隨著消費(fèi)水平提高，工藝品個(gè)性化需求不斷增加，工藝品生產(chǎn)設(shè)備也要適應(yīng)這種個(gè)性化生產(chǎn)特點(diǎn)。很顯然，一般生產(chǎn)線不能滿足柔性化生產(chǎn)需求，多線生產(chǎn)也會(huì)導(dǎo)致設(shè)備投入成本增加，通過(guò)改變控制系統(tǒng)柔性可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品個(gè)性化、柔性化生產(chǎn)需求[1-3]。本文以平面金屬薄板飾件加工為對(duì)象，分析其加工工藝流程和自動(dòng)化工藝流程，研究平面金屬薄板飾件精加工智能產(chǎn)線控制系統(tǒng)方案、軟硬件架構(gòu)，進(jìn)而完成控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)和優(yōu)化。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、程序優(yōu)化和穩(wěn)定運(yùn)行之后，實(shí)現(xiàn)平面金屬薄板飾件精加工智能產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

　　1智能產(chǎn)線組成及工藝流程分析

　　智能產(chǎn)線以400mm×400mm、厚度為2.5mm以及重量為3.18kg的304不銹鋼板為原材料，加工成形狀各異、表面圖樣不同且具有個(gè)性化的鑰匙扣、標(biāo)牌、吊墜等飾件。圖1所示智能產(chǎn)線配有激光切割機(jī)床、數(shù)控精密雕刻機(jī)床、數(shù)控精密磨削機(jī)床、噴砂機(jī)、清洗機(jī)、視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)(未標(biāo)示)、打包機(jī)以及上下料機(jī)械手和物料傳送帶，裝有APP軟件的移動(dòng)終端和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(未標(biāo)示)。據(jù)圖1可知，智能產(chǎn)線加工工藝流程為:激光切割下料、精雕刻圖加工、磨拋毛邊處理、清洗烘干、噴砂表面霧化、視覺(jué)在線檢查和打包裝盒及產(chǎn)品碼垛，自動(dòng)化工藝流程為:多關(guān)節(jié)機(jī)械手原料上料和廢料下料、直角機(jī)械手半成品搬運(yùn)及平行機(jī)械手半成品及成品搬運(yùn)等，制造流程示意圖如圖2所示。

　　2控制系統(tǒng)方案研究

　　在系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和合理性等理念下，根據(jù)產(chǎn)線制造流程對(duì)各加工和搬運(yùn)單元邏輯關(guān)系、順序和狀態(tài)等進(jìn)行精確控制，合理安排工序間的時(shí)間分配，使各工序有條不紊、協(xié)調(diào)運(yùn)行，提高生產(chǎn)效率。根據(jù)監(jiān)控界面實(shí)時(shí)在線監(jiān)控制造流程，對(duì)事故隱患或極限情況實(shí)時(shí)預(yù)警，具備故障報(bào)警和急停功能，保證產(chǎn)線安全、可靠運(yùn)行。此外，產(chǎn)線控制系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便、易于維護(hù)和防誤操作等。平面金屬薄板飾件精加工智能產(chǎn)線控制系統(tǒng)由上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、下位機(jī)控制系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)組成，如圖3所示。上位機(jī)由工控機(jī)和工業(yè)組態(tài)軟件組成，與下位機(jī)PLC進(jìn)行通訊，對(duì)整個(gè)產(chǎn)線工藝運(yùn)作過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)管，保證產(chǎn)線穩(wěn)定可靠運(yùn)行。下位機(jī)采用通用型PLC及其外圍設(shè)備組成，主要針對(duì)各加工單元和搬運(yùn)單元進(jìn)行生產(chǎn)控制和生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)管，如上料單元是否存在原料脫落、各加工單元之間的前后銜接等，通過(guò)CC-Link實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的閉環(huán)控制，提高產(chǎn)品加工效果和節(jié)能性。產(chǎn)線工作模式采用“自動(dòng)控制”和“手動(dòng)控制”兩種，正常情況下以自動(dòng)控制方式為主，手動(dòng)控制優(yōu)先級(jí)別最高，以便設(shè)備調(diào)試和防止意外情況如設(shè)備故障或自動(dòng)控制存在問(wèn)題時(shí)及時(shí)關(guān)閉設(shè)備。各分站PLC與主站PLC之間采用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通訊，保證整個(gè)產(chǎn)線各個(gè)單元的有序運(yùn)作。

