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数字化工业4.0柔性智能制造生产线实训系统参数、介绍

作者:上海中人教学设备厂 来源:RFID世界网 2018-09-03 08:32:49

摘要:该智能制造综合教学平台是一个围绕着培养数字化集成制造技术相关的训练与培训平台,体现了信息化生产运作与物流自动化思想。它包含有:设计、安装、PLC控制、人机交互、机器人搬运、RFID射频识别、工业物联网、软件管理与开发等多方面内容,是一个较为完整的标准数字化自动生产系统,同时也是一个内容丰富的教学应用系统,着重于体现数字化集成对接应用,自动化及智能化产品设计开发两方面内容,是对相关教学课程的深入展示与直观体现。

关键词:工业4.0[3篇]  智能工业[1篇]  柔性制造[0篇]  RFID技术[178篇]  

  一、项目建设介绍

  (一)项目建设目标

  1

  2、项目总体规划尺寸图

  3、系统平面图

  (三)项目建设特色

  以工程教学为背景、以建设大系统为终极目标,提供具有高集成度的、高度开放性的、系统功能完善、先进性和模块化的实验室用数字化柔性加工制造系统解决方案。系统中的单元设备基本涵盖了工业领域正在得到广泛应用的各种先进控制技术和正处于工业前沿领域的加工技术,使得该系统成为一个真正融合光、机、电、气以及信息一体化的综合型研究平台。

  1、高度集成

  系统建立在工业工程、柔性制造、自动控制、物流工程、质量管理、生产管理以及先进制造等技术基础之上,将各个加工执行单元、物流系统、机器人、RFID、仓储系统和数字信息管理系统进行有机集成、贴近工业生产流程的教学实训柔性制造系统。

  2、适度柔性

  系统能方便地调整工艺路线,重设加工流程,能够适应小批量、多品种的柔性制造要求,能体现夹具、组装、工艺路线等柔性生产。

  3、高度开发性

  在最大程度上为客户开放。工业机器人、AGV、PLC、MES系统,等各个模块都提供的接口便于深层次的系统二次开发,以便于开发出适合用户需求的系统调度程序和单机运行程序,极大程度上方便了课题研究工作。

  4、模块化

  系统中的装配执行单元、立体仓储、传输线、机器人上下料、机器人装配设备等具有“联机/单机”两种操作模式,所有的单元设备均可进行单项教学和部分系统联机教学,有利于学生参与和实践教学。

  5、工业化

  系统虽为教学系统,但所有单元设备乃至整个系统都采用了标准工业级的装备和技术集成,真实贴近工业化生产。

  6、多层网络结构

  系统具有多层网络结构(管理层<应用层级>、监控层及和设备层级)构成,体现现代柔性制造系统中的物流及生产信息流的交汇关联、数字化设计与生产的紧密关联。

  7、教学可视化

  系统除了提供一套实际的智能工厂外 ,同时还提供了一套仿真环境下的虚拟工厂。虚拟工厂按实际的1:1布局,场景的机器人,外设,PLC与实际设备相同特性。学生可对虚拟工厂离线编程,仿真验证后再实际运行。避免损坏设备,提高教学可视化。

  (四)项目建设内容

  系统是一个由智能制造生产系统、虚拟仿真教学系统、结合而组成综合性教学平台。智能制造生产线将装配制造、物料传输、信息网络、三个系统深度融合与高度集成,在生产自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化、数字化与智能化,是典型的信息技术与制造技术的深度融合。该系统可承担数据采集与分析、生产任务下发、生产信息化实时显示(数字化生产看板系统)、设备状态实时监控、生产任务详细进度、可有效实现制造层与计划层的信息交互等任务。同时在工业软件和智能机器设备下,实现了软硬结合、相得益彰,本质是人机一体化。

  1、智能制造生产系统

  智能立体仓储单元、机器人底盖装配单元、机器人法兰装配单元、锁螺丝单元、检测单元、AGV智能小车单元、系统中央控制单元等多个功能模块单元。系统具有可进行小批量多品种柔性加工、无人值守加工生产能力等,采用数字化信息系统管理模式,每一台设备均采用网络形式对外联接,由服务器统一管理生产过程中的各种数字联接任务,具有现代化柔性制造加工系统的特征。

  2、虚拟仿真教学系统

  建议各种虚拟仿真平台,并且基于虚拟仿真平台上的应用培训。也是培训应用手段的虚拟化延伸,对整个生产系统的认知、讲解、模拟的操作、模拟加工、模拟运动进行全方位的展示。使每个学生可参与虚拟场景的PLC编程及机器人编程。做到不仅会用生产线,还会开发生产线。并在在已有基础上,进行优化,开发个性化的智能工厂。

  虚拟仿真由三个部分内容:基于PLC的虚实结合仿真、基于机器人的虚拟方真、基于智能工厂的虚拟仿真与培训。PLC虚实结合仿真包括:立体仓储虚实结合仿真及培训、自动上料装置虚实结合仿真及培训、检测分拣虚实结合仿真及培训、电气控制虚实结合仿真及培训。机器人仿真与培训包括:工业机器人离线编程仿真与培训、机器人工作站应用仿真与培训、工业机器人拆装3D软件仿真与培训。智能工厂仿真是对本方案的智能制造生产系统的全功能仿真,包括机床,机器人,传输线,立体仓库,PLC、AGV仿真。是一个集机、电、控制、编程一体的全方位仿真。使每个学生可参到智能工厂的开发,如PLC编程,机器人编程,做到不仅会用生产线,还会开发生产线。

  二、项目建设配置及生产流程

  (一)智能制造系统整体介绍

  该系统是一个工业智能制造综合集成柔性生产线。它由多个独立工作站链组成:机器人装配工作站、锁螺丝工作站、光学检测工作站、激光打标工作站组成。它包含了生产设备硬件部分、工业动化控制部分、MES生产执行软件部分,是一个集数字化、网络化、智能化生产制造柔性系统,它既可以实现单组设备的独立运行,也可以组合成一个集成柔性生产线进行协同作业。

