智能制造工程離散行業(yè)自動化生產(chǎn)線設計方案,機械工程論文

智能制造工程離散行業(yè)自動化生產(chǎn)線設計方案,機械工程論文內(nèi)容摘要：針對智能制造行業(yè)小型化生產(chǎn)線方向，依托工業(yè)離散行業(yè)自動化設備的工作特性，采用SIMATICS7-1200PLC系列為主體，結合WINCC與工業(yè)以太網(wǎng)絡技術，進行具有人機交互界面設備監(jiān)控組態(tài)的開發(fā)，建立PLC、WINCC、10T智能工業(yè)網(wǎng)關之間的設備連接，通過工業(yè)智能網(wǎng)關建立服務器與現(xiàn)場層的數(shù)據(jù)通信連接，進而實現(xiàn)生產(chǎn)線的自動化與信息化。本文關鍵詞語：WINCC;S7-1200;信息化;工業(yè)物聯(lián)網(wǎng);設計;Abstract：Aimingatthedirectionofminiaturizedproductionlineinintelligentmanufacturingindustry,relyingontheworkingcharacteristicsofautomationequipmentinindustrialdiscreteindustry,usingSIMATICS7-1200PLCseriesasthemainbody,combinedwithWINCCandindustrialEthernettechnology,carryoutthedevelopmentofequipmentmonitoringconfigurationwithman-machineinterface,theequipmentconnectionamongPLC,WINCCand10Tintelligentindustrialgatewayisestablished,andthedatacommunicationconnectionbetweenserverandfieldlayerisestablishedthroughindustrialintelligentgateway,inordertorealizetheproductionlineautomationandinformatization.Keyword：WINCC;S7-1200;informatization;industrialInternetofThings;design;智能制造工程離散行業(yè)自動化生產(chǎn)線工作流程主要有主件供料、次品分揀、旋轉(zhuǎn)物料、方向調(diào)轉(zhuǎn)、產(chǎn)品組裝及產(chǎn)品分揀等一系列步驟，實現(xiàn)把主料件〔開關基座〕、輔料件1〔推桿及彈簧墊片的組合體〕及輔料件2〔頂絲〕裝配為合格的直動式限位開關，如此圖1所示，并根據(jù)該產(chǎn)品的種類進行分揀的功能。由于原系統(tǒng)的每一個工作站都是獨立存在的，所以當同時有多個物料進入工作站時，將會影響系統(tǒng)的運行效率和穩(wěn)定性，因而需對控制系統(tǒng)進行改良。圖1生產(chǎn)流程設備圖利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關，設計并施行生產(chǎn)線工作站邊緣計算解決方案，實現(xiàn)數(shù)據(jù)分享。實現(xiàn)關鍵數(shù)據(jù)的動態(tài)監(jiān)視、云端數(shù)據(jù)傳輸與獲取等功能。1系統(tǒng)部分1.1西門子S7-1200控制器本設備控制器采用西門子引領小型化系統(tǒng)的最新產(chǎn)品S7-1200。西門子S7-1200控制器使用靈敏、功能強大、可靠性高和抗干擾能力強，可用于控制各種各樣的設備以知足自動化需求。S7-1200具備設計緊湊、組態(tài)靈敏的強大功能，在各種小中型化工業(yè)生產(chǎn)設備中應用，能夠通過以太網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關通信，且價格比S7-300/400低。如此圖2所示。圖2西門子S7-1200控制器1.2工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關10T2050利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關10T2050和Node-RED與騰訊云平臺連接設計并施行生產(chǎn)線工作站邊緣計算解決方案，實現(xiàn)數(shù)據(jù)分享。實現(xiàn)關鍵數(shù)據(jù)的動態(tài)監(jiān)視、云端數(shù)據(jù)傳輸與獲取等功能需求分析工業(yè)云平臺，針對工業(yè)現(xiàn)場完成并實現(xiàn)生產(chǎn)線信息化，通過MQTT協(xié)議將工業(yè)現(xiàn)場設備與云服務器相連，采集、傳輸現(xiàn)場設備數(shù)據(jù)到云端，進而能夠及時地監(jiān)控、分析和處理數(shù)據(jù)，提高工業(yè)生產(chǎn)效率。針對次品分揀站的工業(yè)現(xiàn)場，工業(yè)云平臺能夠?qū)崟r將現(xiàn)場檢測信號和現(xiàn)場設備運行狀態(tài)及經(jīng)過中采集到的物料高度及生產(chǎn)情況進行分析和處理。如此圖3所示。圖3西門子智能網(wǎng)關IOT20501.3系統(tǒng)搭建智能網(wǎng)關、各類客戶端等，互相之間依靠MQTT協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸。10T智能網(wǎng)關采集PLC〔可編程邏輯控制器〕為實現(xiàn)生產(chǎn)線信息化需要搭建一個工業(yè)云平臺，華而不實包括云服務器、現(xiàn)場各類型設備和10T2050的數(shù)據(jù)，主動發(fā)送到已配置好的騰訊云服務器，10T智能網(wǎng)關可以以從騰訊云服務器中獲取指令發(fā)送給PLC等現(xiàn)場設備：客戶端能夠通過MQTT協(xié)議向服務器訂閱相關信息，可以以用〔超文本標記語言〕網(wǎng)頁或工業(yè)APP實時動態(tài)地顯示出來。工業(yè)云平臺的系統(tǒng)搭建如此圖4所示。1.4網(wǎng)絡架構設計此次工業(yè)生產(chǎn)流程主件供料站部分PLC采用西門子S7-1200引領小型自動化系統(tǒng)的產(chǎn)品西門子S7-12001214cdcdcdc；操作站與西門子S7-1200控制器之間采用以太網(wǎng)通信方式，控制器與仿真服務器之間采用以太網(wǎng)通信。如此圖5所示。圖4智能網(wǎng)關搭建網(wǎng)絡圖2控制系統(tǒng)設計2.1邏輯控制流程圖第一站邏輯控制流程圖如此圖6所示。2.2控制回路、控制算法流程圖控制回路及算法流程圖如此圖7所示。3人機交互設計與施行3.1登陸界面登錄界面屬于用戶管理模塊，為了生產(chǎn)和數(shù)據(jù)的安全，這些參數(shù)只能允許指定的賬戶登錄，禁止沒有得到受權的人對重要數(shù)據(jù)進行訪問和操作，登錄界面對不同用戶進行區(qū)分并設置不同的訪問級別，以保證生產(chǎn)和數(shù)據(jù)的安全。如此圖8所示，是人機界面的登錄界面，需要登錄用戶名和密碼來進行人機界面的操作功能。3.2主界面主界面用于切換各個界面，是管理員登錄后的界面，方便管理員操作。如此圖9所示。圖5網(wǎng)絡連接拓撲圖圖6邏輯控制流程圖圖7控制回路及算法流程圖4系統(tǒng)安全分析4.1生產(chǎn)形式切換保衛(wèi)假如生產(chǎn)線需要切換形式，只要在拍下急停按鈕后才可進行形式切換或選擇。松開急停即可啟動。圖8登錄界面操作圖圖9主界面操作圖4.2生產(chǎn)設備故障保衛(wèi)生產(chǎn)線在生產(chǎn)運行經(jīng)過中發(fā)生故障時會報警并會第一時間觸發(fā)報警信號燈和報警器，并自動斷開運行形式。4.3限位軟件保衛(wèi)生產(chǎn)線在運行經(jīng)過中，生產(chǎn)線傳送帶的前后兩端設有傳感器開關，當電機接觸到傳感器，PLC通經(jīng)過序檢測到前后兩端信號，就會立即停止電機。4.4限位硬件保衛(wèi)在生產(chǎn)線傳送帶的前后兩端設有限位開關，當電機觸碰到限位時，立即停止向當下方向運行。4.5系統(tǒng)緊急停止當發(fā)生突發(fā)情況時，按下急停按鈕時，系統(tǒng)無論出于何種狀態(tài)都應該立即停止運動，停止并保持在當下狀態(tài)。4.6系統(tǒng)短路保衛(wèi)在生產(chǎn)設備生產(chǎn)工作中發(fā)生短路或過載時，空氣斷路器會霎時自動跳閘，以防止任何意外事故的發(fā)生。4.7系統(tǒng)設備維護系統(tǒng)由互聯(lián)網(wǎng)實時上傳到云端并監(jiān)控系統(tǒng)當下的運行狀態(tài)當發(fā)生故障時，騰訊云服務器會根據(jù)數(shù)據(jù)分析自動反應維護建議，系統(tǒng)根據(jù)維護建議進行設備維護。4.8漏電危險自動化設備若發(fā)生漏電現(xiàn)象，可能會使操作人員觸電而遭到傷害，為防止觸電傷害，設備應定期檢測線路，設備外殼接地，防止漏電。4.9工位與工位之間互鎖與聯(lián)動安全設備中有電機、形式切換和工位等。當電機正反轉(zhuǎn)時，應當實現(xiàn)互鎖；當形式切換時，自動和單步需實現(xiàn)互鎖。在工廠中，有可能出現(xiàn)人為的錯誤操作，比方當設備正在自動運行時，忽然有人把開關打到單步運行擋。4.10工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)危險隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術廣泛應用，工業(yè)設備能夠通過某種協(xié)議接入互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和信息交互。然而這種開放的網(wǎng)絡化使得工控系統(tǒng)極容易遭到入侵，被黑客修改工業(yè)設備參數(shù)，對工業(yè)環(huán)境造成毀壞，比方造成停機、生產(chǎn)中斷和人員安全等問題。4.11系統(tǒng)誤操作危險在一些沒有設置登錄權限的人機交互界面中，任何人都能夠通過WINCC〔視窗控制中心〕對系統(tǒng)參數(shù)進行修改，如設置界面參數(shù)被篡改，導致系統(tǒng)不穩(wěn)定運行而崩潰。5結束語當前全球化經(jīng)濟環(huán)境穩(wěn)定，工業(yè)生產(chǎn)的企業(yè)中更應該使用行業(yè)最新的自動化設備，進而使企業(yè)具有更高層次的效率及生產(chǎn)質(zhì)量，進而減少產(chǎn)品的可變性，降低生產(chǎn)經(jīng)過中的成本及不必要的能源消耗，進而到達節(jié)能減排的綠色生產(chǎn)指標。低碳節(jié)能成為共鳴。本設計采用PLC為S7-1200控制器，其使用靈敏、功能強大，可用于控制各種各樣的設備以知足自動化需求。在各種小中型化工業(yè)生產(chǎn)設備中應用，且價格比S7-300/400低。PLC具有自行診斷、故障報警、體積小、重量輕和能耗低等優(yōu)勢，通過在面板上的各種指示便于操作人員檢查調(diào)試，大大減少了工作人員的工作量，有助于提高中小型企業(yè)向智能制造方向轉(zhuǎn)型。以下為參考文獻[1]許清海智能制造柔性產(chǎn)線