CN111650906A - 一种基于cps的锻造液压机数字化车间 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于CPS的锻造液压机数字化车间，包括数据基础部、信息传输部和控制部，数据基础部包括传感装置和锻造设备；传感装置包括位移传感器、压力传感器、电液伺服阀、流量传感器、温流量传感器、RFID/二维码、2D/3D相机；锻造设备包括锻造液压机、装料机器人、取料机器人、喷淋机器人、换模装置、智能模具、加热炉和辅助机构；信息传输部包括工业以太网、Internet VPN组网、4G LTE私有专网和4G运营商公网；控制部包括MES***、SCADA***和远程运维***。本发明通过数字化和网络化信息技术，对锻造过程中的生产资源和生产过程进行精细化管理，实现锻造液压机车间的柔性生产和智能制造。
Description
技术领域
本发明涉及锻造液压机技术领域，特别是涉及一种基于CPS的锻造液压机数字化车间。
背景技术
锻造液压机属于《中国制造2025》确定的十大重点领域之一“高档数控机床和机器人”，是航空航天、核电、超临界和联合循环发电、海洋工程等领域装备技术发展的助推器，在国民经济和国防安全中起着重要的保障作用。信息物理***(CPS,Cyber-PhysicalSystems)是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂***，通过3C(Computation、Communication、Control)技术的有机融合与深度协作，实现大型工程***的实时感知、动态控制和信息服务。应用CPS等数字化和智能化技术，实现锻造液压机间建设是确保重型锻造安全可靠生产的重要手段，是加快锻造装备产业向智能化和服务型升级的必经之路，同时也是锻造行业发展的需要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于CPS的锻造液压机数字化车间。将CPS技术引入到的锻造液压机数字化车间的建设中，通过“一硬”实现锻造液压机及其辅助装置的构建，“一网”实现装备和软件之间的数据传输，“一软”实现锻造工艺控制和装备的故障诊断与处理，达到锻造数字化车间的状态感知、实施分析、科学决策和精准执行的闭环管控的目的。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种基于CPS的锻造液压机数字化车间，至少包括：
数据基础部，该数据基础部包括传感装置和锻造设备；其中：所述传感装置包括：位移传感器、压力传感器、电液伺服阀、流量传感器、温流量传感器、RFID和或二维码、2D相机、3D相机；所述锻造设备包括：锻造液压机、装料机器人、取料机器人、喷淋机器人、换模装置、智能模具、加热炉和辅助机构；
通过泛在连接和异构集成实现锻造数字化车间的硬件和软件的数据交互的信息传输部，该信息传输部包括：工业以太网、Internet VPN组网、4G LTE私有专网和4G运营商公网；
完成锻造工艺生产，车间实时状态监测和故障的处理的控制部，该控制部包括MES***、SCADA***和远程运维***。
进一步，所述MES***对车间内的多台锻造液压机主设备进行生产计划安排，为每台锻造液压机发送工艺配方，从而进行速度控制、压力控制、温度和流量控制，并对压机和辅助设备进行节拍控制，接收锻压过程运行数据后对数据进行分析并反馈给工艺人员进行工艺改进。
进一步，所述SCADA***部署在锻造车间内，将采集到的监测数据对象展示给车间操作和监控人员。
进一步，所述远程运维***部署在锻造液压机供应商处，采用混合云架构，内容状态检测***，故障诊断模型和故障决策模型，接收运行过程的历史运行数据或实时运行数据，对锻造液压机装备及其辅助设备进行故障诊断和预测性维护。
更进一步，所述MES***和SCADA***采用工业以太网进行数据传输，远程运维***采用Internet VPN组网、4G LTE私有专网和4G/5G运营商公网进行数据传输。
本发明具有的优点和积极效果是：
通过采用上述技术方案，一、本发明将CPS技术引入到的锻造液压机数字化车间的建设中，基于“一硬”、“一网”和“一软”，打破了锻造车间的信息孤岛，实现了数字化车间各类数据信息的交互。二、本发明通过数字化和网络化信息技术，对锻造过程中的人、机、物和信息等生产资源和生产过程进行精细化管理，实现锻造液压机车间的柔性生产和智能制造。
附图说明：