  (二)生产工作流程简介

  被生产的工件通过RFID信息中的加工路径,由AGV小车运送至生产工作站物料暂存,由MES软件根据RFID物料编码属性,调度机器人操作。每个不同物料RFID属性不同,MES会根据当前RFID信息更换机器人及数控机床所使用程序,当每站加工完成后再次由AGV运送至下一个工序。

  假设一个工件需经过系统所有工作站加工作业流程如下:

  系统动作流程简述:

  1.加工订单生成,系统下单;

  2.立体仓库进行原材料出库;

  3.AGV小车按照RFID工艺路径信息,将工件运输到对应工作站通过AGV接驳平台进行暂存;

  4.工业机器人根据MES软件分配调度,机器人切换相应的程序;(其它独工作站以之相同)

  5.工业机器人根据MES软件分配调度,自动更换相应的工具,以及夹治具;(其它独工作站以之相同)

  6.AGV小车与平台对接后将工件传输到下一工序,依次完成锁螺丝、检测、和打标作业;

  7.工序全部完成后的成品经AGV小车运载到立体仓库入库平台进行成品入库,等待人工取货;

  可实现跳步式分配加工:系统中由于采RFID电子信息记录和AGV小车柔性输送,在系统中加工的工件可以出现以下多种不同工况。

  1.连续加工:当RFID路径信息为(RFID工艺路径信息=H111111)

  2.跳步加工:当RFID路径信息为RFID工艺路

  3.同量多品种混合加工:(A产品RFID工艺路径路信息=H110111)/(B产品RFID工艺路径路信息=H101101)/(C产品RFID工艺路径路信息=H011101)

  在多品种混合加工时,工业机器人与数控机床加工所使用程序,系统根据RFID信息不同

  MES软件对各设备进行运行程序自动更换,以适应不同零件加工。

  (三)样品零件装配流程

  1、装配:

  共4种零件,2种装配方式,共4条演示工艺流程。

  2、螺丝:

  2种尺寸,2种长度,共4个组合。

  M3X6、M3X12、M4X6,M4X12

  3、检测:

  检验尺寸、螺丝数数,色彩;

  4、打码:

  根据RFID类型,打不同号段的。

  工艺流程简述

  1.加工订单生成,系统下单;

  2.立体仓库进行原材料出库;

  3.AGV小车按照RFID工艺路径信息,将工件运输到对应工作站暂存平台;

  4.工业机器人根据MES软件分配调度,将需要的工件分别放到装配工作站,锁螺丝工作站。

  5.装配工作站通过机器人分别对法兰底座和法兰进行上下料、整形然后装配在一起

  6.AGV将装配好的组件运到锁螺丝工作站,机器人自动取螺丝进行锁螺丝。

  7. AGV将完成锁螺丝的工件组件进行视觉检测合格和进行激光打标最后入库。

  三、智能化装备

  (一)激光打标工作站

  激光打标工作站用于对加工完成零件进行编码打印,由机器人将工件放入到打印平台,通过网络接收机器人的放料与取料信号。打印编码由MES系统根据物料的RFID编码进行选择打印,不同的RFID编号零件打印不同的图形。

  运用了世界先进的激光技术研制而成的激光打标机系统,采用光纤激光器输出激光,再经扫描振镜系统实现打标功能。光纤激光打标机电光转换效率高,达20%以上(YAG为3%左右),极大的节省了电能。采用风冷方式冷却,散热性能好,整机体积小巧,输出光束质量好,谐振腔无光学镜片,具有免调节,免维护,可靠性高等性能。

  打工作站主要技术参数:

  1.供电电源:AC220V 50HZ

  2.工作站功率:3KW

  3.通讯方式:PROFINET

  4.站点尺寸:1200*800*1800mm

  激光打标机技术参数:

  平均输出功率 20W

  标刻线深 0.1mm-3mm(视材料可调)

  最小字符高度 0.15mm

  最大直线打标速度 12000mm/s

  标准雕刻范围 108mm×108mm

  重复定位精度 ±0.001mm

  冷却方式 高精度恒温/闭环风冷

  输出光束质量 M2<1.2

  激光波长 1064nm

  最小聚焦光斑 0.005mm

  功率调节范围 0-100%

  打标格式 图形、文字、条形码、二维码、日期、班次、批号、序列号、文件链接

  重复频率 20-80 kHz

  控制接口 USB

  激光模块寿命 >100000小时

  振镜 高性能扫描振镜

  整机耗电功率 0.5KW

  电力需求 220V±22V/50Hz/12A

  使用环境 洁净无尘,无震源

  设备特点:设备配备全球唯一的固定IP,可与其他设备进行无缝连接,实现智能化远程控制,可实现模块化的、高度集成的,全过程透明的、闭环式、体现协同制造、适合中国特点的智慧工厂管理功能!

