CN109693901B - 一种智能工厂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能工厂，包括电源控制单元、总PLC控制单元、颗粒包装单元、液体包装单元、机器人装配单元、纸箱包装单元、机器人搬运单元、仓巷道式仓储单元、吹膜单元、印刷单元、制袋单元。本发明的智能工厂将装袋、装箱、搬运、仓储、拾取等过程集成在一起，实现了全智能化，大大提高了工厂生产的智能化程度，另外，本发明的智能工厂既可以进行实际生产，也可以作为工厂生产的实训演练教学设备。
Description
技术领域
本发明涉及智能生产技术领域，具体涉及一种智能工厂。
背景技术
目前国内的智能工厂的智能化程度都还不够高，不能做到流水线全过程智能化，而且只能包装、仓储同一类型的产品。另外，目前还没有能够集成实际生产和实地训练教学的功能为一体的智能工厂。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种智能工厂，实现了流水线全过程的高度智能化，并且可以对不同类型的产品进行包装和仓储。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种智能工厂，包括电源控制单元、总PLC控制单元、颗粒包装单元、液体包装单元、机器人装配单元、纸箱包装单元、机器人搬运单元、仓巷道式仓储单元、吹膜单元、印刷单元、制袋单元；
所述电源控制单元分别独立控制所述总PLC控制单元、颗粒包装单元、液体包装单元、机器人装配单元、纸箱包装单元、机器人搬运单元、仓巷道式仓储单元、吹膜单元、印刷单元、制袋单元的电源的通断；
所述总PLC控制单元包括生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元；
所述颗粒包装单元包括生产用颗粒包装PLC控制单元、实训用颗粒包装PLC控制单元、给袋式包装机、碗式提升机、组合秤、转斗式输送提升机；所述转斗式输送提升机的出料口连通于所述组合秤的进料口，所述组合秤的出料口连通于所述碗式提升机的进料口，所述碗式提升机的出料口连通于给袋式包装机的进料口；所述生产用颗粒包装PLC控制单元和实训用颗粒包装PLC控制单元分别通讯连接于生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元，且均通讯连接于所述给袋式包装机、碗式提升机、组合秤和转斗式输送提升机；
所述液体包装单元主要由生产用液体包装PLC控制单元、实训用液体包装PLC控制单元、立式液体包装机和滚筒式输送线组成；生产用液体包装PLC控制单元和实训用液体包装PLC控制单元分别通讯连接于所述生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元，且均通讯连接于所述立式液体包装机和滚筒式输送线；所述滚筒式输送线用于为立式液体包装机输送用于包装液体物料的包装袋；
所述机器人装配单元包括生产用装配PLC控制单元、实训用装配PLC控制单元、颗粒包装品输送带、液体包装品输送带、装箱机器人和视觉检测设备；所述生产用装配PLC控制单元和实训用装配PLC控制单元分别通讯连接于生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元，且均通讯连接于装箱机器人、颗粒包装品输送带、液体包装品输送带和视觉检测设备；所述颗粒包装品输送带连通于所述给袋式包装机的输出口，所述液体包装品输送带连通于所述立式液体包装机的输出口；装箱机器人用于将颗粒包装品输送带和液体包装品输送带上的颗粒包装品和液体包装品抓取至纸箱包装单元；视觉检测设备用于对颗粒包装品输送带和液体包装品输送带上的颗粒包装品和液体包装品进行检视，判断是否存在劣质产品；
所述纸箱包装单元主要由生产用纸箱包装PLC控制单元、实训用纸箱包装PLC控制单元、自动开箱机、滚筒输送线一、胶带封箱机、滚筒输送线二、贴标机、激光打标机和扫码器组成；所述生产用纸箱包装PLC控制单元和实训用纸箱包装PLC控制单元分别通讯连接于所述生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元，并且均通讯连接于所述自动开箱机、滚筒输送线一、滚筒输送线二、胶带封箱机、贴标机、激光打标机和扫码器；所述自动开箱机的输出口通过滚筒输送线一连通至胶带封箱机的输入口，所述胶带封箱机的输出口连通于滚筒输送线二，所述贴标机、激光打标机和扫码器按照距离胶带封箱机的输出口从近到远方向依次排列设置在滚筒输送线二的一侧；所述滚筒输送线一上设有货品装配位；
吹膜单元包括生产用吹膜PLC控制单元、实训用吹膜PLC控制单元和全自动吹膜机，所述生产用吹膜PLC控制单元和实训用吹膜PLC控制单元分别通讯连接于所述生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元，并且均通讯连接于所述全自动吹膜机；
