CN201281818Y - 柔性制造系统 - Google Patents

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罗霆
洪宁
张寅�
李刚
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Abstract

本实用新型涉及属于物流传输、产品制造及装配领域的一种自动化的柔性制造系统；其包括数控加工设备、物料储运系统和信息控制系统，所述物料储运系统包括立体仓库、堆垛机、上料站和下料站，所述上料站和下料站分别与所述立体仓库相接，所述堆垛机通过轨道与所述立体仓库相接；所述信息控制系统包括控制零件在所述立体仓库与所述数控加工设备之间流转的物流运输管理系统和计算机控制系统，而所述计算机控制系统利用现场总线进行系统的连接和通信，所述计算机控制系统利用以太网作为生产管理网络，传递生产管理数据。本实用新型是根据我国的实际情况，构建的以人为核心的，人机有机结合的适度自动化制造系统，实现了人机功能的最优匹配，系统达到了经济高效、安全可靠地运行，使整个制造系统达到最佳的社会经济效益。

Description

柔性制造系统
技术领域
本实用新型涉及属于物流传输、产品制造及装配领域的一种自动化柔性制造系统。
背景技术
柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统，英文缩写为FMS；FMS技术是数控加工技术发展的必然结果，体现了一个国家的装备制造技术水平，其将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程，在计算机及其软件的支撑下，构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统，以实现全局动态最优化，总体高效益、高柔性，并进而赢得竞争全胜的智能制造系统；
随着社会对产品多样化、低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切，FMS发展颇为迅速，然而，我国起步较晚，在柔性制造系统上的相对落后，到目前为止，还没有一条成功的国产化FMS；在生产过程和任务调度基本依靠人工干预为主，在货物的堆放和搬运方面，也基本上通过人工的操作，效率比较差，计划任务容易出现随意性，差错率不容易控制，自动化程度不高。
发明内容
本实用新型提供一种构建以人为核心，生产过程无人化控制的人机有机结合的智能柔性制造系统，以实现系统的经济高效、安全可靠地运行，使整个制造系统达到最佳的社会经济效益。
本实用新型的柔性制造系统，包括数控加工设备、物料储运系统和信息控制系统，其特征在于：所述物料储运系统包括立体仓库、堆垛机、上料站和下料站，所述上料站和下料站分别与所述立体仓库相接，所述堆垛机通过轨道与所述立体仓库相接，所述立体仓库与所述数控加工设备相连；所述信息控制系统包括控制零件在所述立体仓库与所述数控加工设备之间流转的物流运输管理系统和计算机控制系统，所述计算机控制系统为中央控制系统，所述计算机控制系统利用现场总线进行系统的连接和通信，所述计算机控制系统利用以太网作为生产管理网络，传递生产管理数据。
而所述计算机控制系统包括总控、监控计算机和中央可编程逻辑控制器，所述中央可编程逻辑控制器与所述总控计算机连接，而所述监控计算机通过以太网与总控计算机连接。所述数控加工设备通过机床自动控制系统与所述现场总线对接，所述堆垛机通过堆垛站与所述现场总线对接。
所述数控加工设备通过下位机与以太网的连接，实现机床到计算机网络通讯的连接。
所述立体仓库为可对库中零件进行编号的自动化立体仓库，所述自动化立体仓库为多层直线支架系统，所述立体仓库上的每个货位都对应设有托盘，所述托盘上安装有射频卡，从而通过射频卡阅读设备，并可用来确认托盘的身份并调配到对应的货架上；通过对堆跺机的控制实现载货托盘的调配，即实现对零件自动识别、自动存取。
本实用新型的进一步改进在于：还可设有摄像监控器，所述摄像监控器通过所述现场总线与中央可编程控制器连接。
在本实用新型的优选实施例中：所述自动立体化仓库设有三层和六十个托盘；所述数控加工设备为可交换工作台的卧式加工中心；所述卧式加工叫心包含四轴联动机构和凸轮式机械换刀机构；所述数控加工设备通过数控机床远程I/O站、机床自动控制系统与现场总线的对接，实现机床与中央可编程逻辑控制器的信息交互；通过下位机与以太网的连接，实现机床到计算机网络通讯的连接。
而所述堆跺机站内包括有堆跺机PLC和远程I/O站；而所述远程I/O站采用ET200系列；所述现场总线采用PROFIBUS现场总线。
而所述物流运输管理系统则是负责将零件在数控机床和立体仓库之间进行自动交换，具体为：既与数控机床的数控系统进行数据交换和控制，又与立体仓库等进行联机控制。
