<button id="088mm"><meter id="088mm"></meter></button>
<div id="088mm"></div>

        <div id="088mm"></div>
      1. <em id="088mm"><ol id="088mm"></ol></em>

                  1. <div id="088mm"></div>

                      <div id="088mm"></div>
                          <em id="088mm"><tr id="088mm"></tr></em>

                        1. <div id="088mm"></div><button id="088mm"></button>

                            <em id="088mm"><tr id="088mm"></tr></em>
                            Logo
                            新聞中心

                            機加行業智能化改造成功案例

                            發布時間:2017-06-07 來源:金屬加工
                            關鍵字: 智能化改造

                            1、項目簡介

                            2015年,集團公司發布文件,要求各單位開展“三啞”統計與治理工作。按照集團公司要求,公司技術質量部會同智能制造分公司等單位,開展了相關調研工作。根據集團公司關于“三啞”改造的工作要求,為推進股份公司設備智能化改造工程技術的建設和應用,推動股份公司轉型升級。選擇某工程有限公司作為股份公司“智能制造、智慧企業”試點單位,逐步推進設備智能化改造及智能化制造等工作,旨在實現數字化制造設備與管理系統之間的系統集成,并實現供應鏈內外貫通,構建立與航天云網的對接能力,實現“非啞”企業改造的目標。

                            目前已完成研制工作,現將研制工作情況總結如下:

                            2、概述

                            2.1用途

                            推動設備信息化應用,是根據市場化原則,通過技術手段,實現資源內部優化和外部拓展。通過對“啞設備”進行信息化改造,建立車間級有線和無線兩種組網技術應用,并自行設計監測軟件,接入公司信息系統,與MES等集成,實現對設備工作過程信息的實時采集和管理,將生產過程實時、高效地展現至管理決策層。進行批次跟蹤,實現質量追溯,提高企業的生產效率。通過對股份公司的設備智能化改造,將為股份公司轉型升級、可持續發展起到重要的技術支持。

                            針對本公司設備種雜,老舊設備多的實際情況,針對不同設備(以焊機、金屬切削設備和機加工成型設備為主),進行智能化改造系統解決方案定制,實現車間級設備的數據采集和聯網,實現設計工藝的數字化,以及生產進度等信息的實時反饋,對設備的實時狀態進行數據采集并通過軟件進行監控,實現對業務數據的科學、高效管理。改變設備狀態手工錄入上報的管理模式。達到智能制造對設備使用、管理的要求。

                            2.2項目總體目標

                            針對設備的類型、采購時間和設備使用率,經過前期調研和技術溝通,該工程公司選取了四類設備進行第一階段的改造試點。其中CNC加工中心3臺(2臺五軸型和1臺三軸型)、等離子切割機(AG-400型)1臺、中頻爐(3T/1000KW型)1臺及其配套的測溫設備、樹脂混砂機(S2820型)2臺。

                            另外,東螺公司對手工氬弧焊機(多臺)、自動縱縫焊機(HL-2500型)2臺提出了信息化改造要求。

                            2.3 主要功能及技術要求

                            設備智能化改造主要功能及技術要求由信息中心提出,經過智能制造分公司調研,并與被改造單位經過討論確定。

                              a. 主要采集的物理量有:設備總功率、工作電壓、工作電流、速度、溫度、壓力、設備信息等,對不同的設備要求不同。需要得出的設備狀態有:開機、關機、運行、空閑、故障、工作時間等。

