基于工藝數據驅動的工藝裝備自動控制技術

柳 敏

(北京中色建設機電設備有限公司，北京 100029）

基于工藝數據驅動的工藝裝備自動控制技術

柳 敏

(北京中色建設機電設備有限公司，北京 100029）

隨著市場競爭的日漸激烈，生產型企業為了占具市場優勢，必須在提升產品質量的同時縮短制造周期，而工藝裝備的運動精度和自動化程度對此產生直接影響，所以一直受到廣泛關注。為提升復雜產品制造過程的生產效果，需要在工藝數據驅動的基礎上，對其工藝裝備自動控制體系進行系統研究，通過對提供的工藝數據進行系統分析，構建以工裝自動控制工藝為對象的產業信息模型，形成以工藝裝備自動控制技術為基礎的控制管理平臺，在保證產品生產質量的同時，推動其自動化、數字化發展。本文通過對基于工藝數據驅動的工藝裝備自動控制體系的研究，并結合個人經驗，對形成的相關工藝信息模型和工藝裝備自動控制技術展開系統分析，為提高生產型企業的生產能力提供依據。

工藝數據驅動 工藝裝備 自動控制技術

工藝裝備是實現工藝規程所需的各種刃具、夾具、量具、模具、輔具、工位器具的統稱，是制造產品過程中必不可少的重要工具，其對保證產品質量，提高勞動率、改善勞動條件等具有重要作用，但隨著市場經濟的發展，傳統工藝裝備的使用已無法滿足現實需要，而基于工藝數據驅動的工藝裝備自動控制技術應運而生。

1 基于工藝數據驅動的工藝裝備自動控制體系

產品的制造過程決定工藝裝備的運動、控制要以工藝數據為基礎。工藝數據既是以工藝裝備自動控制為對象的工藝信息模型搭建的主要依據，又是健全工藝裝備自動控制體系，滿足工藝裝備運行精確度需求，提升制造過程生產效率的可靠標準。在生產型企業園區網絡中形成以運動控制器、數據采集調理模塊為主的、受系統總線作用的工藝裝備控制管理系統及工藝數據管理系統，并建立以產品、工藝、工藝裝備、驅動設備、用戶、資源、日志等信息組建的，面向工藝裝備自動化控制的，工藝信息模型共同搭建的，基于工藝數據驅動的工藝裝備自動控制體系，扭轉傳統工藝信息模型缺乏工藝裝備信息的局面，并在工藝數據庫中明確顯示工藝裝備的驅動方式、運動速度、運動精度等信息。在具體加工過程中，運動控制模塊可依據數據庫中提供的信息參數發出運動控制命令，利用運動控制器轉換得到的運動控制信號，驅動工藝裝備運動并進行實時控制，運動控制模塊的控制過程需要數據采集調理模塊參與，通過其傳感器信號獲取工藝裝備的運動參數，當參數表明工藝裝備達到預定位置，其可利用運動控制鎖鎖定工藝裝備，經人工處理，避免不必要的損失[1]。

2 以工藝裝備自動控制為對象的工藝信息模型搭建

在工藝裝備自動控制體系中占有重要地位的工藝信息模型，主要包含工藝裝備信息及其驅動時所設定的控制、運動參數等，是對產品制造過程、工藝數據、工藝裝備關系的概括性顯示。而以信息模型主體的PBOM，不僅涵蓋產品工藝設計階段的產品結構信息，而且包括產品構成的各零部件的工藝信息，如零部件加工方法設計信息，具體選取的工藝裝備型號，設計的加工參數等。除PBOM外，以工藝裝備自動控制為對象的工藝信息模型還包括資源信息、工藝信息、工序、工步、機床設備信息、日志信息、用戶信息、刀具信息、零件配套信息、工藝裝備信息、驅動設備信息等[2]，對工藝自動控制進行了更加全面詳細的信息描述。在具體工藝編制過程中，工藝人員可根據其所提供的信息確定工藝裝備類型，甚至對其加工的具體步驟、運動的詳細參數等信息進行準確判讀。在實際生產加工過程中，利用工藝控制管理系統可以實時監測工藝裝備運動參數，并與設定信息對比，分析完成自動控制，以此保證生產過程中的產品質量[3]。

