《工業(yè)機(jī)器人與智能制造》課件33-4.1 智能制造概述

《先進(jìn)制造技術(shù)》單元4

智能制造延時(shí)符單元4智能制造4.1智能制造概述4.2現(xiàn)場(chǎng)總線4.3Profibus總線4.4工業(yè)以太網(wǎng)PROFINET4.5工業(yè)機(jī)器人通信基礎(chǔ)4.6PLC控制系統(tǒng)4.7任務(wù)-工業(yè)機(jī)器人輸入輸出（I/O）的接線學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)(1)了解智能制造的基本概念及其組成；(2)了解工業(yè)機(jī)器人I/O信號(hào)基本原理與概念；(3)了解工業(yè)機(jī)器人的I/O設(shè)定的基本方法。技能目標(biāo)(1)掌握常見(jiàn)總線通信協(xié)議；(2)掌握PR0F1NET/PR0FIBUS的解決方案，掌握PROFINET/PROFIBUS的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及通信過(guò)程；(3)能進(jìn)行簡(jiǎn)單的機(jī)器人I/O信號(hào)的定義。4.1智能制造概述4.1.1智能制造的基本認(rèn)識(shí)4.1.2智能制造網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)4.1.1智能制造的基本認(rèn)識(shí)所謂智能制造（IntelligentManufacturing,IM）,就是面向產(chǎn)品全生命周期，實(shí)現(xiàn)泛在感知條件下的信息化制造。典型智能制造生產(chǎn)線主要由數(shù)控設(shè)備（數(shù)控車床、加工中心等）、6軸機(jī)器人及其導(dǎo)軌（第7軸）、中央控制系統(tǒng)（PLC控制及顯示觸控系統(tǒng)）、MES系統(tǒng)、電子看板等組成。智能制造系統(tǒng)智能制造各重要組成部分（1）電氣控制柜電氣控制柜用于安裝機(jī)器人控制器、PLC、變頻器及調(diào)速控制器、電源、數(shù)據(jù)線路等電氣和信號(hào)部件，采用網(wǎng)孔板的結(jié)構(gòu)，強(qiáng)弱電分離，便于拆裝。連接安全可靠,操作方便靈活。智能制造各重要組成部分（2）MES系統(tǒng)MES(ManufacturingExecutionSystem)即制造企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程執(zhí)行系統(tǒng)，是一套面向制造企業(yè)車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)。MES功能模塊智能制造各重要組成部分（3）RFID信息識(shí)別系統(tǒng)RFID(射頻識(shí)別，RadioFrequencyIdentification)技術(shù)，又稱無(wú)線射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，俗稱電子標(biāo)簽。電子標(biāo)簽已預(yù)埋在工件內(nèi)部，當(dāng)工件從直線輸送單元經(jīng)過(guò)RFID讀寫器處時(shí)，識(shí)別系統(tǒng)無(wú)需與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸便可以準(zhǔn)確地讀取工件內(nèi)的標(biāo)簽信息，如編號(hào)、類型、顏色、形狀等信息。該信息通過(guò)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)總線傳輸給PLC,用來(lái)實(shí)現(xiàn)工件的信息識(shí)別與分揀操作。智能制造各重要組成部分（4）總控PLC可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController,簡(jiǎn)稱PLC）,PLC實(shí)質(zhì)一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，用于自動(dòng)化控制的數(shù)字邏輯控制器，可以將控制指令隨時(shí)加載內(nèi)存內(nèi)儲(chǔ)存與執(zhí)行，具備包括邏輯控制，時(shí)序控制、模擬控制、多機(jī)通信等許多的功能，是智能制造工業(yè)控制的核心部分。采用PLC實(shí)現(xiàn)靈活的現(xiàn)場(chǎng)控制結(jié)構(gòu)和總控設(shè)計(jì)邏輯。PLC總體控制結(jié)構(gòu)智能制造各重要組成部分（5）數(shù)控智能裝備智能裝備主要由數(shù)控機(jī)床（數(shù)控車床、加工中心等）、6軸工業(yè)機(jī)器人（移動(dòng)導(dǎo)軌構(gòu)成機(jī)器人第七軸）及工裝夾具等組成。數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床，能夠根據(jù)已編好的程序，使機(jī)床動(dòng)作并加工零件。工業(yè)機(jī)器人是智能制造生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵設(shè)備，將產(chǎn)品自動(dòng)輸送，在特定工位上準(zhǔn)確、快速完成部件的上下料和裝配等工作，能使生產(chǎn)線達(dá)到較高的自動(dòng)化程度，并可遵照一定的原則相互調(diào)整，滿足工藝點(diǎn)的節(jié)拍要求。智能制造各重要組成部分（6）電子看板用于系統(tǒng)檢測(cè)投影使用，直觀查看系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)?？窗灏蟼}(cāng)監(jiān)控看板、設(shè)備監(jiān)控看板、加工中心刀具管理看板、可視化及工件測(cè)量看板。還可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)方式遠(yuǎn)程投放至生產(chǎn)看板、生產(chǎn)監(jiān)控室等。智能制造各重要組成部分（7）以太網(wǎng)路由器和物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程信息監(jiān)控單元以太網(wǎng)路由器將PLC、機(jī)器人控制器、智能視覺(jué)控制器進(jìn)行組網(wǎng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的相互傳輸，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的高層次應(yīng)用。