《自動化生產(chǎn)線集成與應(yīng)用- Integration》課件-項目一 自動化生產(chǎn)線概述

1.自動化生產(chǎn)線的認知智能制造系統(tǒng)的認知智能制造概述1智能制造的內(nèi)涵與特征2智能制造系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)組成3DLIM-441智能制造系統(tǒng)集成應(yīng)用平臺4一、智能制造概述智能制造是什么？一、智能制造概述傳統(tǒng)制造——智能制造二、智能制造的內(nèi)涵與特征

智能制造始于20世紀80年代人工智能在制造業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，發(fā)展于20世紀90年代智能制造技術(shù)和智能制造系統(tǒng)的提出，成熟于21世紀基于“信息技術(shù)Intelligentmanufacturing（智能制造）”的發(fā)展。二、智能制造的內(nèi)涵與特征

它將智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和制造技術(shù)等應(yīng)用于產(chǎn)品管理和服務(wù)的全過程中，改變了制造業(yè)中的生產(chǎn)方式、人機關(guān)系和商業(yè)模式，因此，智能制造不是簡單的技術(shù)突破，也不是簡單的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造，而是通信技術(shù)和制造業(yè)的深度融合、創(chuàng)新集成的新形態(tài)制造模式。二、智能制造的內(nèi)涵與特征

它將智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和制造技術(shù)等應(yīng)用于產(chǎn)品管理和服務(wù)的全過程中，改變了制造業(yè)中的生產(chǎn)方式、人機關(guān)系和商業(yè)模式，因此，智能制造不是簡單的技術(shù)突破，也不是簡單的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造，而是通信技術(shù)和制造業(yè)的深度融合、創(chuàng)新集成的新形態(tài)制造模式。三、智能制造系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)組成

智能制造（Intelligentmanufacturing,IM）是指將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等新一代信息通信技術(shù)與先進制造技術(shù)深度融合，貫穿于設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動的各個環(huán)節(jié)，具有信息深度自感知、智慧優(yōu)化自決策、精準控制自執(zhí)行等功能的先進制造過程、系統(tǒng)與模式的總稱。三、智能制造系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)組成

作為一種新型生產(chǎn)方式，智能制造以智能工廠為載體，以關(guān)鍵制造環(huán)節(jié)智能化為核心，以端到端數(shù)據(jù)流為基礎(chǔ)，以全面深度互聯(lián)為支撐，通過人、機器、原材料的智能協(xié)作，形成生產(chǎn)過程的自感知、自學習、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)。三、智能制造系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)組成中國智能制造系統(tǒng)模型四、DLIM-441智能制造系統(tǒng)集成應(yīng)用平臺

DLIM-441智能制造系統(tǒng)集成應(yīng)用平臺采用離散型制造的典型模式---機械切削加工領(lǐng)域“智能制造”單元。智能制造關(guān)鍵技術(shù)裝備數(shù)控加工中心工業(yè)機器人智能傳感與控制裝備視覺檢測裝備AGV智能物流智能倉儲裝備功能和思想自動化數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化集成化智能化四、DLIM-441智能制造系統(tǒng)集成應(yīng)用平臺工業(yè)機器人站數(shù)控加工中心制造執(zhí)行系統(tǒng)AGV智能物流智能倉儲站智能制造系統(tǒng)的認知學習PLC的接線、編程、調(diào)試。學習電機驅(qū)動技術(shù)，

