從幾年前國家免收農(nóng)業(yè)稅開始，工廠招工就逐年變得困難起來，加上80后的人相對生活要求較高，一般環(huán)境較差的工廠都無法長留住這些工人，工廠的員工流動性大勢必造成工資的增長，再加上近年來全國各地經(jīng)濟的發(fā)展，很多鋁型材企業(yè)都向內(nèi)地轉(zhuǎn)移，他們有電費、運費和人工成本方面的優(yōu)勢。廣東省特別是佛山地區(qū)的鋁型材行業(yè)對外競爭力正逐漸下降，盈利和影響力受到影響，為了扭轉(zhuǎn)這一局面，我們只有積極推動產(chǎn)業(yè)的自動化，運用自動化設(shè)備來替代原來人工生產(chǎn)的工序，節(jié)省人力和時間。才能穩(wěn)定交貨期和降低生產(chǎn)成本，提高本行業(yè)的競爭力。
佛山地區(qū)大型鋁型材企業(yè)已經(jīng)在產(chǎn)業(yè)自動化方面取得了很多成績，但自動化生產(chǎn)設(shè)備主要靠進口，進口設(shè)備不僅價格高，而且有時適用性改造和維護都不方便?，F(xiàn)在我們佛山市鴻邦機械有限公司不斷與國內(nèi)外多個科研機構(gòu)交流合作，先后結(jié)合意大利、日本、韓國等國家的技術(shù)，開發(fā)并成功運行了多種鋁型材生產(chǎn)自動化系統(tǒng)，達到了省時省力、減少用工和節(jié)省成本的目的。簡單介紹如下：
1.U字型氧化電泳自動化生產(chǎn)線
立式、三排橫式氧化電泳自動化生產(chǎn)線效率高，色差報廢少，各種消耗低。起重機采用中央控制，無需槽面的行車操作工。實現(xiàn)上料起重機、軌道車、固化爐、下料等設(shè)備的自動運轉(zhuǎn)控制。U字型布置可實現(xiàn)處理物（排桿）運行路徑最短，入料和出料效率最高，整條生產(chǎn)線的經(jīng)濟性最強。下面介紹鋁型材臥式氧化電泳線自動控制系統(tǒng)方案：
1.1 系統(tǒng)概況
鋁型材氧化電泳生產(chǎn)線中央控制系統(tǒng)，主要由運行管理用電腦、中央監(jiān)視控制盤、上料控制盤、上料上位計算機、干燥爐及液管理設(shè)備控制盤、整流器控制盤、下料控制盤、自動行車#1 ~ #6控制盤以及其他附屬設(shè)備組成 。
各設(shè)備利用了無線及有線相組合形成的網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，可連動及單動運行。
運行管理用電腦有收集工程數(shù)據(jù)資料、畫面顯示、控制、指示等功能，以求更加順暢方便的設(shè)備運行。
1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
1.3 工程管理電腦系統(tǒng)
各工序的PLC擔當著自動控制的功能。在上料、干燥爐、下料區(qū)域可通過觸摸屏輸入輸出裝置操作，可記錄及修改各個工序的作業(yè)事項。
這樣的操作事項可通過各個PLC及電腦組成的控制網(wǎng)絡(luò)實時傳遞到工程管理電腦上，而且行車的運行狀態(tài)與導(dǎo)電梁的移動途徑也會傳遞到工程管理電腦上，從而，中央控制室的操作人員可一目了然地掌握整個流程，當發(fā)現(xiàn)錯誤時可最快速度采取措施以保證正常運行。
（1） 配置
（2）硬件構(gòu)成
a.PC
- CPU:雙核 3.0 以上
- RAM:2 GB
- HDD:250 GB
- VGA:1400 * 1050 以上
- ETHERNET
- DVD COMBO
b. Monitor
- 19” LCD 以上
- 像素:1400 * 1050 以上
c. PRINTER
- Type: INKJET
- 用紙: A4 SIZE
d. HMI PACKAGE
- 泛用Package，需具備多種通訊規(guī)則。
- 需支持60k Tag
1.4 功能
（1）監(jiān)視上料區(qū)域各設(shè)備的狀態(tài)。
（2） 監(jiān)視各個行車當前位置運行狀態(tài)。
（3） 顯示主要處理槽的溫度及工程進行時間。
（4） 設(shè)定各處理槽的工程時間。
（5） 監(jiān)視處理槽及干燥爐里有沒有產(chǎn)品。
（6） 監(jiān)視干燥爐溫度及工程進行時間。
（7） 設(shè)定干燥爐的工程時間。
（8）監(jiān)視干燥爐門的開閉狀態(tài)。
（9）追蹤產(chǎn)品信息。
（10）監(jiān)視及控制噴淋裝置。
（11）管理異常發(fā)生報警。
（12）DATA TREND.