　　3控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　平面金屬薄板飾件精加工智能產(chǎn)線系統(tǒng)包含有多個(gè)加工單元和搬運(yùn)單元，因此控制系統(tǒng)存在輸入輸出信號(hào)、檢測(cè)反饋信號(hào)和執(zhí)行信號(hào)種類(lèi)和數(shù)量較多的特點(diǎn)，是一個(gè)較為復(fù)雜的柔性生產(chǎn)制造控制系統(tǒng)。整體分析時(shí)主要考慮在滿足生產(chǎn)流程和工藝前提下將各加工單元和搬運(yùn)單元輸入輸出變量分配給主站或分站PLC的I/O口，據(jù)此定義I/O口作用，同時(shí)設(shè)置主站和分站PLC之間通訊。根據(jù)各加工單元和搬運(yùn)單元的操作內(nèi)容、操作順序及生產(chǎn)工藝將主站和分站PLC程序進(jìn)行模塊化，在模塊內(nèi)部確定輸入輸出變量與各操作之間的關(guān)系以及相關(guān)的檢測(cè)內(nèi)容和控制方法，進(jìn)而邏輯整合完成程序流程設(shè)計(jì)，平面金屬薄板飾件精加工智能產(chǎn)線程序流程圖如圖4和5所示。程序編制時(shí)，確保語(yǔ)法和文檔正確，細(xì)化設(shè)計(jì)，先模塊后整體;邏輯嚴(yán)密，前后互鎖，確保工序不錯(cuò)位;各種功能具備，具有意外情況預(yù)防和報(bào)警處理等。經(jīng)測(cè)試、修改后在程序基本正確的情況下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。

　　4產(chǎn)線調(diào)試

　　設(shè)備種類(lèi)和工序較多，工藝復(fù)雜，控制流程易錯(cuò)，聯(lián)機(jī)調(diào)試非常重要。在各加工程序、各機(jī)器人程序和系統(tǒng)控制程序完成后，選擇手動(dòng)運(yùn)行模式，進(jìn)行單機(jī)調(diào)試，完善單機(jī)控制程序。其次，選擇自動(dòng)運(yùn)行模式，進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，確保設(shè)備并行處理，無(wú)干擾，進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)控制程序，提升產(chǎn)線整體運(yùn)行效果。最后，對(duì)產(chǎn)線緊急情況、極限狀態(tài)進(jìn)行有效的預(yù)處理，對(duì)故障處理進(jìn)行完善。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行后，產(chǎn)線運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，進(jìn)行驗(yàn)收交付。

　　5結(jié)語(yǔ)

　　對(duì)平面金屬薄板飾件精加工智能產(chǎn)線組成、工藝和制造流程進(jìn)行分析，在完成控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)后進(jìn)行控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，結(jié)合各加工單元和機(jī)器人程序?qū)Ξa(chǎn)線進(jìn)行單機(jī)調(diào)試和聯(lián)機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了平面金屬薄板飾件的自動(dòng)化生產(chǎn)。該產(chǎn)線系統(tǒng)經(jīng)過(guò)兩年的實(shí)際運(yùn)行，產(chǎn)線的穩(wěn)定性好、易操作、易維護(hù)，具備個(gè)性化、柔性化工藝品生產(chǎn)特點(diǎn)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，具有廣泛的應(yīng)用前景。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]徐鵬，李陽(yáng)，顧歡，等.船用針閥體軸類(lèi)工件的自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2017(8):124-128.

　　[2]艾青龍，涂海寧，陸遠(yuǎn).柔性自動(dòng)線生產(chǎn)過(guò)程控制技術(shù)研究[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2016(11):121-124.

　　[3]王俊杰，張偉，金杰峰，等.電動(dòng)汽車(chē)電池裝箱生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2016(2):122-125.

　　《金屬薄板智能產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》來(lái)源：《制造技術(shù)與機(jī)床》，作者：許怡赦 朱永波