季秀遠，魏向輝，張懷忠

（渤海裝備中成機械制造公司，天津 300280）

1 概述

本文針對螺桿鉆具定子制造過程具有多品種變批量生產、生產工藝過程復雜、現(xiàn)場實時信息反饋要求高及質量控制嚴格等特點，構建鉆具定子生產物聯(lián)網系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以通過傳感器、PLC 等采集產品制造過程中的實時產品工藝參數(shù)、質量數(shù)據(jù)等傳送至中央控制室，并在中央控制室設置數(shù)據(jù)處理中心，將數(shù)據(jù)保存至服務器。數(shù)據(jù)可以通過B/S 系統(tǒng)調取，供用戶對海量數(shù)據(jù)進行處理分析和產品質量監(jiān)控。

2 螺桿鉆具定轉子線型輪廓的檢測方案

該方案由定轉子全輪廓測量、定子小徑尺寸測量與轉子輪廓中徑測量、數(shù)據(jù)傳輸三部分組成。定子全輪廓測量系統(tǒng)完成，轉子全輪廓測量由光學照相系統(tǒng)完成，定子小徑尺寸和轉子輪廓中徑尺寸同時被采集。所有定轉子數(shù)據(jù)通過網絡上傳到服務器，實現(xiàn)以上數(shù)據(jù)的采集、傳輸、監(jiān)控和查詢（圖1）。掌握馬達定轉子全輪廓加工信息，提高數(shù)據(jù)分析能力，提升關鍵零件制造和研發(fā)質量。

3 定子橡膠煉膠過程監(jiān)測方案

圖1 定轉子數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

煉膠工序的監(jiān)控由原來無監(jiān)控的管理變成可追溯性的數(shù)字化管理，確保煉膠從原材料稱量、煉膠溫度、煉膠時間、煉膠電流以及操作人員的工藝執(zhí)行紀律的實時可視化監(jiān)控，提高管理人員、技術人員對煉膠過程的全面監(jiān)控水平并及時調整，更好地提高混煉膠質量。對煉膠車間的密煉機和開煉機進行數(shù)字化和智能化改造來實行對煉膠過程實施監(jiān)測，安裝工業(yè)電腦信息錄入處理系統(tǒng)（圖2）實現(xiàn)對每車混煉膠相對應的序號、配方號、混煉膠工序號的進行記錄跟蹤。

4 定子橡膠注膠、硫化過程監(jiān)測方案

4.1 注膠工序監(jiān)測方案

圖2 信息錄入處理系統(tǒng)

技術人員對原有注膠機的注膠工藝過程無法及時了解，改造后可使技術人員對注膠過程進行監(jiān)控，全面掌控注膠過程的工藝數(shù)據(jù)，為定子質量分析提供詳實數(shù)據(jù)，從而保證定子注膠質量。安裝工業(yè)電腦信息錄入處理系統(tǒng)（圖3）實現(xiàn)對注膠定子號、注膠機號、混煉膠編號、芯軸編號進行記錄跟蹤。同時設備壓力、工藝時間、注膠溫度曲線，進行數(shù)字化、實時監(jiān)控，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒掌鬟M行存儲，對注膠系統(tǒng)進行實時監(jiān)控，工藝設計參數(shù)將會得到嚴格執(zhí)行。

注膠監(jiān)控流程：（1）注膠前能夠在可視化顯示器上輸入注膠定子號、幾號注膠機、混煉膠編號、芯軸編號。（2）傳輸頁面顯示5 處設置溫度，實時溫度并能保存。（3）傳輸頁面顯示實時注膠設置壓力，實際注膠壓力并能保存。（4）保存文件上傳服務器，可以對某一時間段對注膠溫度、注膠壓力、注膠時間進行電腦統(tǒng)計。（5）實時傳輸注膠當時頁面，當監(jiān)控參數(shù)超過設計參數(shù)時發(fā)出蜂鳴報警，直到人工手動停止。（6）可以查閱歷史注膠過程，所有監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒掌鞑⑿纬晌募M行存儲，能夠形成實時傳輸頁面通過電腦進行監(jiān)控。

圖3 信息錄入處理系統(tǒng)