包括步進電機、伺服電機及驅(qū)動器等，

認識了解電機，掌握各電機的使用方法?？蓪W習生產(chǎn)線工藝流程，學習生產(chǎn)線的工藝流程及各流程之間的聯(lián)系。智能制造系統(tǒng)的認知學習觸摸屏組態(tài)軟件，練習觸摸屏組態(tài)軟件的編程以及觸摸屏組態(tài)軟件與PLC通訊。學習工業(yè)機器人的使用方法，練習工業(yè)機器人軟件的編程。學習數(shù)控加工中心的安裝、調(diào)試、加工中心程序編寫及實際工件的加工。2.自動化生產(chǎn)線集成規(guī)劃與設(shè)備選型一、自動化生產(chǎn)線集成規(guī)劃二、設(shè)備選型汽車活塞加工自動化生產(chǎn)線數(shù)控加工站工業(yè)機器人站智能物流站智能倉儲站MES系統(tǒng)組成在系統(tǒng)集成方案中，需要使用MES系統(tǒng)整體調(diào)度各個子站運行，三軸機械手和立體倉儲協(xié)調(diào)控制，AGV小車轉(zhuǎn)運、工業(yè)機器人系統(tǒng)、RFID信息讀寫、工業(yè)視覺系統(tǒng)、數(shù)控加工、在線測量等內(nèi)容進行系統(tǒng)集成。主要實現(xiàn)毛胚料的夾取、放置；倉儲信息的盤點等。主控PLC與三軸機械手控制系統(tǒng)集成方案設(shè)計1主控PLC與工業(yè)機器人系統(tǒng)集成方案設(shè)計2主要實現(xiàn)工業(yè)機器人的夾具更換，行走軸的控制、上下料的控制等。主控PLC與數(shù)控加工中心系統(tǒng)集成方案設(shè)計3主要實現(xiàn)機床程序的控制、工裝夾具的控制、安全門的控制、在線測量控制等。主要實現(xiàn)AGV轉(zhuǎn)運的調(diào)度、位置的實時反饋。主控PLC與AGV小車轉(zhuǎn)運系統(tǒng)集成方案設(shè)計4MES制造執(zhí)行系統(tǒng)和主控PLC集成方案設(shè)計7主要是實現(xiàn)倉儲管理系統(tǒng)、訂單系統(tǒng)、加工流程控制與反饋、設(shè)備運行狀態(tài)等。主要實現(xiàn)通過RFID讀寫器實現(xiàn)信息的讀取與寫入。主控PLC與產(chǎn)品RFID信息讀寫系統(tǒng)集成方案設(shè)計5主要實現(xiàn)產(chǎn)品缺陷的視覺檢測與結(jié)果的反饋。主控PLC與工業(yè)視覺系統(tǒng)集成方案設(shè)計6安全要素綠色要素環(huán)保要素設(shè)備的選型需要考慮哪些因素？數(shù)控加工站加工檢測上下料數(shù)控加工是整條產(chǎn)線的核心站加工尺寸加工精度加工工藝選擇合適的機床工件的形狀選擇工裝夾具測量精度要求選擇在線測量方式根據(jù)加工節(jié)拍的需求選擇上下料形式負載加工站采用工業(yè)機器實現(xiàn)上下料，工業(yè)機器人選型主要考慮:運動范圍軸數(shù)外部軸運行軸機器人夾具載重物流站采用AGV輸送小車，在選型時主要考慮:導航方式運行精度接駁方式三軸機械手運動范圍倉儲站采用二維立體倉儲系統(tǒng)，在選型時主要考慮：工件托盤條形碼數(shù)字信息系統(tǒng)考慮:二維碼RFID數(shù)字信息技術(shù)信息存儲1各設(shè)備之間的互聯(lián)通信2電源3PLC模塊4觸摸屏5步進控制器6操作面板7RFID信息讀寫臺8視覺檢測系統(tǒng)9中轉(zhuǎn)檢測臺安全防護103.