                              b. 設備改造不能破壞設備結構,并在改造后不影響設備的正常使用。

                              c. 需采集的數據類型及數量由設備使用單位工藝人員根據具體設備、需要和可行性提出。數據采集頻率不低于1次/分鐘,數據采集精度為小數點后兩位。

                              d. 網絡通訊采用以太網、無線網絡傳輸,傳輸采用網絡協議(TCP/IP)。

                              e. 軟件需支持Windows32位和64位操作系統。

                              f. 應選用知名品牌組態軟件(力控科技、亞控科技組態王、西門子WINCC等)保證質量,降低風險。軟件供應商能輔助MES供應商進行集成,相應的對組態程序進行修改。

                              g. 組態軟件無需用戶管理模塊,相應的用戶管理整合至MES系統進行統一授權和管理。

                              h. 所有采集的數據最終必須存儲在oracle(版本oracle10g以上)數據庫中。

                              i. 在局域網內通過Web發布,支持電腦使用當前主流瀏覽器(IE7/8/9、Safari3、Google、chrome等)訪問,手機和Pad通過客戶端訪問。

                              j. 系統可擴展性,在通信網絡允許的范圍內,每個車間可以按實際需要增減設備。

                              3、案例介紹:

                            3.1 設計方案

                              比較老舊的設備幾乎都沒有通訊接口,多數是非數字化電路。這些設備狀態數據無法通過設備系統本身提供。改造的方法是增加傳感器對設備內部的電路信號進行釆集、轉換,并增加網絡通信接口。

                              對于數字化控制、或部分數字化控制設備,其內部已經存在有用信息,對這類設備改造的工作主要是采取措施導出數據,然后轉換為網絡接口。但此類設備原先往往都采取了加密措施,而制造廠家多數不能提供技術支持,因此導出數據十分困難,需要采用軟、硬件結合的方法。

                              無論何種方案,均需要將設備數據和狀態通過網絡接口輸出,除非原先已經存在網絡接口。從釆集、轉換,到網絡通信接口,需要專門的電路。有兩種選擇:一是選用現成的通信轉換模塊,前提是設備已有串口,并且使用的常用標準通信協議。二是對于非標準電路,采用自主研發的數據采集控制器,實現轉換和網絡通信功能。

                              實現設備狀態數據采集的功能,并轉換為網絡接口后,統一通過有線、無線網絡通過AP、交換機將所有采集數據輸送至服務器。以此實現了將現場采集的設備數據匯總,通過軟件進行解析、統計、計算,并生產相應的圖形、報表等文件。設備管理者可以通過網絡訪問服務器,因此只需在辦公室的 PC 端即可全面、快速了解現場生產的整體運行狀況,甚至使用手機客戶端軟件獲得同樣的信息,從而實現精確管理決策、及時處理生產現場異常問題。

                            目前,已經實現設備上云。

                            3.2 CNC加工中心

                              設備:810D三軸CNC加工中心一臺,840D五軸CNC加工中心兩臺

                              改造前:都不可聯網,其中三軸CNC加工中心無硬盤

                              改造后:采集設備實時電流、電壓、主軸轉速、進給速度、工作狀態;實現設計任務遠程下發。

                              方案:

                              西門子CNC數控系統是由數控及驅動單元(CCU或NCU)、PLC和人機界面(HMI)等分系統組成,通過PROFIBUS總線連接驅動裝置以及輸入輸出模板,完控制功能。

                              西門子數控的相關上位機軟件自成體系,而且價格不菲。通過這些軟件獲得機床數據及其困難。此外因為西門子希望推廣其較新的系統,對非設備制造廠老系統基本上沒有技術支持。

                              數控系統已經是數字化設備,其內部已經包含需要采集的參數,不可以采取外加傳感器的辦法采集機床數據,因為一般數據采集方案肯定達不到數控系統的精度。對數控系統的改造,既需要了解控制系統,又需要特別了解機床結構,還要有相當的網絡系統組網經驗、軟件編程能力。即對綜合能力要求較高。

