智能制造島硬件連接及信號處理分析與應(yīng)用方法

趙雷鳴 楊麗敏

通用技術(shù)集團(tuán)大連機(jī)床有限責(zé)任公司 遼寧大連 116620

1 智能制造島簡介

1.1 硬件配置

智能制造島是由西門子系統(tǒng)VDF850A立式加工中心與DMTG機(jī)器人組成的。

VDF850A至少需具備自動(dòng)氣動(dòng)門、自動(dòng)液壓/氣壓夾具才能夠滿足自動(dòng)上下料的功能。

1.2 通訊方式

無論是智能制造島還是大型生產(chǎn)線，通訊主要有兩種方式，總線交互通訊方式（快速以太網(wǎng)、ROFINET、PROFIBUS、Modbus/TCP、CC-link等）和點(diǎn)對點(diǎn)交互通訊方式。

總線通訊方式具有連線簡單方便、傳輸數(shù)據(jù)大，傳輸速率高，適合遠(yuǎn)距離傳輸，但價(jià)格相對略高，并需要保證各設(shè)備支持統(tǒng)一的的通訊方式，適合于大型智能生產(chǎn)線。

點(diǎn)對點(diǎn)通訊方式：硬件接線略多，傳輸數(shù)據(jù)數(shù)量受PLC的外部IO點(diǎn)數(shù)限制，不適合大數(shù)據(jù)傳輸，但價(jià)格便宜，且各設(shè)備有PLC IO輸入輸出即可，不受系統(tǒng)通訊協(xié)議限制，適合于小型智能制造自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用[1]。

本文的智能制造島選擇點(diǎn)對點(diǎn)的硬件連接方式進(jìn)行交互通訊。

2 電控工藝流程及信號說明

2.1 電氣工藝流程

（1）首次上電，機(jī)床選擇聯(lián)機(jī)模式，人員檢查機(jī)床外設(shè)，機(jī)床就緒；

（2）機(jī)器人給機(jī)床發(fā)送遠(yuǎn)程啟動(dòng)，夾具夾緊、自動(dòng)門關(guān)閉，加工工件。

（3）加工完成后，機(jī)床自動(dòng)門打開，夾具所有氣缸松開，機(jī)床軸移動(dòng)到固定換料位置，發(fā)出“換料許可”信號請求換料。

（4）機(jī)器人移動(dòng)到機(jī)床內(nèi)，給機(jī)床換料（先下料，后上料），換料完成后機(jī)器人給機(jī)床發(fā)送“換料完成”信號。

（5）機(jī)床接受到“換料完成”信號后，回到程序開頭，返回到第（2）項(xiàng)，進(jìn)行循環(huán)（2）-（5）項(xiàng)。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)信號定義

我們根據(jù)電氣工藝流程，將機(jī)床與機(jī)器人交互信號標(biāo)準(zhǔn)定義如下表1所示。

2.3 點(diǎn)對點(diǎn)信號連接

點(diǎn)對點(diǎn)信號連接注意事項(xiàng)，PLC硬件輸入輸出類型，分為PNP、NPN輸入輸出，目前市場常見的輸入輸出類型皆為PNP形式，我們本臺使用的輸入輸出類型也為PNP形式，機(jī)床和機(jī)器人的交互信號使用無源點(diǎn)經(jīng)過繼電器觸點(diǎn)傳送給對方[2]。

3 交互程序示例及說明

機(jī)床宏程序 機(jī)器人程序

M100；門關(guān) Servo On；機(jī)器人使能

M102；夾具夾緊 Wait M_In（1）=1；等待機(jī)床就緒

…… M_Out（1）=1；發(fā)送機(jī)床啟動(dòng)

M98P8888；加工程序 Dly0.5；

…… M_Out（0）=0；啟動(dòng)信號0.5S后關(guān)閉

M05；主軸停止 *loop；標(biāo)簽

G91G28Z0；Z移到安全位置 Wait M_In（2）=1；等待機(jī)床加工完成

G91G28X0Y0；XY移到換料位置 ……

M103；夾具松開 機(jī)器人換料動(dòng)作程序

M101；門開 ……

M30； M_Out（9）=1；換料完成

GoTo *loop

注：以上程序?yàn)榻换ズ唵纬绦蚴纠?，機(jī)床以PLC程序及宏程序、機(jī)器人由循環(huán)程序、外部IO控制來完成交互程序、控制動(dòng)作及安全互鎖[3]。

表1

4 結(jié)語

以上為小型智能制造島硬件連接及信號處理分析與應(yīng)用說明，目前越來越多的智能生產(chǎn)線受到廠家青睞并在工廠中應(yīng)用，大大的減少人工勞動(dòng)力的投入，并極大的提高了生產(chǎn)效率，除完成智能化上下料生產(chǎn)，可完成復(fù)雜多工序交互，智能刀具壽命管理，工件計(jì)數(shù)等，針對工業(yè)4.0智能制造可以通過總線通訊，基于此文原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展升級，還可以將生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)等與車間生產(chǎn)制造管理系統(tǒng)交互，完成進(jìn)一步的智能化升級。