浅谈西门子计算机集成自动智能系统

2022-09-10

一、计算机集成自动化智能系统介绍

随着“工业4.0”及中国制造2025规划的概念的提出, 即通过信息化技术, 自动化及智能化技术的一种结合的模式, 未来制造业的效率和灵活性将得到更高的提升, 而设备的操作、维护及更新换代就会变的更加迅速和方便。简单来说, 无论“工业4.0”还是制造2025, 都是以智能制造为主导的第四次工业革命, 就客户、消费者而言, 未来将是一个强调个性和定制化的全新时代。计算机集成自动化智能系统是把控制器、传感器、执行器、其他辅助设备和人员通过局部网络或互联网等技术联系在一起, 实现人与物、物与物都可以进行通讯和远程管理控制, 即实现基本的物联网功能。本系统中各项内容具有高集成性、高开放性、高先进性、模块化和可扩充性等特点。信息化、互联网化的制造过程, 提高了生产效率、更加合理有效的配置了制造资源, 产品更加柔性化与个性化, 生产更加智能化。

二、计算机集成自动化智能系统

(一) 自动化生产线硬件层简介

整个自动化生产线硬件层主要由总控单元、供料单元、传输单元、仓储单元、加工单元、装配单元、检测单元、监控单元所组成。

(二) 设备、工件简述

(1) 设备总体简述。本系统主要由西门子RFID、S7-1500PLC、G120变频器、V90伺服系统、TP700触摸屏、KUKA工业机器人、AGV、PC-BASED视觉检测系统、机器人行走装置、工控机、MES、数控车床及加工中心构成, 通过模拟典型的工业生产和装配过程, 演示现代工业控制中的各项基本技术的结合与应用, 涵盖了工业领域各种先进控制技术和特种加工技术, 是融合了光、机、电、气以及信息一体化、物流管理训练、工业造型、物联网传感技术、机器人、视觉图像识别、数控制造、模式识别、艺术设计等的综合型研究平台。通过与教学科目发展方向相结合, 能够覆盖理工类高校绝大部分专业和相应的管理专业, 是培养创新意识、创造性思维和综合能力的先进实验教学平台和科研平台。

(2) 工件介绍。工件加工工艺复杂, 首先机器人进行毛坯件的抓取, 再由机器人行走装置带动该机器人进行数控车床及加工中心的上下料, 分别由加工中心加工工件1及工件2, 并由KUKA机器人将加工工件进行装配。

三、生产流程

(1) 通过两种方式完成生产订单下达 (手机APP访问网络下单, 网络直接下单) , 计划系统根据订单信息, 生成生产任务, 依据下达的加工件的工艺规划或加工要求自动选择加工设备。 (2) 每个待加工毛坯件均由操作者在入库区放于AGV治具中, 由AGV自动运输到立体仓库, 并由仓库机器人搬运至中转区, 通过RFID读写毛坯件信息, 由码垛机进行毛坯件入库。 (3) 收到出库指令并确认加工个数后, 由码垛机进行托盘及毛坯件出库。码垛机由XYZ三轴组成, XY轴联动, 将货叉放入指定库位处, Z轴插入托盘, 将托盘提升, Z轴复位, 托盘脱离仓库, XY轴联动, 将托盘放置在线体传送带上, 托盘到达加工设备后, 线体挡停机构进行挡停。 (4) 托盘到达待加工位置后, 通过RFID读取毛坯件信息。 (5) 由机床机器人通过行走装置分别将两种毛坯件放入数控机床中进行加工。 (6) 待工件加工完成后, 由机床机器人进行下料, 将工件放回托盘中, 废料自动排出, 通过循环线体将加工完成后工件运送至检测装配区域, 并通过线体挡停机构进行挡停。 (7) 由装配机器人实现工件在传送带和检测装配工位之间的搬运工作。工件装配前, 装配机器人先将加工成品分别放置在视觉检测设备上, 按照工艺要求的技术指标进行检测, 将检测完成的合格工件放置于装配台等待装配, 不合格品排出。 (8) 视觉检测完成后, 装配机器人开始装配, 将两个加工件装配到一起, 再放上成品的3D标签, 然后由线体传送到下一工位。 (9) 装配完成后, 仓库机械手取加工完成的盒盖放到打把标机上打标, 把打标成品放回到托盘, 然后整体入库。 (10) 成品、废品入库前RFID读写头将检测信息、加工信息等写入对应工件托盘的RFID中, 通过上位机进行工件信息、加工进度等显示。 (11) 到达入库定位点后, 码垛机工作, 将工件装配体及托盘放入指定库位, 其流程与毛坯件出库相反。 (12) 每一个被设计加工的部件, 都拥有自己独立的ID身份, 进行自记录, 因此, 整个系统将可以产生回溯的作用。

四、MES (Manufacturing Execution System制造执行系统) 应用

MES系统是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统, 主要负责生产现场的信息化控制与管理工作, 本项目结合了MES中的订单系统, 生产调度管理, 库存数量管理, 生产进度控制, 质量控制及显示系统, 过程放错系统, 人员管理系统等主要应用模块, 同时通过生产制造现场最标准的看板管理模式直观实时的显示出来。

五、互联网+概念应用

“互联网+”是利用互联网平台和信息通信技术, 深度融合互联网与传统制造行业, 创造新的发展生态。本系统采用以下方式展开了互联网+的应用模式初级架构, 普通散客或者是企业级客户可以通过手机或电脑访问电商平台, 直接下单给工厂, 工厂通过智能计划调度系统, 实时根据生产及物料状态安排生产执行, 生产完成后, 回到智能库等待发货。

六、小结

本系统将有机的整合了机械加工、PLC技术、传感器技术、气动技术、电气控制技术、工业网络控制技术以及MES。使整个结构更加模块化, 方便进行不同组合, 在未来的制造业中将会不断的发展计算机集成自动化智能系统, 提升工业产品的智能化水平, 从而使智能制造得到进一步的发展。

摘要：为了更好的和工业4.0以及中国制造2025概念进行结合, 本文以工业自动化生产制造系统为硬件基础, 将现代工业控制系统中的现代技术与基本应用相结合, 同时把控制器、传感器、执行器、其他辅助设备和人员通过局部网络或互联网等技术联系在一起, 实现人与物、物与物都可以进行通讯和远程管理控制, 即实现基本的物联网功能。同时本文也充分考虑到了技术的先进性和可行性, 有机的把各个独立单元进行组合, 优化成具有一定创新性、先进性的计算机集成自动化智能系统。

关键词：计算机集成,自动化,智能系统,MES