制造业生产车间管控一体化系统研制报告


    

    热处理信息集成控系统研发应

    技术研究报告












    完成单位:贵州新技术研究
    贵阳横控制技术开展限责公司
    2021年2月



    目 录

    .概述 3
    二.立项目标 4
    三研究容完成情况 6
    1导思想 6
    2系统建设原 7
    3 技术路线 8
    4 工程实施完成情况 17
    四.工程运行效果分析 18
    五.技术指标济效益完成情况 24
    六.工程技术创新点 25
    七文发表1篇参加完成国军标GJB509B2021编制 25
    八团队建设培养 26
    九.工程总结建议 26






    .概述
    国制造业热加工部门目前采传统生产理模式存设备技术产落职工素质高生产理位等问题着工业生产规模断扩飞机等工程启动新材料新工艺量工艺控制产品质量求日趋严格现生产设备理模式已满足未开展需更满足国际转包生产需求迫切需进行设备产技术提升工业现场监控网络动化企业理信息化计算机技术企业应开展必然趋势先进控制技术现场设备进行改造信息化技术实现车间智化理通二者结合应提高企业生产理水改变落生产理模式严格贯彻质量理体系〔航标国军标美国宇航标准波音标准等〕求势必行
    工程采工业太网技术现场总线技术结合数库软件设计组建生产车间控体化综合应系统通工业现场总线现场控制设备进行连接组网组建工业现场实时监控系统通计算机现场进行状态监控实现生产工艺动传送控制参数动调整程数实时采集记录现场状态实时提示报警等功解决工设置现场参数容易出错零件加工程超时数记录精度高等问题理科室理终端通工业太网进行连接组成生产理网络系统通太网交换技术实现生产方案制定务分配务达生产程执行监控质量监测控制生产方案执行情况统计等生产程闭环控制解决理工作量效率低理员现场情况解时等带系列问题企业生产理提供更力手段

    二.立项目标
    热处理通改变材料组织机械零件产品获需性保证安工艺程热处理生产成炉批量投入连续生产处理象局部加工半成品件成品件果出现质量问题损失更热处理缺陷漏检容易发生严重机械事造成更损失热处理属特种工艺必须实施全面质量控制
    热处理全面质量控制零件热处理前中整程中切影响素实施全面控制包括机料法环等环节改变传统单纯终检验动关保证质量观念制度实行预防预防检验结合动控制质量保证模式重点转移质量形成程控制热处理缺陷消灭质量形成程中
    热处理全面质量控制项系统工程工程通专业技术理技术信息科学技术机结合形成满足全面质量理求热处理控体化系统
    车间控体化系统测量控制理体化实现车间全局优化效益化目信息化方式理提供手段提高企业信息化应理水该系统集计算机技术控制技术网络通信技术图形显示技术先进理验体综合运系统满足生产厂数字化条件理求更贯彻质量控制标准
    生产车间控体化系统属数字化智化设计制造根中华民国国民济社会开展第十五年规划纲中指出信息化改造制造业推进生产设备数字化生产程智化企业理信息化促进制造业研发设计生产制造物流库存市场营销变革提高机电装备信息化水实现精准高效生产推广集散控制现场总线控制敏捷制造等技术强化生产程线监测预警控制
    国家中长期科学技术开展规划纲〔20062021〕制造业国民济支柱开展思路:(1)提高装备设计制造集成力促进企业技术创新突破口通技术攻关根实现高档数控机床工作母机重成套技术装备关键材料关键零部件设计制造工程关键技术集成设计系统属数字化智化设计制造优先题
    贵州省中长期科学技术开展规划纲20062021〕中智控制集成数字化制造列重专项 加强制造业信息化相关技术集成推广应重点开展智控制集成数字化制造模块化网络化设计制造等技术攻关〞
    目标市场:热处理控体化系统涉电力电子计算机工智通讯机电等诸领域该工程技术含量高专业性强应广泛〔普冶金石油机械汽车航空航天军工环境工程等军工民领域〕该系统已成功应航空航天等企业航空航天企业件号众量新材料新工艺质量理体系复杂严格该系统领域更容易国制造行业车间众5%车间设备采控体化系统相数量