  软件特点:支持以下系统:windows2012,2008,2003,win7,xp等windows平台软件兼容常用位图(bmp、jpg)及矢量图形(plt、dxf等)。支持多图层(128个图层)标刻,可以为每层设置不同的标刻参数。

  打标格式:图形、文字、条形码、二维码、日期、班次、批号、序列号、文件链接

  激光打标机网络化接

  口 针对激光打标机网络化改造,支持程序调用、数据自动编

  译等接口软件的开发。

  (二)工业机器人装配站

  工业机器人装配站由1、装配搬运机器人;2、机器人快换夹具;3、物料输出机构;4、装配平台;5、电气控制系统;6、机械整形等部分组成,装配完成后由AGV系统上的工业机器人抓取物料放入暂存台上,由装配机器人从平台上拾取零件,按MES系统下达的任务进行锁螺丝装配或是激光打标作业。

  工业机器人装配站

  装配平台

  1、工业机器人

  采用六自由度工业机器人,负载6Kg臂展700mm的六自由度机器人。机器人由机器人本体、机器人控制器(含示教单元、输入输出模块)组成;

  机器人

  工作尺寸

  动作类型 多关节型

  控制轴 6轴

  2、快换夹具

  机器人装配夹具采用多样化设计,并采用气动快换式工具未端组件。采用日本进口EINS品牌OX系列快换工具,该工具9针触点接触端,电信号连接通道,气管通路接口,采用机器人侧与工具侧组合使用,采用气动式驱动结合与放松。

  快换夹具

  快换夹具在装配站中的作用

  用于工业机器人快速更换各种不同夹具,以适应不同种类工件变化。由多个移动端和一个固定端组成,工业机器人可以自动选择需要夹具进行更换,无需人工进行干涉。

  快换夹具主要技术参数:

  1.工业机器人末端快换阳夹具:1套

  2.工业机器人末端快换阴夹具:2套

  3.快换夹具可承载额定载荷:10Kg;

  4.使用压力:0.4-0.75MPa

  5.本体重量:475g

  6.安装后厚度:40mm

  7.结合方式:气动式(自锁)

  8.安装方式:阳夹具与工业机器人末端一体化安装。

  快换夹具

  3、装配工作台

  装配站组成:工作台、工业轴机器人、装配夹具模块、整形模块、法兰盖板零件、法兰底座零件及夹具等。

  装配流程:工件通过机器人的夹爪从料盘上取法兰底座放置整形平台上----整形后夹取放到装配平台上上----夹爪再去法兰盖板放置在整形平台上----整形后夹具将盖板放入法兰底座----装配完成

  装配工作台

  装配台主要技术参数:

  1.主框架采用工业铝型材加工制造,桌面采用20mm厚度铝合金加工氧化

  2.外形尺寸:1200*1100*750mm

  3.机器人型号:VR6

  4.控制系统:PLC

  5.供电电源:AC220 50HZ

  6.功率:2.5KW

  7.工作站重量:260Kg。

  (三)装配工作站上下料平台

  用于加工工作站加工原材料、半成品或成品物料上下料。同时能充分体现离散工作站功能,与数控机床、工业机器人组成可独立亦可与系统一体的独立工作站,便于教学开展。

  本次项目中配备的加工工作站上下料平台可直接与AGV小车进行对接,放置于各个离散工作岛正前方,用于存放AGV运送的物料工装板,离散工作站在线加工时可以从平台中直接取料到对应机床中进行加工,加工完成物料由工作站机器人放回接货平台。AGV机器人会根据任务调试系统将加工完成物料搬运到下一个站点。

  装配工作站上下料平台

  装配工作站上下料平台在系统中的作用:

  用于放置工作工作站需要加工的物料托盘,在离线制造时可作为手工放置定位装置,自动联线制造时作业与AGV运输车自动对接的定位装置。经网络协议通讯与AGV小车及上下料机器人实现数据交换。

  装配工作站上下料平台在系统中的作用

  (四)工作站集成电气控制柜

  各工作站均配置独立电气控制柜,电气控制柜具有独立PLC控制系统,与其他工作岛采用以太网进行数据通讯,同时与MES系统进行数据通讯。电气控制柜用于安装离散工作站中的部份电气控制元件,如站点通讯交换机、辅助控制器、仓储站的电气检测元件。

  工作站电控柜在系统中的作用:

  用于安装工作站集成控制电气元件,对整个工作站进行集成应用控制;

  主要技术参数:

  1、供电电源:单相AC220V 50HZ/三相AC380V 50HZ

  2、材质:Q235

  3、表面处理:AL7035

  4、防护等级:IP54(GB4025-1993)

  5、尺寸:约600*300*1200

  6、散热措施

  (五)锁螺丝工作站

  锁螺丝单元主要包括标准工作台、6KG机器人、阵列定位料盘、真空发生器工装组件、电批组件等结构。主要实现在工件上自动锁螺丝。

  锁螺丝工作站

  1、主要技术说明:

  带真空吸嘴的数控电批

  配合直角机器人结构图如下

  真空吸嘴的数控电批

  主要特征:

  1)拧紧过程可通过PLC控制,对拧紧过程进行精细的控制;

  2)气吸式数控电批,能够自动吸取螺丝;

  3)可通过扭矩设置、时间判断来分析锁螺丝是否正常;

  (六)视觉检测工作站

  视觉检测工作站主要包括标准机台、视觉检测、RFID读卡器组件等机构。主要实现对组装好的工件进行检测和数据读取。

  1、主要技术说明:

  1)法兰视觉检测

  视觉系统由视觉主机,工业相机,镜头,光源组成。视觉主机通过千兆网口接入多个网络接口的工业相机。视觉主机通过Modbusu接入PLC设备,当被检测物件到达时,PLC触发视觉系统采样图像,并进行图像处理、信号识别等先进技术。并对法兰尺寸参数进行测量,并依据判别结果返回到上位机。视觉系统的尺寸测量,配合合适的镜头,能达到 um 级的测量精度。

  视觉检测工作站

  2)法兰缺螺丝检测

  利用视觉系统,在完成法兰尺寸检测后,进一步检测2个螺丝是否安装到位。在视觉成象中,有螺丝与缺螺丝的图象差别明显,可方便检测错是否漏打螺丝。(以4个螺丝为列)

  如下图:

  测量两条线段距离

  检测工件是否合格

  检测原理:测量两条线段距离,检测工件是否合格;

  检测原理:安装后的工件不具有黑色孔,通过模版匹配工件后,依次检测4个安装位置的灰度值来判断是否漏安装,当检测到漏安装后,返回检测结果。如图当检测到第二个区域漏安装后不再检测后面两个区域,直接返回检测结果。

