ob体育基于MES体例的智能筑制切削加工体例架构安排

　　本文设计了智能制造切削加工系统的总体架构，并结合MES软件将数控车床、加工中心、PLC、机器人、RFID及立体仓库等信息系统进行有效结合，完成了生产过程的智能化管理，对同类企业进行智能制造技术的应用提供了可借鉴的经验。

　　智能制造系统在功能层面上可以分为应用层、执行层、感知层和网络层。应用层为各种生产需求提供解决方案，主要包括智能工厂和自动化生产线；执行层使用各种智能装备，如机器人、智能机床、3D打印等生产数据自动化的装备实现自动化作业；感知层通过RFID、机器视觉等各种传感器收集作业过程中产生的数据；网络层则通过工业互联网通信手段，将生产数据通过SCADA系统进行采集监控，或上传至云端进行处理分析。

　　智能切削加工系统主要由1台汇博HR20-1700-C10六自由度工业机器人、1台数控车床、1台加工中心(含在线套MES管理软件、机器人工具换装系统、导轨、工件、电气控制柜、触摸屏、计算机等组成。

　　系统组成如图1所示，主控PLC通过交换机与MES系统、触摸屏HMDRFID读卡器通信模块及机器人实现网络连接。并且配置了2个16入16出的继电器输出型的输入输出模块，分别用于与数控车床及加工中心进行信号交互。同时配置了2个16入的DI模块，用于对立体仓库30个仓位的检测。另外，立体仓库上的按钮和指示灯、PLC主控柜上的按钮和指示灯等其他I/O，均通过PLC自带的I/O来实现。

　　智能制造切削加工系统的基本运行流程如图2所示，实现了零件从图纸到成品入库的整个过程。整个过程分为4大部分：第1部分为加工准备，根据CAD图纸结合加工工艺进行CAM编程并归档到MES系统指定文件夹下；第2部分为MES系统操作，MES向中央控制系统发送启动指令，PLC根据指令调度机器人去相应仓位取毛坯件，且机器人在取件之前和上料完成之后都要进行RFID写入，将工件的材质、类型、加工状态等信息写入到RFID卡片中，更新工件状态；第3部分为PLC的控制操作，在机器人完成上料动作之后PLC向MES系统请求上传数控机床对应零件的加工程序；MES系统接收到请求上传指令后，将目前任务对应的加工程序上传至相应机床ob体育。加工完成后，中央控制系统调度机器人进行取件和入库操作；第4部分为加工执行层，响应PLC的指令，完成相应的加工操作，且MES系统通过在线测量装置对加工检测结果进行判别，给出是否需要进行返修的结论，如果需要返修，则根据加工的目标尺寸与实际零件尺寸进行比较，得到刀具补偿，然后启动返修。

　　主控PLC往上连接MES系统，往下连接机器人、车床、机床及RFID，主要实现流程信息上传下达的作用。程序的编写采用“总-分”的模块化方式来实现。在PLC控制程序的主程序块中，主要对各个功能模块的主程序进行调用。主程序块及其调用的子模块见表1，系统调用子函数块的流程如图3所示。

　　机器人在整个控制系统中的主要作用是完成CNC和数控车床的上、下料及立体仓库中料件的取放，并在取放料后利用机器人末端安装的RFID读写器读写RFID信息，以完成零件信息的更新并上传给MES系统。机器人在智能切削加工系统中的主要示教任务如表2所示。

　　每个示教任务对应一个子程序，其中子程序1-8为流程功能子程序，由PLC发出对应的示教指令，机器人主程序接收到示教指令后调取相应功能子程序运行。子程序9-12分别需要远程控制数控车床和加工中心的卡盘的打开/关闭。机器人调取相应子程序时，将相应的打开/关闭命令发送给PLC，由PLC转发给数控车床或加工中心实现控制。

　　MES系统在智能制造系统中的作用是贯穿始终的，且与PLC通信采取应答机制。通过MES系统创建订单任务，订单管理如图4所示。

　　MES系统发出初始化命令，对加工系统进仃初始化复位。再对料库待加工工件情况进行盘点，盘点完成后启动加工系统运行。运行过程中，MES系统在进行运行状态监控的同时，会对运行数据进行记录与分析，并根据生产情况和设备运行状况适时下达命令，给出提示与警报。表3给出了 MES与PLC交互的部分变量含义，MES系统可按照“上传程序及创建订单-料库盘点-复位-启动-下发订单-检测及返修”流程操作运行。

　　该文结合目前智能制造领域的研究现状及特点，设计实现了智能制造切削加工系统的总体框架。在该系统框架下，结合MES系统给出了智能切削加工系统的生产制造流程。MES系统贯穿于整个智能切削加工系统中，可对生产过程进行精确控制，节省人力成本，系统可实时进行加工数据的跟踪以及对加工产品的修正，能够较好地满足企业对传统生产模式升级的需求。ob体育