智能制造各重要組成部分物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程信息監(jiān)控單元可由WSN無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、嵌入式網(wǎng)關(guān)和遠(yuǎn)程信息監(jiān)控軟件構(gòu)成，可實(shí)時(shí)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行環(huán)境信息采集、監(jiān)控，對(duì)產(chǎn)品信息進(jìn)行全程追蹤，并可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程故障識(shí)別與運(yùn)維。監(jiān)控單元提供手機(jī)端APP軟件，可遠(yuǎn)程連接和訪問(wèn)。智能制造各重要組成部分（8）直線輸送單元直線輸送單元是物料運(yùn)輸?shù)纳a(chǎn)線單元，包含一套直流調(diào)速系統(tǒng)，由直流電機(jī)、高精度編碼器、調(diào)速控制器、同步帶輪等組成，由PLC模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)其運(yùn)行的控制，用于傳輸工件。智能制造各重要組成部分直線輸送單元智能制造各重要組成部分（9）AGV移動(dòng)機(jī)器人自動(dòng)引導(dǎo)車也被稱為無(wú)人搬運(yùn)車,如圖所示。是一種由計(jì)算機(jī)控制，自帶動(dòng)力或動(dòng)力轉(zhuǎn)化裝置，裝備有電磁或光學(xué)等自動(dòng)導(dǎo)引裝置并能沿規(guī)定引導(dǎo)路徑自動(dòng)行駛的輪式移動(dòng)運(yùn)輸工具，一般具有安全防護(hù)、移載（裝卸）等功能。智能制造各重要組成部分AGV智能制造各重要組成部分（10）智能視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)智能視覺(jué)系統(tǒng)采用分體交互式智能相機(jī)方案，由可觸控視覺(jué)控制器、相機(jī)、鏡頭和光源等組成，用于檢測(cè)工件的特性，如數(shù)字、顏色、形狀等，還可以對(duì)裝配效果進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)操作。系統(tǒng)通過(guò)I/O電纜連接到PLC或機(jī)器人控制器，也支持串行總線和以太網(wǎng)總線連接到PLC或機(jī)器人控制器，對(duì)檢測(cè)結(jié)果和檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。智能制造各重要組成部分視覺(jué)軟件可以用以下三種方式對(duì)工件進(jìn)行精確分類：①通過(guò)不同顏色區(qū)分（例如紅、黃、藍(lán)、綠、白）；②通過(guò)產(chǎn)品上的字符區(qū)分（例如每個(gè)工件標(biāo)定的字符內(nèi)容為數(shù)字為0?9）；③通過(guò)產(chǎn)品本身的輪廓區(qū)分（例如梯形或圓柱形）。智能視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)4.1智能制造概述4.1.1智能制造的基本認(rèn)識(shí)4.1.2智能制造網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)智能制造網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能制造，網(wǎng)絡(luò)化是基礎(chǔ)，數(shù)字化是工具，智能化則是目標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)化是指使用相同或不同的網(wǎng)絡(luò)將工廠/車間中的各種計(jì)算機(jī)管理軟件、智能裝備連接起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備之間、設(shè)備與人之間的信息互通和良好交互。智能制造網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的智能裝備連接起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)被稱為工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，包括現(xiàn)場(chǎng)總線（如PROFIBUS、CC—Link、Modbus等）、工業(yè)以太網(wǎng)（如PROFINET、CC-LinkIE、Ethernet/IP>EtherCAT、POWERLINK、EPA等）、工業(yè)無(wú)線網(wǎng)（如WIA—PA、WIA-FA、WirelessHART、ISA100.11a等）,對(duì)于控制要求不高的應(yīng)用還可使用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)（如3G、4G以及5G網(wǎng)絡(luò)）。智能制造網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)智能視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)智能制造網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)智能制造的首要任務(wù)是信息的處理與優(yōu)化，工廠/車間內(nèi)各種網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通則是基礎(chǔ)與前提。沒(méi)有互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)采集與交互，工業(yè)云、工業(yè)大數(shù)據(jù)都將成為無(wú)源之水。智能工廠/數(shù)字化車間中的生產(chǎn)管理系統(tǒng)（1T系統(tǒng)）和智能裝備（自動(dòng)化系統(tǒng)）互聯(lián)