1.5 工序流程
1.6 設(shè)備運營方案
手動運行
（1）在所有驅(qū)動部分的手動狀態(tài)下，只有維護、檢查、修理及測試的概念，沒有連續(xù)動作概念。
（2）操作開關(guān)置于 “ON”位置時，驅(qū)動部分才會動作， 此時所有的鎖定裝置（Interlock）不運行。但機器的危險部位可強制賦予鎖定功能。
自動運行
（1）相聯(lián)驅(qū)動系統(tǒng)的循環(huán)運行概念，只一次的開關(guān)操作就可以模式控制的運行方式。
（2）模式的種類
- 行車行走 / 升降
- 行車可同時運行(#1 ~ #7) （上料/下料吊車）
（3）上料及下料系統(tǒng)運行為自動運行
（4） 整流器系統(tǒng)自動運行
（5） 干燥爐運行為自動運行
（6）行車1個循環(huán)運行流程
2.帶飛鋸的雙牽引機及自動化擠壓后部設(shè)備
大多數(shù)鋁型材企業(yè)都認識到雙牽引機能夠提高擠壓產(chǎn)品的質(zhì)量，降低模具消耗，減少廢品率，并適用于一模多孔擠壓。但進口產(chǎn)品的價格高不能推廣，而原來許多國產(chǎn)雙牽引機性能不穩(wěn)定，大家使用都沒有信心。不過只要有合理的價格，國內(nèi)也能做出和進口設(shè)備同品質(zhì)甚至更實用的雙牽引機組。例如，已在銀一百鋁業(yè)投產(chǎn)多年雙牽引和自動化后部設(shè)備（包括自動拉伸矯直機、自動成品鋸切機、自動長棒熱剪爐等）運行非常穩(wěn)定可靠。
2.1帶飛鋸的雙牽引機以最佳的液壓和機械部件為基礎(chǔ)，可靠實用的控制系統(tǒng)為核心，保證了我們提供設(shè)備具有高品質(zhì)、高水平生產(chǎn)能力，低維修要求。
a) 幫助擠壓成型，減少修模次數(shù)，特別適用于一模多孔擠壓。
b) 擠壓機不必等待牽引機返回來就可進行下一個擠壓周期，因而大大提高了生產(chǎn)效率。
c) 飛鋸系統(tǒng)正好沿著鋁棒接頭的焊合線進行鋸切，使廢品數(shù)量降到最低，大大提高成品率。
d) 兩個牽引頭可平穩(wěn)、恒力進行交接，可有效地避免型材形成震動痕。
e) 后牽引頭高速回程可滿足任何高速擠壓的要求。
2.2 自動擠壓配套設(shè)備優(yōu)點
a) 根據(jù)生產(chǎn)條件和相應(yīng)的產(chǎn)品要求有針對性地、有控制地進行型材冷卻。
b) 符合產(chǎn)品高度要求的擠壓輥道，冷卻后被作為高溫傳送帶的橫向傳送機，可自動運行的拉伸帶、裝料帶和取料傳送帶。
c) 裝有視頻監(jiān)控的自動拉伸矯直系統(tǒng)，可根據(jù)需要的型材長度進行自動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)全自動操作。薄板夾緊頭可減少型材未端的變形。
d) 裝有型材長度擋塊的橫切臺采用數(shù)字鋸切長度預(yù)選和型材未端定向裝置，安全傳送鋸切好的型材。
e) 可提升和下降的橫向傳送機用于型材的人工卸料，或者用于將鋸好的型材運送到堆垛旁。
2.3 長棒加熱爐及熱剪機的特點
a) 鋁棒存儲臺帶有自動翻棒系統(tǒng)。
b) 鋁棒推進機用液壓馬達及減速機作驅(qū)動帶動傳動鏈條將鋁棒送到加熱爐和熱剪機中。
c) 鋁棒加熱爐利用燃氣分區(qū)加熱，多點測溫，可實現(xiàn)梯度加熱，承載軌道采用耐熱不銹鋼鑄造。
d) 熱剪機設(shè)置了單切循環(huán)，無廢料雙切循環(huán)，前、后廢料雙切循環(huán)，單根鋁棒循環(huán)自動剪切，機械部分是由液壓缸帶動剪刀進行水平式前切，并帶有自動送棒系統(tǒng)，將鋁棒自動送入擠壓機中。
e) 編碼器精度控制棒長，觸摸屏顯示和設(shè)置，自動化操作，生產(chǎn)效率高，方便維修，大大減輕工人勞動強度。
3. 立體全自動倉庫系統(tǒng)（成品倉庫、模具倉體等）
