《工业机器人与智能制造》课件33-4.1 智能制造概述

《先进制造技术》单元4

智能制造延时符单元4智能制造4.1智能制造概述4.2现场总线4.3Profibus总线4.4工业以太网PROFINET4.5工业机器人通信基础4.6PLC控制系统4.7任务-工业机器人输入输出（I/O）的接线学习目标知识目标(1)了解智能制造的基本概念及其组成；(2)了解工业机器人I/O信号基本原理与概念；(3)了解工业机器人的I/O设定的基本方法。技能目标(1)掌握常见总线通信协议；(2)掌握PR0F1NET/PR0FIBUS的解决方案，掌握PROFINET/PROFIBUS的拓扑结构及通信过程；(3)能进行简单的机器人I/O信号的定义。4.1智能制造概述4.1.1智能制造的基本认识4.1.2智能制造网络系统4.1.1智能制造的基本认识所谓智能制造（IntelligentManufacturing,IM）,就是面向产品全生命周期，实现泛在感知条件下的信息化制造。典型智能制造生产线主要由数控设备（数控车床、加工中心等）、6轴机器人及其导轨（第7轴）、中央控制系统（PLC控制及显示触控系统）、MES系统、电子看板等组成。智能制造系统智能制造各重要组成部分（1）电气控制柜电气控制柜用于安装机器人控制器、PLC、变频器及调速控制器、电源、数据线路等电气和信号部件，采用网孔板的结构，强弱电分离，便于拆装。连接安全可靠,操作方便灵活。智能制造各重要组成部分（2）MES系统MES(ManufacturingExecutionSystem)即制造企业生产过程执行系统，是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统。MES功能模块智能制造各重要组成部分（3）RFID信息识别系统RFID(射频识别，RadioFrequencyIdentification)技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，俗称电子标签。电子标签已预埋在工件内部，当工件从直线输送单元经过RFID读写器处时，识别系统无需与特定目标之间建立机械或光学接触便可以准确地读取工件内的标签信息，如编号、类型、颜色、形状等信息。该信息通过工业现场数据总线传输给PLC,用来实现工件的信息识别与分拣操作。智能制造各重要组成部分（4）总控PLC可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController,简称PLC）,PLC实质一种专用于工业控制的计算机，用于自动化控制的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载内存内储存与执行，具备包括逻辑控制，时序控制、模拟控制、多机通信等许多的功能，是智能制造工业控制的核心部分。采用PLC实现灵活的现场控制结构和总控设计逻辑。PLC总体控制结构智能制造各重要组成部分（5）数控智能装备智能装备主要由数控机床（数控车床、加工中心等）、6轴工业机器人（移动导轨构成机器人第七轴）及工装夹具等组成。数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床，能够根据已编好的程序，使机床动作并加工零件。工业机器人是智能制造生产过程的关键设备，将产品自动输送，在特定工位上准确、快速完成部件的上下料和装配等工作，能使生产线达到较高的自动化程度，并可遵照一定的原则相互调整，满足工艺点的节拍要求。智能制造各重要组成部分（6）电子看板用于系统检测投影使用，直观查看系统当前状态。看板包含料仓监控看板、设备监控看板、加工中心刀具管理看板、可视化及工件测量看板。还可通过网络方式远程投放至生产看板、生产监控室等。智能制造各重要组成部分（7）以太网路由器和物联网远程信息监控单元以太网路由器将PLC、机器人控制器、智能视觉控制器进行组网，进行数据的相互传输，实现工业现场控制系统的高层次应用。智能制造各重要组成部分物联网远程信息监控单元可由WSN无线传感器网络、嵌入式网关和远程信息监控软件构成，可实时对生产过程进行环境信息采集、监控，对产品信息进行全程追踪，并可对系统进行远程故障识别与运维。监控单元提供手机端APP软件，可远程连接和访问。智能制造各重要组成部分（8）直线输送单元直线输送单元是物料运输的生产线单元，包含一套直流调速系统，由直流电机、高精度编码器、调速控制器、同步带轮等组成，由PLC模块实现对其运行的控制，用于传输工件。智能制造各重要组成部分直线输送单元智能制造各重要组成部分（9）AGV移动机器人自动引导车也被称为无人搬运车,如图所示。是一种由计算机控制，自带动力或动力转化装置，装备有电磁或光学等自动导引装置并能沿规定引导路径自动行驶的轮式移动运输工具，一般具有安全防护、移载（装卸）等功能。智能制造各重要组成部分AGV智能制造各重要组成部分（10）智能视觉检测系统智能视觉系统采用分体交互式智能相机方案，由可触控视觉控制器、相机、镜头和光源等组成，用于检测工件的特性，如数字、颜色、形状等，还可以对装配效果进行实时检测操作。系统通过I/O电缆连接到PLC或机器人控制器，也支持串行总线和以太网总线连接到PLC或机器人控制器，对检测结果和检测数据进行传输。智能制造各重要组成部分视觉软件可以用以下三种方式对工件进行精确分类：①通过不同颜色区分（例如红、黄、蓝、绿、白）；②通过产品上的字符区分（例如每个工件标定的字符内容为数字为0〜9）；③通过产品本身的轮廓区分（例如梯形或圆柱形）。智能视觉检测系统4.1智能制造概述4.1.1智能制造的基本认识4.1.2智能制造网络系统智能制造网络系统实现智能制造，网络化是基础，数字化是工具，智能化则是目标。网络化是指使用相同或不同的网络将工厂/车间中的各种计算机管理软件、智能装备连接起来，以实现设备与设备之间、设备与人之间的信息互通和良好交互。智能制造网络系统将生产现场的智能装备连接起来的网络被称为工业控制网络，包括现场总线（如PROFIBUS、CC—Link、Modbus等）、工业以太网（如PROFINET、CC-LinkIE、Ethernet/IP>EtherCAT、POWERLINK、EPA等）、工业无线网（如WIA—PA、WIA-FA、WirelessHART、ISA100.11a等）,对于控制要求不高的应用还可使用移动网络（如3G、4G以及5G网络）。智能制造网络系统智能视觉检测系统智能制造网络系统智能制造的首要任务是信息的处理与优化，工厂/车间内各种网络的互联互通则是基础与前提。没有互联互通和数据采集与交互，工业云、工业大数据都将成为无源之水。智能工厂/数字化车间中的生产管理系统（1T系统）和智能装备（自动化系统）互联