  2、机器视觉系统

  本次方案采用研华全新系列的EagleEye相机,新产品不仅具有体积小、高度整合的特性,更借由内建的图形化软件设定工具以快速布建开发、易于维护管理等特色,让原有的机械和设备控制不但能立即升级成具有机器视觉功能的自动化应用,更能通过研华EagleEye相机所提供的影像进行精准的比对与检测,进而提升工厂生产线的质量控管。

  视觉系统在装配站中的作用:

  机器视觉系统

  用于配合工业机器人完成物品自动识别、工件座标定位、机器人抓取引导,使工业机器人可以自行判断物品特征与位置。

  视觉系统配件

  四、智能仓储物流系统

  (一)智能立体仓库系统

  1、立体仓库简介

  自动化立体仓库是现代物流系统中迅速发展的一个重要组成部分,主要由高层货架、巷道堆垛机、堆垛机控制器、一体式触摸终端系统组成,出入库辅助设备及巷道堆垛机能够在计算机管理下,完成货物的出入库作业,实现存取自动化,能够自动完成货物的存取作业,并能对库存的货物进行自动化管理;大大提高了仓库的单位面积利用率,提高了劳动的生产率,降低了劳动强度,减少了货物信息处理的差错,合理有效的进行库存控制。

  智能仓储物流系统

  立体仓库在系统中的作用:

  用于存储系统中加工原材料、成品、及其它需要被保管物品,它通过标准托盘进行统一管理存储,符合尺寸与重量大少的物品都可以通过WMS系统进行存储记录。

  主要技术参数:

  1.货位尺寸:400mm×500mm×450mm;

  2.货架尺寸:6000mm×2000mm×3200mm;

  3.存放工装板尺寸:360×360mm;

  4.货架层列数:双排组合货架5层8列共80个货位(2货位出入库占用);

  5.货架立柱孔间距:50mm可根据此模数任意调整每层高度;

  6.安装方式:孔位拼装,螺钉加强;

  7.每一单元承载重量:50 Kg;

  8.采用CO2气体保护焊接、立柱采用模具拉伸成型,牛腿采用模具冲压成型;

  9.经除油、酸洗、磷化、吹砂、打磨等8道预处理工序,表面环氧树脂粉末静电喷涂;

  10.货架四周安装安全防护网,采用黄色警示颜色,人工维修通道打开、维修状态禁止系统运行。货位尺寸:400mm×500mm×450mm;

  2、工业全自动堆垛机

  全自动堆垛机是一个在立体仓库货架内搬运物品的专用机械设备,横向与纵向两个方向快速移动,并配带有前后伸缩的货叉平台,通动移动货叉平台可以到立体仓库的任意一个库位,从而可以实验快速将物品从货架中取出或存入动作。采用工业以太网总线通讯方式与上位机通信、可与ERP、WMS管理软件无缝对接,在堆垛机的控制面板上设有自动/单机开关以选择工作方式。手动方式上用户可使用操作面板上的相应的按钮直接控制堆垛机的水平运行,载货台的上下升降及货叉的左右伸缩以便于用户安装调试和维修。

  工业全自动堆垛机

  工业堆垛机在立体仓库中的作用:

  堆垛机是一个专门用于立体仓库中物品搬运的机械设备,它负责执行整个仓库中物品的上下搬运工作。

  立体仓库自动堆垛机主要技术参数:

  1.包含内容:地轨、天轨、立柱、双向货叉、提升机构和水平行走机构;

  2.控制方式:西门子S7-1200 PLC制器:

  3.驱动方式:X、Z轴AC交流伺服驱动,伸缩方向为AC交流减速电机驱动;

  4.采用操作方式:手动、HMI人机界面、智能手机、远程控制等;

  5.供电方式:采用电缆供电,坦克链安装;

  6.额定起重重量:35kg;

  7.运行精度:运行停准±3mm,起升停准±3mm,货叉停准±3mm;

  8.堆垛机自重:500Kg;

  9.运行噪音:56dB;

  10.限位保护措施:堆垛机两端采用行程开关作软限位,并仍备有机械撞块做硬件保护;

  11.水平行走额定速度:40m/min,可调;

  12.垂直升降额定速度:20m/min,可调;

  13.定位反馈:P+F激光定位,定位精度:±5mm;

  14.货叉类型:货叉采用三级差动滑叉;

  15.货叉伸缩速度:20m/min,可实现巷道中双向取货;

  16.操作方式:手动操作、单机自动和联

  3、出入库平台

  出入库平台安装于立体仓库中,用于拖动物品出入立体仓库的接货口与出货口。工装板放置在出入库平台后由皮带驱动将工装板带入或带出立体仓库货架,安装在立体仓库前方将需要进出库产品进行输送,它由传送电机、传输皮带、支撑架、气缸、电磁阀等部份组成。

  出入库平台

  出入库平台在系统中的作用:

  出入库平台是连接(人与仓库)和(运输设备与仓库)之间的过渡移载装置,人员需要出/入库物品从手动出入库存平台进行取/放,运输设备需要接/送货物从自动出入库存平台进行取/放。

  主要技术参数:

  1.全机总负荷:30Kg;

  2.尺寸:约600mm*500mm*750mm;

  3.传送物品宽度:360*360mm;

  4.控制方式:由立体仓库主控制器进行控制;

  5.材质:由氧化铝型材组装搭接;

  6.驱动方式:AC交流电动机;

  7.带动方式:防滑皮带;

  8.表面氧化铝型材设计制造构建成货台机架,出货台由交流电动机带动带式平移机构,完成出货动作;