自動化生產(chǎn)線控制方案設(shè)計汽車活塞加工工藝流程活塞設(shè)計一個好的生產(chǎn)線控制方案，需要哪些知識呢？自動化生產(chǎn)線控制方案機械工程電子工程計算機科學提高生產(chǎn)效率減少人為錯誤降低成本提高產(chǎn)品質(zhì)量好的方案涉及學科知識一、自動化生產(chǎn)線的類型二、自動化生產(chǎn)線的控制方式三、自動化生產(chǎn)線控制的設(shè)計流程自動化生產(chǎn)線劃分制造行業(yè)及工藝物料傳送方式自動化程度按照制造行業(yè)及工藝的不同劃分1機械加工裝配噴涂焊接電鍍按照制造行業(yè)及工藝的不同劃分1自動化機械加工生產(chǎn)線：1適用于金屬或非金屬材料的加工，如切割、鉆孔、沖壓等。自動化裝配生產(chǎn)線：2用于將各種零部件組裝成最終產(chǎn)品，如汽車裝配生產(chǎn)線。自動化噴涂生產(chǎn)線：3專門用于對產(chǎn)品進行噴漆或其他涂層處理。自動化焊接生產(chǎn)線：4用于自動化焊接過程。自動化電鍍生產(chǎn)線：5用于給金屬部件鍍上一層其他金屬或合金。按照物料傳送方式劃分2傳輸線：1主要用于物料的長距離傳送，例如大型倉庫物流、快遞分揀等。流水線：2一種連續(xù)運作的生產(chǎn)線，將不同的工序分配到各個工作站，以實現(xiàn)高效的連續(xù)生產(chǎn)。傳輸線流水線按照自動化程度劃分3剛性自動化生產(chǎn)線智能自動化生產(chǎn)線柔性自動化生產(chǎn)線按照自動化程度劃分3剛性自動化生產(chǎn)線：1通常用于大批量生產(chǎn)單一產(chǎn)品。其特點是生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，但靈活性較差。一旦產(chǎn)品設(shè)計變更，生產(chǎn)線需要重新配置或調(diào)整。柔性自動化生產(chǎn)線：2與剛性生產(chǎn)線相比，柔性生產(chǎn)線可以適應(yīng)多品種、小批量的生產(chǎn)需求。它通過可編程控制器和模塊化設(shè)計，使得生產(chǎn)線可以在不同產(chǎn)品的生產(chǎn)之間快速切換。智能自動化生產(chǎn)線：3這是自動化生產(chǎn)線的高級形式，集成了先進的傳感器、機器人技術(shù)和人工智能算法，能夠自主決策和調(diào)整生產(chǎn)流程，以應(yīng)對生產(chǎn)中的不確定性，實現(xiàn)定制化生產(chǎn)。自動化生產(chǎn)線的控制方式是實現(xiàn)高效、精確和可靠的生產(chǎn)過程的關(guān)鍵。不同的控制方式適用于不同的生產(chǎn)環(huán)境和需求。集中式控制1集中式控制是指將所有控制邏輯集中在一臺或多臺中心控制器上，如PLC或工業(yè)計算機。特點集中控制：所有設(shè)備的控制邏輯都集中在中心控制器上。統(tǒng)一管理：便于集中監(jiān)控和管理整個生產(chǎn)線。易于編程和維護：只需要在中心控制器上進行編程和維護。