印刷单元包括生产用印刷PLC控制单元、实训用印刷PLC控制单元和印刷设备；所述生产用印刷PLC控制单元和实训用印刷PLC控制单元分别通讯连接于生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元，并均通讯连接于所述印刷设备，所述印刷设备用于在吹膜单元生产的薄膜上印刷设定的图形和文字；
制袋单元包括生产用制袋PLC控制单元、实训用制袋PLC控制单元和自动制袋机；生产用制袋PLC控制单元和实训用制袋PLC控制单元分别通讯连接于生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元，并均通讯连接于所述自动制袋机；所述自动制袋机用于将印刷单元印刷好的印刷薄膜制作成颗粒包装单元和液体包装单元包装颗粒物料和液体物料所需要的包装袋；
所述机器人搬运单元包括生产用搬运PLC控制单元、实训用搬运PLC控制单元、AGV小车，所述生产用搬运PLC控制单元和实训用搬运PLC控制单元分别通讯连接于生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元，并且均通讯连接于所述AGV小车；所述AGV小车用于将滚筒输送线二输出的已经经过贴标机、激光打标机和扫码器处理的成品颗粒包装箱和成品液体包装箱、吹膜单元生产的薄膜、印刷单元制作的印刷薄膜、制袋单元生产的包装袋运输至仓巷道式仓储单元处；
仓巷道式仓储单元包括生产用仓储PLC控制单元、实训用仓储PLC控制单元、货架、巷道式堆垛机、机械手爪和出入库机构；所述生产用仓储PLC控制单元和实训用仓储PLC控制单元分别通讯连接于所述生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元，并均通讯连接于所述巷道式堆垛机和机械手爪；所述出入库机构包括出库暂存位单元和入库暂存位单元，所述机械手爪用于将货物从出库暂存位单元抓取至外部以及从外部将货物抓取至入库暂存位单元；所述巷道式堆垛机用于将入库暂存位单元上的货物放置在所述货架上以及将货架上的货物放置在出库暂存位单元上。
进一步地，所述电源控制单元包括动力柜和三个配电箱，所述动力柜包括有总合闸控制按钮、总合闸指示灯、总分闸控制按钮、总分闸指示灯、配电箱一合闸控制按钮、配电箱一合闸指示灯、配电箱一分闸控制按钮、配电箱一分闸指示灯、配电箱二合闸控制按钮、配电箱二合闸指示灯、配电箱二分闸控制按钮、配电箱二分闸指示灯、配电箱三合闸控制按钮、配电箱三合闸指示灯、配电箱三分闸控制按钮、配电箱三分闸指示灯；电源线路分为总线和分线，电源连接于总线，所述总线通过总开关连接分线一、分线二和分线三，分线一、分线二和分线三分别通过分开关一、分开关二和分开关三连接于配电箱一、配电箱二和配电箱三；所述总合闸控制按钮和总分闸控制按钮分别控制总开关的连通和断开，所述配电箱一合闸控制按钮和配电箱一分闸控制按钮分别控制分开关一的连通和断开，所述配电箱二合闸控制按钮和配电箱二分闸控制按钮分别控制分开关二的连通和断开，所述配电箱三合闸控制按钮和配电箱三分闸控制按钮分别控制分开关三的连通和断开；所述总PLC控制单元、颗粒包装单元、液体包装单元、机器人装配单元、纸箱包装单元、机器人搬运单元、仓巷道式仓储单元、吹膜单元、印刷单元、制袋单元分别通过独立开关电性连接于配电箱一、配电箱二或配电箱三中。
更进一步地，所述动力柜还包括有排风合闸控制按钮、排风合闸指示灯、排风分闸控制按钮、排风分闸指示灯，所述总线通过总开关连接于分线四，所述分线四通过分开关四电性连接排风装置。
进一步地，所述滚筒式输送线采用双层辊筒的结构，以周转箱为载体，上层输送物料，下层输送孔的周转箱，在上层输送物料的终端，所述周转箱通过挡料板挡料定位，空的周转箱放入下层辊筒线输送至周转箱回收位置。
进一步地，所述装箱机器人设置于颗粒包装品输送带和液体包装品输送带之间，颗粒包装品输送带和液体包装品输送带上分别装配有用于检测颗粒包装品的视觉检测设备和用于检测液体包装品的视觉检测设备。
进一步地，颗粒包装品输送带上的视觉检测设备通过悬臂安装于颗粒包装品输送带的一侧，所述悬臂连接于所述悬臂梁，所述悬臂梁采用滑块式；液体包装品输送带上的视觉检测设备通过龙门框架式支架固定于液体包装品输送带两侧型材凹槽处。
进一步地，液体包装品输送带采用爬坡式输送带，其线体长1500mm、宽150mm、爬坡高度380mm、爬坡角度9.3度，爬坡皮带采用2mm普通平皮带；所述线体的上下两端都有一段平直输送段，分别用于与立式液体包装机和装箱机器人的对接，对接段处于水平的输送状态。
进一步地，颗粒包装品输送带的底架由铝型材搭建成立体平面框架，所述颗粒包装品输送带、视觉检测设备及装箱机器人集成安装于底架的上平面，底部为抽屉结构，用于安装机器人控制柜及电器元件。
进一步地，所述货架包括框库位和箱库位，所述框库位用于放置和存储包括薄膜、印刷薄膜、包装袋在内的小型物件，所述箱库位用于放置和存储包括成品颗粒包装箱和成品液体包装箱在内的大型物件。
本发明的有益效果在于：
1.本发明的智能工厂将装袋、装箱、搬运、仓储、拾取等过程集成在一起，实现了全过程的高度智能化，大大提高了工厂生产的智能化程度；
2.本发明的智能工厂既可以进行实际生产，也可以作为工厂生产的实训演练教学设备。
