ICS35.240.50CCSJ31DigitaltechnicalrequirementsforautomaticpoIT/CFA03110322—2022前言 II 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語(yǔ)、定義和縮略語(yǔ) 13.1術(shù)語(yǔ)和定義 13.2縮略語(yǔ) 14系統(tǒng)架構(gòu) 14.1單元組成 14.2自動(dòng)澆注數(shù)字化運(yùn)行流程 25單元設(shè)備 35.1設(shè)備組成 35.2集成方式 36數(shù)字化管理與控制系統(tǒng) 36.1計(jì)劃管理 46.2過(guò)程控制 4 6.4生產(chǎn)成本管理 56.5統(tǒng)計(jì)分析 57數(shù)據(jù)要求 5 7.2數(shù)據(jù)應(yīng)用 58環(huán)保數(shù)字化要求 5 8.2數(shù)據(jù)傳輸要求 5附錄A（資料性）自動(dòng)澆注單元示例 6參考文獻(xiàn) 圖1自動(dòng)澆注單元功能架構(gòu)示意圖 2圖2自動(dòng)澆注單元數(shù)字化管理流程 3圖A.1自動(dòng)澆注數(shù)據(jù)流圖 7圖A.2設(shè)備巡檢信息填報(bào) 8 圖A.4澆注過(guò)程記錄 8圖A.5歷史記錄查詢 9圖A.6生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)查詢 9表A.1自動(dòng)澆注機(jī)數(shù)據(jù)采集表 6T/CFA03110322—2022本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由中國(guó)鑄造協(xié)會(huì)智能鑄造工作委員會(huì)提出。本文件由中國(guó)鑄造協(xié)會(huì)歸口。本文件起草單位：共享智能鑄造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心有限公司、煙臺(tái)冰輪科技股份有限公司、陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院、中國(guó)機(jī)械科學(xué)研究總院集團(tuán)有限公司、新江科技（江蘇）有限公司、寧夏蘇寧新能源設(shè)備有限公司、共享裝備股份有限公司。本文件主要起草人：劉文浩、張曉璐、田學(xué)智、王鳳、田立海、張東栓、李云、魯云、張戰(zhàn)英、房宇、鄭元峰、馬秉正、羅昭銳，黨睿杰、鄒文兵、金志敏、馬立宏、胡陽(yáng)。本文件為首次發(fā)布。T/CFA03110322—20221自動(dòng)澆注單元數(shù)字化技術(shù)要求本文件規(guī)定了自動(dòng)澆注單元的系統(tǒng)架構(gòu)、單元設(shè)備、數(shù)字化管理與控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)要求以及環(huán)保數(shù)字化要求。本文件適用于利用自動(dòng)澆注機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆注單元的建設(shè)與過(guò)程管理。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T5611鑄造術(shù)語(yǔ)HJ212—2017污染物在線監(jiān)控（監(jiān)測(cè)）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)T/CFA0308022鑄造行業(yè)大氣污染物排放限值T/CFA031103.5鑄造數(shù)字化工廠通用技術(shù)要求3術(shù)語(yǔ)、定義和縮略語(yǔ)3.1術(shù)語(yǔ)和定義GB/T5611、T/CFA031103.5界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1.1自動(dòng)澆注機(jī)automaticpouringmachine在生產(chǎn)節(jié)拍內(nèi)能自動(dòng)完成對(duì)準(zhǔn)澆口、按照設(shè)定的工藝參數(shù)澆注和澆滿后停止?jié)沧⒌冗^(guò)程的機(jī)器。3.1.2自動(dòng)澆注單元automaticpouringunit根據(jù)鑄造工藝過(guò)程，將自動(dòng)澆注工序單獨(dú)劃分形成的基本生產(chǎn)單元。3.2縮略語(yǔ)下列縮略語(yǔ)適用于本文件。API：應(yīng)用程序編程接口(ApplicationProgrammingInterface)CAPP：計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)(ComputerAidedProcessPlanning)ERP：企業(yè)資源規(guī)劃(EnterpriseResourcePlanning)ESB：企業(yè)服務(wù)總線(EnterpriseServiceBus)FB：現(xiàn)場(chǎng)總線(FieldBus)JDBC：Java數(shù)據(jù)庫(kù)連接(JavaDataBaseConnectivity)LIMS：實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)(LaboratoryInformationManagementSystem)MES：制造執(zhí)行系統(tǒng)(ManufacturingExecutionSystem)ODBC：開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)連接(OpenDataBaseConnectivity)OLE：對(duì)象連接與嵌入(ObjectLinkingandEmbedding)OPCServer：用于過(guò)程控制的OLE服務(wù)(OLEforProcessControlServer)4系統(tǒng)架構(gòu)4.1單元組成T/CFA03110322—202224.1.1自動(dòng)澆注單元由單元設(shè)備、數(shù)字化管理與控制系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱“管控系統(tǒng)”）組成，其功能架構(gòu)示意如圖1所示。圖1自動(dòng)澆注單元功能架構(gòu)示意圖4.1.2自動(dòng)澆注單元從上位信息管理系統(tǒng)（ERP、CAPP、MES、LIMS等軟件）中接收或提取相關(guān)的物料、工藝、計(jì)劃、質(zhì)量信息，整合信息數(shù)據(jù)，下達(dá)給對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)人員或設(shè)備。4.1.3管控系統(tǒng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與單元設(shè)備集成，通過(guò)數(shù)據(jù)接口與上位信息管理系統(tǒng)（如ERP、MES、LIMS等軟件）集成，主導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程執(zhí)行。4.2自動(dòng)澆注數(shù)字化運(yùn)行流程4.2.1自動(dòng)澆注單元數(shù)字化管理流程主要由生產(chǎn)準(zhǔn)備、澆注、自檢與交檢等組成，流程圖見(jiàn)圖2。4.2.2自動(dòng)澆注單元運(yùn)行的具體示例見(jiàn)附錄A。T/CFA03110322—20223圖2自動(dòng)澆注單元數(shù)字化管理流程5單元設(shè)備5.1設(shè)備組成5.1.1自動(dòng)澆注過(guò)程所需的硬件設(shè)備及裝置主要包含：——生產(chǎn)設(shè)備：自動(dòng)澆注機(jī)、變質(zhì)處理設(shè)備、除塵設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、安全裝置；——傳感裝置：傳感器、粉塵檢測(cè)儀。5.1.2自動(dòng)澆注過(guò)程所需的硬件設(shè)備及裝置應(yīng)具備以下數(shù)字化基本要求：——完善的檔案信息，包括設(shè)備編號(hào)、描述、模型及參數(shù)的數(shù)字化描述；——通訊接口，能夠與其它設(shè)備、裝置及執(zhí)行層實(shí)現(xiàn)信息互通；——接收上位信息管理系統(tǒng)下達(dá)的活動(dòng)定義信息，包括為滿足各項(xiàng)制造運(yùn)行活動(dòng)的參數(shù)定義和操作指令等；——向上位信息管理系統(tǒng)提供制造的活動(dòng)反饋信息，包括產(chǎn)品的澆注信息，設(shè)備的狀態(tài)信息及故障信息等；——可視化及人機(jī)交互功能。5.2集成方式生產(chǎn)設(shè)備通過(guò)控制器、網(wǎng)關(guān)模塊等，以FB方式與OPCServer對(duì)接，實(shí)現(xiàn)設(shè)備、生產(chǎn)、質(zhì)量、成本等數(shù)據(jù)的交互，具體應(yīng)按照T/CFA031103.5的要求執(zhí)行。6數(shù)字化管理與控制系統(tǒng)T/CFA03110322—202246.1計(jì)劃管理6.1.1生產(chǎn)計(jì)劃獲取管控系統(tǒng)應(yīng)從ERP、MES等上位信息管理系統(tǒng)獲取生產(chǎn)計(jì)劃。6.1.2工藝文件獲取管控系統(tǒng)應(yīng)從ERP、MES等上位信息管理系統(tǒng)獲取澆注單元的工藝參數(shù)，應(yīng)確保所獲取文件的完整性、唯一性和有效性。6.1.3生產(chǎn)計(jì)劃跟蹤管控系統(tǒng)應(yīng)實(shí)時(shí)獲取單元生產(chǎn)計(jì)劃的執(zhí)行狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)進(jìn)度監(jiān)控。6.2過(guò)程控制6.2.1生產(chǎn)準(zhǔn)備6.2.1.1生產(chǎn)指令管控系統(tǒng)接收上位信息管理系統(tǒng)的生產(chǎn)指令。6.2.1.2生產(chǎn)前巡檢澆注作業(yè)前應(yīng)由人工巡檢通用的各生產(chǎn)設(shè)備的完好性及生產(chǎn)資料、輔助工具的準(zhǔn)備情況，并將巡檢結(jié)果錄入單元系統(tǒng)，單元系統(tǒng)可以根據(jù)預(yù)設(shè)的邏輯規(guī)則對(duì)系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行判斷。