美国金属加工

国家最大的旋转热处理设施可提高可靠性，令人震惊，操作员控制，可追溯性和数据记录凹槽史诗

挑战

在汽车，卡车，农用机械，建筑车辆和军事设备等产品中德赢下载使用的金属组件必须在长期内耐受高摩擦，力和温度。设计工程师为这些组件指定各种处理过程，以改善诸如耐磨性，延长其寿命以及减少开裂和疲劳之类的特性。热处理是为此目的最常见的过程之一，美国金属加工（AMP）是美国最重要的提供商之一。

AMP成立于1945年，专门从事旋转热处理，用于深层渗透性，碳酸化和中性硬化（“淬火和脾气”）过程，并且是美国最大的商业提供商。每天24小时运行18个员工和7条炉线，他们能够处理数百万个细腻的零件（通常不超过5英寸），但受到一些最极端的操作要求。与竞争方法相比，旋转热处理通过精确的过程控制会产生更严格的物理公差和更大的均匀性。

因此，当AMP看到其自动化系统即将达到生命的尽头时，它承担了艰巨的现代化任务。

问题和机会

1970年代引入AMP的第一个旋转炉通过精确校准的重量和尺度来控制。计算机控制是在1993年引入的，它具有基于DOS的控制系统，并于2000年升级为PLC控制，但是这些系统的老化较差，功能有限：

• 可编程逻辑控制器（PLC）经历了定期失败，仅限于控制饲料系统。
• 馈线系统人机接口（HMI）的操作系统（OS）正在接近其生命的终结，并且AMP无法访问HMI程序来源。
• 大多数系统组件未在直接电动机控制之外进行集成或自动化。

“我们正在借来的时间，” AMP总裁Grant Pinkos说。

Pinkos还看到了使用这个现代化项目比以前更好的机会。他说：“按照当今的标准，该系统是原始的。”“我们希望它不仅仅是控制系统。我们希望它很聪明。”现代化将满足对自动互锁和警报通知的需求，并通过丰富的HMI减少操作员错误。

除了这些改进外，AMP还希望满足数据完整性和连接性的紧迫需求。Pinkos解释说：“我们想要一个可以在我们的网络上的后端，并且可以完全连接到我们的SQL数据库。”

AMP的客户通常是OEM的1和2级供应商，大多数在汽车行业工作。这些客户需要多年的可追溯性，以防他们需要调查特定的很多东西。二十年前，为此目的，AMP投资了一个材料跟踪数据库，该数据库现在包含数十行数据，并且对于处理指标和质量控制变得很重要。将操作数据集成到该数据库中，并消除双重数据输入也成为现代化的重要目标。

现代化项目的最终目标是建立无缝的流程数据集成。尽管使用专用的数据记录系统可用于热处理行业，但它们通常以独立系统的形式出售，并且AMP不确定其与Lot Tracking数据库进行通信的能力。他们决定专注于升级设计，其中包括集成数据记录作为系统的功能。

升级前系统描述

AMP的硬炉线由五个主要组件组成：馈线，预洗，逆炉，淬火箱和输送机。

3D渲染Amp的炉子线之一，包括1）馈线，2）旋转预洗，3）旋转逆炉，4）淬火罐，5）输送机

馈线

加热过程始于两阶段的振动计量系统，其进料速率通过Allen-Bradley可编程逻辑控制器（PLC）的RS-232连接控制。要处理的零件是通过预洗的系统，然后按照操作员在基于Windows PC的人机接口（HMI）上指定的速率的炉子喂食的。HMI提供了当前进料速率和刻度上加载零件的重量的可视化。

预洗

接下来，零件穿过固定速度旋转桶，由½hp 230v 3相AC电机和速度降低器驱动。零件在进入炉子的途中以高温喷雾清洗。

馈线系统I/O面板带有原始Opto 22 I/O组件，自1993年以来运行

所有HMI屏幕和摄像头供稿都可以从连接到的外部显示器可供操作员使用凹槽Epic的HDMI港口。从那以后凹槽View还支持移动显示器，Pinkos能够监督其智能手机的操作。

Pinkos说：“新系统易于理解，甚至更易于可视化，这可以与现有客户建立信心，并帮助吸引新的客户。”

