鑄造裝備應用物聯網系統的可行性分析

吳劍

（江蘇省江陰市虹橋四村33幢103室，江蘇江陰214431）

·鑄造設備·

鑄造裝備應用物聯網系統的可行性分析

吳劍

（江蘇省江陰市虹橋四村33幢103室，江蘇江陰214431）

主要介紹了鑄造生產中鑄造裝備應用物聯網系統局域范圍的監控嘗試。分別對雙質體振動落砂機、自硬砂混砂機、大型振實臺進行實時監控并進行實時調整的工作嘗試。探索鑄造裝備在鑄造生產中利用物聯網系統，提高生產管理水平的可行性和必然性。

物聯網系統；鑄造裝備；可行性

在市場經濟大力發展的今天，鑄造業的大力發展和技改力度在逐年加大。綠色環保，再利用能源的風電崛起、交通高鐵、礦山行業的發展，促進了鑄造業的不斷深入和技改突破。使鑄造生產提出了更新、更高的鑄造工藝要求，也為鑄造機械化裝備提出了更新的要求。如鑄造裝備能滿足專業化鑄造生產的，大生產能力的、低能耗環保的、人機和諧的機械化產品等。

在這種大市場、大環境下，如何使鑄造裝備去適應市場、挑戰市場、滿足市場，從中獲得發展壯大；如何使鑄造裝備在技術上，控制檢測上達到一定的技術水平（準），符合人機和諧的工作環境，都是擺在我們面前探索的重大課題。

在鑄造生產中，鑄造裝備是提高生產效率的關鍵。鑄造生產線上的鑄造裝備相互匹配和生產能力的協調非常重要，這就需要專業工程技術人員的工藝性設計，專業制造企業的生產、安裝、調試和試生產等一系列的復雜工作。如果安裝人員對鑄造工藝很了解，對機械裝備很了解，對裝備性能很了解，那么這種安裝調試工作會順利很多，但現實中往往做不到。單從裝備的機構性能來說，就有很多變數要進行控制和調試。如機械性能，活動是否靈活可靠；運動性能，運轉是否可靠正確；生產性能，生產能力是否符合設計要求，滿足生產條件以及設計問題造成的影響等等。這種調試方式和過程，往往造成很大的人力浪費，財力浪費和時間的浪費，直至影響竣工期。

鑄造生產工序中振動落砂機是落砂工步的常用裝備。一般出廠都做了空載試驗或小載荷量的負荷試驗。

生產現場安裝時會出現多種因素，影響落砂機的正常工作。如土建基礎的水平精度、地腳螺栓緊固措施、空載試驗的環境干擾和負載試驗時不同載荷的變化值，均直接地反映了落砂機的工作使用性能。其主要技術指標體現在落砂機的有效載荷、電流量、振幅值、頻率變化和噪音等。而間接反映的是彈簧剛度、激振力和落砂機質量的比值等。

同樣生產現場自硬砂混砂機的安裝，也會影響混砂機的正常工作。如土建基礎的可靠、穩固性，混砂輸送能力和攪拌輸送的匹配性，液料分布的均勻性以及主電機的電流值、噪音等，直接反映了混砂機的性能和生產能力。

生產線上調試的諸多因素將直接影響到工程進度。那么調試中出現的諸多因素、諸多變數能否在安裝前或出廠前就加以解決吶。回答是肯定的。排除這些因素后，則對其他需要在安裝時或安裝后進行調試來解決的，可進行實時檢測，實時監控來解決。

生產線上針對每一個單機設備或某個重要設備，進行實時監控。通過調試中的數據采集、指標積累，通過某種途徑，進行分析處理，形成一個可控制的有效工作區域（范圍），達到符合機械裝備的使用性能。這對工程項目中的調試、生產操作的過程要優化的多，簡單的多，其效率也要高的多。

1 對物聯網系統的引入

物聯網的概念是在1999年提出來的。物聯網的英文名稱：“The Internet of Things”。其含意：第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網的基礎上的延伸、擴展的一種網絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

物聯網的推廣將會成為經濟發展的又一個驅動力，為產業開拓提供又一個潛在機會。物聯網的概念打破了傳統的思維，其前景非常廣闊，它將極大地改變人們的生活、生產和工作。

物聯網技術是一項綜合性的技術，是一個系統。不同的行業會有不同的應用。物聯網系統描述的是一個產業鏈的系統，描述的是一個充滿智能化領域。在物聯網的世界里，把新一代的IT技術充分運用在各行各業之中，在此基礎上，改善人們在精細和動態的方式去管理生活和生產，達到智能狀態，提高資源利用率，生產力水平，改善人與自然的關系。

