铸造造型过程的控制系统和控制方法 |
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| 申请号 | CN201610970011.1 | 申请日 | 2016-10-28 | 公开(公告)号 | CN106563776A | 公开(公告)日 | 2017-04-19 |
| 申请人 | 宁夏共享模具有限公司; | 发明人 | 常涛; 杨军; 张权军; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 铸造 造型过程的控制系统和铸造造型过程的控制方法，该铸造造型过程的控制系统包括：造型控制单元；以及多个执行设备，多个执行设备中的各个执行设备均与造型控制单元通信连接；其中，造型控制单元用于获取包括标准造型参数的控制参数并根据控制参数向相应的执行设备发送控制 信号 ，各个执行设备用于根据 控制信号 执行相应的操作，造型控制单元还用于获取各个执行设备的造型参数、并根据标准造型参数和造型参数对控制信号进行调整。实现了对铸造造型过程中的多个执行设备和造型参数的统一控制，使各个执行设备的造型参数能够达到造型工艺的标准造型参数的要求，进而使造型工艺得到有效执行，提高了产品 质量 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种铸造造型过程的控制系统，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 铸造造型过程的控制系统和控制方法技术领域[0001] 本发明涉及铸造及自动控制技术领域，具体来说，涉及一种铸造造型过程的控制系统和铸造造型过程的控制方法。 背景技术[0002] 造型工序是铸造行业的一道关键工序，在造型工序的过程中有一套复杂的操作流程，需要同时操作多个设备来完成。目前在铸造行业中，用于造型过程的多个设备全部需要操作人员单独操作然后进行造型作业。操作人员在生产中为了操作多套设备，往往需要到不同的位置去控制不同的设备，这种多地操作的方式本身就会降低实际的生产效率；因为多个设备为独立控制，因此实际生产过程中因每一步做操作而产生的一些关键造型参数都无法得到有效控制；多个设备各自独立的控制系统并不能存储造型过程中的历史参数数据，而且多个设备之间没有直接的配合关系，这就造成铸造生产过程在出现质量问题后无法追溯原因。 [0003] 在现有的铸造造型过程的控制方法中，整个造型生产过程中有很多关键造型参数得不到有效控制，从而会导致产品质量下降。同时这些过程中的关键造型参数也无法进行记录保存，当出现了产品报废的情况时，操作人员也无法追溯存在问题的造型环节，因此产品质量得不到有效保证。因此，就需要一套控制系统能够全面、统一地管理和控制造型工艺过程的多个设备，记录造型过程中的所有关键造型参数，并能够及时对异常做出处理。 [0004] 在宁国市志诚机械制造有限公司的公开号为105499518A的专利申请中，公开了一种铸造造型生产线及铸造生产线，包括输入小车、输出小车和至少两个造型机等，然后通过各小车之间的配合完成造型过程与铸造过程，可以提高生产销率，但是这里公开的只是造型过程中的一种执行设备。 [0005] 在齐齐哈尔轨道交通装备有限责任公司的公开号为102756097B的专利申请中，公开了一种铸造造型方法和铸造造型生产系统。该铸造造型生产系统包括传送轨道和沿传送轨道设置的多个处理装置，多个处理装置中包括至少一个联动处理装置，联动处理装置包括至少两个处理机构，且同一联动处理装置中的各处理机构同时动作，用于对沿传送轨道传送的至少两个待处理对象同时进行处理。但是这里公开的也只是造型过程中的一种执行设备。 [0006] 针对相关技术中不能对铸造造型过程中的多个执行设备和造型参数进行统一控制、以及产品质量无法保证的问题，目前尚未提出有效的解决方案。 