  9.选用优质防滑皮带,可与全自动堆垛机衔接完成出货(出货台)和入货功能。

  4、智能仓储控制系统

  采用S7-1200 PLC控制器,OMRON直流电源、IEDC继电器,配套按钮:急停按钮、开始、停止、手/自动控制旋钮等各一套,均采用IEDC品牌。配套光电开关用于物品检测,触摸屏用于仓库信息设定与查看,配套工业以太网交换机用于触摸屏与PLC之间数据连接。附带专用通讯电缆、接口和控制软件包,控制柜安装于堆垛机横移轴上,跟随堆垛机移动而移动。

  智能仓储物流系统控制系统作用

  用于整个立体仓库、出入库平台的I/O逻辑控制与安全防护控制,立体仓库执行运转的执行控制系统。

  立体仓库控制柜主要技术参数:

  1.输入电源:AC220V±10%50Hz;

  2.控制器:S7-1200 1214C);

  3.直流电源:DC24V 5A;

  4.伺服驱动器:AC220V;

  5.PLC通讯方式:PROFINET;

  6.保护措施:短路保护、过流保护;

  7.工作环境:温度-10℃~+40℃,相对湿度<85%(25℃);

  8.消耗功率:3KW;

  9.具有堆垛机寻址控制系统、采用现场总线通讯方式与上位机通信;

  10.用户可使用操作面板上相应的按钮直接控制堆垛机的运行;

  11.可扩展:能与基于云服务器MES系统、生产管理系统进行集成与对。

  5、智能仓储WMS软件

  WMS软件从FMS平台获取立体仓库执行命令,并下达给立体仓库PLC,执行原料入库、成品出库、移库、原料出料、成品回库等动作。实时采集立体仓库执行过程的各项数据,包括立库状态、已抓取信号、已放料信号、原料入库请求、成品回库请求以及各种报警信号等。

  WMS软件在系统中的作用:

  WMS系统实时显示立体仓库仓位库存,实时显示当前执行任务及排队任务,出入库记录,报警记录等。B/S架构可通过WIFI用手机、平板电脑等设备进行远程出库、移库、出料的操作,并实时监控任务执行情况。所有出入库、移库操作自动在仓库管理系统中生成出入库单据。

  WMS系统与MES软件、RFID识别系统实时数据交换,随时处理MES生产执行命令。软件具有多样仓储管理法则自定义功能。

  6、立体仓库智能触控终端

  采用19英寸触摸操作终端,独立于立体仓库货架之外,采用TCP/IP以太网方式与立体仓库主控制器进行控制应用,与生产管理主控系统进行数据对接,实现与ERP系统无缝对接。

  具有立体仓库硬件按钮手动操作(启动、运行、急停、复位、横移、上下移、货叉伸缩)和立体仓库管理软件控制两种功能;该系统具备,实时显示智能仓储的运动状态、运动参数、状态信息、数据列表统计、可追溯性管理等功能。

  立体仓库智能触控终端

  7、立体仓库电子看板系统

  电子看板系统由MES接口服务器、43寸液晶显示看板等配套组成。接口服务器用于与MES软件系统进行后台数据执行交换,它内置各种硬件通讯应用程序,专门用于服务立体仓库电子看板,在MES系统中取得数据,通过43寸显示终端进行显示。具有标准EtherNet-IP接口,直接编程通讯WEB服务器功能,通讯直接采用PLC通讯端口进行编程,不使用第三方通讯接口转换。

  用于显示立体仓库动态库存,作业状态信息显示,可实时显示立体仓库的库存与作业信息、仓储容量、状态信息、动态信息;主要显示以下信息:当前任务单信息,库位信息,物料名称、物料编码、开始时间、抓取时间、出入库仓位等。

  MES接口服务器主要技术参数:

  1.通讯方式:支持PLC、DCS,EtherNet-IP协议;

  2.符合协议:GB/T 20510-2006:《测量和控制数字数据通讯工业控制系统用现场总线》:

  3.硬件接口:RJ45具有与PLC通讯的TCP/IP总线通讯接口;

  4.支持WEB/FTP访问,支持自动连接路由功能;

  5.与智能立体仓储管理系统无缝对接,安装于电子看板MES接口服务器内;

  6.用高级编程语言进行二次开发,接口开放,支持HTML、PHP或JAVA编程和二次开发。

  8、立体仓储其它配套装置

  (1)智能仓储安全防护装置:

  立体仓库在货架外侧安装黄色钢丝网护栏,在维修出入开关门处配套门禁装置,可确保在人员进入时的安全,确保维修与操作安全性。

  (2)铝合金工装板:

  采用360*360*10mm铝合金加工制造,表面阳极氧化处理,数量为80块,两侧配装金属铝合金把手,中心均布有15层*15列通孔,方便安装零件固定销钉。

  (二)AGV智能小车

  AGV小车

  1、主要技术参数:

  1.外形尺寸(mm):1000X600X450

  2.导航方式:视觉+惯性导航 ;

  3.驱动方式:差速驱动;

  4.移动模式:单层移栽辊筒

  5.额定负载(kg):100;

  6.最大载重:100Kg;

  7.行驶速度(m/s):1.5;

  8.停止精度(mm):±10;

  9.朝向精度:±1°;

  10.续航时间:满负载运行8小时;

  11.充电方式;自动充电;

  12.充电桩:DH-RTP4830-1;

  13.充放电循环次数:完全充放电1500次;

  14.安全防护:激光+超声波+物理避障;

  15.生产搬运场景DH-RTA-RCS-P100;

  2、AGV的二次开发接口功能:

  1、地图设置

  1、设置基于二维码的地图;

  2、设置站点位置信息;

  2、运动控制

  1、AGV运行,以程序设定的位置与姿态运行,直到停止操作;

  2、AGV指定站点运行,以程序设定的位置与姿态运行,直到找到对应的站点;

  3、AGV停止,收到指令,立即停止;

  3、AGV状态查询;

  1、获取工作状态与位置;

  2、反馈运行过程中的站点信息;

