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          基于現(xiàn)場總線的工業(yè)機器人監(jiān)控系統(tǒng)研究

          作者: 時間:2013-02-22 來源:網(wǎng)絡 收藏


          3 基于技術的機器人

          3.1控制網(wǎng)絡設計

          在制造業(yè)的生產(chǎn)過程中,加工流程之間需要緊密的配合與協(xié)作,因此各機器人之間的通信與傳感器數(shù)據(jù)的共享必不可少,這一性能對生產(chǎn)中出現(xiàn)的異常情況,例如缺料、故障、卡死等的智能化處理尤為重要。傳統(tǒng)的集中通信方式存在硬件結構復雜、現(xiàn)場布線困難、不易于擴展能力和實時性差等缺點,難以滿足高速、精密的協(xié)調(diào)化加工需要。為此,采用技術將眾多分散的底層傳感器和執(zhí)行器連接起來,各底層控制器和監(jiān)控級計算機都作為網(wǎng)絡結點接入總線,構成具有高速數(shù)據(jù)通信和信息共享特點的控制網(wǎng)絡。在控制網(wǎng)絡中,各個控制級的智能結點都將相關的生產(chǎn)數(shù)據(jù)以網(wǎng)絡變量的形式發(fā)送到網(wǎng)絡中,監(jiān)控主機和其它控制級的智能結點都可以根據(jù)程序設定對這些數(shù)據(jù)進行訪問并分析處理,從而實現(xiàn)理想的全局監(jiān)控效果以及各底層在加工過程中的良好配合,尤其在生產(chǎn)線中的異常情況處理中,將會發(fā)揮重要的作用。對于有高級智能化信息處理功能的機器人和計算機,所有這些實時性數(shù)據(jù)都為進一步的傳感器融合和信息融合創(chuàng)造了條件。

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          圖2是一個制造業(yè)生產(chǎn)中應用LonWorks技術實現(xiàn)機器人聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的方案。系統(tǒng)中主干網(wǎng)采用總線式結構,將廠區(qū)內(nèi)各車間與辦公樓中的核心監(jiān)控主機相連;各子網(wǎng)分布于車間內(nèi)部,均采用環(huán)形結構,從而有效地克服網(wǎng)絡斷線故障帶來的影響。每個子網(wǎng)都通過一個相應路由器連接到主干網(wǎng)上,實現(xiàn)與控制網(wǎng)絡主機之間的通信。不同監(jiān)控對象所用的傳感 器和執(zhí)行器類型不同,且分散分布于全廠各處,如采用一般的集散控制方式,很難將之連接在同一系統(tǒng)中,而技術的開放性則能很容易地解決這一問題。生產(chǎn)加工中的各種監(jiān)測信號分為兩路,所獲得的兩組信號,一組連接在現(xiàn)場的機器人控制器內(nèi),實現(xiàn)相對獨立的局部控制。另一組監(jiān)測信號以及生產(chǎn)線上各機器人的控制信號則連接到分布于各車間的智能模塊的I/O口上,通過現(xiàn)場總線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡傳輸,以實現(xiàn)對機器人的現(xiàn)場控制與網(wǎng)絡遙操作相結合的監(jiān)控體系。這樣,當生產(chǎn)線中出現(xiàn)異常情況時,通過控制網(wǎng)絡即可實現(xiàn)對多個機器人之間的工作協(xié)調(diào),并進行異常情況的緊急處理;而當現(xiàn)場總線網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時,相對獨立的機器人系統(tǒng)仍然可以正常地工作。

          3.2系統(tǒng)監(jiān)控與管理

          經(jīng)過智能模塊的計算和轉(zhuǎn)換,各種現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡送到監(jiān)控中心的計算機,通過FIX或其它組態(tài)軟件,以DDE動態(tài)數(shù)據(jù)交換(Dynamic Data Exchange)或ODBC開放式數(shù)據(jù)庫互聯(lián) (Open Database Connectivity)接收網(wǎng)上數(shù)據(jù),生成數(shù)據(jù)文件并實時顯示,實現(xiàn)對全廠生產(chǎn)現(xiàn)場各機器人的在線監(jiān)控,并對異常信號還可以進行多媒體的聲光報警。FIX組態(tài)軟件編寫的程序還可以對各智能模塊的拆卸、斷電和故障做出判斷并報警。

          為滿足企業(yè)信息化管理的需要,可在插有Lonworks網(wǎng)卡的控制網(wǎng)監(jiān)控主機的內(nèi)部另外再插一塊TCP/IP的企業(yè)內(nèi)部Intranet網(wǎng)卡,利用FIX或其它組態(tài)軟件實現(xiàn)企業(yè)管理中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)共享。各相關的被授權部門則可通過企業(yè)內(nèi)部網(wǎng),根據(jù)各自的訪問權限對生產(chǎn)過程進行遠程監(jiān)視。此外,組態(tài)軟件還具備有自動生成報表的功能,可生成全廠和各車間的各類報表,各類信息數(shù)據(jù)都能直接提供給企業(yè)的管理人員,并在此基礎上構建CIMS或ERP等形式的企業(yè)信息化管理系統(tǒng),用以支持全廠和各車間管理與決策,其數(shù)據(jù)流向方式如圖3所示。

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          此外,制造業(yè)生產(chǎn)的管理具有雙重性,根據(jù)產(chǎn)品加工過程流程進行的縱向管理,或者根據(jù)生產(chǎn)工藝類型和人員配備進行的橫向管理。以機器人加工技術為代表的現(xiàn)代化生產(chǎn)線系統(tǒng)具有高度的連續(xù)性,從最初的元件或毛坯,經(jīng)過多個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的逐步的加工和裝配,最后形成產(chǎn)品,整個過程前后連貫,其管理模式是縱向的。而另一方面,在同一工廠的不同車間中,各條生產(chǎn)線上都具有處于相同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的機器人設備和操作維護人員,例如每條生產(chǎn)線上都有進料、裝配和包裝等環(huán)節(jié),如果是生產(chǎn)同一種產(chǎn)品,則各生產(chǎn)線中各環(huán)節(jié)都是平行且相同的。為了以最高效率發(fā)揮人力資源,以便于設備的維護和生產(chǎn)的進行,同類生產(chǎn)和技術人員應能夠分工管理分布于不同車間中的同一類生產(chǎn)工藝和設備,同時也可以減少生產(chǎn)線維修的備件數(shù)量。這樣就可以最大限度的減少備用勞動力人員,由每車間一組備用人員精簡到全廠多個車間共用較少組的備用人員,也就是橫向化管理模式。


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