发明内容[0007] 针对相关技术中不能对铸造造型过程中的多个执行设备和造型参数进行统一控制、以及产品质量无法保证的问题，本发明提出一种铸造造型过程的控制系统和铸造造型过程的控制方法，能够实现对铸造造型过程中的多个执行设备和造型参数进行统一控制，提高产品质量。 [0008] 本发明的技术方案是这样实现的： [0009] 根据本发明的一个方面，提供了一种铸造造型过程的控制系统，包括：造型控制单元；以及多个执行设备，多个执行设备中的各个执行设备均与造型控制单元通信连接；其中，造型控制单元用于获取包括标准造型参数的控制参数并根据控制参数向相应的执行设备发送控制信号，各个执行设备用于根据控制信号执行相应的操作，造型控制单元还用于获取各个执行设备的造型参数、并根据标准造型参数和造型参数对控制信号进行调整。 [0010] 根据本发明的一个实施例，造型控制单元包括：检测模块，用于将造型参数与标准造型参数进行比对以得到检测结果；其中，造型控制单元还用于根据检测结果进行实时判断，并当造型参数不符合于标准造型参数时，对控制信号进行调整以控制相应的执行设备再次执行相应的操作。 [0011] 根据本发明的一个实施例，各个执行设备还用于向造型控制单元发送操作完成的完成信号，造型控制单元根据完成信号向相应的执行设备发送控制信号以使相应的执行设备执行相应的操作。 [0012] 根据本发明的一个实施例，多个执行设备包括：转运设备，用于在造型过程中转运砂箱；下芯机，用于将造型模型放至砂箱中；以及加砂设备，用于向装有造型模块的砂箱中执行加砂操作，并在执行加砂操作的同时执行振实操作。 [0014] 根据本发明的一个实施例，还包括：转运控制单元，通信连接于造型控制单元和转运设备之间，用于接收控制信号并根据控制信号控制转运设备，还用于获取并向数据采集模块发送转运设备的造型参数；下芯控制单元，通信连接于造型控制单元和下芯机，用于接收控制信号并根据控制信号控制下芯机，还用于获取并向数据采集模块发送下芯机的造型参数；以及加砂控制单元，通信连接于造型控制单元和加砂设备之间，用于接收控制信号并根据控制信号控制加砂设备，还用于获取并向数据采集模块发送加砂设备的造型参数。 [0015] 根据本发明的一个实施例，造型控制单元包括：报警模块，用于根据检测结果生成并发送报警信号。 [0016] 根据本发明的一个实施例，造型参数包括：下芯结果参数、加砂结果参数、和振实结果参数；其中，造型控制单元还用于存储下芯结果参数、加砂结果参数、和振实结果参数。 [0017] 根据本发明的一个实施例，转运设备包括：辊道线和摆渡车；加砂设备包括：雨淋加砂器和振实台。 [0018] 根据本发明的另一方面，提供了一种铸造造型过程的控制方法，包括：造型控制单元获取包括标准造型参数的控制参数；造型控制单元根据控制参数向相应的执行设备发送控制信号；各个执行设备根据控制信号执行相应的操作，同时造型控制单元获取各个执行设备的造型参数、并根据标准造型参数和造型参数对控制信号进行调整。 [0019] 本发明通过造型控制单元获取控制参数并根据控制参数向相应的执行设备发送控制信号以执行铸造造型过程中的相应操作，同时在各个执行设备执行相应操作的过程中获取造型参数、并根据标准造型参数和造型参数对控制信号进行调整。实现了对铸造造型过程中的多个执行设备和造型参数的统一控制，使各个执行设备的造型参数能够达到造型工艺的标准造型参数的要求，进而使造型工艺得到有效执行，提高了产品质量。附图说明 [0020] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0021] 图1是根据本发明实施例的铸造造型过程的控制系统的框图； [0022] 图2是根据本发明实施例的铸造造型过程的控制系统的布局示意图。 具体实施方式[0023] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0024] 根据本发明的实施例，提供了一种铸造造型过程的控制系统。 [0025] 参考图1和图2所示，根据本发明实施例的铸造造型过程的控制系统包括：造型控制单元110；以及多个执行设备，多个执行设备中的各个执行设备均与造型控制单元110通信连接；其中，造型控制单元110用于获取包括标准造型参数的控制参数并根据控制参数向相应的执行设备发送控制信号，各个执行设备用于根据控制信号执行相应的操作，造型控制单元110还用于获取各个执行设备的造型参数、并根据标准造型参数和造型参数对控制信号进行调整。其中的标准造型参数是根据造型工艺的要求而设置的，通过根据标准造型参数和造型参数对控制信号进行调整以控制各个执行设备在造型过程中的造型参数均能符合标准造型参数的要求，进而控制造型参数满足造型工艺的要求。 [0026] 上述技术方案，通过造型控制单元获取控制参数并根据控制参数向相应的执行设备发送控制信号以执行铸造造型过程中的相应操作，同时在各个执行设备执行相应操作的过程中获取造型参数并根据标准造型参数和造型参数对控制信号进行调整。实现了对铸造造型过程中的多个执行设备和造型参数的统一控制，使各个执行设备的造型参数能够达到造型工艺的标准造型参数的要求，进而使造型工艺得到有效执行，减少了造型过程中的人力投入，提高了生产效率，节约了生产成本。 [0027] 根据本发明的一个实施例，多个执行设备可以包括：转运设备，具体的，该转运设备可以包括辊道线131和摆渡车132，用于在造型过程中转运砂箱。多个执行设备还包括下芯机133，用于将造型模型放至砂箱中。多个执行设备还包括加砂设备，具体的，该加砂设备可以包括雨淋加砂器134和振实台135，用于向装有造型模块的砂箱中执行加砂操作，并在执行加砂操作的同时执行振实操作。需要说明的是，上述执行设备并不限于以上的转运设备、下芯机和加砂设备，可以根据造型工艺的实际需要选取适合的设备；同样地，转运设备和加砂设备也可以根据造型工艺的实际需要选取相应适合的设备。 [0028] 根据本发明的一个实施例，造型控制单元110包括：控制模块111，用于发送控制信号；以及数据采集模块112，用于获取造型参数。在实际应用中，造型控制单元110可以为工控机，数据采集模块112可以是OPC(Object Linking and Embedding(OLE)for Process Control，用于过程控制的工业标准OLE)服务器。 [0029] 根据本发明的一个实施例，造型控制单元110包括：检测模块，用于将造型参数与标准造型参数进行比对以得到检测结果；其中，造型控制单元110还用于根据检测结果进行实时判断，并当造型参数不符合于标准造型参数时，对控制信号进行调整以控制相应的执行设备再次执行相应的操作。进一步地，造型控制单元110还包括：报警模块，用于根据检测结果生成并发送报警信号。实现了对造型过程的各个工序的检测，当造型参数不合格时，则可以停止进行下一道工序并给出报警信号以进行人工处理或者其它相应处理措施，确保各个工序的造型参数都达到标准造型参数的要求，从而确保了产品质量。 [0030] 根据本发明的一个实施例，各个执行设备还用于向造型控制单元110发送操作完成的完成信号，造型控制单元110根据完成信号向相应的执行设备发送控制信号以使相应的执行设备执行相应的操作，即当一个执行设备向造型控制单元110发送操作完成的完成信号后，造型控制单元110控制另一个执行设备开始工作，以使造型过程能够得到顺序执行。 [0031] 根据本发明的一个实施例，本发明的铸造造型过程的控制系统还包括：转运控制单元121，通信连接于造型控制单元110和转运设备(辊道线131和摆渡车132)之间，用于接收控制信号并根据控制信号控制转运设备(辊道线131和摆渡车132)，还用于获取并向数据采集模块112发送转运设备(辊道线131和摆渡车132)的造型参数；下芯控制单元122，通信连接于造型控制单元110和下芯机133，用于接收控制信号并根据控制信号控制下芯机133，还用于获取并向数据采集模块112发送下芯机133的造型参数；以及加砂控制单元123，通信连接于造型控制单元110和加砂设备(雨淋加砂器134和振实台135)之间，用于接收控制信号并根据控制信号控制加砂设备(雨淋加砂器134和振实台135)，还用于获取并向数据采集模块112发送加砂设备(雨淋加砂器134和振实台135)的造型参数。 [0032] 控制模块111集成、运行在造型控制单元110中。各个执行设备的操作界面可以全部集成到控制模块111中，其中可以包括对所有底层连接的执行设备的手动控制与自动控制的界面。 [0033] 数据采集模块112也集成、运行在造型控制单元110中，主要用于造型控制单元110与转运控制单元121、下芯控制单元122、加砂控制单元123的通讯。一方面造型控制单元110通过数据采集模块112向转运控制单元121、下芯控制单元122与加砂控制单元123发送控制信号，另一方面转运控制单元121、下芯控制单元122与加砂控制单元123通过它向造型控制单元110反馈各个执行设备的实时的造型参数。 [0034] 转运控制单元121、下芯控制单元122与加砂控制单元123均可以是PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)。转运控制单元121、下芯控制单元122与加砂控制单元123通过数据采集模块112接收造型控制单元110的控制信号，然后控制与其通信连接的相应执行设备的操作；同时通过数据采集模块112向造型控制单元110反馈各个执行设备的实时的造型参数。 [0035] 根据本发明的一个实施例，造型参数包括：下芯结果参数、加砂结果参数、和振实结果参数；其中，造型控制单元110还用于存储下芯结果参数、加砂结果参数、和振实结果参数。当然，该造型参数并不限于以上几种，还可以包括实际造型过程中需要进行工艺控制的其它参数，可以根据实际需要选取适合的造型参数。 [0036] 其中，造型控制单元110、数据采集模块112、转运控制单元121、下芯控制单元122与加砂控制单元123，也可以采用其它具体方式来实现，本发明对此不做出具体限定。 [0037] 参考图2，辊道线131、摆渡车132、下芯机133、雨淋加砂器134、振实台135为底层实际的执行设备，辊道线131、摆渡车132受控于转运控制单元121，下芯机133受控于下芯控制单元 [0038] 122，雨淋加砂器134、振实台135受控于加砂控制单元123。其中辊道线131与摆渡车132主要是用于造型过程中砂箱140的转运，而雨淋加砂器134架设在辊道线131上的一确定位置，主要用于向辊道线131上的砂箱140中填充底砂，下芯机133位于雨淋加砂器134的下一工位，主要用于向砂箱140内放入模型，振实台135位于下芯机133的下一工位，用于在雨淋加砂器134向砂箱140中填充底砂的同时，对辊道线131上的砂箱140边填砂边振实，这样就实现了加砂并紧实的效果。 [0039] 进一步地，在进行铸造造型过程之前，可以首先进行下列步骤：在造型工控机上架设OPC服务器，并在OPC服务器中进行相应配置，将OPC服务器与转运控制单元121、加砂控制单元123进行连接，实现OPC服务器与转运控制单元121和加砂控制单元123通信连接；梳理铸造造型过程中的所有控制和监测对象及其对应关系，并依此生成各个执行设备的控制变量与执行设备的造型参数采集变量；将上述控制变量和造型参数采集变量全部发送至OPC服务器以供造型控制单元110调用；根据铸造造型过程的工作流程配置造型控制单元110。其中，上述控制变量可以包括各个执行设备的手动控制变量与设备的自动启动变量，上述造型参数采集变量可以包括执行设备的关键运行参数变量、设备运行监测变量和设备报警变量等。 [0040] 同时参考图1和图2，下面对本发明的铸造造型过程的控制系统的具体工作流程进行说明。具体工作流程包括以下步骤： [0041] 步骤1，造型控制单元110接收到造型过程的计划后，造型控制单元110可以首先从上位系统中下载与该计划对应的控制参数，其中的标准造型参数包括：加砂标准造型参数、下芯标准造型参数、和振实标准造型参数。 [0042] 步骤2，在控制参数下载完成后，造型控制单元110启动本次计划的造型过程，并向转运控制单元121发送转运砂箱140的第一转运控制信号。 [0043] 步骤3，转运控制单元121收到第一转运控制信号后，控制辊道线131将砂箱140转运到雨淋加砂器134的工位位置，并在砂箱140到达雨淋加砂器134的工位位置后向造型控制单元110反馈第一转运完成信号。 [0044] 步骤4，造型控制单元110接收到转运控制单元121反馈的第一转运完成信号后，根据控制参数向加砂控制单元123发送自动加砂的加砂控制信号。具体地，这里的控制参数中包括：雨淋加砂速度、雨淋加砂高度、雨淋加砂时间、雨淋加砂振动频率、雨淋加砂振动时间等参数。同时造型控制单元110将与此次加砂工序对应的所有加砂标准造型参数发送加砂控制单元123。 [0045] 步骤5，加砂控制单元123在接收到加砂控制信号后控制雨淋加砂器134开始执行加砂过程。在加砂过程中，加砂控制单元123实时地向造型控制单元110反馈雨淋加砂器134的造型参数，并在加砂过程完成后向造型控制单元110反馈加砂完成信号，同时将最终的加砂结果参数也反馈给造型控制单元110，其中雨淋加砂器134的造型参数包括加砂结果参数。造型控制单元110将接收到的雨淋加砂器134的造型参数进行存储，以供后续查询。 [0046] 步骤6，在加砂过程结束后，造型控制单元110检测上述加砂结果参数是否满足加砂标准造型参数的要求,若不满足则进行报警以提示操作人员进行人工处理，并重新进行步骤6。 [0047] 步骤7，当加砂过程的加砂结果参数满足加砂标准造型参数后，造型控制单元110向转运控制单元121发送第二转运控制信号。 [0048] 步骤8，转运控制单元121接收到第二转运控制信号后，将加完砂的砂箱140转运到下芯机133的工位位置，并当砂箱140到达下芯机133的工位位置后向造型控制单元110反馈第二转运完成信号。 [0049] 步骤9，造型控制单元110接收到第二转运完成信号后，根据控制参数向下芯控制单元122发送下芯控制信号。具体地，这里的控制参数还包括：造型模型与砂箱壁的相对位置参数。同时造型控制单元110将与此次下芯工序对应的所有下芯标准造型参数发送给下芯控制单元122。 [0050] 步骤10，下芯控制单元122在接收到下芯控制信号后控制下芯机133开始执行下芯过程。在下芯过程中，下芯控制单元122实时地向造型控制单元110反馈下芯机133的造型参数，并在下芯过程完成后向造型控制单元110反馈下芯完成信号，同时将最终的下芯结果参数也反馈给造型控制单元110，其中下芯机133的造型参数包括下芯结果参数。造型控制单元110将接收到的下芯机133的造型参数进行存储，以供后续查询。 [0051] 步骤11，在下芯过程结束后，造型控制单元110检测上述下芯结果参数即造型模型与砂箱壁的相对位置，是否满足下芯标准造型参数的要求,若不满足则进行报警以提示操作人员进行人工调整，并重新进行步骤11。 [0052] 步骤12，当下芯过程的下芯结果参数满足下芯标准造型参数后，造型控制单元110向转运控制单元121发送第三转运控制信号。 [0053] 步骤13，转运控制单元121接收到第三转运控制信号后，将下芯完成的砂箱140转运到振实台135的工位位置，并当砂箱140到达振实台135的工位位置后向造型控制单元110反馈第三转运完成信号。 [0054] 步骤14，造型控制单元110接收到第三转运完成信号后，根据控制参数向加砂控制单元123发送振实控制信号，同时将与此次振实工序对应的所有振实标准造型参数发送给加砂控制单元123。