CN107272614A - 一种教学加工型智能制造集成装置的控制系统 - Google Patents

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曹锦江
李宏胜
黄家才
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/41815—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the cooperation between machine tools, manipulators and conveyor or other workpiece supply system, workcell
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    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Abstract

本发明涉及一种教学加工型智能制造集成装置的控制系统，包括中控系统、毛坯传送系统、上下料系统、分拣系统、装配系统和输送及搬运系统，所述的中控系统通过网络总线与毛坯传送系统、上下料系统、分拣系统、装配系统和输送及搬运系统相连；所述的网络总线上还设有多接口交换机，通过交换机的接口分别与数控车床系统、数控铣床系统以及上位机和无线路由器相连，无线路由器通过IP网络与多接口交换机相连。本发明系统组成构建清晰，组成部件通用化，控制网络连接简单，设计合理，可以进行丰富的工程化项目教学，也可以满足实际加工多种产品。

Description

一种教学加工型智能制造集成装置的控制系统
技术领域
本发明涉及一种教学加工型智能制造集成装置的控制系统，属于智能制造集成技术领域。
背景技术
在德国工业提出“工业4.0计划”， 美国提出“先进制造业国家战略计划”，日本提出“制造业白皮书”，制造业正成为国家竞争力的表现，我国提出“中国制造2025”和明确提出把工业化和信息化作为两化深度融合，国内一些高校早期也根据自身经费情况，建设了柔性制造系统 ，也有的由于经费有限，采用柔性制造及虚拟相结合的实验系统]，也有自行设计的柔性制造系统实验平台。
柔性制造系统是2011年生产，主要由韩国起亚五轴加工中心、全功能数控车、六自由度搬运机器人、林肯焊接机器人、气动机械手、激光 内雕机和外雕机、三坐标影像测量仪等先进设备组成，生产线从功能上分：数控加工系统、仓储运输系统、机器人搬运系统、激光加工系统、图像采集系统组成，各部分通过工业以太网与上位机相连。具有工业加工型。
柔性制造及虚拟实验系统是将柔性制造技术与虚拟实验技术集成在一起的先进实验系统。柔性制造技术系统由加工单元、自动化立体仓库与码垛机单元、自动化输送线系统单元、ＣＣＤ视觉功能、计算机控制系统等组成，解决了建设经费短缺与实验效果问题，提供了一个开放、创新、交互的实验平台。
现有技术一种面向教学与科研的小型柔性制造系统平台，它由小型数控铣床和小型数控车床、关节型机械手、直角坐标机械手和传输装置组成。用PLC控制机械手等动作，用C语言编制开发了基于自动化接口访问OPC服务器的客户端程序,从而使系统可以通过Internet实现订单远程提交和设备状况监控。
柔性制造系统都是以PLC+PROFIBUS-DP总线为控制核心；监控都是用WINCC或组态王软件实现监控，用C语言编制OPC服务器的访问。普通以太网实现程序传输通讯。柔性线的组成主要有上料、加工、装配、焊接、传输，有用机器人上下料，有装配和焊接等都用机器人等。
工业以太网PROFINET代替PROFIBUS总线，还是选用PLC作为控制核心。整个柔性制造线由出库单元、变频主轴成型加工单元、工件尺寸检测单元、装配搬运单元、成品库单元等
柔性制造实训教学系统的研制，设计了基于 RV－3SD 机械手的柔性加工制造实训教学系统，由多台数控机床、PLC 控制系统、传感器检测单元、上料机构、立体仓库等组合成自动化生产线。上料机构机器人与各个部件连接控制通过开关量交换信息。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的缺陷，提出了一种教学加工型智能制造集成装置的控制系统，该集成装置的控制系统设计合理，能够满足现有的需求。
本发明所采用的技术方案是：
一种教学加工型智能制造集成装置的控制系统，其特征在于：包括中控系统、毛坯传送系统、上下料系统、分拣系统、装配系统和输送及搬运系统，所述的中控系统通过网络总线与毛坯传送系统、上下料系统、分拣系统、装配系统和输送及搬运系统相连；所述的网络总线上还设有多接口交换机，通过交换机的接口分别与数控车床系统、数控铣床系统以及上位机和无线路由器相连，无线路由器通过IP网络与多接口交换机相连；所述的网络总线上还设有触摸屏、操作员客户端站和触摸大屏；其中所述的触摸屏可以选择演示相应系统的动作控制，所述的操作员客户端可以浏览监控各系统的运行状况，所述的触摸大屏可以三维显示当前各系统的演示和运行状态。
在本发明中：所述的中控系统通过网络总线连接触摸屏和操作员客户端以及触摸大屏，所述的上位机和无线路由器通过交换机连接到网络总线中，所述的无线路由器与公众网相联通，可以通过移动设备对整个系统进行监控和浏览。
在本发明中：所述的中控系统选用罗克韦尔PAC 1756L65及同类型超大型可编程自动化控制器，参数设置成EtherNET/IP通讯组网接口和协议；
所述的毛坯传送系统选用PAC 1769L36作为控制器和罗克韦尔的POWERFLEX525系列的变频器，其控制器和变频器均配置了EtherNET/IP通讯组网接口和协议；
所述的数控车床系统包括以太网口和可兼容EtherNET/IP通讯组网接口和协议；
所述的数控铣床系统包括以太网口和可兼容EtherNET/IP通讯组网接口和协议；
所述的上下料系统包括FANUC机器人的EtherNET/IP通讯组网接口和协议；