随着工业科技的迅速发展，智能制造技术人才紧缺的社会现状，为培养中、高级技能型人才，本发明的智能工厂中每个单元中都配备了2个PLC控制单元，一个用于真实生产演示，一个用于学生实训，所有的元器件输入输出信号接到接线端子模组上，再由接口电缆通过拔插2个PLC控制单元所连接的接线端子模组进行切换，实现设备生产演示和学生实训。
附图说明
图1为本发明实施例的总体组成示意图；
图2为图1的电源控制单元中电源和配电箱的连接关系示意图；
图3为图1的电源控制单元中动力柜的组成和配电箱的连接关系示意图；
图4为图1的总PLC控制单元的组成以及与其他单元的连接示意图；
图5为图1中颗粒包装单元的组成示意图；
图6为图1中液体包装单元的组成示意图；
图7为图1中机器人装配单元的组成示意图；
图8为图1中纸箱包装单元的组成示意图；
图9为图1中吹膜单元的组成示意图；
图10为图1中印刷单元的组成示意图；
图11为图1中制袋单元的组成示意图；
图12为图1中机器人搬运单元的组成示意图；
图13为图1中仓巷道式仓储单元的组成原理示意图；
图14为图1中仓巷道式仓储单元的总体装配示意图；
图15为图14中巷道式堆垛机的装配示意图；
图16为图14中机械手爪的手爪组成示意图；
图17为图1中机器人装配单元的总体装配示意图；
图18为液体包装单元中滚筒式输送线的装配示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，以下实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
如图1所示，一种智能工厂，包括电源控制单元、总PLC控制单元、颗粒包装单元、液体包装单元、机器人装配单元、纸箱包装单元、机器人搬运单元、仓巷道式仓储单元、吹膜单元、印刷单元、制袋单元；
所述电源控制单元分别独立控制所述总PLC控制单元、颗粒包装单元、液体包装单元、机器人装配单元、纸箱包装单元、机器人搬运单元、仓巷道式仓储单元、吹膜单元、印刷单元、制袋单元的电源的通断。所述吹膜单元、印刷单元、制袋单元形成智能加工区。
在本实施例中，如图2-3所示，所述电源控制单元包括动力柜和三个配电箱，所述动力柜包括有总合闸控制按钮、总合闸指示灯、总分闸控制按钮、总分闸指示灯、配电箱一合闸控制按钮、配电箱一合闸指示灯、配电箱一分闸控制按钮、配电箱一分闸指示灯、配电箱二合闸控制按钮、配电箱二合闸指示灯、配电箱二分闸控制按钮、配电箱二分闸指示灯、配电箱三合闸控制按钮、配电箱三合闸指示灯、配电箱三分闸控制按钮、配电箱三分闸指示灯；电源线路分为总线和分线，电源连接于总线，所述总线通过总开关连接分线一、分线二和分线三，分线一、分线二和分线三分别通过分开关一、分开关二和分开关三连接于配电箱一、配电箱二和配电箱三；所述总合闸控制按钮和总分闸控制按钮分别控制总开关的连通和断开，所述配电箱一合闸控制按钮和配电箱一分闸控制按钮分别控制分开关一的连通和断开，所述配电箱二合闸控制按钮和配电箱二分闸控制按钮分别控制分开关二的连通和断开，所述配电箱三合闸控制按钮和配电箱三分闸控制按钮分别控制分开关三的连通和断开。
当按下总合闸控制按钮时，总合闸指示灯亮起，表示总电源接通，当按下总分闸控制按钮时，总分闸指示灯亮起，表明总电源断开。类似地，当按下配电箱一/二/三合闸控制按钮时，配电箱一/二/三合闸指示灯亮起，表明配电箱一/二/三电源接通，当按下配电箱一/二/三分闸控制按钮时，配电箱一/二/三分闸指示灯亮起，表明配电箱一/二/三电源断开。
更进一步地，在本实施例中，所述动力柜还包括有排风合闸控制按钮、排风合闸指示灯、排风分闸控制按钮、排风分闸指示灯，所述总线通过总开关连接于分线四，所述分线四通过分开关四电性连接排风装置。当按下排风合闸控制按钮时，排风合闸指示灯亮起，表明排风装置电源接通，当按下排风分闸控制按钮时，排风分闸指示灯亮起，表明排风装置电源断开。
在本实施例中，所述总PLC控制单元、颗粒包装单元、液体包装单元、机器人装配单元、纸箱包装单元、机器人搬运单元、仓巷道式仓储单元、吹膜单元、印刷单元、制袋单元分别通过独立开关电性连接于配电箱一、配电箱二或配电箱三中。当打开对应的独立开关时，总PLC控制单元、颗粒包装单元、液体包装单元、机器人装配单元、纸箱包装单元、机器人搬运单元、仓巷道式仓储单元、吹膜单元、印刷单元、制袋单元即获得电源。
如图4所示，所述总PLC控制单元包括生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元。进一步地，所述生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元均采用西门子S7-1500系列CPU1511-1PN。
当需要进行实际生产时，操作人员开启生产用总PLC控制单元，并通过生产用总PLC控制单元向各个执行单元发送控制指令，而需要对学生进行实训演练时，则开启实训用总PLC控制单元，学生采用实训用总PLC控制单元向各执行单元发送控制指令，对各个实训项目进行实训演练。实训演练可以包括颗粒包装实训、液体包装实训、机器人装配实训、纸箱包装实训、仓储实训、吹膜实训、印刷实训和制袋实训等。
