CN107103427A - 基于通用嵌入式工控机的分布式制造系统及其实现方法 - Google Patents

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张泽群
张�浩
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Abstract

本发明公开一种基于通用嵌入式工控机的分布式制造系统及其实现方法，该系统包括通用嵌入式工控机、物料加工系统、物料运输系统及信息交互系统。本发明解决了传统柔性制造系统生产线比较固定，建成后不易扩展的问题，使生产过程中可以方便的增加任何设备；而且物料加工系统和物料运输系统自己具有决策功能，它们之间可以互相通信，改变了传统柔性制造系统中总是上层管理机控制加工设备和运输设备的现状。本发明使制造系统适应小批量、多品种的混线生产模式。

Description

基于通用嵌入式工控机的分布式制造系统及其实现方法
技术领域
本发明涉及智能制造系统领域，尤其涉及一种基于通用嵌入式工控机的分布式制造系统及其实现方法。
背景技术
消费者的需求个性化特点越来越强，变化越来越快，传统以生产者为主导地位的生产模式已经越来越跟不上当代消费者的要求。一种能够满足消费者个性化需求、快速整合生产资源的新型生产模式已成为制造企业未来发展方向，这是一种小批量、多品种的混线生产模式。这种混线生产模式对制造系统有更高的要求，传统柔性制造系统已不再能满足这种生产模式。传统柔性制造系统生产线比较固定，建成后不易扩展，适合单品种、大批量的生产，传统柔性制造系统中总是上层管理机控制加工设备和运输设备，缺乏加工设备和运输设备自己做决策以及它们互相通信的功能。
发明内容
本发明的目的在于通过一种基于通用嵌入式工控机的分布式制造系统及其实现方法，来解决以上背景技术部分提到的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于通用嵌入式工控机的分布式制造系统，其包括通用嵌入式工控机、物料加工系统、物料运输系统及信息交互系统；所述通用嵌入式工控机通过LAN口与物料加工系统的机床连接；所述信息交互系统包括任务编码模块、任务竞争分配模块及RFID系统，所述物料加工系统、物料运输系统中嵌入有RFID读写器；所述物料加工系统与信息交互系统通讯连接；所述信息交互系统与物料加工系统通讯连接。
特别地，所述物料加工系统包括但不限于数控加工设备、测量机、清洗机。
特别地，所述物料运输系统包括但不限于AGV、工业机器人。
本发明还公开了一种基于通用嵌入式工控机的分布式制造系统实现方法，其包括如下步骤：
步骤S101、RFID读写器读取工件工序加工任务，并通过信息交互系统将所述工件工序加工任务发送给可完成该任务的机床；
步骤S102、机床根据自身加工任务缓存列表，以时间、负载、成本和能耗为优化目的，将其状态信息发送给信息交互系统；
步骤S103、信息交互系统根据所有机床返回的状态信息，通过分析、对比，选择一机床，并通知物料运输系统将工件运到相应的机床。
特别地，所述步骤S101具体包括：RFID读写器读取工件工序加工任务，并通过信息交互系统将所述工件工序加工任务发送给可完成该任务的机床；其中，当所有机床均不能满足所述工件工序加工任务的机床时，则扩展添加新的机床，并将新机床与通用嵌入式工控机建立通讯。
本发明提出的基于通用嵌入式工控机的分布式制造系统及其实现方法解决了传统柔性制造系统生产线比较固定，建成后不易扩展的问题，使生产过程中可以方便的增加任何设备。而且物料加工系统和物料运输系统自己具有决策功能，它们之间可以互相通信，改变了传统柔性制造系统中总是上层管理机控制加工设备和运输设备的现状。本发明使制造系统适应小批量、多品种的混线生产模式。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于通用嵌入式工控机的分布式制造系统结构示意图；
图2为本发明实施例提供的基于通用嵌入式工控机的分布式制造系统实现方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容，除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，不是旨在于限制本发明。
请参照图1所示，图1为本发明实施例提供的基于通用嵌入式工控机的分布式制造系统结构示意图。
本实施例中基于通用嵌入式工控机的分布式制造系统具体包括通用嵌入式工控机、物料加工系统、物料运输系统及信息交互系统。所述通用嵌入式工控机通过LAN口与物料加工系统的机床连接；所述信息交互系统包括任务编码模块、任务竞争分配模块及RFID系统，所述物料加工系统、物料运输系统中嵌入有RFID读写器；所述物料加工系统与信息交互系统通讯连接；所述信息交互系统与物料加工系统通讯连接。