3 以數據驅動為基礎的工藝自動控制技術分析

在面向工藝裝備的自動控制工藝信息傳輸至企業園區網絡后，會對工藝裝備進行運動控制、運動檢測，在對其流程、用戶、日志進行管理的同時，完成設備的自檢，并將相關信息參數反傳于企業園區網絡。而由工藝裝備等構成的運動控制模組、數據信息調理模塊與運動控制檢測過程又會同時反饋到系統總線，由此構成以數據驅動為基礎的工藝裝備自動控制管理平臺[4]。由此可見，其可分為數據、功能、硬件三個主要層次，其中，數據層主要指有工藝數據管理系統生成和儲存的以工藝裝備自動控制為對象的工藝信息，其主要依靠管理平臺讀取企業園區網絡，在集中處理后，可作為工藝裝備自動控制的基礎數據[5]。而由運動控制、運動檢測、設備自檢、流程日志管理等模塊構成的功能層，其不僅可以對工藝裝備實現位置、速度、驅動力等方面的運動控制，而且可以利用數據的采集、轉換、校準等實現對其運動過程的實時監測，并結合所獲取的運動參數，對其運動狀態進行調整。為使控制過程靈活化，可將其運動控制模塊分為手動和自動兩種形式，這在一定程度上對生產過程中保證產品生產質量具有一定的推動作用。而由安裝于工藝裝備上的驅動設備、設備驅動器、運動控制模組、運動狀態檢測傳感器、遠程變送器、數據采集調理模塊等共同搭建的硬件層，為工藝裝備的運行提供了有效的驅動力，在常規情況下，驅動裝備有電力、氣壓、液壓等多種動力源形式，傳動系統也分為齒輪、鏈、帶、摩擦、連桿、液壓等多種運動機構形式，以保證驅動運動中對速度的調節。需要注意的是，驅動設備自身的驅動仍需依靠外力，目前，較常用的設備驅動器形式也比較多樣，例如，具有驅動電機工作性能的變頻調速器，伺服驅動器，驅動氣壓馬達或液壓馬達工作性能的比例伺服閥、分流集流閥等。當運動控制器受到控制模塊發出的啟動、暫停、減速等控制命令時，會直接將生成的信號傳輸至驅動器，使驅動設備的運動狀態作出相應調整，而運動狀態調整后產生的運動參數變化會形成新的信號，傳輸于數據采集調理模塊，并在其對信號進行濾波、隔離、放大、模數轉換等操作處理后，利用系統總線傳輸至運動檢測模塊，為運動自動控制技術的實施提供新依據。在以數據驅動為基礎的工藝裝備自動控制管理平臺中，需要注意其自身具有用戶管理和日志記錄的功能，只允許有特定權限的操作人員對系統的設置信息進行更改、調整，這在一定程度上保證了自動控制技術的安全性，使自動控制過程更加規范化，而其日志記錄功能不僅包括工藝裝備故障及不穩定相關信息，更包括其日常操作的時間、用戶、事件、結果等信息，為解決企業生產中的產品質量問題提供重要依據。

4 結論

通過上述分析可以發現，基于工藝數據驅動的工藝裝備自動控制技術的出現是生產型企業為滿足市場經濟發展的必然結果，其不僅有利于企業保證產品的生產質量，提升單位時間的生產數量，縮短產品生產周期，而且對企業縮減人工成本，實現批量生產，縮短產業鏈，加快縱向發展等方面具有重要作用。

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通過上例可看到，G71不適合加工內凹處，可用G73加工內凹處，這樣綜合運用兩個復合循環簡化了編程，并減少了空刀量，提高加工效率。

參考文獻

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Abstract:CNC turning program ming instructions used in combined cycle can si mplify procedures, re duce the memory occupied by the program, but of ten people in appl ication of composite cycle G71, G 72, G 73, the emergence go empty knife or tool collision when many other accidents. This paper analyzes the compound cycle G71, G 72, G 73 Characteristics and common mistakes when applying through a flexible application examples illustrate several complex cycles.

Key words:CNC turning, combined cycle, applications

Automatic Control Technology of Process Equipment Based on Process Data Driven

LIU Min
(Beijing CNFC Equipment CO. Ltd.,Beijing 100029)

With the increas ingly fierce m arket competition, production-oriented enterprises to occupy market advantage have to improve product quality and shorten the manufacturing cycle, and the m ovement precis ion of industrial equipment and important influence on the degree of automation, so has been widely followed, for promoting the manufacture process of complex product production effect, n eed to process on the bas is of data driven system study of its process equipment automatic control system, through the analys is of process data pr ovided by the system, building equipment automatic control technology for object information model of industry, formed on the bas is of the pr ocess equipment automatic control technology to control the management platform, to guarantee the production quality of the products at the same time, promote the development of the automation, digital, this paper based on the technology of data dr iven process equipment automatic control s ystem of res earch, form the relevant proces s information model and process equipment automatic control technology, combined with personal experience for application authentication, in an effort to prom ote manufacturing production capacity.

process da ta driven, process e quipment, automatic control technology

Some of the CNC Turning Instruction Combined Cycle Applications

ZHANG Jiling
(Changzhou Institute of Mechatronic Technology,Changzhou 213164)