令人震惊

像AMP这样的受控，多阶段，高温过程涉及各种安全性和生产力风险，因此AMP也使用凹槽Epic的工具集增加了保护层。

在PAC控制中，AMP与过程逻辑一起实施了过度喂养和不足的监视，以互锁上游馈线和预洗的系统，如果任何下游系统都停止。它还为炉子设计了紧急振荡常规，如果淬火泵或输送机电机意外停止。这为系统提供了一种在下游维护时安全保存零件的方法。

为了使操作员的安全性和响应能力，AMP在炉周围增加了灯光和声音信标。他们在凹槽EPIC控制器并编写其他逻辑，以在发生警报时驱动警报系统。AMP配置的事件监视凹槽查看，以便这些警报发生的任何一个也将记录在HMI的操作员日志中。

作为最终措施，AMP使用了另一种凹槽EPIC与公司PA系统互动的嵌入式应用程序。节点红色是一种视觉事件驱动的编程语言，用于从Internet上连接数据。它包括一个功能库，用于设计数据库，Web服务和网络设备的交易。

AMP使用Node-RED查询公司的操作数据库以查找警报出现，生成每个的字符串表示形式，例如“ pever fullace 204 pertemp警报”，然后将字符串发送到文本对语音（TTS）函数。每个Epic都存储了此程序的副本，该程序在公司的PA管理计算机上在浏览器中执行，任何时候触发警报时都会创建独特的音频公告。公告将他指导到特定的设备上，而不必跟随他的耳朵来识别警报的位置，因此他可以及时处理情况。

批次跟踪和数据记录

除了提供AMP处理的所有零件的可追溯性外，该公司的SQL数据库还存储各种热处理配方，并且本质上是ERP系统。以前，操作员必须在数据库中查找适当的食谱参数，将其输入馈线系统HMI以及其他炉子控件，并在每次运行之前将其记录在数据库中。

为了减少人为错误的可能性，AMP将所有这些任务集成到了共同的界面中。现在，控制器通过Node-Red和Transmits配方参数（进发速度，反驳速度，温度，振荡周期等）向公司数据库查询PAC控制策略中的变量。记录工作订单信息并从主HMI显示顶部的“工作订单数据”部分发送到数据库。操作员还可以使用该界面查询数据库以获取有关先前运行的信息。

GROOV查看HMI - 工作订单数据接口

AMP通过配置多个过程变量的定期数据记录，包括进料率，VFD输出和当前抽奖，旋转方向，输送机状态和各种温度读数，从而增强了其基本工作顺序跟踪。关键数据的24小时趋势被添加到主HMI显示屏中，其中完整的数据集位于公司数据库中以进行长期存储。

GROOV视图HMI - 喂养费率趋势图

“进步的步伐非常好，”平克斯说。“拥有数据记录器是必不可少的，但是通常这是一个单独的系统，具有自己的一套逻辑和警报。现在，操作员可以立即看到进料方向和进料速率以实时反馈。我可以根据他们的反馈来返回并更改事物。我每周可以做几次。我们的OEE可能会随着时间的流逝而改善。”

升级的炉子线之一显示了最左边的新HMI

下一步是什么？

根据Grant Pinkos的说法，AMP的控制系统现代化项目与凹槽EPIC已产生更严格的过程控制，多个防误，更好的可追溯性和历史数据保留。但是他们还没有完成。

仍然有许多改善和扩展基本控制系统功能的机会。例如，像进料器料斗一样，淬火储罐水平管理依赖于操作员的观察。Pinkos说，AMP希望自动化这一功能和商店周围的许多其他功能。“我环顾四周，看到所有这些风扇，电动机，冷却水泵和温度系统都得到了控制，并认为我是否只能将2％或其他东西缩减，我认为这是可以实现的，这笔投资将自身支付。就像LED照明。你为什么不这样做？”

Pinkos还计划创建一个更连接，分布式IT基础架构。AMP将将其SQL数据库迁移到云托管提供商，该提供商将与凹槽植物中的史诗般的单元。Pinkos想利用凹槽EPIC的虚拟专用网络（VPN）客户端启用远程监视和控制系统管理。

AMP也正处于计划炉控制和自动化的早期阶段，该公司最近购买的姊妹公司使用批处理炉提供热处理。它打算以这些升级为基础凹槽史诗，以及Opto 22凹槽RIO EDGE I/O模块。

有关美国金属加工的更多信息，请访问ampht.com或致电（586）757-7337。