在本实施例中所述物料加工系统包括但不限于数控加工设备、测量机、清洗机。所述物料运输系统包括但不限于AGV、工业机器人。通用嵌入式工控机包括通信层、决策层、适配层，适配层具有连接任何设备的功能，其中通信层是根据计算机网络开放系统互连参考模型编写通信程序，实现工控机与加工设备的连接，主要是加工设备数据的读写；适配层是工控机与加工设备间的底层交互层，根据不同设备具有不同的通信协议，编写相应的程序，实现工控机与不同加工设备的底层通信；决策层是采用相应的算法及实际生产需要，编写相应的调度程序。本系统设置有RFID读写器1、RFID读写器、RFID读写器3共计三个RFID读写器。本系统设置有机床1、机床2、机床3共计三个加工设备；当所有机床均不能满足工件工序加工任务时，则扩展添加新的机床，将新机床与通用嵌入式工控机建立通讯。
工作时，所述信息交互系统、物料运输系统和物料加工系统三者协同合作完成对工件的加工，具体过程如下：一、RFID读写器读取工件工序加工任务，并通过信息交互系统将所述工件工序加工任务发送给可完成该任务的机床；二、机床根据自身加工任务缓存列表，以时间、负载、成本和能耗为优化目的，将其状态信息发送给信息交互系统；三、信息交互系统根据所有机床返回的状态信息，通过分析、对比，选择一机床，并通知物料运输系统将工件运到相应的机床。
如图2所示，图2为本发明实施例提供的基于通用嵌入式工控机的分布式制造系统实现方法流程图。本实施例中基于通用嵌入式工控机的分布式制造系统实现方法具体包括如下步骤：
步骤S101、RFID读写器读取工件工序加工任务，并通过信息交互系统将所述工件工序加工任务发送给可完成该任务的机床。具体包括：下发个性化订单；物料运输系统的AGV运送工件；RFID读写器读将所述工件工序加工任务发送给信息交互系统，信息交互系统将所述工件工序加工任务发送给可完成该任务的机床，其中，当所有机床均不能满足所述工件工序加工任务的机床时，则扩展添加新的机床，并将新机床与通用嵌入式工控机建立通讯。
步骤S102、机床根据自身加工任务缓存列表，以时间、负载、成本和能耗为优化目的，将其状态信息发送给信息交互系统。
步骤S103、信息交互系统根据所有机床返回的状态信息，通过分析、对比，选择最优机床，并通知物料运输系统将工件运到相应的机床，然后机床加工工件，若工件所有工序加工完成，则入库，加工任务结束，否则返回步骤S101。
本发明的技术方案解决了传统柔性制造系统生产线比较固定，建成后不易扩展的问题，使生产过程中可以方便的增加任何设备。而且物料加工系统和物料运输系统自己具有决策功能，它们之间可以互相通信，改变了传统柔性制造系统中总是上层管理机控制加工设备和运输设备的现状。本发明使制造系统适应小批量、多品种的混线生产模式。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于通用嵌入式工控机的分布式制造系统，其特征在于，包括通用嵌入式工控机、物料加工系统、物料运输系统及信息交互系统；所述通用嵌入式工控机通过LAN口与物料加工系统的机床连接；所述信息交互系统包括任务编码模块、任务竞争分配模块及RFID系统，所述物料加工系统、物料运输系统中嵌入有RFID读写器；所述物料加工系统与信息交互系统通讯连接；所述信息交互系统与物料加工系统通讯连接。
2.根据权利要求1所述的基于通用嵌入式工控机的分布式制造系统，其特征在于，所述物料加工系统包括但不限于数控加工设备、测量机、清洗机。
3.根据权利要求1所述的基于通用嵌入式工控机的分布式制造系统，其特征在于，所述物料运输系统包括但不限于AGV、工业机器人。
4.一种基于通用嵌入式工控机的分布式制造系统实现方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S101、RFID读写器读取工件工序加工任务，并通过信息交互系统将所述工件工序加工任务发送给可完成该任务的机床；
步骤S102、机床根据自身加工任务缓存列表，以时间、负载、成本和能耗为优化目的，将其状态信息发送给信息交互系统；
步骤S103、信息交互系统根据所有机床返回的状态信息，通过分析、对比，选择一机床，并通知物料运输系统将工件运到相应的机床。
5.根据权利要求4所述的基于通用嵌入式工控机的分布式制造系统实现方法，其特征在于，所述步骤S101具体包括：RFID读写器读取工件工序加工任务，并通过信息交互系统将所述工件工序加工任务发送给可完成该任务的机床；其中，当所有机床均不能满足所述工件工序加工任务的机床时，则扩展添加新的机床，并将新机床与通用嵌入式工控机建立通讯。
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