  4、AGV的流水线操作

  对AGV上的流水线操作

  (三)RFID识别系统

  每个传输工装板上都安装有RFID标签,在每个加工工位物料都需要进行识读操作,与PLC进行总线通讯并将信息通过串口网络传输给服务器,实时的跟踪物料位置信息和仓储位置信息,做到物料、成品、半成品的可追溯性管理。当MES系统生产任务下发时物料自动去除放置到传输线随行工装板上,并由传输线输送到MES指定工位,产品加工或装配完成并传输到物料存储工作站进行自动存储,整个系统均与整线信息系统相互通由同一台服务器提供数据处理。

  RFID识别系统作用:

  用于对工件材料的信息记录,加工路径记录、产品追溯化管理,由电子标签、RFID读写器、RFID通讯模块、连接电缆等组成,标签安装在工件放置的工装板上-记录该工装板上放置零件信息,RFID读写器安装在工装板经过的每一个工位上,当工件到达该工位时系统可通过读写器,识别到该工件的运输及加工途径。

  1、RFID标签数据存储单元

  RFID电子标签主要技术参数

  1.工作频率:13.56 Mhz;

  2.尺寸规格:30mm;

  3.工作温度:-30℃~+85℃;

  4.数据容量:96/512bits;

  5.可擦写次数:10万次

  2、RFID读写

  RFID读写头主要技术参数:

  1.读写距离:0-20CM;

  2.外观形状:M18螺纹式;

  3.支持块写操作,读写方便;

  4.读写卡距离可调(0-30CM);

  5.工作模式:R/W可读写

  五、数字化信息管理系统

  负责整个系统的信息收集、汇总、通讯、监控等方面工作,由管理员负责操作管理,它带有电源总控制系统、PLC总控系统、监控系统,产线的处有数据均可总控制台收集获取,可通过总控调度分配各个模块的工作职能。电源系统实施强弱电分开管理,待机休息及检修时要求强电关闭,控制、信号灯弱点部分完全独立运行。

  (一)主控系统操作台

  采用铝合金加优质钣金进行设计制造,采用高密度木质桌面、后部电气安装柜、采用前后开门方式设计,4位组合式,含电源总控柜、管理控制电脑安装柜、网络机柜等。

  (二)主控系统

  主控系统负责整套系统的电源供电、总输入电压监测、各站点供电监控、运行状态监控、紧急停止、故障报警等功能。

  主要技术参数:

  1.主控制器:S7-1200;

  2.通讯模式:TCP/IP、PROFINET;

  3.低压电器元件:施耐德断路器、IEDC品牌按钮、指示灯;

  4.基本功能:工作岛电源控制回路,总输入电压显示、工作站运行状态显示、工作站报警显示等功能。

  (三)视频监控系统

  1、硬盘录像机

  本网络硬盘刻录机是集图像处理技术、网络技术、存储技术、智能化技术和结构技术等于一体的监控存储设备,支持主流品牌网络摄像机的接入,可广泛用于家庭、超市、酒店、商铺等监控领域。

  2、高清摄像头

  本系统中的实时监控系统采用的是最新型的一体化彩色监视系统,400万高清半球摄像头,系统中的每个细微环节都可以清晰捕获;可以同Internet以及局域网作无缝衔接,通过嵌入式网络硬盘录像机自带的以太网接口软件和编码系统,可以通过以太网实现远程客户端实时监控。

  3、大显示屏

  提供1台高清大电视觉机,用于显示监控。采用创维的coocaa/酷开5A电视机。其配置为55英寸4K超高清智能网络平板液晶电视机。

  (四)数字化看板系统

  本次方案分为2种类型数字化看板,各离散工作站电子看板和整个系统电子看板,它们分别由后台服务器提供数据。功能说明如下:

  1、离散工作站电子看板

  离散工作站电子看板是安装在离散工作岛护栏上的工位信息显示终端,用于实时显示机床或工作站的加工状态、内部动作动态视频、加工或作业工艺卡等信息。看板终端均采用43寸液晶面板智能电视作为显示终端,它与监控系统中工位摄像头、工位摄像头服务电脑进行连接,显示数据与服务来自于工位摄像头服务电脑。五个工作站均有独立的看板系统,均可实现各工作站的生产统计、状态监控、设备利用率等功能。

  2、系统电子看板

  整个系统电子看板采用65英寸高清液晶屏。采用TPC/IP协议与软件服务器进行通讯,与MES系统软件进行对接,用于显示离散工作岛及机床状态、进度等信息。本次项目数字化看板系统安装于实验室柔性制造区正前方。

  (五)文化建设

  在设备放置场地内文化建设内容,包含实验挂图、实验室门楣、实验室文化背景墙内容。实验室挂图采用钢化玻璃材料制作,实验室门楣采用亚克力板材料制作,实验室文化背景墙采用贴纸或KT板材料制作。文化建设内容由巨林公司提稿,由使用客户确认后进行制作,并包含安装服务工作。

  六、智能制造MES系统

  智能制造MES系统

  1、系统简介

  该软件作为智能制造生产系统组成的核心组成部分,与系统数据无缝对接,同时与生产线系统、物流系统、工控系统等实时数据交互。能充分体现工业4.0 CPS系统核心价值,展示智能制造网络化、信息化和智能化的核心软件。同时该软件与生产线、数字化看板系统、数据采集系统、一体化智能管控系统无缝对接,充分体现系统的完整性。同时系统采用B/S架构,易于扩展和升级维护。

