基于工艺数据驱动的工艺装备自动控制技术

柳 敏

(北京中色建设机电设备有限公司，北京 100029）

基于工艺数据驱动的工艺装备自动控制技术

柳 敏

(北京中色建设机电设备有限公司，北京 100029）

随着市场竞争的日渐激烈，生产型企业为了占具市场优势，必须在提升产品质量的同时缩短制造周期，而工艺装备的运动精度和自动化程度对此产生直接影响，所以一直受到广泛关注。为提升复杂产品制造过程的生产效果，需要在工艺数据驱动的基础上，对其工艺装备自动控制体系进行系统研究，通过对提供的工艺数据进行系统分析，构建以工装自动控制工艺为对象的产业信息模型，形成以工艺装备自动控制技术为基础的控制管理平台，在保证产品生产质量的同时，推动其自动化、数字化发展。本文通过对基于工艺数据驱动的工艺装备自动控制体系的研究，并结合个人经验，对形成的相关工艺信息模型和工艺装备自动控制技术展开系统分析，为提高生产型企业的生产能力提供依据。

工艺数据驱动 工艺装备 自动控制技术

工艺装备是实现工艺规程所需的各种刃具、夹具、量具、模具、辅具、工位器具的统称，是制造产品过程中必不可少的重要工具，其对保证产品质量，提高劳动率、改善劳动条件等具有重要作用，但随着市场经济的发展，传统工艺装备的使用已无法满足现实需要，而基于工艺数据驱动的工艺装备自动控制技术应运而生。

1 基于工艺数据驱动的工艺装备自动控制体系

产品的制造过程决定工艺装备的运动、控制要以工艺数据为基础。工艺数据既是以工艺装备自动控制为对象的工艺信息模型搭建的主要依据，又是健全工艺装备自动控制体系，满足工艺装备运行精确度需求，提升制造过程生产效率的可靠标准。在生产型企业园区网络中形成以运动控制器、数据采集调理模块为主的、受系统总线作用的工艺装备控制管理系统及工艺数据管理系统，并建立以产品、工艺、工艺装备、驱动设备、用户、资源、日志等信息组建的，面向工艺装备自动化控制的，工艺信息模型共同搭建的，基于工艺数据驱动的工艺装备自动控制体系，扭转传统工艺信息模型缺乏工艺装备信息的局面，并在工艺数据库中明确显示工艺装备的驱动方式、运动速度、运动精度等信息。在具体加工过程中，运动控制模块可依据数据库中提供的信息参数发出运动控制命令，利用运动控制器转换得到的运动控制信号，驱动工艺装备运动并进行实时控制，运动控制模块的控制过程需要数据采集调理模块参与，通过其传感器信号获取工艺装备的运动参数，当参数表明工艺装备达到预定位置，其可利用运动控制锁锁定工艺装备，经人工处理，避免不必要的损失[1]。

2 以工艺装备自动控制为对象的工艺信息模型搭建

在工艺装备自动控制体系中占有重要地位的工艺信息模型，主要包含工艺装备信息及其驱动时所设定的控制、运动参数等，是对产品制造过程、工艺数据、工艺装备关系的概括性显示。而以信息模型主体的PBOM，不仅涵盖产品工艺设计阶段的产品结构信息，而且包括产品构成的各零部件的工艺信息，如零部件加工方法设计信息，具体选取的工艺装备型号，设计的加工参数等。除PBOM外，以工艺装备自动控制为对象的工艺信息模型还包括资源信息、工艺信息、工序、工步、机床设备信息、日志信息、用户信息、刀具信息、零件配套信息、工艺装备信息、驱动设备信息等[2]，对工艺自动控制进行了更加全面详细的信息描述。在具体工艺编制过程中，工艺人员可根据其所提供的信息确定工艺装备类型，甚至对其加工的具体步骤、运动的详细参数等信息进行准确判读。在实际生产加工过程中，利用工艺控制管理系统可以实时监测工艺装备运动参数，并与设定信息对比，分析完成自动控制，以此保证生产过程中的产品质量[3]。