本实用新型利用自动化仓库代替了普通人工操作的仓库，在出入库上下架比人工高效，精确，节约大量的时间，在加工进料和加工完成出料能够完全自动。
本实用新型以PROFIBUS为现场级高速控制级网络，可以高速、可靠的把中央可编程逻辑控制器，数控加工设备，物料储运系统，现场传感器、执行器和监控系统紧密等各控制单元相互间结合起来，在相对广阔的范围内实现数据和控制的同步实现；并所有信息可从中央可编程逻辑控制器中获得；而采用以太网技术为生产管理网络把工厂信息系统，生产管理系统，数控加工管理系统和数控单元有效结合在一起，实现信息的透明传递和控制。
本实用新型是根据我国的实际情况，构建的以人为核心的，人机有机结合的适度自动化制造系统，其系统主要由生产调度人员根据实际情况作出作出产品生产计划单，完成后，形成普通级别生产任务，系统则根据任务，实时获取设备的各种信息，并提示装盘人员进行上、下料等操作，再由设备执行指令；在正常情况下，一个生产计划对应一个机床；本系统实现了人机功能的最优匹配，系统达到了经济高效、安全可靠地运行，使整个制造系统达到最佳的社会经济效益。
附图说明
图1为本实用新型的连接结构整体示意图；
图中：1为数控加工设备，2为立体仓库，2-1为托盘，3为堆垛机，4为上料站，5为下料站，6为轨道，7为监控计算机，7-1为中央可编程逻辑控制器，7-2为总控计算机，8为堆跺机站，8-1为堆跺机PLC，8-2为堆跺机远程I/O站，9为以太网，10为现场总线，11、11-1、11-2、11-3为摄像监控器，12、12-1、12-2为机床自动控制系统，13、13-1、13-2为下位机，14、14-1、14-2为数控机床远程I/O站。
具体实施方式
下面结合附图，对实用新型的具体实施方式作进一步的详述。
如图1所示的柔性制造系统：包括数控加工设备1、堆垛机3、立体仓库2、上料站4、下料站5、现场总线10、以太网9和计算机控制系统，上料站4和下料站5分别与立体仓库2相接，而堆垛机3通过轨道6与立体仓库建立连接，并通过堆垛机站8与所述现场总线10对接；所述计算机控制系统利用现场总线进行系统的连接和通信，并利用以太网作为生产管理网络，传递生产管理数据；
计算机控制系统包括总控7-2、监控计算机7和中央可编程逻辑控制器7-1；中央可编程逻辑控制器7-1分别与总控计算机7-2、现场总线10相接，监控计算机7与总控计算机7-2通过以太网9连接。
本系统中，设有三台数控加工设备1，其分别通过机床自动控制系统12、12-1、12-2和数控机床远程I/O站14、14-1、14-2实现与现场总线10对接；分别通过下位机13、13-1、13-2实现设备1到计算机网络通讯的连接。
而所述远程I/O站选用ET200系列；所述现场总线选用PROFIBUS现场总线；机床自动控制系统选用SINUMIERK数控系统，所述下位机采用类型为：DP/DP COUPLER。
本实施例设有摄像监控器11、11-1、11-2、11-3，而摄像监控器-通过所述现场总10线与中央可编程控制器7-1连接。
本实施例中的立体仓库2为可对库中零件进行编号的自动化立体仓库，其为多层直线支架系统，仓库设有三层和六十个托盘2-1，仓库上的每个货位都对应设有托盘2-1，所述托盘上安装有射频卡，可以用来对零件或托盘进行编号，从而可以对零件自动识别、自动存取，其数量可根据用户的需要扩展。
在自动化立体仓库中，所有的操作通过系统指挥堆垛机自动行动，仓库货位编码与托盘的数量一致，而且单个货位的编码和单个托盘的编码保持一致，在托盘上架时候严格按照托盘号码和货位号码的对应关系进行入库。
本实施例中的数控加工设备采用可以自动完成多面加工的卧式加工中心，以实现工序的高度集中；并采用了交换工作台的形式，即工作台可以与立体仓库中装夹好零件的工作台自动交换；本实施例中的高速卧式加工中心同时还具有X、Y、Z、B轴四轴联动功能，主轴采用大功率电主轴，循环油冷却系统，Y、Z轴采用双电机、双丝杠驱动，双光栅尺全闭环控制，采用全液压驱动交换工作台，并采用链式刀库，凸轮式机械换刀机构，其换刀动作平稳、可靠、换刀速度快。
本实施例采用三台这样的高速卧式加工中心组成一条生产加工线，但并可根据用户的需要扩展或调整。
本系统主要运行过程为：由生产调度人员根据机床的加工能力和饱和程度，作出产品生产计划单，并根据所要生产的产品的数量，计算出所需要的毛坯原料的数量和所在的立体仓库中的货位情况；在生产计划作好后，形成普通级别生产任务，系统根据下发的生产任务的时间顺序，指挥设备操作，并实时获取设备的各种信息，根据所分配的机床设备的闲忙状态来调度毛坯原料的下架，或提示装盘人员进行上、下料等操作；
然后通过指挥堆垛机将毛坯装入机床，在正常情况下，一个生产计划对应一个机床，如在异常情况下，可实现任务中断。
本系统实现了人机功能的最优匹配，系统达到了高效、安全可靠地运行，使整个制造系统达到最佳的社会经济效益。