多品種少批量生產(chǎn)和迅速準確發(fā)貨要求企業(yè)有現(xiàn)代化、高效率的物流系統(tǒng)。每個鋁型材企業(yè)每月幾千噸甚至幾萬噸的物料、成品、模具的流轉(zhuǎn)，如果物流路徑不合理，倉庫系統(tǒng)不自動化，管理手段不先進將會給企業(yè)的管理和成本帶來很大的困擾。如果不能保證正確的進、出倉及庫存管理，將會導(dǎo)致管理費用的增加，服務(wù)質(zhì)量也難以保證，從而影響企業(yè)的競爭力。
傳統(tǒng)倉庫管理是簡單堆放、人工記憶、或者是手工錄入電腦，費工費時，使用了很多員工，但結(jié)果是發(fā)貨時翻料、找料、甚至是找不到料，已無法滿足當今復(fù)雜多樣的倉庫作業(yè)及庫存管理。如今立體全自動倉庫可有效利用空向，減少占地面積和用工人數(shù)，塔式自動存取機能按照編制的入庫單/出庫單自動地把成品（或模具）從入口處搬運到目的倉位或從指定倉位把成品（或模具）搬入到出口處，入庫、出庫計算機管理自動快捷、節(jié)約人力、降低成本。同時能進行恰當?shù)膸齑婀芾?，?shù)據(jù)準確還可與企業(yè)的ERP連接，實現(xiàn)效率的提高和管理的加強。
自動化立體倉庫是一種功能多、規(guī)模大、利用率高的物資配運中心，廣泛地運用于大型倉庫，能按照編制的人庫單/出庫單自動地把物件從入口處搬運到目的貨位或從指定貨位把物件搬運到出口處。完成這一搬運任務(wù)的塔式自動存取機是該系統(tǒng)的最關(guān)鍵部份，它在高層固定貨架巷道中運行。下面介紹一家鋁型材廠成品立體自動倉庫的控制系統(tǒng)。
A.塔式自動存取機的工作流程及控制要求
某大型鋁型材廠的成品立體自動倉庫巷道長78米，巷道兩邊為高層貨架，貨架每排68列、10層，二排貨架共1360個貨位。每個巷道配一臺塔式自動存取機。塔式自動存取機從出口或入口開始在巷道中前后運動，升降機構(gòu)沿立柱可上下運動到目的貨位，然后貨叉機構(gòu)開始按抓取貨物、推入貨物到目的貨位、卸下貨物、貨叉收回至原位的順序，完成存放貨物任務(wù)。反之可完成取出貨物任務(wù)。前后、升降、貨叉運動均采用電機拖動并互為連鎖，而且都帶有過載保護。為了提高效率，塔式自動存取機有全自動、半自動、手動三種工作方式。
B.系統(tǒng)組成
本系統(tǒng)采用西門子 PLC與一臺上位監(jiān)控機組成一個上位連接式PLC網(wǎng)絡(luò)。每臺PLC控制一臺塔式自動存取機。配置遠程I/O系統(tǒng)，遠程主、從I/O單元接口采用RS-485總線標準，通信距離達到300米。把帶有CPU模塊、LK202通信模塊及遠程I/O主單元RM201模塊所構(gòu)成的主站放在主控室內(nèi)，把帶有遠程I/O從單元RT201模塊、輸入輸出模塊的從站放在塔式自動存取機上，使?jié)M足通信要求。一臺或多臺塔式自動存取機均由上位監(jiān)控機控制，只需在上位機調(diào)用入庫單/出庫單的子程序或人工輸入入庫單/出庫單，塔式自動存取機便自動完成裝卸任務(wù)。當因為某種故障系統(tǒng)不能正常工作時，系統(tǒng)報警，此時可半自動或手動操作。同時系統(tǒng)還提供了16位數(shù)字顯示及鍵盤輸入和人機界面，具有顯示、監(jiān)視、操作、控制功能。
C.系統(tǒng)的主要功能
3.1 塔式自動存取機速度控制
為了既滿足工藝要求，又能提高工作效率。速度太高，慣性大，精確定位困難；速度太低，效率不高。故要對速度進行控制。速度分高（40m/s）、中（20m/s）、低（5m/s）三檔，設(shè)塔式自動存取機離目的貨位的距離為S個貨位，其平移速度變化規(guī)律如下：為了使塔式自動存取機運行平穩(wěn)，平移運動、升降運動、貨叉運動互為連鎖。升降速度與平移速度的控制采用變頻調(diào)速能滿足上述要求。
3.2 位置定位的確定
塔式自動存取機只有精確定位（誤差小于5mm），才能有效地存取貨物。否則就可能碰壞貨架、貨物等，嚴重時會損壞塔式自動存取機本身。