如图5所示，所述颗粒包装单元包括生产用颗粒包装PLC控制单元、实训用颗粒包装PLC控制单元、给袋式包装机、碗式提升机、组合秤、转斗式输送提升机；所述转斗式输送提升机的出料口连通于所述组合秤的进料口，所述组合秤的出料口连通于所述碗式提升机的进料口，所述碗式提升机的出料口连通于给袋式包装机的进料口；所述生产用颗粒包装PLC控制单元和实训用颗粒包装PLC控制单元分别通讯连接于生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元，且均通讯连接于所述给袋式包装机、碗式提升机、组合秤和转斗式输送提升机。
生产用颗粒包装PLC控制单元用于接收实际生产时生产用总PLC控制单元发出的控制指令，实训用颗粒包装PLC控制单元用于接收进行实训演练时实训用总PLC控制单元发出的控制指令。开始工作时，在生产用颗粒包装PLC控制单元或实训用颗粒包装PLC控制单元的控制下，转斗式输送提升机将需要包装的颗粒物料运输至组合秤中，组合秤按照设定的重量称量好后将称量好的物料输送至碗式提升机，所述碗式提升机将称量好的物料输送至给袋式包装机，给袋式包装机对称量好的颗粒物料进行包装得到颗粒包装品。另外，生产用颗粒包装PLC控制单元/实训用颗粒包装PLC控制单元也对给袋式包装机、碗式提升机、组合秤和转斗式输送提升机的工作参数进行采集并反馈至生产用总PLC控制单元/实训用总PLC控制单元。
一般地，所述给袋式包装机分为上袋、开袋、加料和热封四个工位。生产用颗粒包装PLC控制单元/实训用颗粒包装PLC控制单元将给袋式包装机一个工位分解为360个工作角度，给袋式包装机连续运行时工作角度就在0－359度周而复始地变化。例如，设置“上袋吸气”开启值，将此参数调整到合适的数据，使上袋吸袋嘴在接触到包装袋时开启吸气，将包装袋吸住，角度范围在0－359度之间。设置“上袋吸气”关闭值，此数值应调整到上袋夹头夹住包装袋时正好关闭上袋吸气，将包装袋传送给上袋夹头。
组合秤是采用数学组合计算，从多个称量斗中组合出许多个合格组合，然后从中挑选出与目标重量最相近的组合的称量设备。基本工作原理包括：
1.喂料：首先颗粒物料由转斗式输送提升机送到贮料斗，然后主振机振动把颗粒物料从贮料斗排出，对各线振盘进行喂料。其中调整贮料斗的高度可以调节物料下落的厚度。
2.分料称重：颗粒物料从主振机出来均匀进入各线振盘，线振机振动物料进入缓冲斗，当称重斗完成上一次称量并组合放料后，缓冲斗再次向称重斗喂料，称重斗再次完成称重工作及组合。
3.组合：从各称量斗称得的重量按目标重量进行相加，算出满足目标重量上下偏差的N个合格组合，然后从中挑选最优的一个。
4.放料：排放颗粒物料，把称好的物料产品排放到下工序处理。
在本实施例中，生产用颗粒包装PLC控制单元和实训用颗粒包装PLC控制单元均采用S7-1200系列1214C AC/DC/Rly。
如图6所示，所述液体包装单元主要由生产用液体包装PLC控制单元、实训用液体包装PLC控制单元、立式液体包装机和滚筒式输送线组成；生产用液体包装PLC控制单元和实训用液体包装PLC控制单元分别通讯连接于所述生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元，且均通讯连接于所述立式液体包装机和滚筒式输送线；所述滚筒式输送线用于为立式液体包装机输送用于包装液体物料的包装袋；
生产用液体包装PLC控制单元或实训用液体包装PLC控制单元接收来自生产用总PLC控制单元或实训用总PLC控制单元发送的控制指令，并据此控制立式液体包装机和滚筒式输送线运行。在本实施例中，所述生产用液体包装PLC控制单元和实训用液体包装PLC控制单元均采用西门子S7-1200系列1214C DC/DC/DC。
一般地，所述立式液体包装机由挂膜送膜区、气动给水区、纵封封口区、横封封口区组成。
在本实施例中，为了提高效率及减小占地空间的考虑，滚筒式输送线采用双层辊筒的结构，如图18所示，以周转箱301为载体，上层302输送物料，下层303输送空的周转箱。物料输送终端，周转箱通过挡料板挡料定位后由人工取料，空的周转箱放入下层辊筒线自动回收。挡料板和周转箱回收位置带有光电传感器检测，自动控制补料和回收的过程。辊筒线输送始端通过可上下升降的AGV对接。整体采用铝型材构架，方便安装传感器及其它辅助结构。光电传感器采用E3Z-LS61(设定范围40-200mm NPN输出)，如图18所示。
如图7所示，所述机器人装配单元包括生产用装配PLC控制单元、实训用装配PLC控制单元、颗粒包装品输送带、液体包装品输送带、装箱机器人和视觉检测设备；所述生产用装配PLC控制单元和实训用装配PLC控制单元分别通讯连接于生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元，且均通讯连接于装箱机器人、颗粒包装品输送带、液体包装品输送带和视觉检测设备；所述颗粒包装品输送带连通于所述给袋式包装机的输出口，所述液体包装品输送带连通于所述立式液体包装机的输出口；装箱机器人用于将颗粒包装品输送带和液体包装品输送带上的颗粒包装品和液体包装品抓取至纸箱包装单元；视觉检测设备用于对颗粒包装品输送带和液体包装品输送带上的颗粒包装品和液体包装品进行检视，判断是否存在劣质产品。