主要應(yīng)用場景小型生產(chǎn)線：適用于設(shè)備數(shù)量較少、控制邏輯相對簡單的小型生產(chǎn)線。標準化生產(chǎn)線：適用于生產(chǎn)過程相對固定、變化較少的生產(chǎn)線。分布式控制2分布式控制是指將控制邏輯分布在多個本地控制器上，每個控制器負責一部分設(shè)備或工序的控制。特點多點控制：每個設(shè)備或工序有自己的控制器，可以獨立工作。高可靠性：單個控制器故障不會影響整個生產(chǎn)線的運行。靈活性：便于擴展和調(diào)整生產(chǎn)線。主要應(yīng)用場景大型生產(chǎn)線：適用于設(shè)備數(shù)量多、控制邏輯復雜的大型生產(chǎn)線。模塊化生產(chǎn)：適用于靈活調(diào)整生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)環(huán)境。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)控制3工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通過連接各種設(shè)備和傳感器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集和分析，進而實現(xiàn)智能化控制。特點實時監(jiān)控：通過傳感器實時采集數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控。大數(shù)據(jù)分析：利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，優(yōu)化生產(chǎn)過程。遠程控制：可以遠程監(jiān)控和控制生產(chǎn)線，提高管理效率。主要應(yīng)用場景智能制造：適用于需要高度智能化和自動化的生產(chǎn)環(huán)境。遠程運維：適用于需要遠程監(jiān)控和維護的生產(chǎn)線。1需求分析：首先需要明確生產(chǎn)線的目標是什么。2系統(tǒng)規(guī)劃：根據(jù)需求分析的結(jié)果，規(guī)劃整個系統(tǒng)的架構(gòu)。3硬件選擇：選擇合適的傳感器、執(zhí)行器以及其他自動化設(shè)備。4軟件開發(fā)：編寫控制程序來實現(xiàn)自動化操作。5安全考慮：設(shè)計過程中必須充分考慮到安全性問題，還需要制定詳細的應(yīng)急預案。6測試與調(diào)試：在實際應(yīng)用前，應(yīng)對系統(tǒng)進行全面的測試和調(diào)試。7持續(xù)改進：隨著技術(shù)的發(fā)展和市場需求的變化，生產(chǎn)線也需要不斷地優(yōu)化升級。4.自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝流程規(guī)劃自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝流程規(guī)劃主要用于演示工業(yè)自動化生產(chǎn)線的生產(chǎn)、裝配、倉儲過程，包括智能倉儲站、智能物流站、工業(yè)機器人站和數(shù)控加工站。典型生產(chǎn)流程如下（以一字型組合方式為例）：標準工作流程自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝流程規(guī)劃根據(jù)產(chǎn)品進行生產(chǎn)工藝規(guī)劃、數(shù)控加工編程、工業(yè)機器人編程、PLC編程等工作。工藝規(guī)劃及編程1自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝流程規(guī)劃人工將毛坯料放置于立體倉儲各倉位托盤內(nèi)。毛坯補料2三軸機械手從立體倉庫中按設(shè)定程序取毛坯托盤，并將其轉(zhuǎn)運至智能物流站的“緩沖工位”上。毛坯出庫3自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝流程規(guī)劃AGV按設(shè)定程序行駛至“緩沖工位”下，頂升機構(gòu)開啟，AGV舉起工件托盤，將其轉(zhuǎn)運至“中轉(zhuǎn)工位”上。AGV轉(zhuǎn)運（出庫）4自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝流程規(guī)劃機器人更換1#快換（托盤夾具），將托盤夾緊并按設(shè)定程序從周轉(zhuǎn)臺的“中轉(zhuǎn)工位”上轉(zhuǎn)運至機器人站的“信息識別臺”上。機器人搬運（毛坯）5自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝流程規(guī)劃通過“信息識別臺”上的RFID往托盤上電子標簽寫入“待加工毛坯”信息。信息寫入（RFID）6機器人更換2#快換（毛坯夾具），將托盤上的毛坯取走并轉(zhuǎn)運至數(shù)控加工中心的“工裝夾具（氣動卡盤）”上。機器人搬運（上料）7自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝流程規(guī)劃卡盤自動夾緊毛坯件，加工中心按設(shè)定程序?qū)γ鬟M行銑削、鉆孔等作業(yè)直至加工完成。數(shù)控加工8在線測量系統(tǒng)在加工完成后進行，“測針”按設(shè)定程序?qū)庸ぜM行測量，配合軟件對測量結(jié)果綜合評估。在線測量9自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝流程規(guī)劃機器人將測量完成的工件夾取，氣動卡盤松開，機器人夾取工件從加工中心內(nèi)取出。機器人夾取工件運送至視覺檢測處，攝像頭對工件進行表面檢測（包含氣孔、疏松、飛邊等）缺陷，并通過視覺處理軟件判定結(jié)果。機器人搬運（下料）10智能檢測(視覺)11