物聯網在實際應用中需要各行各業的參與，針對局域性的開發，可通過對物體屬性進行標識。屬性包括靜態屬性和動態屬性。靜態屬性可直接存儲在標識內，動態屬性則是先由傳感器進行實時探測或利用射頻自動識別技術，將傳感器讀取獲得的信息轉換為適合網絡傳輸的數據格式，進行數據采集，再按設定的要求進行分析處理，處理由系統的處理中心進行。這種處理中心可能是分布方式的，也可能是集中方式的，最后達到目標設定值或結果。

如果利用這種網絡技術、數據庫技術、中心處理技術，實現鑄造生產的遠程監控，進行實時檢測，并達到改善生產狀態，改善人機和諧和環境影響，將是鑄造業的一個重大技術突破和創新。

我們設想，在鑄造生產現場建立一個局域性的物聯網系統，實時監控生產現場的生產能力、安全隱患和設備的故障情況，這對生產現場提高效率，降低成本，減輕人員勞動強度都有很大的潛在優勢。

這時物聯網系統的真正意義將全力的發揮出來。其價值才會真正突顯出來，而受益者，將是開拓者、倡導者和應用者。

2 利用物聯網系統的優勢

在鑄造生產現場建立一個局域性的物聯網系統，實時監控生產現場的生產能力，安全隱患和設備故障情況。這對選擇采集數據的監控點很重要。我們可以通過已確定的設備主要技術參數來進行標識，并作為判別依據，建立測試數據庫，利用視頻監控或遠程監控對現場進行測試監控，最終實現生產效益的提高。

利用物聯網系統，可以先從單機上做嘗試。如落砂機，再擴展到多臺單機的實時監控，再逐步發展向生產單元，如落砂工步單元，型砂混制單元和舊砂再生單元等。更進一步的發展，可以向生產全線的規模進行實時監控，并實現局域范圍內的物聯網系統，實現大規模自動化控制的生產線，來滿足提高效益，降低成本的可能。

如果從鑄造裝備的局域考慮，鑄造生產的市場是一個龐大的作業隊伍。利用物聯網系統先從單個生產廠家實現，再擴展到多個生產車間，多個生產廠家，這樣形成的網絡系統，再經過處理中心進行分析處理，獲得診斷結果。同時利用這種網絡系統，預警和預報監控中存在的問題，獲得及時處理，及時防范等。這對生產全過程的產能、安全、人力配置等都能達到一定的成效。

物聯網系統的發展應用將成為新一個經濟增長點，并體現一種技術進步的標志性產物。

補充說明一點：可以借助和發揮工業自動化網絡控制系統，即實時工業以太網系統的應用技術。以太網作為一個特殊的網絡，直接面對生產過程和控制。輔助物聯網進行多個網絡節點的協調，完成自控任務。以太網通常滿足實時性、確定行、可靠性、安全性和工作環境惡劣的適應性。

實時工業以太網是一種用于工業自動化領域的創新。而物聯網則是一項滿足全球智能化感知的技術創新，一項具有戰略性的技術創新。

3 可以初步確定的標識

針對物聯網系統的特點，首先要對屬性進行標識。在鑄造裝備中可選擇幾個重點設備進行判定，確立被檢目標。

1）例如：振動落砂機可進行現場的實時監控或叫遠程監控。分別對有效載荷、電流、振幅、頻率、噪音建立目標進行控制檢測，再進行相關的數據集約分析處理，作出判斷，輸出結果。

2）例如：樹脂砂混砂機可現場實時檢測，分別對主電機電流、出砂流量、混合時間，再對液料配比進行實時檢測，得出最佳混合比的型砂制備參數。

3）例如：機械式翻轉合箱機的實時檢測，控制其翻轉速度、定位精度、動作節拍的合理等功能。實現其自動化操作的性能水平。

4）再如：大型振動臺的實時檢測，控制其載荷、電流、頻率、振幅來實現高效的振實成型性能。

上述作為單機可控制性，在實時監控中要容易的多，但作為檢測數據的分析診斷，并應用到物聯網系統要復雜的多，而且還應最大限度地將檢測網點分布到生產線的各個角落，去滿足區域范圍的監控、管理和提高。發現問題，及時調整、及時處理，甚至對違章操作也是一種監管。