如图17所示，在本实施例中，装箱机器人201(三菱RV-13F)设置于颗粒包装品输送带202和液体包装品输送带203之间，颗粒包装品输送带202和液体包装品输送带203上分别装配有用于检测颗粒包装品的视觉检测设备204和用于检测液体包装品的视觉检测设备205。其中，视觉检测设备采用欧姆龙视觉系统。颗粒包装品输送带202上的视觉检测设备通过悬臂206安装于颗粒包装品输送带202(本实施例采用转弯输送线)的一侧，悬臂梁207采用滑块式，上下可调整，便于调试。液体包装品输送带203上的视觉检测设备通过龙门框架式支架208固定于液体包装品输送带203(本实施例中采用爬坡皮带机)两侧型材凹槽处，可前后沿槽调整位置。
在本实施例中，液体包装品输送带203的线体长1500mm，宽150mm，爬坡高度380mm，角度9.3度，由于爬坡的角度较小，爬坡皮带采用2mm普通平皮带。线体上下两端都有一段平直输送段，分别用于与立式液体包装机和装箱机器人的对接，对接段处于水平的输送状态，有利于装箱机器人及包装袋接料的正常运作。动力采用单相220V精研电机直接驱动，可调速，最高速度20m/min，根据立式液体包装机匹配相应输送速度。
在本实施例中，对于颗粒包装品输送带，由于输送的物料是固体粉末包装袋，但是板链输送间隙较大容易夹住物料，因此可以采用网链输送机。为了节省空间，颗粒包装品输送带的底架209，由铝型材搭建成立体平面框架，将颗粒包装品输送带、视觉检测设备及装箱机器人集成安装于底架209的上平面，底下做成抽屉形式，用于安装机器人控制柜及电器元件。
在本实施例中，所述生产用装配PLC控制单元和实训用装配PLC控制单元均采用西门子S7-1200系列1214C DC/DC/DC。
生产用装配PLC控制单元或实训用装配PLC控制单元接收来自生产用总PLC控制单元或实训用总PLC控制单元的控制指令。在生产用装配PLC控制单元/实训用装配PLC控制单元的控制下，颗粒包装品输送带和液体包装品输送带分别输送给袋式包装机包装好的颗粒包装品和立式液体包装机包装的液体包装品至装箱机器人处，输送过程中，两个输送带上的视觉检测设备分别对颗粒包装品输送带和液体包装品输送带上的颗粒包装品和液体包装品进行检测。当颗粒包装品和液体包装品到达装箱机器人处时，装箱机器人将其抓取至纸箱包装单元中进行纸箱包装。视觉检测设备是通过摄取检测对象的图像，并提取图像的特征，识别其中是否符合劣质产品的特征的。
如图8所示，所述纸箱包装单元主要由生产用纸箱包装PLC控制单元、实训用纸箱包装PLC控制单元、自动开箱机、滚筒输送线一、胶带封箱机、滚筒输送线二、贴标机、激光打标机和扫码器组成；所述生产用纸箱包装PLC控制单元和实训用纸箱包装PLC控制单元分别通讯连接于所述生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元，并且均通讯连接于所述自动开箱机、滚筒输送线一、滚筒输送线二、胶带封箱机、贴标机、激光打标机和扫码器；所述自动开箱机的输出口通过滚筒输送线一连通至胶带封箱机的输入口，所述胶带封箱机的输出口连通于滚筒输送线二，所述贴标机、激光打标机和扫码器按照距离胶带封箱机的输出口从近到远方向依次排列设置在滚筒输送线二的一侧；所述滚筒输送线一上设有货品装配位。
生产用纸箱包装PLC控制单元或实训用纸箱包装PLC控制单元接收来自生产用总PLC控制单元或实训用总PLC控制单元的控制指令，并根据控制指令控制自动开箱机、滚筒输送线一、滚筒输送线二、胶带封箱机、贴标机、激光打标机和扫码器运行。运行时，自动开箱机将纸箱板打开，并将纸箱的底部按照一定程序折合并用胶带密封，然后将底部密封好的纸箱通过滚筒输送线一运送至货品装配位。装箱机器人将颗粒包装品/液体包装品抓取至货品装配位并放入纸箱中，然后滚筒输送线一将装有颗粒包装品/液体包装品的纸箱输送至胶带封箱机，胶带封箱机将纸箱用胶带封口得到成品颗粒包装箱/成品液体包装箱。滚筒输送线二将成品颗粒包装箱/成品液体包装箱输出，在输出的过程中，所述贴标机、激光打标机和扫码器依次对每个成品颗粒包装箱/成品液体包装箱贴上标签纸、激光打印标签信息和读取标签信息上的条码信息，扫码器读取的条码信息回传至生产用纸箱包装PLC控制单元/实训用纸箱包装PLC控制单元进行记录。
在本实施例中，生产用纸箱包装PLC控制单元和实训用纸箱包装PLC控制单元均采用西门子S7-1200系列1214C AC/DC/Rly。
如图9所示，吹膜单元包括生产用吹膜PLC控制单元、实训用吹膜PLC控制单元和全自动吹膜机，所述生产用吹膜PLC控制单元和实训用吹膜PLC控制单元分别通讯连接于所述生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元，并且均通讯连接于所述全自动吹膜机。