所述的分拣系统包括FANUC并联机器人EtherNET/IP通讯组网接口和协议或罗克韦尔控制器EtherNET/IP通讯组网接口和协议以及I/O输入输出模块；
所述的装配系统包括EtherNET/IP通讯组网接口和协议；
所述的输送及搬运系统包括成品传送带、三维搬运机构以及立体仓库，该控制部分为PAC 1769L36控制器，成品传送带选用POWERFLEX525系列变频器控制调速，三维搬运机构选用罗克韦尔伺服驱动和伺服电机以及I/O模块，该PAC控制器、POWERFLEX525系列变频器、Kinetix 5500系列伺服驱动都具有EtherNET/IP协议通讯组网接口和协议。
所述的触摸屏包括EtherNET/IP通讯组网接口和协议；
所述的操作员客户端包括EtherNET/IP通讯组网接口和协议；
所述的触摸大屏其硬件具备标准以太网接口，开发软件为ROCKWELL FTVIEW SE，能够监控监控各部分运行状态；
所述的上位机安装了MES系统和EPR系统，用Factory Talk软件开发数据采集和存放数据，硬件接口具备标准以太网接口。
所述移动设备包括远程使用的手机APP系统和相对近距离使用WIFI的PAD系统，其中所述的手机APP系统是在手机中安装手机下单APP和数据采集设备监控APP。
采用上述技术方案后，本发明的有益效果为：本发明系统组成构建清晰，组成部件通用化，控制网络连接简单，设计合理，可以进行丰富的工程化项目教学，也可以满足实际加工多种产品。
附图说明
图1为本发明的系统示意图。
图中：1.中控系统；2.网络总线；3.毛坯传送系统；4.多接口交换机；5.数控车床系统；6.数控铣床系统；7. 上下料系；8.分拣系统；9.装配系统；10.输送及搬运系统；11. 触摸屏；12.操作员客户端站；13.触摸大屏；14. 上位机；15.IP网络；16.无线路由器；17.公众网；18.移动设备。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的说明。
由图1可见，一种教学加工型智能制造集成装置的控制系统，包括中控系统1、毛坯传送系统3、上下料系统7、分拣系统8、装配系统9和输送及搬运系统10，所述的中控系统1通过网络总线2与毛坯传送系统3、上下料系统7、分拣系统8、装配系统9和输送及搬运系统10相连；所述的网络总线2上还设有多接口交换机4，通过交换机4的接口分别与数控车床系统6、数控铣床系统7以及上位机14和无线路由器16相连，无线路由器16通过IP网络15与多接口交换机4相连；所述的网络总线2上还设有触摸屏11、操作员客户端站12和触摸大屏13；其中所述的触摸屏11可以选择演示相应系统的动作控制，所述的操作员客户端12可以浏览监控各系统的运行状况，所述的触摸大屏13可以三维显示当前各系统的演示和运行状态。
在本发明中，所述的中控系统1，选用罗克韦尔PAC 1756L65超大型可编程自动化控制器，参数设置成EtherNET/IP协议；整个系统设置架构的网络总线2采用EtherNET/IP协议，在罗克韦尔和FANUC机器人以及FANUC数控系统硬件和软件配置中都可以选择该网络总线2；毛坯传送系统3，选用PAC 1769L36作为分站控制器，该控制器配置了EtherNET/IP接口和协议，控制传送带的选用罗克韦尔的POWERFLEX525系列变频器，该变频器也具备EtherNET/IP接口和协议； FANUC 0i TF数控车床系统5，该数控系统标配以太网口，只要再选配软件功能中选择多功能包即可兼容EtherNET/IP协议通讯组网； FANUC 0i MF数控铣床系统6，该数控系统标配以太网口，只要再选配软件功能中选择多功能包即可兼容EtherNET/IP协议通讯组网；上下料系统7，选择了FANUC 六轴机器人，可以追加FANUC辅助轴，也可以根据经费选配罗克韦尔伺服轴，不管FANUC六轴机器人和辅助轴还是追加的罗克韦尔伺服轴，都具备EtherNET/IP协议通讯组网接口和协议；分拣系统8包括并联机器人，并联机器人可直接选配FANUC 并联机器人也可以选配罗克韦尔Kinetix 5500系列三个伺服电机和驱动器，控制器选用PAC 1769L36,利用罗克韦尔提供的机器人软件包自行开发控制算法，PAC 1769L36控制器还可选配具备EtherNET/IP协议视觉图形跟踪识别照相机，分拣涉及的逻辑控制都有PAC的I/O模块输入输出；装配系统9包括2个FANUC 6轴机器人，该机器人具备EtherNET/IP协议通讯组网接口和协议；输送及搬运系统10包括成品传送带、三维搬运机构以及立体仓库，该控制部分为PAC 1769L36控制器，成品传送带选用POWERFLEX525系列变频器控制调试，三维搬运机构选用罗克韦尔伺服驱动和伺服电机以及I/O模块，该PAC控制器、POWERFLEX525系列变频器、Kinetix 5500系列伺服驱动都具有EtherNET/IP协议通讯组网接口和协议，很方便组成现场总线网络；罗克韦尔触摸屏11具备EtherNET/IP协议通讯组网接口和协议；操作员客户端站12具备标准的IP协议；触摸大屏13，其硬件具备标准以太网接口，开发软件为ROCKWELL FTVIEW SE，能够监控监控各部分运行状态；上位机14，安装MES系统、EPR系统，用Factory Talk软件开发数据采集和存放数据，硬件接口具备标准以太网接口； IP网络15连接至无线路由器16，无线路由器16根据经费可以选用思科也可选用华为的无线路由器，为便于连接至公众网17；移动设备18的应用，远程可以使用手机APP，也可以相对近距离使用WIFI的PAD，进行对设备监控，浏览设备运行情况，让学生模拟掌握产品下单、数据采集监控、远程设备控制的功能。
以上对本发明的具体实施方式进行了描述，但本发明并不限于以上描述。对于本领域的技术人员而言，任何对本技术方案的同等修改和替代都是在本发明的范围之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (3)