巡檢事項(xiàng)應(yīng)包括但不限于：a)檢查澆注設(shè)備、壓箱卡箱設(shè)備、除塵設(shè)備等設(shè)備完好性與合規(guī)性；b)檢查待澆注鑄型是否與計(jì)劃相符；c)根據(jù)工藝要求和設(shè)備特性，以適合的方式擺放鑄型并壓箱卡箱。6.2.1.3安全防護(hù)準(zhǔn)備生產(chǎn)操作人員進(jìn)入相應(yīng)的工作區(qū)域之前，單元系統(tǒng)宜通過(guò)人機(jī)交互界面提示操作人員應(yīng)佩戴的防護(hù)設(shè)備（如耐高溫手套、防高溫面罩、安全靴和護(hù)目鏡等）及常見(jiàn)事故的處理方式，并檢查確保相應(yīng)的防護(hù)措施滿足要求。6.2.2澆注6.2.2.1工藝下達(dá)管控系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)指令（澆注計(jì)劃或澆注批次、材質(zhì)牌號(hào)等信息），調(diào)用相應(yīng)的澆注工藝規(guī)范及工藝執(zhí)行程序文件，工藝執(zhí)行程序文件經(jīng)人工或系統(tǒng)確認(rèn)后，下達(dá)至自動(dòng)澆注機(jī)。6.2.2.2作業(yè)準(zhǔn)備準(zhǔn)備好成分、溫度等符合要求的金屬液。6.2.2.3作業(yè)運(yùn)行管控系統(tǒng)應(yīng)依據(jù)澆注計(jì)劃，呼叫自動(dòng)澆注機(jī)運(yùn)行至待澆注鑄型工位處，同時(shí)將鑄型澆口位置信息下達(dá)至自動(dòng)澆注機(jī)，自動(dòng)澆注機(jī)執(zhí)行澆注作業(yè)。自動(dòng)澆注機(jī)應(yīng)實(shí)時(shí)記錄澆注時(shí)間、澆注重量、澆注溫度，并反饋至管控系統(tǒng)，管控系統(tǒng)將數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)（標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)也可以直接從澆注機(jī)內(nèi)讀取），出現(xiàn)差異自動(dòng)發(fā)起已經(jīng)設(shè)定好的審批流程。6.2.3自檢與交檢澆注完成后應(yīng)對(duì)澆注的結(jié)果（跑火、嗆火、未澆滿等）進(jìn)行檢查，并在管控系統(tǒng)中進(jìn)行反饋記錄。6.3設(shè)備管理T/CFA03110322—20225管控系統(tǒng)應(yīng)具有自動(dòng)澆注機(jī)、變質(zhì)處理設(shè)備、除塵設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備等設(shè)備的運(yùn)行、報(bào)警或故障狀態(tài)等的在線監(jiān)控與記錄功能，并應(yīng)具有保養(yǎng)、報(bào)修、維修結(jié)果確認(rèn)、備品備件查詢與領(lǐng)用等管理功能。6.4生產(chǎn)成本管理管控系統(tǒng)應(yīng)實(shí)時(shí)采集原輔材料、能源消耗（如耗電量）等數(shù)據(jù)，支持按日、周、月、年進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。6.5統(tǒng)計(jì)分析管控系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)日期、編號(hào)、產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品重量及過(guò)程數(shù)據(jù)（如澆注重量、澆注溫度、澆注時(shí)間等）、能源消耗等數(shù)據(jù)，進(jìn)行設(shè)備開(kāi)動(dòng)率、耗電量等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析與可視化展示。7數(shù)據(jù)要求7.1數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管控系統(tǒng)采集或記錄的數(shù)據(jù)應(yīng)在數(shù)據(jù)庫(kù)中保存，并應(yīng)用于系統(tǒng)后臺(tái)設(shè)計(jì)的各種邏輯判斷和計(jì)算。7.2數(shù)據(jù)應(yīng)用管控系統(tǒng)數(shù)據(jù)應(yīng)用于以下方面，但不限于：a)系統(tǒng)結(jié)果是否正常的智能判斷；b)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示；c)系統(tǒng)數(shù)據(jù)長(zhǎng)期波動(dòng)的控制分析；d)系統(tǒng)數(shù)據(jù)匯總、長(zhǎng)期指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)及波動(dòng)狀態(tài)分析；e)各類(lèi)報(bào)表的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源。8環(huán)保數(shù)字化要求8.1監(jiān)測(cè)項(xiàng)目管控系統(tǒng)應(yīng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的環(huán)境影響進(jìn)行監(jiān)控，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)并記錄，排放標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合T/CFA0308022的要求。