3 以数据驱动为基础的工艺自动控制技术分析

在面向工艺装备的自动控制工艺信息传输至企业园区网络后，会对工艺装备进行运动控制、运动检测，在对其流程、用户、日志进行管理的同时，完成设备的自检，并将相关信息参数反传于企业园区网络。而由工艺装备等构成的运动控制模组、数据信息调理模块与运动控制检测过程又会同时反馈到系统总线，由此构成以数据驱动为基础的工艺装备自动控制管理平台[4]。由此可见，其可分为数据、功能、硬件三个主要层次，其中，数据层主要指有工艺数据管理系统生成和储存的以工艺装备自动控制为对象的工艺信息，其主要依靠管理平台读取企业园区网络，在集中处理后，可作为工艺装备自动控制的基础数据[5]。而由运动控制、运动检测、设备自检、流程日志管理等模块构成的功能层，其不仅可以对工艺装备实现位置、速度、驱动力等方面的运动控制，而且可以利用数据的采集、转换、校准等实现对其运动过程的实时监测，并结合所获取的运动参数，对其运动状态进行调整。为使控制过程灵活化，可将其运动控制模块分为手动和自动两种形式，这在一定程度上对生产过程中保证产品生产质量具有一定的推动作用。而由安装于工艺装备上的驱动设备、设备驱动器、运动控制模组、运动状态检测传感器、远程变送器、数据采集调理模块等共同搭建的硬件层，为工艺装备的运行提供了有效的驱动力，在常规情况下，驱动装备有电力、气压、液压等多种动力源形式，传动系统也分为齿轮、链、带、摩擦、连杆、液压等多种运动机构形式，以保证驱动运动中对速度的调节。需要注意的是，驱动设备自身的驱动仍需依靠外力，目前，较常用的设备驱动器形式也比较多样，例如，具有驱动电机工作性能的变频调速器，伺服驱动器，驱动气压马达或液压马达工作性能的比例伺服阀、分流集流阀等。当运动控制器受到控制模块发出的启动、暂停、减速等控制命令时，会直接将生成的信号传输至驱动器，使驱动设备的运动状态作出相应调整，而运动状态调整后产生的运动参数变化会形成新的信号，传输于数据采集调理模块，并在其对信号进行滤波、隔离、放大、模数转换等操作处理后，利用系统总线传输至运动检测模块，为运动自动控制技术的实施提供新依据。在以数据驱动为基础的工艺装备自动控制管理平台中，需要注意其自身具有用户管理和日志记录的功能，只允许有特定权限的操作人员对系统的设置信息进行更改、调整，这在一定程度上保证了自动控制技术的安全性，使自动控制过程更加规范化，而其日志记录功能不仅包括工艺装备故障及不稳定相关信息，更包括其日常操作的时间、用户、事件、结果等信息，为解决企业生产中的产品质量问题提供重要依据。

4 结论

通过上述分析可以发现，基于工艺数据驱动的工艺装备自动控制技术的出现是生产型企业为满足市场经济发展的必然结果，其不仅有利于企业保证产品的生产质量，提升单位时间的生产数量，缩短产品生产周期，而且对企业缩减人工成本，实现批量生产，缩短产业链，加快纵向发展等方面具有重要作用。

[1]李洲洋，谷文韬，郝丁，等．基于工艺数据驱动的工艺装备自动控制技术[J]．制造业自动化，2011，（11）：114-118．

[2]张建宝．复合材料自动铺带控制及工艺关键技术研究[D]．南京：南京航空航天大学，2010．

[3]葛艳．智能化循环式高效澄清工艺装置控制系统的设计[D]．扬州：扬州大学，2013．

[4]连海涛．复合材料铺放工艺实验装备的设计与实现[D]．武汉：华中科技大学，2013．

[5]王德会．基于机器视觉的自动螺丝锁付装备及定位方法的研究[D]．广州：华南理工大学，2014．

通过上例可看到，G71不适合加工内凹处，可用G73加工内凹处，这样综合运用两个复合循环简化了编程，并减少了空刀量，提高加工效率。

参考文献

[1]谢晓红.数控车削编程与加工技术[M].北京：电子工业出版社，2012.

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)