                              該設備原產于臺灣,制造廠家不提供內部硬件電路圖、接口關系、通信協議等資料。也不能進行軟件改造導出數據,要求升級系統硬件到最新,每臺費用高達20多萬。

                              對于840D系統,智能制造分公司開動腦筋,采取將數據上載和下載分不同的渠道處理的方法,在不改動設備硬件的情況下添加通信轉換器件達到遠程網絡通信的功能。

                              對于810D系統,最簡單的方法是升級到經840D,但是費用高達20多萬。或者將其控制電腦升級到PCU50,費用也要好幾萬。經過大量調研和與相關單位交流,確定了少量升級硬件、主要以軟件升級為主改造的方案。

                            圖1 使用西門子系統的CNC

                            3.3 樹脂混砂機

                              設備:S2820樹脂混砂機2臺

                              改造前:樹脂混砂機:無網口,不可聯網

                              改造后:采集設備實時電流、電壓、開機、關機、運行、空閑、工作時間

                              方案:

                              該型號樹脂混砂機由PLC控制設備的動作,但PLC不含需要采集的數據。因此采用基于傳感器及數據融合的采集辦法提取需要采集的信號。

                              本系統中要求采集多通道的電流和電壓等信號,綜合上述性能參數考慮,采用智能采集器,支持路隔離模擬量輸入,符合網絡通信要求。

                              此外,這兩臺樹脂混砂機屬于移動設備,工作時需要在幾十米長的軌道上移動,因此使用無線AP接入網絡。

                            圖2 樹脂混砂機改造

                            3.4 等離子切割機

                              設備:AG-400等離子切割機

                              改造前:等離子切割機:有網口,但無網驅,不可聯網

                              改造后:采集設備實時電流、電壓、切割速度、切割深度、消耗氣量、工作狀態,實現設計任務遠程下發。

                              方案:

                              根據實際情況,由于等離子切割機采用LINUX操作系統,系統內部硬件電路圖、接口關系和通信協議廠家不提供,系統已經加密。通過設計加裝網絡驅動卡,建立設備聯網關系,實現切割任務數據的遠程下傳,改變以往通過U盤進行數據導入的麻煩。

                              同時,采用基于傳感器及數據融合的采集辦法,通過添加傳感器提取需要采集的信號,實現實時電流、電壓的監測。但切割速度等設備內部數據只能以截屏的形式取得。

                            圖3 等離子切割機改造

                            3.5 中頻爐

                              設備:3T/1000KW中頻爐,KDW330手持式測溫儀

                              改造前:中頻爐無通信接口,不可聯網,無法對外輸出信號;手提式熔煉測溫儀無網絡接口,無法接入網絡。

                              改造后:采集設備實時電流、電壓、銅合金熔煉溫度、銅合金澆注溫度、工作時間、開機、關機、運行、空閑

                              方案:

                              由于中頻爐沒有與外部設備進行信息傳輸的通信接口,采用基于數據采集器的采集辦法,通過設備本身電路提取需要采集的信號。手提式熔煉測溫儀則重新設計為帶無線通信接口的無線手提式熔煉測溫儀,手持式測溫儀與掛壁式溫度顯示單元之間采用無線通信,使用方便。并自行設計、加裝帶網絡接口的嵌入式控制器,實現遠程數據通信聯網功能。

                            圖4 中頻爐改造

                            3.6 自動縱縫焊機

                              設備:HL-2500自動縱縫焊機兩臺

                              改造前:PLC控制,都不可聯網

                              改造后:采集設備焊接電壓、焊接電流、焊接速度、送絲速度、運行時間

                              方案:

                              我們對自動縱縫焊機進行了數據采集研究。通過對PLC與顯示屏之間的的通信進行偵聽,首先對大量數據進行分類,找出規律,經過大量現場檢測和反向數據傳輸實驗得到實際工程值。然后轉換為網絡通信信號輸出。

                            圖5 縱縫焊機改造

                            3.7 手工氬弧焊機

                              設備:ZX7-400STG、BNC500等手工氬弧焊機多臺

                              改造前:非數字化設備,都不可聯網

                              改造后:采集設備輸入電壓、輸入電流、焊接電壓、焊接電流、運行時間

                              方案:

                              由于手工氬弧焊機沒有與外部設備進行信息傳輸的通信接口,采用增加傳感器和從設備本身電路提取信號相結合的辦法采集數據。使用有線或無線模塊,實現遠程數據通信功能。為此設計了一款手工焊機數據采集終端。

                            圖6 手工焊機改造

                            3.8設備聯網

                              一般數據監測系統大都使用有線組網方式,有點是抗干擾能力強。對于未投產或者正在規劃的新廠房,以及不常搬動的設備間,通過以太網或現場總線傳輸數據,可以方便快捷的建立互聯互通的設備監測系統。

                              對于已投產的工廠,存在線路多、布線復雜、維護困難等缺點,在很多特定區域無法進行布線。而無線組網則無需布線,可忽略設備位置的不利條件影響,并可隨意移動設備。增減數據采集點方便,自動組網,既方便使用又節省布線成本。

                              本方案采取有線和無線兩種設備聯網方式集合使用的組網方式,測試結果說明,所選用的無線通信設備在較大電磁干擾的環境里可以穩定地運行。

                            3.9監控、管理軟件

                            針對小規模系統(設備數量90臺左右),一般的設備狀態、工藝狀態監控和簡單的數據統計,通過標準的組態軟件來實現。

                            圖8 監控、管理軟件模塊結構

                              車間級服務器管理軟件采用組態軟件,B/S架構方式,功能完善、安全可靠。經過各系統采集匯總及分析處理后得到報告和圖表,實現設備和生產過程資料的量化,使管理具有事實依據,變得更為科學,通過數據來大力提高設備利用率及生產效率。

                              系統把制造過程有關的設備、數據采集系統、設備監視系統和通信設施按一定的結構和層次結合成一個整體。設備層主要包括車間現場的不同生產設備、傳感器和數據采集設備等,負責輸出底層設備的信息。數據監控中心負責從設備層獲取數據并對采集的數據進行處理、匯總,從而得到車間生產過程的實時信息,并可利用采集的數據進行設備效率分析。同時以實時的方式將采集到的數據發送到公司級或園區的數據庫服務器,在車間或園區管理層,通過Web發布,實現園區級的遠程訪問,使得在網絡上的任何位置都可以進行設備監控。

                            圖9  監控、管理軟件界面示例

                            4、技術難點


                              4.1 數控系統數據通信

                              數控技術和數控機床是制造業現代化的基礎,是一個國家綜合國力的重要體現。CNC加工中心屬于精密加工設備,是所有分系統中最復雜、最難改造的設備。

                              制像公司CNC加工中心的控制系統是西門子SINUMERIK系統的老型號,其中的3軸CNC更是淘汰的型號。這是一個封閉的系統,所有的軟件都不對外開放。而西門子的軟件價格相當昂貴,并且不能與其它軟件通信。

                              本公司的CNC原產于臺灣,制造廠家不提供內部硬件電路圖、接口關系和通信協議,更不能進行軟件改造,要求升級系統硬件,費用每臺高達20多萬。

                              對數控系統的改造,既需要了解控制系統,又需要特別了解機床結構,還要有相當的網絡系統組網經驗、軟件編程能力。即對綜合技術能力要求特別高。

                              4.2 強電磁干擾下的數據采集

                              制像公司使用的是3噸中頻感應加熱爐,功率很大,溫度可達2000度以上。廠家曾經打算進行數字化改造,增加了一臺電腦。但由于中頻電磁干擾實在大,結果沒有改造成功。

                              該設備使用現場環境惡劣、銅水飛濺,又不能隨意開機、停機。使得改造工作出現反復。項目組成員經過充分論證、多次試驗,并克服夏季高溫酷暑,最終攻克了這一難關,實現中頻感應設備的數據采集和遠程數據網絡通信功能。

