稀土金属自动打码系统设计

管新地，黄德晟

(江西离子型稀土工程技术研究有限公司，国家离子型稀土资源高效开发利用工程技术研究中心，江西 赣州 341000)

20世纪末，伴随稀土功能材料、钢铁和有色金属合金材料等领域的快速发展，稀土金属的需求量迅速增加。稀土金属的制备由实验室小规模生产快步走向工业化生产模式，工艺和设备不断进步，为稀土新材料的发展奠定了基础[1]。稀土金属的制备方法主要有熔盐电解法和金属热还原法，而其中95%以上的稀土金属都是采用熔盐电解法制备。这种方法分为氯化物熔盐体系稀土氯化物电解工艺和氟化物熔盐体系稀土氧化物电解工艺[2]。虽然稀土金属电解生产工艺日益成熟，但稀土金属生产企业还应继续提升自身技术、提高生产效率、减少污染，特别是响应工信部“中国制造2025”计划，加强智能化、信息化方面的研究。

稀土金属打码目前的工作模式是人工记录数据和手工敲击打码，劳动强度大、工作效率低，且可能出现打码错误，重新打码成本高。人工记录数据的方式，手工计算量大，统计分析复杂；且数据记录零散，易出错或丢失，难以复检，影响后续工作。为解决生产实际问题，本文设计了稀土金属自动打码系统，可实现自动打码、数据采集及报表自动生成等功能，为稀土金属生产过程智能化、信息化研究提供参考。

1 稀土金属后处理工艺流程

稀土金属电解出炉后，经一系列工序处理后形成最终的金属产品。稀土金属后处理工艺流程如图1所示。

图1 稀土金属后处理工艺流程

稀土金属脱模出炉冷却后，手工敲击剥离其表面的熔盐，将其放置在旁边的电子称进行称重，记录其重量和生产时间后在金属块表面打码。整个流程还是以人工操作为主，特别是手工敲击打码过程效率低下、耗时耗力，急需引入自动化技术，改变落后的现状。因此本文设计稀土金属自动打码系统，可自动打码及生成报表，提高打码准确率、形成专业的数据报表，减少人工成本，提高生产效率。

2 系统设计

2.1 系统功能要求

本系统主要实现稀土金属后处理生产过程中的称重记录和打码的自动化。主要功能有 ：①自动打码 ：系统自动采集稀土金属块重量数据，处理后在其表面自动打印产品重量、工位代码、生产时间等产品信息标签。②数据采集及报表自动生成 ：自动生成产品信息报表，包含品重量、工位代码、生产时间等信息 ；自动生成生产数据报表，包含炉台号、领料量、加料时间、出炉时间等信息；自动生成实时参数报表。

2.2 系统结构设计

本系统包括电子秤、打码机、智能电表和工业控制计算机等设备，系统结构图如图2所示。综合考虑现场环境，采用总线形式和长距离传输，而RS232通信方式传输距离短，故本项目采用RS485通信方式，电子秤、打码机、智能电表皆选配支持RS485串口通讯的型号。电子称、打码机与智能电表以总线形式接入工业控制计算机，工业控制计算机安装定制开发的软件系统，可实现稀土金属产品表面自动打码、数据采集及报表自动生成。

图2 系统结构图

3 系统开发

稀土金属自动打码系统包含Visual Studio开发和组态开发两部分，采用Visual Studio开发实现称重数据采集与自动打码功能，利用组态开发实现数据采集及报表自动生成功能。

3.1 Visual Studio开发

本系统采用SerialPort类实现串口数据通信。在编程之前，先通过串口调试助手测试计算机串口的数据收发功能是否正常，再按以下步骤进行代码编写：编写comm类、注册串口、打开串口、发送指令、收到指令并解析数据、保存数据并输出。在数据处理过程中要注意字符之间的转换，采用Convert.ToInt32(String,Int32)方法将字符串转换为对应的16进制数据；采用Convert.ToByte(Int32)方法将16进制数据转换为字节数据。使用自定义截取字节数组函数SubByte(byte[]srcBytes,int startIndex,int length)截取稀土金属的重量数据，与对应的生产时间和工位代码一起转换成“生产时间-重量-工位代码”的格式并返回到系统。根据打码机厂家提供的通讯指令手册，编写打码指令代码。系统收到返回的产品信息数据后自动发送打码指令，打码机接收指令后根据指令所规定的内容和格式在金属块表面进行打码。

3.2 组态开发

出于方便和灵活性考虑，本系统选用“组态王6.55”作为开发平台，实现数据采集及报表自动生成功能。根据系统功能要求进行界面开发，界面直观友好、操作简便、功能齐全。主要画面有：①产品信息报表画面：包含产品信息报表显示、查询、保存及打印功能。稀土金属块在称重的同时，重量数据同步传输至计算机，系统按时间顺序逐行记录稀土金属块产品重量、工位代码、生产时间等信息，自动生成产品信息报表。②生产数据报表画面：包含生产数据报表输入、显示、查询、保存及打印功能。操作人员在此画面输入炉台号、领料量、加料时间、出炉时间等数据；系统结合产品信息报表，进行数据处理分析，可自动计算每台电解炉产量、总产量及电解料比等数据，形成专业的生产数据报表，经统计分析可为生产工艺改进提供可靠的依据。③实时参数画面：包含实时运行参数表和报警窗口。通过智能电表采集数据，自动生成实时运行参数表，可实时显示每台电解炉的电流参数和电压参数。报警窗口设置限值，当电压或者电流超过设定范围会自动报警。通过本画面可实时观察现场的生产运行情况，一旦出现问题可及时进行调整。

4 总结

本文针对稀土金属后处理生产工艺流程，设计了稀土金属自动打码系统。该系统可实现自动打码、数据采集及报表自动生成等功能。应用本系统，可摈弃人工记录报表和手动打码的方式，提高打码准确率、降低劳动强度、节约生产成本、提高工作质量与生产效率，有效的推动了稀土金属生产过程自动化发展。