具体地，因为此步骤的振实过程是边振动边加砂的过程，所以这里的控制参数还包括：加砂次数、每一次的加砂高度、加砂速度、振动频率、振动时间等参数。 [0055] 步骤15，加砂控制单元123在接收到振实控制信号后控制振实台135开始执行振实过程。在振实过程中，加砂控制单元123实时地向造型控制单元110反馈振实台135的造型参数，并在振实过程完成后向造型控制单元110反馈振实完成信号，同时将最终的振实结果参数也反馈给造型控制单元110，其中振实台135的造型参数包括振实结果参数。然后造型控制单元110将接收到的振实台135的造型参数进行存储，以供后续查询。 [0056] 步骤16，造型控制单元110开始检测上述振实结果参数即本次振实后的砂子紧实程度，是否满足振实标准造型参数的要求,若满足则直接进行步骤19；若不满足则进行报警，造型控制单元110根据控制参数向加砂控制单元123发送再次振实控制信号，同时将与此次振实工序对应的所有振实标准造型参数发送给加砂控制单元123。需要说明的，由于是重新振实所以不需要加砂，因此这里造型控制单元110只需要根据控制参数中的振动频率、和振动时间等参数向加砂控制单元123发送再次振实控制信号。 [0057] 步骤17，加砂控制单元123在接收到再次振实控制信号后开始执行再次振实的过程。在该再次振实的过程中，加砂控制单元123实时地向造型控制单元110反馈振实台135的造型参数，并在振实过程完成后向造型控制单元110反馈振实完成信号，同时将再次振实结果参数也反馈给造型控制单元110，然后造型控制单元110将接收到的振实台135的造型参数进行存储，以供后续查询。 [0058] 步骤18，在再次振实的过程结束后，造型控制单元110再次检测上述再次振实结果参数即再次振实后的砂子紧实程度否满足振实标准造型参数的要求,若不满足则返回步骤17和步骤18；若满足要求，则进行步骤19。 [0059] 步骤19，在振实过程结束后，造型过程的所有工序就已全部完成，此时造型控制单元110向转运控制单元121发送第四转运控制信号，将造型结束的砂箱140转向后续的浇注工序，同时向上位系统发送本次造型过程结束的造型完成信号。 [0060] 本发明的上述工作流程，能够对造型过程的生产完成率、质量合格率、报警次数等数据进行统计，使相关人员实时掌握造型过程的运行情况，当出现问题时能够追溯整个生产过程，帮助其查找原因。另外，造型控制单元110可以根据报警的严重程度决定是否停机，同时给操作人员发送邮件或短信等，通知操作人员进行处理。这种实时的报警功能能够确保执行设备的长期安全运行，延长执行设备的寿命。 [0061] 根据本发明的实施例，还提供了一种铸造造型过程的控制方法，包括以下步骤： [0062] 造型控制单元获取包括标准造型参数的控制参数； [0063] 造型控制单元根据控制参数向相应的执行设备发送控制信号； [0064] 各个执行设备根据控制信号执行相应的操作，同时造型控制单元获取各个执行设备的造型参数、并根据所述标准造型参数和所述造型参数对所述控制信号进行调整。 [0065] 综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过造型控制单元获取控制参数并根据控制参数向相应的执行设备发送控制信号以执行铸造造型过程中的相应操作，同时在各个执行设备执行相应操作的过程中获取造型参数、并根据标准造型参数和造型参数对控制信号进行调整。实现了对铸造造型过程中的多个执行设备和造型参数的统一控制，使各个执行设备的造型参数能够达到造型工艺的标准造型参数的要求，进而使造型工艺得到有效执行，减少了造型过程中的人力投入，提高了生产效率，节约了生产成本。 |
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