摘要：本文介（jiè）紹了數控龍門高速鑄（zhù）錠複合（hé）加工生產線的（de）智能控（kòng）製技術，闡述了實（shí）現智能控製的方法和途徑。
  
        關鍵詞：智能控製；自（zì）動加工；840D
 
        概述
 
        鋁錠銑麵是鋁合金板帶材生（shēng）產工藝流（liú）程的一個重要（yào）階段。鋁錠在軋製之前，必（bì）須將上下兩側表麵銑平（píng），以保證最終產品質量，我公司（sī）生產的數控龍門高速鑄錠複合加工生產線全部實現自動化，用戶（hù）可對生產工藝參數進行調整，滿足不同用戶的生（shēng）產（chǎn）要（yào）求，對設備（bèi）關（guān）鍵點實時進（jìn）行監測並根據設備運行狀態自動（dòng）提供設備信息（xī）、故障自診斷信息、故障（zhàng）處理方法。同時，根據鋁（lǚ）加工行業的特點，開發一（yī）套生產操作（zuò）係統，用於完成與（yǔ）MES和L1的（de）通訊和數據交換，以及相對應的（de）操作功能和數據處理功能。
 
        1.數控龍門（mén）高（gāo）速鑄錠複合加工生產線介紹
 
        如圖1所示，數（shù）控龍門高速鑄錠複合加工生產線是一（yī）條全自動加工單元（yuán），采（cǎi）取流水（shuǐ）線式布局，由主機和輔機兩部分組成。

       
  
        圖1  數控（kòng）龍門高速（sù）鑄（zhù）錠複合加工生產（chǎn）線圖
 
        主機由上料車、上料輥道裝置（zhì）、翻轉裝（zhuāng）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（chē）、電（diàn）氣控製係（xì）統、液壓係統、潤（rùn）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、鋁屑收集裝置、粉（fěn）塵吸集裝置等組成。
 
        2.控製（zhì）方式及方法
 
        作為鋁錠外表（biǎo）麵加工的專用機床，該機床有三個（gè）主軸，其（qí）中一個方滑枕立式主軸和兩個帶（dài）擺角的臥式主軸，臥式主軸可同時加工鋁錠（dìng）的一個大平麵和兩個角度小平麵，因（yīn）此主軸角度要求（qiú）在0-25度之間可任意調整（zhěng）。機床可（kě）以進（jìn）行全自動循環加工、半自動循環加工（gōng）、手（shǒu）動銑削、單麵銑削，並（bìng）有單動作、手動調整等功能。
 
        機床的自動化（huà）主要體現在以下幾個方麵：工件自動上、下（xià）料；工件自動翻（fān）轉並且自動降速（sù）；工件自動夾緊；工件厚度（dù）、寬度自動測量並自動（dòng）進刀；數控（kòng）自動編程及切削參數優化；自動安全防護回退；工件（jiàn）自動稱重；鋁屑的自動收集等。
 
        為提高機床自動化程度及控（kòng）製係統穩定性的主要實（shí）施以下措施
 
        (1)控製中心采用840D數控係統和數字（zì）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控製功能，所有（yǒu）控製的伺服（fú）電機運行參（cān）數都能在屏幕上顯（xiǎn）示出來供使用（yòng）參考。不需（xū）外部複雜（zá）聯線，裝配工藝簡單，維修方便，工（gōng）作穩定可靠。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（qiú），同上位機連接（jiē）完成數據交換。設備的所有監示和檢（jiǎn）測信號都通過（guò）PLC傳送（sòng）給840D係統（tǒng），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後查詢使用。PLC所有I/O接口信（xìn）號狀態都（dōu）可以在顯（xiǎn）示器上顯（xiǎn）示，供操作及維修（xiū）人員參考；
 
        (3)所（suǒ）有輥道都采用西門子交流變（biàn）頻器驅（qū）動，並且與數控係統之間采（cǎi）用總線方式傳送命令，並通過數控（kòng）編製的程序（xù）控製；
 
        (4)由於設備各控製部件分散較遠，故PLC采用（yòng）西門子S7-300和ET200組成，子分站采用PROFIBUS-DP現場總線方式控製，共采用4個分站，分（fèn）別是（shì）：滾（gǔn）道及翻轉機構分站（zhàn）、龍門工作（zuò）台分站、主龍門架上分站、主操縱室分（fèn）站。分站采用全封閉的分（fèn）線箱結構，安（ān）裝在被控部件附（fù）近，減少了機床控製連線，提高了可靠性，維修更方便；
 
        (5)毛坯的上料、定（dìng）位、卡緊、測量、數據傳輸，各軸的跟蹤測量，切削加工均由程序自動（dòng）完成，主機與（yǔ）輔機之間采用現場總線方式控製，提高了機床的可靠性；
 
        (6)設備的輔助動作（輥道、液壓、氣動、潤滑等）都由數控係統發出的M代碼經PLC去控製自動完（wán）成；
 
        (7)輔機驅動的交流電機（破碎機、碎屑風機、鋁粉塵收集風機）采用交流軟啟（qǐ）動（dòng）和交流變頻器驅動，配有完善的監控係統對電機監控（電流、軸承溫度、線圈溫（wēn）度監（jiān）視）通過編製合理的程序，控製變頻器完成碎屑風機的節能控製，控製命令來自840D數（shù）控係統。
 