    三研究容完成情况
    1导思想
    采先进思想技术结合完善功设计组建实方便操作应系统
    通计算机技术网络技术数库技术动控制数通信技术集成应结合生产企业具体情况热处理车间现场控制设备生产理模式进行系统技术改造组建满足航标国军标等质量理体系求集工业现场监控生产理体满足生产实际需控体化综合应系统实现:生产方案制定零件进入加工程监控质量检查生产统计零件发出生产程全流通理做:现场控制数采集迅速准确状态报警时曲线数显示直观保存完善查询方便理生产员够权限方便快捷系统功调相关模块进行需操作实现生产理项求做信息数时流通交流资源享满足质量控制体系行业标准求达国领先水

    2系统建设原
    〔1〕 采标准化设计原充分考虑建成系统具扩展性互联性满足前实现应求适应系统扩展需
    〔2〕 遵循国国际相关行业标准设计时充分考虑系统实安容错稳定性操作性满足系统求前提节省费开支
    〔3〕 系统设计寻求优性价格费许条件量采市场先进技术成熟产品

    3 技术路线
    工程采取步骤技术路线步骤组成:
    1工程调研


    2系统方案设计

    3软硬件设计制作


    4现场改造网络建设

    5系统联调试运行


    6系统完善验收



    31 工程调研
    控体化系统设计原工程组相关厂家进行工程实调研根掌握工业现场生产工作情况生产理工作流程数处理流听取户该系统提出求希达预期目标收集相关数表格处理方式整理取设计该系统需第手资料工程调研局部数资料车间理组织结构:
    车间理信息数

    32 系统总体方案设计
         系统分三层结构:现场监控层通讯网络层生产理层
    321现场监控层包括:〔1〕通智精密控制装置IO模块传感器变送器PLC等完成种参数动作测量控制测控参数:温度氮势碳势氧势真空度电流电压压力气体流量工作时间等动作控制象包括炉门炉盖搅拌电机台车种泵阀等〔2〕现场操作监控终端包括:工控机读卡器条码扫描仪等设备通工业现场总线系统效劳器现场操作监控终端相连
    设计满足工艺求现场监控软件系统实时监控现场设备运行情况显示相关数运行趋势曲线具状态报警功报警时进行LED屏幕显示现场播送语音提示现场采集数均存入数库效劳器硬盘阵列便理模块分析调
    322通讯网络层:利工业现场总线工业太网实现控制层理层数交换工业现场总线种类众长缺乏应范围现场仪表种类繁杂数量较国仪表厂生产产日美国欧洲厂家中型车间采样点均300目前户现场设备配置RS485422通讯接口类接口具通讯距离长较高性稳定性现智控制系统中应拟广泛系统实济角度考虑现场网络RS485422工业现场总线提高采样速度性采网行线程处理方式根现场设备采通信协议种类设计满足种通信协议求数通信软件包供现场监控程序调
    便厂级骨干网进行数通信数享系统采路器厂级骨干网连接根户求提供需数访问接口供级部门进行访问
    323生产理层:包括系统效劳器车间理部门操作终端电子屏幕车间播送系统闭路监控系统相关功软件模块等科室终端通工业太网网络交换机进行连接理软件运行实现零件进入发出车间整生产流程质量控制程理完成数现场采集生产理报表动生成全流通
    软件windows micsoftNET台进行开发采CSBS两种方式设计中包括生产理需功模块
    系统网络图:

    33 软件设计
    软件设计包括:现场监控软件通信软件生产理软件三局部
    根生产车间工作性质特点软件模块分层理底层理数综合查询三局部局部分子系统详见模块框图:








    软件windows micsoftNET台进行开发具体程序模块采visal basic 2021JavaC#编程语言进行编写分四局部:
    331现场监控模块:遵循航标国军标等热处理求结合生产需设计现场监控软件实时监控现场运行情况根工艺求调整控制参数监控终端显示现场相关数运行趋势曲线具状态报警功LED屏幕显示报警信息播送语音系统进行语音提示
    采线程发处理方式系统运行时时进行路通讯路数采集幅度提高数采集速度采样数直接进入数库保存减少数转存中间环节
    332现场数采集通讯模块:根设备采通信协议种类设计满足种通信协议求数通信软件包供现场监控程序调
    333生产理软件模块:中包括方案理模块工艺理模块零件加工流程理模块质量理模块生产统计模块权限理模块数综合查询等模块涵盖生产车间生产方案制定零件进车间台帐建立务分配现场加工流程记录质检零件发出周转全程理包含产量工时钱统计计算生产报表动生成
    程序采CSBS两种方式设计中理监控模块采CS方式设计考虑模块功部门终端独立运行减轻效劳器负担数综合查询模块采BS方式设计系统厂级骨干网链接级理部门权限通网页访问方式查询访问车间生产数解运行情况
    .数存入数库效劳器硬盘阵列便程序模块享分析调
    软件台:
    操作系统:windows sever 2003〔效劳器〕windows XP3〔现场终端科室电脑〕
    设计台:windows micsoftNET
    设计语言visal basic 2021JavaC#
    数库:Oracle 10G
    34 现场改造网络建设
    341热处理工业现场控制设备进行技术改造
    包括:①公司生产智精密温度控制装置更换原落陈旧控制柜考虑工业现场需具参数控制回路调节路数采集特点控制装置采模块化设计控温精度高〔控湿精度±1℃显示精度高01级〕控制象广泛阻性感性负载单温区温区适扩散炉烧结炉单晶炉隧道窑盐炉真空炉等机械工业种热处理炉控温象采专热处理行业设计超调专家PID算法具PID整定功种传感器输入方便实现超调欠调快速升温抑制扰动报警保护功完善安障率极低维修方便②增加智采集模块流量压力传感器变送器动作采集模块PLC等实现电气耗碳势氧势氮势真空度流量压力采集热处理程动控制等③增加实现工业现场总线连接数通讯接口通现场总线监控终端相连组成工业现场监控网络需连接现场设备包括控温仪包括记录仪碳势氮势控制仪表真空计等④系统配备便携式高精度通道炉温均匀性测量装置便实现执行HB5354GJB509B中关仪表系统定期校验效加热区定期检测等标准便携式高精度通道炉温均匀性测量装置行研发测量精度优±01现场动画显示炉温场点差值动获取均温区印校验报告均温区示意图校验结果通网络传递效劳器作设备理原始幅减轻工作量节省校验时间
    342 现场监控网络生产理网络布线安装
    现场设备数量众监控点数采样量单串行网满足现场数迅速采样处理求系统采取串口分网处理方式现场设备通讯接口种类放置位置工段进行分类组网连接效劳器采线程发处理限度提高采集速度缩短数处理时间充分发挥系统效
    效劳器现场台指定工控终端互备容错方式运行该台终端安装相应数采集装置般情况应效劳器现场设备进行数通信应效劳器出现障进行检修时指定工控终端代效劳器进行现场数通信数存储效劳器正常指定工控终端时存储数传送效劳器进行永久保存系统恢复原正常运行会设备障影响系统正常运行样减少费开支时保证系统间断运行
    35 系统调试试运行
    现场施工软件设计完成现场系统软硬件进行联调调试结束投入试运行
    36 系统完善验收
    系统投入试运行根户情况提出意见建议进行调整完善限度满足实际生产需力争达:高效实操作方便目问题解决进行评审验收
    4 工程实施完成情况
    2007年5月~2021年4月 先北京长空机械厂〔503厂〕西安庆安集团〔114厂〕陕西航空电气限责公司〔115厂〕解放军5713修理厂航空618贵州航天精工〔536厂〕贵州新艺机械厂〔170厂〕沈阳黎明航空发动机〔集团〕〔410厂〕热表分厂精铸分厂成功推广期间根厂生产理模式差异厂合理化建议系统进行断完善成适应类型生产厂家生产理模式通系统
    2021年4 月 户方组织企业相关部门针该系统功运行情况者反应意见召开工程评审会该工程取成果予充分肯定评审结见评审意见