  2、工艺设计模块

  数字化工艺设计模块,无缝导入第三方CAD等设计软件的设计文档和数据,自动对接物料,物料清单,工序卡,工艺路径,生成的工艺路线直接控制生产执行系统,生产线自动安装工艺路径规划进行传输与生产,包括工艺数据、物料清单与维护三大项,工艺数据项包括工序管理、工艺路线、工艺参数、设备参数,物料清单包括物料清单维护、物料低阶码推算、无物料清单物料查询,维护项包括车间维护、工作中心维护、导入工艺数据、生产加工设备维护、物流设备数据维护等功能。教师教学设计软件:系统可以导入3DS、STL文件。并支持通过系统对此文件进行重新编辑,支持AC设置、CA设置、TA设置,将“AC设置”和“CA设置”中的动作进行串联,并可以设置每个动作的启停时间,同时还具备全部重置和全部删除功能。可以通过平台配套control将模型动画文件加载到课件上进行三维动画教学,实现课件中完全三维交互。该文件可支持PPT播放。

  3、生产计划模块

  该模块需要包括基础参数、需求订单预测、主生产计划(MPS)和物料需求计划(MRP)等大项目组成。其中基础参数项包括时栅参数配置、时格参数配置、预测版本配置、计划版本配置、累计提前期推算和工作日历维护;需求订单预测项包括产品预测订单的输入;主生产计划(MPS)项包括主生产计划运算和主生产计划维护;物料需求计划(MRP)包括MRP运算、MRP维护和MRP下达等功能。

  4、生产执行模块

  生产执行系统旨在加强MRP计划的执行功能,把MRP计划通过执行系统同车间作业现场控制系统联生产计划下达的生产任务进行确认,下达车间任务单,对车间代码、计划开工时间、工艺路线、优先级等进行维护。下达车间任务单后自动通过自动化立体仓库实时管控系统,下达批量出料命令,并自动给参与生产的工位下发派工单,对设备下达程序命令、工艺参数 等生产条件与生产指示,相应工位信息终端自动更新该派工单信息,实时显示加工指南,生产进度与所需原材料信息。

  生产过程中,紧密结合RFID系统,实时跟踪生产进度,并进行生产进度管理(WIP),通过每个工位的信息终端实时采集并上传作业时间和状态,实时监控生产进度和作业状态,并与系统配置的标准工艺参数实时比对,及时发现故障和问题。质检工位可建立工序报检单或成品报检单,进入质量管理模块,进行质检工作。对生产异常、设备异常的发生,透过监控画面的指示,立即提出告警,避免问题持续发生。

  工程变更的控制, 透过MES监控程序能及时下发到设备, 控制设备以正确的指令进行生产, 实时影响现场生产的活动,减少重工的发生

  5、可追溯性查询模块

  1)实现生产数据、产品跟踪的数字化追溯管理,通过软件可查询生产对象的生产日志及追溯。

  2)输入生产批号及RFID号,点击查询,查询所对应的生产加工流程信息, 包括各工序的生产时间、生产条件及工艺参数、设备、用料批号及来源、作业方法..等, 以追溯生产的问题原因, 加强质量改善。

  6、数据报表统计分析模块

  数据报表根据生产订单等一系列信息,可追溯查询各工作中心派工信息,便于及时查看管理。同时根据任务单号、工作重心编号、工序信息等一系列数据报表统计分析,作为生产线精益生产、工序优化、生产线平衡等提供数据报表,以便于进行生产优化及相关精益生产的实训项目。

  七、智能制造系统 数字化虚拟仿真系统

  智能制造系统数字化虚拟仿真系统

  PLC虚实给合仿真软件

  1、SFC概述

  SFC(SmartFactory Controller)是一款“PLC虚实交互3D仿真软件”,通过真实的PLC控制各种虚拟的3D工业场景。SFC通过计算机提供的可视化虚拟环境,它充当一个实时自动化沙盒,在实际产品制造之前实现产品的仿真、分析与优化过程。SFC包含了工业3D场景搭建、PLC编程、PLC控制系统调试等功能。

  SFC支持用户拖拽的方式快速创立自己的3D工业场景,并可通过内部软件,或外部PLC实时控制3D工业场景。SFC在工业自动化、机电一体化、电气工程、机械工程、等课程中具有较高的教学价值。

  SFC是基于数字和运动控制建模、仿真、信息管理、交互式用户界面和虚拟现实的综合应用技术。在智能工厂设计的初级概念阶段就可以对整个系统进行完整的分析,观察并实验各组件的相互运动情况。通过系统虚拟仿真软件在相应虚拟环境中真实地模拟生产线的运动和节拍,在计算机上可方便地修改设计缺陷,仿真不同的布局方案,对生产线系统进行不断的改进,直至获得最优的智能生产线设计方案。SFC与传统方法相比具有诸多优势,即在智能工厂设计时期即确定关键的参数,更新产品开发过程,缩短开发周期、降低成本和提高产品质量。具有以下优势:

  真实工业场景仿真

  SFC软件提供了不少于20个3D工业场景,使用者可以使用已有的场景,也可以根据自己的需求创建3D工业系统。

  丰富3D模型库

  SFC包含一个完整且具有典型工业设备的部件库,并对库里组件提供对应的运动仿真与效果渲染,可根据工程需求选择相对应的组件进行设计。如各种传送带、气动缸、液压缸、伺服电机、丝杆、型材、按钮、开关、传感器、数控机床,加工中心、立体仓库、AGV等工业元素。

  用户定制模型

  SFC开放通用接口进行CAD数据导入,为组件库中没有的非标机建立模型组件,并赋予其参数和运动等

  IO驱动

  SFC内部仿真工业系统的输入输出控制,通过IO采集盒,与各种外部设备通讯(如PLC)。PLC输出信号(如执行机构)通过IO采集盒由SFC读取,PLC输入信号(如传感器)则SFC通过IO采集盒输出。

  IO采集盒支持数字信号,脉冲信号,模拟信号的输入输出。并可扩展到128点输出,128点输入。

  仿真验证、故障排查

  在3D工业场景仿真中,可通过外部PLC实现PLC逻辑验证问题。也可以人为的设置执行机构或传感器的故障,测试系统的健全性,提高使用者查找故障的能力。

  可视化方案导出功能

  把3D场景的运动过程,可实时录制成视频。方便操作回看,或进行方案的展示与沟通;