所述生产用吹膜PLC控制单元或实训用吹膜PLC控制单元接收来自生产用总PLC控制单元或实训用总PLC控制单元的控制指令，所述全自动吹膜机在生产用吹膜PLC控制单元或实训用吹膜PLC控制单元的控制下生产用于制作颗粒包装单元和液体包装单元包装颗粒物料和液体物料所需要的包装袋的薄膜。
如图10所示，印刷单元包括生产用印刷PLC控制单元、实训用印刷PLC控制单元和印刷设备；所述生产用印刷PLC控制单元和实训用印刷PLC控制单元分别通讯连接于生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元，并均通讯连接于所述印刷设备，所述印刷设备用于在吹膜单元生产的薄膜上印刷设定的图形和文字。
生产用印刷PLC控制单元或实训用印刷PLC控制单元接收来自生产用总PLC控制单元或实训用总PLC控制单元的控制指令，并据此控制所述印刷设备在吹膜单元生产的成卷的薄膜上印刷设定的图像和文字(如商标、产品名称、成分、广告语等)得到印刷薄膜，并重新收卷。
如图11所示，制袋单元包括生产用制袋PLC控制单元、实训用制袋PLC控制单元和自动制袋机；生产用制袋PLC控制单元和实训用制袋PLC控制单元分别通讯连接于生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元，并均通讯连接于所述自动制袋机；所述自动制袋机用于将印刷单元印刷好的印刷薄膜制作成颗粒包装单元和液体包装单元包装颗粒物料和液体物料所需要的包装袋。
生产用制袋PLC控制单元或实训用制袋PLC控制单元接收来自生产用总PLC控制单元或实训用总PLC控制单元的控制指令，并据此控制自动制袋机以印刷单元印刷制成的印刷薄膜为原料制作成颗粒包装单元和液体包装单元包装颗粒物料和液体物料所需要的包装袋。
如图12所示，所述机器人搬运单元包括生产用搬运PLC控制单元、实训用搬运PLC控制单元、AGV小车，所述生产用搬运PLC控制单元和实训用搬运PLC控制单元分别通讯连接于生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元，并且均通讯连接于所述AGV小车；所述AGV小车用于将滚筒输送线二输出的已经经过贴标机、激光打标机和扫码器处理的成品颗粒包装箱和成品液体包装箱、吹膜单元生产的薄膜、印刷单元制作的印刷薄膜、制袋单元生产的包装袋运输至仓巷道式仓储单元处。
所述生产用搬运PLC控制单元或实训用搬运PLC控制单元接收来自生产用总PLC控制单元或实训用总PLC控制单元的控制指令，各台AGV小车在生产用搬运PLC控制单元或实训用搬运PLC控制单元的控制下运行。每台AGV小车在滚筒输送线二和仓巷道式仓储单元之间往返，将滚筒输送线二输出的已经经过贴标机、激光打标机和扫码器处理的成品颗粒包装箱和成品液体包装箱、吹膜单元生产的薄膜、印刷单元制作的印刷薄膜、制袋单元生产的包装袋运输至仓巷道式仓储单元处。
如图13、14所示，仓巷道式仓储单元包括生产用仓储PLC控制单元、实训用仓储PLC控制单元、货架101、巷道式堆垛机102、机械手爪104和出入库机构；所述生产用仓储PLC控制单元和实训用仓储PLC控制单元分别通讯连接于所述生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元，并均通讯连接于所述巷道式堆垛机和机械手爪；所述出入库机构包括出库暂存位单元105和入库暂存位单元106，所述机械手爪(本实施例采用广数机器人)用于将货物从出库暂存位单元抓取至外部以及从外部将货物(AGV小车运输来的成品颗粒包装箱、成品液体包装箱、薄膜、印刷薄膜、包装袋等)抓取至入库暂存位单元；所述巷道式堆垛机用于将入库暂存位单元上的货物放置在所述货架上以及将货架上的货物放置在出库暂存位单元上。
生产用仓储PLC控制单元/实训用仓储PLC控制单元接收来自生产用总PLC控制单元/实训用总PLC控制单元的控制指令，并据此控制巷道式堆垛机和机械手爪开始运行。当需要进行货物入库时，巷道式堆垛机和机械手爪根据实际指令，机械手爪将货物从外部抓取至入库暂存位单元，巷道式堆垛机将货物放置到货架。当需要进行货物出库时，巷道式堆垛机将货物放置到出库暂存位单元上，机械手爪将货物抓取至外部指定的位置。
在本实施例中，货架整体由底架和立架组成。底架采用三段式拼接结构，方便组装及运输，每段由40*80型材连接而成，底部安装脚杯调节高度及固定。立架采用组合式货架的形式，立柱和横梁采用连续轧制方式，生产率高，方便运输。货架上的各个存储库位采用牛腿式结构，而出入库机构则采用托盘式结构。托盘式结构由货架上导正锥销导正定位，为了保证货架的锥销安装尺寸，采用钣金一体成型的方式，保证导正销钉安装面的平面度和强度。
进一步地，所述货架包括框库位和箱库位，所述框库位用于放置和存储包括薄膜、印刷薄膜、包装袋在内的小型物件，所述箱库位用于放置和存储包括成品颗粒包装箱和成品液体包装箱在内的大型物件。