        3.實時采集設（shè）備自身運行狀態及故障診斷的（de）方法
 
        (1)研發了一種接觸式（shì）鑄錠測量係統，通過氣缸驅動測量板壓緊在鑄錠被測麵上，利（lì）用（yòng）與840D數控係統（tǒng）相連接的光柵尺和絕對編碼（mǎ）器確定鑄錠厚度、寬度及斜邊的（de）相（xiàng）關參數，並由此確定銑削（xuē）量和銑削次數。測量精度為±0.2mm，采用全自動控製，確保在最短時間內完成銑麵過程；
 
        (2)主軸箱安裝了多（duō）點溫（wēn）度傳（chuán）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)破碎、吸屑、除塵電機和軸（zhóu）端安裝（zhuāng）有溫度傳感器，實時監控其文段（duàn）變化（huà）及工作狀態；
 
        (4)實時對主軸電機和輔機（jī）電機的電流（liú）進行監測；
 
        (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速變化；
 
        (6)對（duì）各液壓點位和氣動點（diǎn）位的壓力及流量的監測；
 
        (7)鋁錠定（dìng）位控製傳感器采用反射式光電（diàn）開關，監（jiān）控並實時顯示（shì）鋁（lǚ）錠的實時位置；
 
        (8)三個主軸安裝有防（fáng）撞機構，實時對主軸進行進（jìn）行監測及保護；
 
        (9)在840D係統屏上實時顯示銑頭的（de）實際（jì）位置、側銑頭旋轉角度、設備工作中夾緊放鬆狀態、當前正在鋁錠加工信息、銑後鋁錠信（xìn）息、自動加工程序進度，以及各部（bù）件工作條件、鋁錠曆（lì）史信息等。
 
        當以上監測點出現故障時係統（tǒng）會在界麵進行顯示（shì）並自動進行安全保護，每個故障都具有相應的診斷提示（shì）和處理方（fāng）法；在主畫麵和生（shēng）產監控（kòng）畫麵頂端都有報警視圖，顯示當前報警並可查詢報（bào）警記錄。
 
        4.實現網絡（luò）通信（xìn）及（jí）數據交換的（de）方法
 
        設備具有（yǒu）生（shēng）產操作係統，用於完成與MES和L1的通訊和數據交換，以（yǐ）及相對應的操作功能和數（shù）據處理功能。
 
        (1)實施方案概述
 
        銑麵加（jiā）工生產操作係統通（tōng）過與數據服務（wù）係統進行交互，實現銑麵加（jiā）工生產計劃（huá）與生產參數（shù）等數據的自動獲得，並把（bǎ）這些數據通過ODBC數據接口下達給WinCC flexible 係統。同時，對於WinCC flexible 係統產生的生產（chǎn）實績等數據，銑麵加（jiā）工生產操作（zuò）係統把數據（jù）通（tōng）過數據服務係統上傳給L3。
 
        另外，銑麵加工生產操作係統將包含一個獨立的數據（jù）處理部分，用於把（bǎ）生產過程數據記錄轉（zhuǎn）化（huà）為（wéi）iba 的文（wén）件格式（*.dat），以實（shí）現係統生成數據（jù）格式的（de）統一，以（yǐ）方便（biàn）存（cún）儲、管理與使用。
 
        係統結（jié）構圖如圖2所示。
  
  

        
  
         圖2  係（xì）統結構圖
 
        (2)數據服務係統功能與實現
 
        實現與銑麵加工生（shēng）產操（cāo）作係統的數據交互，保證L3數據（jù）與WinCC flexible 係統的自動交互數據服務係統（tǒng）通過TCP/IP 方式與銑麵加工生產操作係統進行通訊，並以此下達（dá）L3的生產計（jì）劃與（yǔ）生產參數數據給（gěi）WinCC flexible 係統，最終實（shí）現（xiàn）相關數據下達（dá）到L1；同時，數據服務係統通過TCP/IP 方式，從銑麵加（jiā）工生產操作係統獲得（dé）WinCC flexible 生產實績等數據，最終上傳給L3係統（tǒng）。
 
        結論：
 
        數控龍門高速鑄錠複合加工生產（chǎn）線全部實現自動（dòng）化，用戶可（kě）對生（shēng）產工藝參數進行調整（zhěng），滿足不同（tóng）用戶的生產要求，對設備關鍵點（diǎn）實時進行監測並根據（jù）設備運行狀態自動提供設備信息、故（gù）障（zhàng）自診斷信息、故障處理方法（fǎ）。同時，根據鋁加工行（háng）業的（de）特點，開發一套生產操作係統，用於完成與MES和（hé）L1的通訊和數（shù）據交換，以及相對應的（de）操作（zuò）功能和數據處理功能。最終實現L3 係統（tǒng）中的生產計劃和生產參（cān）數等數據自動下（xià）達到WinCC flexible 或L1 係統，同時（shí）現場生產實績也能自動（dòng）上傳給L3 係統，使所（suǒ）有的數據交換不再需要手工處理，過程數據和（hé）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（fāng）便（biàn）用戶的管理與使用。用戶可對全部過程（chéng）數據進行分析。通過新建的數據服務係（xì）統，在滿足數據庫管理與數據查詢方便的同時，保證數據庫（kù）的安（ān）全。
 
        數控龍門高速鑄錠複（fù）合加工生產線的成功研製，不僅打破了國外的技術壟斷，擋住了（le）進口，為國家節約了大量的外（wài）匯，還為有色金屬行業的生產（chǎn）提供了技（jì）術先進的裝備，促進了行業的進步（bù）與發展。
 

        參考文獻
 
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