    四.工程运行效果分析
    系统航空航天系统生产厂运行情况证明:系统设计合理运行操作维护方便户反映良取效果表达方面:
    1 系统投入运行改善现场设备运行理监控方式注重生产程中间环节质量控制改变单纯终检验关保证质量观点做法现场状态显示直观曲线数参数目然便掌控现场情况
    2 数记录精度高准确真实原始记录曲线数保存标准完整查询方便产品质量踪事分析提供出现产品质量问题时生产理模块现场监控模块直接调享生产现场数进行分析通分析结果找出问题根分析结果生产工艺控制参数理模式工作方法进行调整防止质量事次发生
    3 工艺参数现场控制参数动调提示现场员进行核实确认然动传送减少操作出现错误降低废品率
    4 零件相工艺炉加工功节省耗
    5 生产车间采信息化理生产数准确标准汇总统计时生产报表清楚提高生产效率
    6 系统采权限理防止越权操作责事便认定通系统提高岗员素质
    7 级部门生产理员通网络查车间生产数时掌握生产进度情况指导生产帮助局部显示界面

    现场监控画面:

    运行状态详细显示画面


    效果分析系统够满足制造业热处理生产车间生产理现场状态监控求种类生产企业做相应调整改动满足户需求系统制造业生产车间进行推广

    五.技术指标济效益完成情况
    技术指标
    1 数记录分辨率 <01℃mm(航标高求±11℃mm)
    2.现场控温精度 ≤±1℃(航标高求≤±1℃)
    3 温度梯度 ≤±2℃
    4.节约耗 ≥10
    5.降低废品率 12
    6.日现场数采集信息量          约10Mb日

    六.工程技术创新点
    热处理控体化综合应系统目前国鲜成功案例原开发者缺乏现场运行情况生产理流程深入解没搞清楚面理层面现场数样进行接口数综合处理工程问题进行深入探讨研究开发实践成功相关企业推广计算机集成制造系统〔CIMS〕国制造业热处理生产程中成功先例
    认该工程创新点:
    1采两级网络架构通网络交换技术实现工业现场总线控制系统工业太网理系统结合实现零件进入发出车间整生产程理包括方案调度设备理库存理质量理钱核算事理生产工艺理现场程控制状态提示完成数现场采集生产理报表动生成全流通
        2采复杂回路闭环优化控制技术实现现场种类设备种参数〔温度氮势碳势氧势真空度电量流量压力运行时间等〕种动作测量控制
        3系统设计中严格贯彻全面质量控制方针遵守热加工行业质量理体系满足航标国军标等质量控制体系求外满足波音GE美国宇航标准等较高国际标准求系统设计充分考虑影响产品质量机料法环等种素已升较高层次

    九.工程总结建议
    该工程数年探讨研发实践断完善已逐渐成熟先航空航天系统家生产厂进行推广
    该系统运行稳定效果良实现生产设备数动采集程动控制状态提示生产理现场监控结合体进行生产协调质量控制车间理提供客观更贯彻质量控制标准提高企业信息化应理水受户驻厂军代表评
    认该系统生产车间投入运行达目:
    • 车间生产理现场监控融体企业部理生产员够权限方便快捷进行生产理信息交流资源享时掌握生产现场情况指导生产企业理带方便高效
    • 群体协工作迅速全方位信息采集交流企业理决策提供科学
    • 理标准化信息流通电子化防止工填写表单带问题杜绝素影响企业实施全面质量控制提供力手段企业信息化应达新水剧烈市场竞争中永远立败
    关进步加强工程技术完善技术推广应建议
    项研发技术成果年推广应示范取显著成效应范围广泛推广价值时生产应实践中发现存诸完善方方:① 企业理模式求需功模块进行补充完善② 系统厂级骨干网连接信息数编码数格式统③ 数访问信息享协调处理④ 种工业现场总线效果拟等需断解决完善系统程中出现问题需时解决
    建议进步予必研发费支持研究解决完善关环节技术总结提高加推广应


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    文档贡献者

    郭***林

    贡献于2021-12-22

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