本实施例中采用的巷道式堆垛机102，如图15所示，主要包括货叉1021、X轴定位机构1022、Y轴定位机构1023、Z轴定位机构1024和导轨1025，X轴定位机构1022、Y轴定位机构1023、Z轴定位机构1024驱动货叉在X轴、Y轴和Z轴方向上的定位移动，采用激光检测定位。在X轴方向上采用上下双导轨结构，底部水平方向四个导向轮导正，由垂直方向摩擦轮转动提供动力，动力传动由两组同步带传动，上导轨由两只导靴导正，下导轨两头设置行程开关，并设置有机械挡块。具有距离检测系统，保证机构水平移动的精度在+/-0.1mm。在Z轴方向上，对称设置的双滑块导向和双同步带传动，受力均匀，结构稳定，上下极限位置设置行程开关限位，检测用激光测距方式。货叉在Y轴方向可双向运动。
在本实施例中，所述生产用仓储PLC控制单元和实训用仓储PLC控制单元均采用西门子S7-1200系列1214C AC/DC/Rly。
在本实施例中，所述机械手爪中的手爪采用平行开闭气爪，主要由两个互相垂直且独立的气爪1042组成，分别由气缸1041独立驱动，能对抓取物料进行两个相互垂直的方向导正，能保证物料抓取后位置的精度，同时两个相互独立的气爪能适合多种不同长宽尺寸的货物，如图16所示。
对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种智能工厂，其特征在于，包括电源控制单元、总PLC控制单元、颗粒包装单元、液体包装单元、机器人装配单元、纸箱包装单元、机器人搬运单元、仓巷道式仓储单元、吹膜单元、印刷单元、制袋单元；
所述电源控制单元分别独立控制所述总PLC控制单元、颗粒包装单元、液体包装单元、机器人装配单元、纸箱包装单元、机器人搬运单元、仓巷道式仓储单元、吹膜单元、印刷单元、制袋单元的电源的通断；
所述总PLC控制单元包括生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元；
所述颗粒包装单元包括生产用颗粒包装PLC控制单元、实训用颗粒包装PLC控制单元、给袋式包装机、碗式提升机、组合秤、转斗式输送提升机；所述转斗式输送提升机的出料口连通于所述组合秤的进料口，所述组合秤的出料口连通于所述碗式提升机的进料口，所述碗式提升机的出料口连通于给袋式包装机的进料口；所述生产用颗粒包装PLC控制单元和实训用颗粒包装PLC控制单元分别通讯连接于生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元，且均通讯连接于所述给袋式包装机、碗式提升机、组合秤和转斗式输送提升机；
所述液体包装单元主要由生产用液体包装PLC控制单元、实训用液体包装PLC控制单元、立式液体包装机和滚筒式输送线组成；生产用液体包装PLC控制单元和实训用液体包装PLC控制单元分别通讯连接于所述生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元，且均通讯连接于所述立式液体包装机和滚筒式输送线；所述滚筒式输送线用于为立式液体包装机输送用于包装液体物料的包装袋；
所述机器人装配单元包括生产用装配PLC控制单元、实训用装配PLC控制单元、颗粒包装品输送带、液体包装品输送带、装箱机器人和视觉检测设备；所述生产用装配PLC控制单元和实训用装配PLC控制单元分别通讯连接于生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元，且均通讯连接于装箱机器人、颗粒包装品输送带、液体包装品输送带和视觉检测设备；所述颗粒包装品输送带连通于所述给袋式包装机的输出口，所述液体包装品输送带连通于所述立式液体包装机的输出口；装箱机器人用于将颗粒包装品输送带和液体包装品输送带上的颗粒包装品和液体包装品抓取至纸箱包装单元；视觉检测设备用于对颗粒包装品输送带和液体包装品输送带上的颗粒包装品和液体包装品进行检视，判断是否存在劣质产品；
所述纸箱包装单元主要由生产用纸箱包装PLC控制单元、实训用纸箱包装PLC控制单元、自动开箱机、滚筒输送线一、胶带封箱机、滚筒输送线二、贴标机、激光打标机和扫码器组成；所述生产用纸箱包装PLC控制单元和实训用纸箱包装PLC控制单元分别通讯连接于所述生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元，并且均通讯连接于所述自动开箱机、滚筒输送线一、滚筒输送线二、胶带封箱机、贴标机、激光打标机和扫码器；所述自动开箱机的输出口通过滚筒输送线一连通至胶带封箱机的输入口，所述胶带封箱机的输出口连通于滚筒输送线二，所述贴标机、激光打标机和扫码器按照距离胶带封箱机的输出口从近到远方向依次排列设置在滚筒输送线二的一侧；所述滚筒输送线一上设有货品装配位；
吹膜单元包括生产用吹膜PLC控制单元、实训用吹膜PLC控制单元和全自动吹膜机，所述生产用吹膜PLC控制单元和实训用吹膜PLC控制单元分别通讯连接于所述生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元，并且均通讯连接于所述全自动吹膜机；
印刷单元包括生产用印刷PLC控制单元、实训用印刷PLC控制单元和印刷设备；所述生产用印刷PLC控制单元和实训用印刷PLC控制单元分别通讯连接于生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元，并均通讯连接于所述印刷设备，所述印刷设备用于在吹膜单元生产的薄膜上印刷设定的图形和文字；