  2、典型场景

  1、工件从流水线A到B

  一条流水线的起点A,终点B,在B点安装激光传感器。工件从A点流到B点,触发激光传感器。PLC收到传感器信号,停止流水线;

  2、工件从流水线A到B(带复位)

  由二条流水线组成,A在第二条流水线的起始位置,B在第二条流水线上终点上。在A与B点都安装激光传感器。当工件从第一流水线进入第二流水线的A点时,A激光传感器触发PLC,PLC启动第二条流水线。当工件到达B点时,PLC停止第二条流水线;

  3、工件从流水线A到B(带复位)

  由二条流水线组成,A在第二条流水线的起始位置,B在第二条流水线上终点上。在A与B点都安装激光传感器。当三个工件由第一流水线进入第二流水线的A点时,A激光传感器触发PLC,PLC启动第二条流水线。当工件到达B点时,PLC停止第二条流水线;

  4、产品装配

  从第一条流水线抓取工件,安装到第二条流水线的盒子上。装配前,先要把工件固定起来。爪取通过一个XY的吸盘去爪取;

  5、流水线组

  把多条流水线通过90度串在一起,转角的地方增加转轮,工件沿着流水线转动

  6、自动立体仓库

  入库操作:工件通过进料流水线进入巷道叉车,巷道叉车根据PLC指令把工件放到指定的料仓;

  出库操作:巷道叉车根据PLC指令,把工件从料仓移到出料流水线上;

  7、工件搬运

  共有2条流水线,不同的工件从第一条流水线进入,通过传感器PLC检测到工件进入,XY机构带到吸盘吸起工件,放到第二条流水线流出。

  (五)智能工厂虚拟仿真软件

  一、简介

  SFB(SmartFactory Builder)是一款“智能工厂虚拟仿真软件”,通过计算机提供的可视化虚拟环境,它充当一个实时自动化沙盒,在实际产品制造之前实现产品的仿真、分析与优化过程。SFB是国际领先的全方位工业智能制造虚拟仿真系统。集成了各种品牌机器人模型、虚拟PLC、AGV、数控机床、传送带、传感器、各执行机构等仿真模型,且还在不断增加。根据用户需求快速的建立智能生产线的三维仿真场景。结合机器人与PLC,可对整个工厂的逻辑功能进行仿真,逻辑验证,生产优化。

  SFB包多种实训教学案例仿真组件,以工业应用典型案例为基础,将大量真实的智能工厂的规划案例转化为教学资源,包含工业机器人运动控制编程、离线仿真编程、PLC仿真验证等核心教学内容。

  SFB不仅能对智能工厂虚拟仿真,还能对仿真后的程序直接导出至工业机器人或PLC中进行终端验证。

  二、技术特点

  1、品牌众多,组件丰富

  SFB提供各种机器人品牌的工业机器人虚拟仿真组件,并提供对应的运动仿真与效果渲染,可根据工程需求选择相对应的组件进行设计;

  2、物理引擎功能

  SFB内建物理引擎,创建的虚拟模型具有物理效果,能模拟仿真现实生活中的物理现象,如:重力、弹性碰撞等。仿真运动物体所具有的密度、质量、速度、加速度、旋转角速度、冲量等各种现实的物理动力学属性。在发生碰撞、摩擦、受力的运动模拟中,不同的动力学属性能得到不同的运动效果;

  3、操作灵活,使用便捷

  SFB通过简单的拖曳操作即可轻松布局,可以快速进行复杂的大型智能工厂或智能生产线的虚拟仿真设计;

  4、优化设计,海量仿真

  智能工厂重复使用的模型可以参数化并形成组件库,可以更快捷的变更组件和规划布局,大幅减少3D建模时间。SFB优化虚拟仿真模式,可同时提供上百台加工中心、工业机器人及物流线的海量仿真数据操作;

  5、仿真验证,虚拟调试

  在工业应用中,通常使用PLC实现机器人周边设备的自动运行。一般PLC逻辑验证软件只是单纯对PLC程序本身的逻辑关系进行验证,缺失PLC程序与设备综合运用时的逻辑关系验证,即PLC程序是否能正确的驱动设备完成相应的设计功能。

  SFB内建一个虚拟PLC(vPLC)。vPLC有与实际PLC相同的功能,能程序实际的PLC程序,与能被上位机监控。SFB利用vPLC驱动场景中的3D模型,仿真PLC与外部设备的逻辑关系。SFB也允许外接真实PLC,由实际的PLC驱动3D虚拟场景中的模型。

  5、智能干涉及检测功能

  当布局出现干涉或错误设置(参数和位置等),逻辑检查功能会发出提示,让你快速了解故障点的位置,并及时修改故障点的布局设计;

  6、可视化方案导出功能

  通过视频录制作功能,可录下所有的仿真与过程操作,保证为通用格式的视频文件,便于通过电子邮件预览布局,进行方案的展示与沟通;

  7、机器人运动路径智能规划

  SFB包含基本的示教功能外,可以通过选择路径或者直接生成路径进行机器人路径规划编程操作,降低繁琐的路径规划编程工作;

  8、建立独有的模型组件库

  SFB开放通用接口进行CAD数据导入,为组件库中没有的非标机建立模型组件,并赋予其参数和运动等;

  9、机器人运动路径智能规划

  VISUAL COMPONENTS包含基本的示教功能外,可以通过选择路径或者直接生成路径进行机器人路径规划编程操作,降低繁琐的路径规划编程工作;

  10、建立独有的模型组件库

  VISUAL COMPONENTS开放通用接口进行CAD数据导入,为组件库中没有的非标机建立模型组件,并赋予其参数和运动等;

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