图1是本发明优选实施例的结构框图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1，一种基于CPS的锻造液压机数字化车间，包括：
“一硬”，即数据基础部，包括传感装置和锻造设备，传感装置包括：位移传感器、压力传感器、电液伺服阀、流量传感器、温流量传感器、RFID/二维码和2D/3D相机等，锻造设备包括：锻造液压机、装料机器人、取料机器人、喷淋机器人、换模装置、智能模具、加热炉和其他辅助机构，传感装置采集锻造装备的位置、压力等信息构成CPS的数据基础。
“一网”，即信息传输部，包括：工业以太网，Internet VPN组网、4G LTE私有专网和4G运营商公网等组成，通过泛在连接和异构集成实现锻造数字化车间的硬件和软件的数据交互。
“一软”，即控制部，包括MES***、SCADA***和远程运维***，完成锻造工艺生产，车间实时状态监测和故障的处理。
典型的锻造工艺流程：喷淋机器人对模具进行喷淋润滑->装料机器人装料->智能模具控制->压机快降->压机慢下和工件充型->压机对制件进行速度/应变控制->制件成型->取料机器人取料。
MES***对车间内的多台锻造液压机主设备进行生产计划安排，为每台锻造液压机发送工艺配方(附表一)从而进行速度控制、压力控制、温度和流量控制并对压机和辅助设备进行节拍控制，接收锻压过程运行数据后对数据进行分析并反馈给工艺人员进行工艺改进，从而实现锻造车间内资源的合理配置，生产过程的动态优化和按时响应。
SCADA***部署在锻造车间内，基于锻造液压机及其辅助设备的数字孪生模型，将采集到的监测数据对象(附表二)展示给车间操作和监控人员，便于作业人员的实时分析和科学决策。
远程诊断***的运维中心部署在锻造液压机供应商处，采用混合云架构，内容状态检测***，故障诊断模型和故障决策模型等，接收运行过程的历史运行数据或实时运行数据，对锻造液压机装备及其辅助设备进行故障诊断和预测性维护。
MES***和SCADA***对实时性要求较高，采用工业以太网进行数据传输，远程诊断***可Internet VPN组网、4G LTE私有专网和4G/5G运营商公网进行数据传输。
表1 MES***发送的配方列举
表2 SCADA监测对象数据列举
表3 故障诊断和故障处理模型列举
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (5)
1.一种基于CPS的锻造液压机数字化车间，其特征在于，至少包括：
数据基础部，该数据基础部包括传感装置和锻造设备；其中：所述传感装置包括：位移传感器、压力传感器、电液伺服阀、流量传感器、温流量传感器、RFID和或二维码、2D相机、3D相机；所述锻造设备包括：锻造液压机、装料机器人、取料机器人、喷淋机器人、换模装置、智能模具、加热炉和辅助机构；
通过泛在连接和异构集成实现锻造数字化车间的硬件和软件的数据交互的信息传输部，该信息传输部包括：工业以太网、Internet VPN组网、4G LTE私有专网和4G运营商公网；
完成锻造工艺生产，车间实时状态监测和故障的处理的控制部，该控制部包括MES***、SCADA***和远程运维***。
2.根据权利要求1所述基于CPS的锻造液压机数字化车间，其特征在于，所述MES***对车间内的多台锻造液压机主设备进行生产计划安排，为每台锻造液压机发送工艺配方，从而进行速度控制、压力控制、温度和流量控制，并对压机和辅助设备进行节拍控制，接收锻压过程运行数据后对数据进行分析并反馈给工艺人员进行工艺改进。
3.根据权利要求1所述基于CPS的锻造液压机数字化车间，其特征在于，所述SCADA***部署在锻造车间内，，将采集到的监测数据对象展示给车间操作和监控人员。
4.根据权利要求1所述基于CPS的锻造液压机数字化车间，其特征在于，所述远程运维***部署在锻造液压机供应商处，采用混合云架构，内容状态检测***，故障诊断模型和故障决策模型，接收运行过程的历史运行数据或实时运行数据，对锻造液压机装备及其辅助设备进行故障诊断和预测性维护。
5.根据权利要求1-4任一项所述基于CPS的锻造液压机数字化车间，其特征在于，所述MES***和SCADA***采用工业以太网进行数据传输，远程运维***采用Internet VPN组网、4G LTE私有专网和4G运营商公网进行数据传输。
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