一種智能控制系統(tǒng)在工農業(yè)生產中的研究與應用

李敬新

（遼寧軌道交通職業(yè)學院，遼寧 沈陽 110023）

1 研究的意義

在社會生產以及人們的生活中，工農業(yè)自動化技術不斷的創(chuàng)新和發(fā)展，工農業(yè)生產對智能控制的要求越來越高，但控制方法相對傳統(tǒng)，不能完全解決自動化產線、工農業(yè)機器人和立體庫傳輸?shù)裙まr業(yè)現(xiàn)場的智能控制問題。因此，研究設計一種集跟蹤報警、實時監(jiān)測以及有效處理為一體的智能控制系統(tǒng)是必要而有意義的工作。

隨著網絡信息技術的發(fā)展，實現(xiàn)了當今社會各類需求，為人們生產生活提供了便利的條件，使工農業(yè)生產更加信息化、智能化。利用網絡信息技術實時性和共享性的優(yōu)勢，采用智能控制決策的方法，研究開發(fā)一種智能控制系統(tǒng)解決了工農業(yè)現(xiàn)場的控制問題具實用價值。

2 控制系統(tǒng)結構

智能控制系統(tǒng)結構包括控制中心、網絡傳輸模塊、移動智能控制終端和生產線過程設備4 個主要部分組成，其中控制中心包括PC 機和顯示屏；工農業(yè)生產線設備包括取料、分揀設備、工農業(yè)機器人加工部件、產品運送與立體庫存放設備；移動智能控制終端是基于移動終端安裝開發(fā)的智能APP，通過無線網絡傳輸實時數(shù)據遠程控制生產線運行情況；網絡傳輸模塊是利用互聯(lián)網、無線傳輸設備以及研究開發(fā)的SSB-III 總線等組成，智能控制系統(tǒng)結構如圖1 所示。

圖1 智能控制系統(tǒng)結構框圖

整個控制系統(tǒng)需要多個智能傳感器，包括熱釋電紅外傳感器、位移傳感器，主要功能即檢查設備運行情況以及立體庫存放環(huán)境和傳輸設備運行情況；煙霧感應裝置和電流過載監(jiān)控裝置主要監(jiān)測現(xiàn)場是否存在火災等安全隱患；控制中心設置大屏幕和多個上位機顯示器，用來對各個生產區(qū)域進行實施監(jiān)測與控制。

數(shù)據采用互聯(lián)網通信方式和無線通信方式同時雙向傳輸，系統(tǒng)通過數(shù)據分析處理進行手動操作和自動操作實現(xiàn)智能控制，自動控制操作根據觸發(fā)條件由控制中心自動發(fā)送操作指令，手動操作通過無線傳輸數(shù)據到管理員移動終端，根據提示進行手動操作控制，控制系統(tǒng)各部分相互關聯(lián)，運行穩(wěn)定。

3 控制系統(tǒng)的應用

智能控制在工農業(yè)現(xiàn)場的應用主要集中在生產加工過程中、先進制造過程中以及電力系統(tǒng)的控制中。為了解決加工和制造過程中復雜性問題，研究設計本智能控制系統(tǒng)，并應用于標識牌和底座等部件的加工制作生產線方面的應用。

工農業(yè)生產線過程控制即生產加工過程中實時監(jiān)測設備運行環(huán)境和設備故障是否存在異常情況，數(shù)據通過互聯(lián)網和無線設備傳輸?shù)娇刂浦行暮凸芾韱T移動終端，通過數(shù)據分析處理后實現(xiàn)智能化控制。

3.1 取料與分揀過程

取料與分揀是通過智能系統(tǒng)控制機械手抓取待加工毛坯件，根據系統(tǒng)設定的規(guī)格參數(shù)進行自動化取料和分揀。取料與分揀設備包括氣動動力裝置、取料機械手和分揀機構，取料過程通過機械手移動和旋轉完成，將良品和次品分別放在分揀機構的傳送帶上進行下一步處理。該系統(tǒng)的分揀機構具備自動化智能水平高、節(jié)約時間、工作效率高、節(jié)省物料和成本等優(yōu)點，適用于體積小、質量不大的產品取料和分揀。

3.2 機器人加工過程

智能控制系統(tǒng)在生產線加工過程中通過控制工農業(yè)機器人和高精度數(shù)控機床完成。生產線選用了1 臺中科數(shù)控GJ301-T 高精度鉆攻數(shù)控機床、1 臺視覺取料機器人、1 臺六軸多關節(jié)上料機器人和1 臺六軸多關節(jié)下料機器人完成上下料與加工。

視覺取料機器人利用視覺識別功能抓取分揀的良品毛坯件，放置在傳送帶上運輸?shù)綌?shù)控機床待加工區(qū)，通過上料機器人抓取毛坯件裝填到數(shù)控機床，完成標識牌底座和標識牌的圖案與文字刻印等工作，待產品加工完成后由下料機器人取出并放置在產品傳送帶上，運輸?shù)疆a品暫存區(qū)，等待運輸車取走存放。所有工農業(yè)機器人利用互聯(lián)網信息技術通過智能控制系統(tǒng)進行實時通訊并完成全自動運行。

3.3 立體庫存放過程

加工完成的成品通過智能AGV 運輸車運送到立體庫，完成產品的存放。AGV 運輸車啟動之前智能控制系統(tǒng)首先檢測立體庫情況，檢測內容包括立體庫存放環(huán)境、存放容量、存放位置以及智能AGV運輸車是否符合運行條件等情況。

立體庫與AGV 運輸車符合運行條件時控制系統(tǒng)啟動AGV 運輸車并行使到產品暫存區(qū)，車上安裝的視覺系統(tǒng)掃描到等待運輸產品后，由車載機械手抓取產品到車上托盤內并依此擺放，托盤能夠裝載6 件底座或者標識牌，裝載完畢運輸車通過無線傳輸模塊發(fā)送信號到控制中心請求命令，控制中心檢查立體庫具備存放條件后發(fā)送返回命令，AGV 運輸車即運送產品到立體庫空置區(qū)按順序完成產品的存放，然后進行下一個周期的運輸。

4 結 語

本智能控制系統(tǒng)的研究和應用是生產線與智能制造相結合的應用典型，能夠為企業(yè)智能制造化水平的提升提供可靠的解決方案，同時也是企業(yè)設備和生產線革新的良好參照，有利于提高企業(yè)生產設備的智能化水平和我國的智能制造水平。