一（yī）個獨立的數據處理部分（fèn），用於把生產過程數據記錄（lù）轉化為iba 的文件格式（*.dat），以實現係統（tǒng）生成數據格式的（de）統一，以（yǐ）方便存儲、管理與使用。係統結構圖如圖2 所示（shì）。

圖2 係統結構（gòu）圖

(2) 數據服務（wù）係（xì）統功能與實現

實現與（yǔ）銑麵加工生產操作係統的（de）數據交互，保證L3 數據與WinCC fl exible 係統的自動（dòng）交互數據服務係統通過TCP/IP 方式與銑麵加工生（shēng）產操作係統進行通訊（xùn），並以此（cǐ）下達L3 的生產計劃與生產（chǎn）參數數（shù）據給WinCC fl exible 係統，最終實現相（xiàng）關數（shù）據下達到L1; 同時，數據服務（wù）係統通過（guò）TCP/IP 方（fāng）式，從銑麵加工生產操作係統獲得WinCC fl exible 生產實績等數據，最終上傳給L3 係統。

結論

數（shù）控龍門高速鑄錠複合加工生產線全部實現自動化，用戶（hù）可對生產（chǎn）工藝參數進行調整，滿足不同用戶的生產要求，對（duì）設備關鍵（jiàn）點實時進行（háng）監測並根據（jù）設備運（yùn）行狀態自動提（tí）供設備信（xìn）息（xī）、故障自診斷信息、故障處理方法。同時（shí），根據鋁加工（gōng）行業的特點（diǎn），開發一套生產操作係統，用於完成與（yǔ）MES 和L1 的通訊和數據交換，以（yǐ）及相對應的操作功能（néng）和數據處理（lǐ）功能（néng）。最（zuì）終實現（xiàn）L3 係統中的生產（chǎn）計劃和生產參數等數據（jù）自動下達到WinCC fl exible 或L1 係統，同時現場（chǎng）生產實績也能自動（dòng）上傳給L3 係統，使所有的數據交換不再需要手工處理，過程數據和PDA 係統生成的數據以統一的存儲方式保存到文件服務器中，以方便用戶的管理與使用。用戶可對全部（bù）過程數據進行分析。通過新建的（de）數據服務係統，在滿足數據庫（kù）管理與數據查詢方便的同時，保證（zhèng）數（shù）據庫的安全。

數控龍門（mén）高速鑄錠複合加工生產線的（de）成功研製，不僅打破了國外的技（jì）術（shù）壟斷，擋（dǎng）住了進口，為國家節約了大量的外匯，還為有色金屬行業的（de）生（shēng）產提供了技術先進的裝備，促進了行業的進步與發展。

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