4.2 硫化工序監(jiān)測方案

原硫化罐是由圓盤記錄儀記錄，溫度/時間曲線記錄紙容易丟失，不易保存和查詢，造成追溯性差，無實時監(jiān)控功能，且無壓力/時間記錄，造成安全警示作用缺失。因此，對注膠車間的硫化罐進行數(shù)字化和智能化改造實行對硫化過程實施監(jiān)測，安裝工業(yè)電腦信息錄入處理系統(tǒng)實現(xiàn)對芯軸編號、預熱程序號、硫化程序等進行記錄跟蹤。改造后監(jiān)控系統(tǒng)上傳溫度/時間，壓力/時間數(shù)據(jù)，可使管理人員對硫化過程進行可視化實時監(jiān)控，形成較多的數(shù)據(jù)積累便于技術人員統(tǒng)計和進一步分析定子生產過程的硫化工藝數(shù)據(jù)。

對硫化時間、硫化壓力進行數(shù)字化實時監(jiān)控，并形成硫化/時間曲線，壓力/時間曲線并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒掌鬟M行存儲，形成無紙化記錄,減少人為誤操作,積累工藝經驗,使工藝設計參數(shù)得到很好的執(zhí)行。

5 網絡及硬件功能需求實現(xiàn)方式

整個系統(tǒng)分成監(jiān)控層、控制采集層和現(xiàn)場層三層。監(jiān)控層和控制層采用工業(yè)以太網進行通訊，控制層和現(xiàn)場層則采用直接耦合方式，實時采集，實時傳輸，系統(tǒng)網絡拓撲圖如圖4 所示?，F(xiàn)場安裝的數(shù)據(jù)采集傳感器連接到現(xiàn)場PLC 控制系統(tǒng)內，通過工業(yè)以太網將采集數(shù)據(jù)上傳給SCADA 系統(tǒng)，SCADA 系統(tǒng)將自身數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)傳給SQL Server 存儲數(shù)據(jù)庫保存，保證數(shù)據(jù)存儲安全性。

圖4 系統(tǒng)網絡拓撲圖

5.1 系統(tǒng)基本功能

本系統(tǒng)以PLC 為采集前端、服務器為處理中心，實現(xiàn)對螺桿鉆具制造物聯(lián)網系統(tǒng)的組建，同時，能夠通過友好的用戶界面將數(shù)據(jù)呈獻給用戶。

（1）數(shù)據(jù)采集前端。數(shù)據(jù)采集前端采用現(xiàn)場HMI 輸入、B/S 系統(tǒng)界面上傳等方式進行數(shù)據(jù)錄入。

（2）數(shù)據(jù)存儲的功能。前端錄入數(shù)據(jù)直接上傳至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中存儲，為管理人員的數(shù)據(jù)監(jiān)看、管理、追溯提供數(shù)據(jù)源并進行相應的數(shù)據(jù)分析。

（3）安全功能。通過分級授權，實現(xiàn)對系統(tǒng)的安全管理，防止系統(tǒng)的非法侵入和非法操作。

（4）報警提示功能。通過蜂鳴、界面顏色變化和報表等功能來提示操作人員及時處理系統(tǒng)報警。

（5）設置兩具槍機攝像頭分別對準密煉工位和開煉工位，以輔助整個系統(tǒng)，對工位進行不間斷的視頻監(jiān)控。

5.2 中控室基本功能

專家和技術人員可以通過中控室的監(jiān)控系統(tǒng)查看工序的操作、設備參數(shù)運行狀況等實時監(jiān)測數(shù)據(jù)以及歷史故障記錄，并通過視頻與數(shù)據(jù)監(jiān)控等手段遠程查看現(xiàn)場操作者工藝執(zhí)行情況，當加工參數(shù)出現(xiàn)錯誤時進行報警及時提醒技術人員與操作者排除質量問題。

6 結語

將螺桿鉆具離散制造業(yè)中的煉膠、注膠、硫化工序和定轉子測量過程納入螺桿鉆具物聯(lián)網監(jiān)控，將分散和滯后性數(shù)據(jù)實現(xiàn)了集中共享和實時追蹤，提高了管理人員、技術人員對定子橡膠加工過程的全面質量監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)存在的質量隱患，更好地提高橡膠質量。充分利用日常生產的大數(shù)據(jù)技術進行分析，為馬達設計優(yōu)化提供精準的數(shù)據(jù)支撐，并為鉆具生產工藝、管理流程的優(yōu)化提供了有效的手段。