層認址方法：在塔式自動存取機的立柱上相對每層的位置安裝一片認址片，升降臺上安裝一個光電開關(guān)，光電開關(guān)隨升降臺上下運動，每到一層時，光電開關(guān)通過認址片，產(chǎn)生一脈沖信號送PLC，利用可逆計數(shù)器CNTR的脈沖計數(shù)來實現(xiàn)層認址。升降臺上升，計數(shù)器加1，升降臺正降，計數(shù)器減1。計數(shù)器的數(shù)字大小就表示塔式自動存取機所在的層，從而達到層認址的目的。
列認址方法：在巷道的地基上相對每一列貨位的適當位置安裝一片固定的認址片，在塔式自動存取機底部安裝光電開關(guān)來認址。原理和方法與層認址相同。
3.3 入庫單/出庫單的確定
首先確定每排高層貨架擺放鋁型材的類型或客戶區(qū)域，按倉庫管理的設(shè)定的裝貨順序和出貨順序進行作業(yè)。鋁型材的擺放由入庫單/出庫單子程序自動給出，也可人為干預(yù)。倉庫管理可以按訂單和客戶，也可以按品種規(guī)格非常方便。
3.4 系統(tǒng)的通信
該系統(tǒng)是一種主人式總線型工業(yè)局域網(wǎng)。采用RS-422總線上位連接系統(tǒng)。以上位機作為工業(yè)局域網(wǎng)通信的主站，其它多臺PLC作為從站。主站采用輪詢的方式，按一定順序，逐個與各PLC通信，所有數(shù)據(jù)通信都只在上位與各PLC之間進行，各PLC之間沒有數(shù)據(jù)交換。如各PLC要進行交換數(shù)據(jù)，也只能經(jīng)過上位機中轉(zhuǎn)。PLC向上位機發(fā)回的信息包括塔式自動存取機當前的位置及狀態(tài)、操作命令的完成、取消等。經(jīng)過通信再在屏幕上顯示塔式自動存取機位置及狀態(tài)。以便操作員了解現(xiàn)場有關(guān)情況。
上位連接單元通信參數(shù)的設(shè)置
該系統(tǒng)的上位連接單元為C200H-LK202,它的前面板上有4個參數(shù)設(shè)置的撥盤開關(guān)SW1~4,SW1~2用于設(shè)置該上位連接單元的設(shè)備號，取值范圍00~31。SW3用來選擇6種波特率數(shù)據(jù)之一。SW4用于設(shè)置命令級、選擇奇偶校驗及展步數(shù)據(jù)格式，取值為0~15。
上位機與PLC的串行通信
上位機與PLC的通信采用主從應(yīng)答式，上位機發(fā)出命令幀，始終處于主動地位；從站用響應(yīng)幀應(yīng)答。在命令幀和響應(yīng)幀中包含有通信的數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)為多點（1：8）通信系統(tǒng)。
4.鋁型材的包裝自動化系統(tǒng)
走進鋁型材企業(yè)可以看到很多包裝工人，而手工包裝產(chǎn)品外觀不統(tǒng)一、質(zhì)量缺陷多、用工量大、管理成本高，現(xiàn)在有很多企業(yè)已經(jīng)嘗試引進自動化設(shè)備，但進口系統(tǒng)價格較高，包裝形式單一，運行不可靠，改進性不強，所以要適應(yīng)鋁型材企業(yè)包裝多樣化、場地局限性等要求，包裝自動化系統(tǒng)設(shè)備的研發(fā)創(chuàng)新空間還很大。
在鋁型材企業(yè)自動化生產(chǎn)設(shè)備方面，還有很多系統(tǒng)需要開發(fā)，例如擠壓產(chǎn)品自動堆垛，自動時效，坯料、廢料自動傳輸，坯料中轉(zhuǎn)自動倉庫，自動計量系統(tǒng)等，隨著我國技術(shù)的不斷進步，用工成本的不斷攀升，企業(yè)硬件投資的不斷擴大，自動化生產(chǎn)設(shè)備的需求會越來越大，自動化生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)創(chuàng)新要求會越來越高，我們應(yīng)順應(yīng)發(fā)展潮流，積極面對挑戰(zhàn)。鋁型材企業(yè)多采用自動化生產(chǎn)設(shè)備，減少用工，降低成本，提高企業(yè)竟爭力。設(shè)備制造企業(yè)應(yīng)多研發(fā)價格合理、可靠實用的鋁型材自動化生產(chǎn)設(shè)備。配合和支持鋁型材行業(yè)的發(fā)展。
