金鹏铝业cims工程生产监控系统设计

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1、南京金鹏铝业有限公司现代集成制造系统（JP-CIMS）生产监控系统设计报告南京金鹏铝业有限公司联合设计组南京理工大学一九九九年十一月JP-CIMS/MES系统生产监控系统设计报告1．概述制造执行系统是JP-CIMS的底层，也是系统重要的组成部分。它是直接制造出产品的部门，产品质量、制造能力和水平与底层有着直接关系。MES分系统由车间作业管理、车间物料管理、生产监控和加工制造四个子系统组成。目前，虽然车间生产设备较少且自动化程度也较高，但系统基本上都采取仪表控制和PLC控制，封闭性强，实时的设备状态数据、

2、生产过程参数等无法被MES系统中其它分系统如车间作业管理系统共享。为此，建立一个能够对生产过程进行实时状态监测和历史数据分析的生产监控系统，是保证制造执行系统能够更彻底实施和有效发挥作用的有力保证，也是实施JP-CIMS的一个重要环节。它将为企业现代化生产管理提供可靠条件，使生产管理人员能够及时、合理、有效地指导生产。2．系统总体需求分析2．1产品生产现状1）设备现状目前产品制造设备有：铝棒燃油熔炼炉、挤压成型生产线、表面处理的氧化着色生产和静电粉末喷涂、生产线以及制造模具的数控电火花机床、数控线切割机

3、床和其它通用机床。试验检测设备主要有：光谱分析仪、万能材料试验机、硬度计、氧化膜测厚仪等。全部设备具有年生产2万吨的能力，但目前每年仅生产5千吨左右；1996-1998三年累计生产铝型材12155吨，其中1998年生产4099吨。2）生产工艺流程整个生产核心过程包括三部分，为熔铸、挤压和氧化。熔铸的工艺流程为：装炉®熔炼®铸棒。挤压的主要工艺流程为：铝棒加热®挤压®淬火®机上首检和中断锯切®冷床上冷却后检验®张拉矫直®型材检验®定尺锯切®装入成品料框®人工时效®检验时效后型材硬度®转入下道工序。氧化车间

4、的工艺流程为：上架®脱脂®水洗®碱蚀®水洗®中和®水洗®阳极氧化®水洗®纯水洗®电解着色®水洗®水洗®封孔®吹干®下架包装。3）主要问题目前，生产主要存在如下不足：·在挤压生产线上，铝棒的上料和向炉中喂料均为手工作业，工人劳动强度大；·生产柔性不够，不能快速应变；·对某些工艺过程缺少高水平的控制，没有闭环自动控制系统，有时造成产品质量不够稳定，甚至出现废品；·没有实现对生产过程的实时监控，无法实时了解设备运行状态信息及关键的生产工艺参数信息；·由于缺少实时生产监控系统，难以满足生产管理现代化和科学化的需

5、要。以上不足，有些是由于设备先进性不够造成的，另一部分则可以通过加强对制造信息的采集处理和实时监控来得以克服。2．2功能需求基于对目前生产过程中存在问题的分析以及MES的总体要求，生产监控系统总体上应具有以下功能，分布在现场控制级和上层监控级上，各级具体功能如下：⑴现场控制级·生产过程控制；·生产过程数据采集与处理；·设备状态数据采集与处理；·报警与紧急事件处理；·与上位机实时通信。⑵监控级·设备状态监控；·关键工艺参数监控；·历史数据收集、归档和分析；·数据分析及参数优化；·信息集成服务。2．3信息需

6、求基于生产监控系统的功能需求，确立其信息需求如下：（1）MES系统及上层系统下达给生产监控系统的信息·工艺指标·质量指标·设备维修计划·质量计划·生产质量分析数据（2）生产监控系统的上报信息·主要设备运行状况信息·关键工艺点信息（温度、压力、流量、速度等）·质量信息（3）生产监控系统内部采集与处理的信息·生产工况信息·设备运行状态信息·生产安全保护信息·报警信息·控制参数·现场质量信息2.4性能需求生产监控系统的性能需求表现为：·实现与MES系统其它分系统的信息集成，并与JP—CIMS其它分系统实现集成

7、；·硬软件体系结构应具有较好的开放性；·良好的安全可靠性，系统要适应恶劣的工业环境·系统的人机界面友好，使用维护方便；·满足生产需要的实时多任务处理性能；·经济实用。1．生产监控系统总体结构及模型3．1方案确立依据·符合JP—CIMS及MES系统的结构要求。·具有良好的开放性，便于未来升级换代。·强调实用、可靠、投入较低。·充分利用现有的底层控制系统。·实现监控系统内部及与其它子系统的集成。·硬软件采用成熟可靠的技术。·总体规划，分步实施。3.2生产监控系统总体逻辑结构为满足上述监控系统的设计需求，需要

8、建立一个合适的现场数据采集和处理网络。应用LonWorks现场总线技术建立一个现场监控网络将可以解决上述问题，一方面，选择合适的LonWorks节点将可以在维持底层控制现状的情况下，将所监控的设备状态信息和关键工艺参数以数字信号形式传输到上位监控计算机；一方面LonWorks节点本身同时具有运算和网络通信功能，在现场就地完成数据采集和处理的同时，可以以网络变量的形式实现节点之间以及节点与上位监控计算机的通信；另外，LonWorks现场智能节