4 局域范圍的嘗試

應用物聯網系統，來對鑄造生產及裝備實時進行檢測、監控。通過實時采集的數據進行有效的分析處理，達到人機和諧的生產環境和工作環境，并獲得良好的經濟效益。

借助物聯網系統的先進管理技術，來為鑄造生產和鑄造裝備服務，這是一種技術創新的嘗試。也是在物聯網系統中進行局域范圍的有限嘗試。或許，這種嘗試獲得推廣和發展，將對鑄造產業的發展，又一個創新和提高。

隨著網絡系統的不斷發展，完善，物聯網系統的應用和普及也隨之發展。這種網絡系統還將滲透到工廠的環保、能源再利用等專業上，實現全方位的網絡監控，這時，物聯網系統的真正涵義將進一步體現和更廣泛的作用。

鑄造生產作為一個傳統的行業，已形成基本的生產體系。利用這種體系，應用物聯網系統，作為一個平臺展現并形成示范，并在局域范圍內獲得嘗試成功，則可讓更多的行業感受到應用物聯網系統的價值和時代意義。

5 目標展望

在鑄造業，利用鑄造裝備專業生產條件，這個局域范圍，來嘗試應用物聯網系統技術，來創新和發展鑄造裝備技術水平，并滿足和適應鑄造生產的新工藝、新要求，這是一個具有時代意義的目標前景。其主要創新點，在于對鑄造生產現場進行遠程監控，實時檢測，并進行數據補償處理，達到鑄造生產和鑄造裝備的功能條件的改善，功能合理協調匹配到最佳集合點。

作為局域范圍的嘗試，可以分步進行，分布實施。將鑄造生產線，分為幾個單元，再在單元系統上實現局域性物聯網系統。這些單元主要有鑄造落砂單元、型砂制備單元、造型分型合箱單元和砂處理單元等。完成局域的一個單元，可推廣到其他單元，再全生產線系統，類似于以太網系統的工業自動化控制過程。這樣構成的一個鑄造生產線局域物聯網。又可推廣到其它鑄造生產線上，或者跨企業的生產線上、跨區域性的鑄造生產線上，這樣的局域范圍可適應更好的物聯網的發展壯大。這時，我們再來看物聯網系統的規模和成效。

作為產業化前景，最終的目標會促進鑄造生產產能的大提高，作業環境的大改善、裝備（使用壽命）可靠性大提高、人機和諧的理性更完備等。

6 有關專家對物聯網的闡述

根據相關報導，物聯網方面的專家對物聯網進行了專業性闡述。

首先物聯網正成為一個新興的廣泛關注的熱點話題。國家傳感網標準化工作組正在從標準化的角度，給傳感網或物聯網一個比較明確的定義；物聯網正處于關鍵技術研發和規模化應用的初始階段；所說的移動通信網、互聯網、物聯網三個網系，其內涵和功能是不一樣的；移動通信網是信息傳輸的網絡，是人和人的互聯；是網絡中的客流系統。

互聯網聯接的是虛擬的信息空間；是信息的共享的網絡。物聯網（傳感網）是物和物的互聯，是感知的網絡，是網絡中的物流系統。三者分別是信息傳輸的網絡，信息共享的網絡和信息感知的網絡。

物聯網廣泛應用于交通、環保、政務、消防、電網和家居等行業。以物聯網為代表的信息獲取技術的突破，將從虛擬信息空間，人人互聯，發展到對現實物理世界的感知，為信息傳輸和信息處理，提供更為豐富的需求和強大的發展動力。

The Feasibility Analysis of Internet of Things System Applied in Foundry Equipment

WU Jian
（No.33 building the Forth Hongqiao Village Jiangyin City Jiangsu province，Jiangsu Jiangyin 214400，China）

This paper introduces the trial monitoring to the internet of things system applied in foundry equipment.The doublematter shakeout machine,self-hardening sand mixer and heavy jolt table were made trial real time monitoring and adjustment.The internet of things system applied in foundry equipment has feasibility and necessity to improve production management standards.

internet of things system,foundry equipment,feasibility

C931

A

1674-6694（2010）04-0007-03

2010-07-06

吳劍（1958-），男，工程師。