                              4.3 非標準通信協議的解析

                              中頻感應加熱爐配套測溫必須使用手提式熔煉測溫儀,目前市場上的熔煉測溫儀均沒有網絡通信接口。只能采取信號和協議轉換的方法實現遠程數據網絡通信功能。但其存在的內、外部數字信號都是非標準的信號,因此必須自行設計、加裝帶網絡接口的嵌入式控制器,實現遠程數據通信。

                              手提式熔煉測溫儀制造廠家不能提供信號說明,我們采取的方法是通過大量測試,并進行各種測試條件下的模擬試驗,收集測溫數據后進行分析。經過模擬,獲得有效溫度數據。再通過自主開發的電路將數據通過網絡接口、采用標準網絡協議進行遠程傳輸。

                              4.4 程序加密PLC的數據連接

                              凡是含有PLC控制的設備,其內部軟件必然是加密的,并且多數都不帶網絡接口。一般在PLC中包含著有效的設備運行參數,通過其編程口將這些數據采集出來是對設備進行信息化改造的方法之一。難點是需要找出編程口支持的通信協議,模擬、分析通信協議,并從中找出有用的數據。

                              例如HL-2500自動縱縫焊機屬于老型號。該設備資料不全,并且內部采取了加密措施。制造單位已經找不到原始資料。只能通過特殊手段處理,通過對PLC的通信進行偵聽,首先對大量數據進行分類,找出規律,經過大量現場檢測和反向數據傳輸得到實際工程值。目前,2臺焊機的數據采集已經實現。

                              5、成果

                              5.1 對西門子SINUMERIK數控系統信息化改造技術

                              西門子CNC數控SINUMERIK系統發展了很多代,從最早的802D系統起步,其后發展了810D、840D系統。較新推出的是840DSL、828D等。目前最早的802D系統機床已經很少,現存的CNC機床有少量的810D系統,較多的840D系統,以及一些更新的型號。

                              對于較老的810D、840D系統,我們創新采取了一種獨特的通信方式,即:將數據上載和下載分不同的渠道處理,可在不改動設備硬件的情況下添加少量器件達到遠程網絡通信的功能,實現低成本信息化改造。具有較好的推廣價值。

                              此方案主要以軟件改造為主,硬件只需要增加通信到網絡轉換模塊即可。

                            圖10  通信轉換模塊

                              810D系統的PCU20不帶硬盤,數據不能遠程直接下發,因此需要增加一個小型電腦,相當于為PCU20增加一塊硬盤。

                              3軸CNC的改造成功,使得操作人員在下發加工文件時無需停機,避免了極大的麻煩,獲得用戶的好評。

                            圖11  小型電腦

                            圖12  CNC改造


                              5.2  非標準數據采集控制技術及其轉換器

                              對于特殊設備,采用自主研發的數據采集控制電路板實現所需功能。具有模擬和數字量采集、邏輯控制、數據轉換、常用通信協議和非標準通信協議轉換,網絡通信功能。優點是可以通過軟件隨意改變電路功能,對于需要特殊功能的設備智能化改造比較適用。

                              該電路板一般安裝在設備原有機箱中,有點是避免過多的連接電線;也避免因為更能不同造成的外殼不同。本項目中,在中頻爐配套的無線通信冶煉測溫儀中使用了自主研發的數據采集控制器。該項技術有利于設備智能化改造推廣應用。

                            圖13  用于中頻爐的數據采集控制板、手持和壁掛式測溫儀


                              5.3  手工焊機數據采集終端

                              手工焊機數據采集終端作為一個完整的附件掛接在手工焊機上,具備有線和無線兩種網絡通信能力,適合手工焊機需要經常移動的工作環境。可采集設備輸入電壓、輸入電流、焊接電壓、焊接電流等數據。該采集終端可作為產品推廣,不但可用于老式手工焊機,也可用于類似類型的設備改造。

                            圖7  手工焊機數據采集終端



                            關注公眾號
                            關注公眾號
                            返回頂部
                            49选7开奖历史记录