賴思琦，尹顯明，楊應洪

(1.西南科技大學工程技術中心，四川綿陽621010;2.西南科技大學制造科學與工程學院，四川綿陽621010)

柔性制造系統(tǒng) (FMS)是一個由計算機集成管理和控制的、用于高效率地制造中小批量、多品種零部件的自動化制造系統(tǒng)，其應用圓滿地解決了機械制造高自動化和高柔性之間的矛盾。PROFIBUS-DP總線具有速度快、成本低、適用于控制系統(tǒng)與分散外部設備之間通信的特點，因此，基于PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線及開發(fā)型組態(tài)軟件等網(wǎng)絡通訊技術，構建柔性制造系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，既可實現(xiàn)對整個FMS系統(tǒng)的集中控制，又能分別控制各個外部單元［1］。

1 柔性制造系統(tǒng)的總體方案和工作流程

某中心構建的柔性制造系統(tǒng)結構如圖1所示［2-3］。

圖1 系統(tǒng)結構圖

該系統(tǒng)包括碼垛機與立體倉庫從站單元、CCD圖像視覺檢測從站單元、六自由度串聯(lián)搬運機器人從站單元、焊接工業(yè)機器人從站單元、自動輸送線控制從站單元、AGV運載機器人單元、數(shù)控車床、加工中心以及主控制單元。其中焊接工業(yè)機器人、數(shù)控車床、加工中心為生產(chǎn)單元，碼垛機與倉庫、AGV運載機器人、輸送線裝置、搬運機器人為物料單元，主控制單元用于處理系統(tǒng)各種信息。系統(tǒng)空間尺寸為16 m×10 m×3.5 m。

系統(tǒng)開始工作前，人工將不同工件和托盤按照事先規(guī)劃好的各零件毛坯區(qū)域送入原料庫。工件或毛坯由碼垛機從自動化立體倉庫的原料倉庫中取出。此時AGV按照預定軌道運行到取料位置，通過出庫平移臺，毛坯由AGV送至自動輸送線，經(jīng)六自由度搬運機器人送到柔性制造加工單元中，按照工序流程在數(shù)控車床或加工中心、焊接機器人上進行加工。加工完成后，由機器人取出工件，通過輸送線和AGV一起運行，將工件放回入庫平移臺上，由碼垛機拾取送入倉庫成品庫。同時，軟件記錄信息，以便管理，進而完成一個工作流程［4］。

2 控制系統(tǒng)設計

控制系統(tǒng)以1臺帶Siemens CP5611卡的研華IPC-610H工控機作為主控機，六自由度串聯(lián)搬運機器人由PC104嵌入式控制器控制，焊接工業(yè)機器人通過歐姆龍PLC控制，CCD圖像視覺檢測單元由 PBOEM4-PCI從站卡控制，碼垛機與立體倉庫、輸送線裝置單元由歐姆龍PLC控制，AGV運載小車單元由無線數(shù)傳模塊控制，數(shù)控車床與加工中心用IO模塊控制。主控制單元通過PROFIBUS總線控制、協(xié)調(diào)各個分站動作，其組網(wǎng)結構如圖2所示［5］。

圖2 系統(tǒng)組網(wǎng)圖

主控制軟件為操作人員使用的前臺程序，軟件運行平臺為Windows XP，使用組態(tài)王6.53軟件開發(fā)，采用STEP7和SIMATIC NET6.3實現(xiàn)PROFIBUS-DP協(xié)議網(wǎng)絡配置。主控制單元通過局域網(wǎng)，基于TCP/ IP協(xié)議，與物流倉儲管理系統(tǒng)部分進行連接交互。各個單元均同時提供PROFIBUS總線協(xié)議解釋以及連續(xù)控制部分和用戶GUI界面手動控制部分［6］。

主控制軟件的操作方式有自動和手動兩種，分為“自動控制”、“碼垛機與立體倉庫”、“傳送帶”、“視覺檢測”等，共7個模塊，其程序流程如圖3所示。

圖3 程序流程圖

其中系統(tǒng)自動控制的部分代碼如下:

系統(tǒng)自動控制界面如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)自動控制界面

3 結束語

控制系統(tǒng)通過PROFIBUS-DP工業(yè)現(xiàn)場總線采集信息，協(xié)調(diào)動作，將碼垛機與倉庫、輸送線、AGV機器人、焊接工業(yè)機器人等分站單元與主控制單元聯(lián)成一個有機整體，實現(xiàn)了從毛坯出庫、運送、加工、工件返回到入庫的全過程。該柔性制造系統(tǒng)運行狀態(tài)穩(wěn)定，在該中心的生產(chǎn)和教學得到了很好的應用和發(fā)展。

【1】馬超.基于Profibus現(xiàn)場總線的柔性制造系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)［D］.合肥:合肥工業(yè)大學，2010.

【2】李作海，姚錫凡.基于RFID的信息集成柔性制造系統(tǒng)設計研究［J］.組合機床與自動化加工技術，2011(4): 14-18，23.

【3】吳立.關于柔性制造的研究［J］.機床與液壓，2010，38 (14):9-11.

【4】楊秀建，張強，林清國.一種立體倉庫試驗臺堆垛機速度控制優(yōu)化方案［J］.機床與液壓，2007，35(1):93-95.

【5】王鋒，王品，李家霽.基于IO接口的柔性制造系統(tǒng)及其實現(xiàn)［J］.組合機床與自動化加工技術，2009(12):78-81.

【6】謝志余.柔性制造系統(tǒng)(FMS)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷集成研究［J］.機床與液壓，2011，39(3):142-143，131.