并可依此設(shè)定安全基準(zhǔn)限值，做出預(yù)警提醒。8.2數(shù)據(jù)傳輸要求監(jiān)測(cè)項(xiàng)目應(yīng)采用在線式，其現(xiàn)場(chǎng)機(jī)、傳輸網(wǎng)絡(luò)和上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸要求，按照HJ212規(guī)定的內(nèi)容執(zhí)行。T/CFA03110322—20226（資料性）自動(dòng)澆注單元示例A.1概述本部分用于為指導(dǎo)自動(dòng)澆注單元的建設(shè)和實(shí)施提供參考和借鑒。A.2數(shù)據(jù)傳輸A.2.1數(shù)據(jù)采集自動(dòng)澆注單元數(shù)據(jù)采集相關(guān)信息見(jiàn)表A.1。表A.1自動(dòng)澆注機(jī)數(shù)據(jù)采集表A.2.2數(shù)據(jù)流A.2.2.1數(shù)據(jù)流圖如圖A.1所示。T/CFA03110322—20227圖A.1自動(dòng)澆注數(shù)據(jù)流圖A.2.2.2單元與澆注機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸：?jiǎn)卧ㄟ^(guò)OPC接口發(fā)送工藝參數(shù)和運(yùn)行指令到澆注機(jī)PLC，并采集澆注機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、工藝執(zhí)行結(jié)果（如澆注時(shí)間、澆注重量等）、能源消耗（如電、壓縮空氣等）數(shù)據(jù)。A.2.2.3單元與CAPP工藝系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸：接收工藝系統(tǒng)中預(yù)定的工藝路線與工藝參數(shù)，指導(dǎo)操作人員按既定的工藝要求執(zhí)行。單元與ERP、MES、可視化看板及其它系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸：通過(guò)ODBC等數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)工序計(jì)劃、完工狀態(tài)、工藝執(zhí)行結(jié)果、能源消耗等數(shù)據(jù)的雙向傳輸，并可在各系統(tǒng)中予以展示與查詢。A.3澆注單元過(guò)程控制A.3.1生產(chǎn)準(zhǔn)備操作人員按照巡檢表內(nèi)容逐項(xiàng)檢查，并將巡檢結(jié)果填報(bào)至系統(tǒng)中，當(dāng)巡檢結(jié)果全部正常后方可運(yùn)行澆注設(shè)備，巡檢信息在系統(tǒng)中可隨時(shí)進(jìn)行查詢，巡檢檢查內(nèi)容見(jiàn)圖A.2。T/CFA03110322—20228圖A.2設(shè)備巡檢信息填報(bào)A.3.2澆注工藝執(zhí)行A.3.2.1工藝下達(dá)自動(dòng)澆注單元接收MES下達(dá)的生產(chǎn)計(jì)劃，然后下達(dá)到生產(chǎn)班組。計(jì)劃界面見(jiàn)圖A.3。圖A.3澆注計(jì)劃獲取A.3.2.2工藝運(yùn)行生產(chǎn)班組根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃和相應(yīng)的澆注工藝，開(kāi)始運(yùn)行澆注設(shè)備。設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，可通過(guò)監(jiān)控界面實(shí)時(shí)監(jiān)控工藝參數(shù)及儀表參數(shù)界面顯示見(jiàn)圖A.4。圖A.4澆注過(guò)程記錄A.3.2.3工藝查詢單元系統(tǒng)中澆注過(guò)程結(jié)束后，工作人員可以通過(guò)查詢界面，對(duì)已經(jīng)澆注完成的鑄件歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，如產(chǎn)品名稱、材質(zhì)、件號(hào)等，具體查詢界面見(jiàn)圖A.5。T/CFA03110322—20229圖A.5歷史記錄查詢A.3.2.4生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)根據(jù)日期統(tǒng)計(jì)計(jì)劃產(chǎn)量及件數(shù)、完成產(chǎn)量及件數(shù)、計(jì)劃完成率、合格率、熔化效率、生產(chǎn)爐次等生產(chǎn)信息，具體查詢界面見(jiàn)圖A.6。圖A.6生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)查詢T/CFA03110322—2022參考文獻(xiàn)[1]T/CFA0311034—2018鑄造工藝數(shù)字化設(shè)計(jì)通用要求[2]T/CFA03110313—2020消失模模樣成形單元數(shù)字化技術(shù)要求[3]T/CFA03110314—2020鑄鋼電弧爐