Claims (9)

1、一种柔性制造系统，包括数控加工设备、物料储运系统和信息控制系统，其特征在于：所述物料储运系统包括立体仓库、堆垛机、上料站和下料站，所述上料站和下料站分别与所述立体仓库相接，所述堆垛机通过轨道与所述立体仓库相接，所述立体仓库与所述数控加工设备相连；所述信息控制系统包括控制零件在所述立体仓库与所述数控加工设备之间流转的物流运输管理系统和计算机控制系统，所述计算机控制系统为中央控制系统，所述计算机控制系统利用现场总线进行系统的连接和通信，所述计算机控制系统利用以太网作为生产管理网络，传递生产管理数据。
2、根据权利要求1所述的柔性制造系统，其特征在于：所述计算机控制系统包括总控、监控计算机和中央可编程逻辑控制器，所述中央可编程逻辑控制器与所述总控计算机连接，而所述监控计算机通过以太网与总控计算机连接。
3、根据权利要求1或2所述的柔性制造系统，其特征在于：所述数控加工设备通过机床自动控制系统与所述现场总线对接，所述堆垛机通过堆垛站与所述现场总线对接。
4、根据权利要求1或2所述的柔性制造系统，其特征在于：所述数控加工设备通过下位机与以太网的连接，实现机床到计算机网络通讯的连接。
5、根据权利要求1所述的柔性制造系统，其特征在于：还可设有摄像监控器，所述摄像监控器通过所述现场总线与中央可编程控制器连接。
6、根据权利要求1所述的柔性制造系统，其特征在于：所述立体仓库为可对库中零件进行编号的自动化立体仓库，所述自动化立体仓库为多层直线支架系统，所述立体仓库上的每个货位都对应设有托盘，所述托盘上安装有射频卡。
7、根据权利要求6所述的柔性制造系统，其特征在于：所述自动立体化仓库设有三层和六十个托盘。
8、根据权利要求1所述的柔性制造系统，其特征在于：所述数控加工设备为可交换工作台的卧式加工中心。
9、根据权利要求8所述的柔性制造系统，其特征在于：所述卧式加工叫心包含四轴联动机构和凸轮式机械换刀机构。
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GR01 Patent grant
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Assignor: Jiangsu Shinri Machinery Co., Ltd.

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Denomination of utility model: Object-oriented Petri network modeling method in flexible manufacturing system

Granted publication date: 20090729

License type: Exclusive License

Record date: 20110401

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Granted publication date: 20090729

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