制袋单元包括生产用制袋PLC控制单元、实训用制袋PLC控制单元和自动制袋机；生产用制袋PLC控制单元和实训用制袋PLC控制单元分别通讯连接于生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元，并均通讯连接于所述自动制袋机；所述自动制袋机用于将印刷单元印刷好的印刷薄膜制作成颗粒包装单元和液体包装单元包装颗粒物料和液体物料所需要的包装袋；
所述机器人搬运单元包括生产用搬运PLC控制单元、实训用搬运PLC控制单元、AGV小车，所述生产用搬运PLC控制单元和实训用搬运PLC控制单元分别通讯连接于生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元，并且均通讯连接于所述AGV小车；所述AGV小车用于将滚筒输送线二输出的已经经过贴标机、激光打标机和扫码器处理的成品颗粒包装箱和成品液体包装箱、吹膜单元生产的薄膜、印刷单元制作的印刷薄膜、制袋单元生产的包装袋运输至仓巷道式仓储单元处；
仓巷道式仓储单元包括生产用仓储PLC控制单元、实训用仓储PLC控制单元、货架、巷道式堆垛机、机械手爪和出入库机构；所述生产用仓储PLC控制单元和实训用仓储PLC控制单元分别通讯连接于所述生产用总PLC控制单元和实训用总PLC控制单元，并均通讯连接于所述巷道式堆垛机和机械手爪；所述出入库机构包括出库暂存位单元和入库暂存位单元，所述机械手爪用于将货物从出库暂存位单元抓取至外部以及从外部将货物抓取至入库暂存位单元；所述巷道式堆垛机用于将入库暂存位单元上的货物放置在所述货架上以及将货架上的货物放置在出库暂存位单元上。
2.根据权利要求1所述的智能工厂，其特征在于，所述电源控制单元包括动力柜和三个配电箱，所述动力柜包括有总合闸控制按钮、总合闸指示灯、总分闸控制按钮、总分闸指示灯、配电箱一合闸控制按钮、配电箱一合闸指示灯、配电箱一分闸控制按钮、配电箱一分闸指示灯、配电箱二合闸控制按钮、配电箱二合闸指示灯、配电箱二分闸控制按钮、配电箱二分闸指示灯、配电箱三合闸控制按钮、配电箱三合闸指示灯、配电箱三分闸控制按钮、配电箱三分闸指示灯；电源线路分为总线和分线，电源连接于总线，所述总线通过总开关连接分线一、分线二和分线三，分线一、分线二和分线三分别通过分开关一、分开关二和分开关三连接于配电箱一、配电箱二和配电箱三；所述总合闸控制按钮和总分闸控制按钮分别控制总开关的连通和断开，所述配电箱一合闸控制按钮和配电箱一分闸控制按钮分别控制分开关一的连通和断开，所述配电箱二合闸控制按钮和配电箱二分闸控制按钮分别控制分开关二的连通和断开，所述配电箱三合闸控制按钮和配电箱三分闸控制按钮分别控制分开关三的连通和断开；所述总PLC控制单元、颗粒包装单元、液体包装单元、机器人装配单元、纸箱包装单元、机器人搬运单元、仓巷道式仓储单元、吹膜单元、印刷单元、制袋单元分别通过独立开关电性连接于配电箱一、配电箱二或配电箱三中。
3.根据权利要求2所述的智能工厂，其特征在于，所述动力柜还包括有排风合闸控制按钮、排风合闸指示灯、排风分闸控制按钮、排风分闸指示灯，所述总线通过总开关连接于分线四，所述分线四通过分开关四电性连接排风装置。
4.根据权利要求1所述的智能工厂，其特征在于，所述滚筒式输送线采用双层辊筒的结构，以周转箱为载体，上层输送物料，下层输送孔的周转箱，在上层输送物料的终端，所述周转箱通过挡料板挡料定位，空的周转箱放入下层辊筒线输送至周转箱回收位置。
5.根据权利要求1所述的智能工厂，其特征在于，所述装箱机器人设置于颗粒包装品输送带和液体包装品输送带之间，颗粒包装品输送带和液体包装品输送带上分别装配有用于检测颗粒包装品的视觉检测设备和用于检测液体包装品的视觉检测设备。
6.根据权利要求5所述的智能工厂，其特征在于，颗粒包装品输送带上的视觉检测设备通过悬臂安装于颗粒包装品输送带的一侧，所述悬臂连接于一悬臂梁，所述悬臂梁采用滑块式；液体包装品输送带上的视觉检测设备通过龙门框架式支架固定于液体包装品输送带两侧型材凹槽处。
7.根据权利要求1所述的智能工厂，其特征在于，液体包装品输送带采用爬坡式输送带，其线体长1500mm、宽150mm、爬坡高度380mm、爬坡角度9.3度，爬坡皮带采用2mm普通平皮带；所述线体的上下两端都有一段平直输送段，分别用于与立式液体包装机和装箱机器人的对接，对接段处于水平的输送状态。
8.根据权利要求1所述的智能工厂，其特征在于，颗粒包装品输送带的底架由铝型材搭建成立体平面框架，所述颗粒包装品输送带、视觉检测设备及装箱机器人集成安装于底架的上平面，底部为抽屉结构，用于安装机器人控制柜及电器元件。
9.根据权利要求1所述的智能工厂，其特征在于，所述货架包括框库位和箱库位，所述框库位用于放置和存储包括薄膜、印刷薄膜、包装袋在内的小型物件，所述箱库位用于放置和存储包括成品颗粒包装箱和成品液体包装箱在内的大型物件。
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