1.一种教学加工型智能制造集成装置的控制系统，其特征在于：包括中控系统、毛坯传送系统、上下料系统、分拣系统、装配系统和输送及搬运系统，所述的中控系统通过网络总线与毛坯传送系统、上下料系统、分拣系统、装配系统和输送及搬运系统相连；所述的网络总线上还设有多接口交换机，通过交换机的接口分别与数控车床系统、数控铣床系统以及上位机和无线路由器相连，无线路由器通过IP网络与多接口交换机相连；所述的网络总线上还设有触摸屏、操作员客户端站和触摸大屏；其中所述的触摸屏可以选择演示相应系统的动作控制，所述的操作员客户端可以浏览监控各系统的运行状况，所述的触摸大屏可以三维显示当前各系统的演示和运行状态。
2.一种教学加工型智能制造集成装置的控制系统，其特征在于：所述的中控系统通过网络总线连接触摸屏和操作员客户端以及触摸大屏，所述的上位机和无线路由器通过交换机连接到网络总线中，所述的无线路由器与公众网相联通，可以通过移动设备对整个系统进行监控和浏览。
3. 一种教学加工型智能制造集成装置的控制系统，其特征在于：所述的中控系统选用罗克韦尔PAC 1756L65及同类型超大型可编程自动化控制器，参数设置成EtherNET/IP通讯组网接口和协议；
所述的毛坯传送系统选用PAC 1769L36作为控制器和罗克韦尔的POWERFLEX525系列的变频器，其控制器和变频器均配置了EtherNET/IP通讯组网接口和协议；
所述的数控车床系统包括以太网口和可兼容EtherNET/IP通讯组网接口和协议；
所述的数控铣床系统包括以太网口和可兼容EtherNET/IP通讯组网接口和协议；
所述的上下料系统包括FANUC机器人的EtherNET/IP通讯组网接口和协议；
所述的分拣系统包括FANUC并联机器人EtherNET/IP通讯组网接口和协议或罗克韦尔控制器EtherNET/IP通讯组网接口和协议以及I/O输入输出模块；
所述的装配系统包括EtherNET/IP通讯组网接口和协议；
所述的输送及搬运系统包括成品传送带、三维搬运机构以及立体仓库，该控制部分为PAC 1769L36控制器，成品传送带选用POWERFLEX525系列变频器控制调速，三维搬运机构选用罗克韦尔伺服驱动和伺服电机以及I/O模块，该PAC控制器、POWERFLEX525系列变频器、Kinetix 5500系列伺服驱动都具有EtherNET/IP协议通讯组网接口和协议；
所述的触摸屏包括EtherNET/IP通讯组网接口和协议；
所述的操作员客户端包括EtherNET/IP通讯组网接口和协议；
所述的触摸大屏其硬件具备标准以太网接口，开发软件为ROCKWELL FTVIEW SE，能够监控监控各部分运行状态；
所述的上位机安装了MES系统和EPR系统，用Factory Talk软件开发数据采集和存放数据，硬件接口具备标准以太网接口；
所述移动设备包括远程使用的手机APP系统和相对近距离使用WIFI的PAD系统，其中所述的手机APP系统是在手机中安装手机下单APP和数据采集设备监控APP。
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