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基于FMS的自動化輸送線設計與研究

發布時間:2014-11-12 10:10:22   來源:輸送機http://www.ayxoo.com   作者:上海昱音機械

  柔性制造系統( 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,它的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。自動化輸送線單元是柔性制造系統的重要組成部分,由皮帶輸送機、滾筒輸送機、轉彎輸送機組成,由PLC控制,并通過ProfiBus-DP總線與總控制單元進行數據交換,接受用戶的控制和管理。
  1、柔性制造系統的總體組成和工作流程
  柔性制造系統由自動化立體倉庫單元、AGV運載機器人、自動輸送線裝置、CCD形狀檢測系統、六自由度行走搬運機器人、六自由度焊接機器人、數控車床、加工中心及相應附屬設備組成。系統運用Profibus-DP總線及開發型組態軟件等網絡通訊技術,使主控制臺對各單元設備進行集成控制,能夠根據生產任務的變化,通過簡單地改變軟件設置的方法進行調整,以適宜于多品種、中小批量生產。
  系統開始工作前,人工將不同工件和托盤按照事先規劃好的各零件毛坯區域送入原料庫貨架。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,按照工序流程在數控車或加工中心、焊接機械臂上進行加工。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貨架。同時,軟件記錄信息,以便管理,進而完成一個工作流程。其系統結構和工作流程如圖1 所示。

系統結構及工作流程圖
圖1  系統結構及工作流程圖

  2、自動化輸送線單元設計與控制
  (1)單元組成及功能

自動化輸送線庫單元
圖2  自動化輸送線庫單元

  輸送線單元由2套皮帶輸送機、1套滾筒輸送機、2臺90°轉彎輸送機組成,如圖2所示。皮帶輸送機與轉彎輸送機支架為鋁合金型材框架,框架下方安裝有調整支腳和滾輪。每條皮帶輸送機由金屬支架、皮帶、滾筒、電機與減速器組成,采用交流電機驅動,變頻調速,并且輸送機上裝有位置傳感器;滾筒輸送機為鋼架結構,由優質鋼板加工而成,采用三相異步電機驅動,變頻器調速,并且輸送機上裝有位置傳感器;轉彎輸送機為鋁合金型材框架,由直流電機+減速器驅動。
  (2)電氣控制系統設計
  輸送線單元的主電路與控制電路如圖3所示。

輸送線單元電路
圖3  輸送線單元電路

  輸送線由歐姆龍PLC控制,型號為CP1HXA40DT-D,根據工序動作需要,共需40個輸入點,12個輸出點,所以使用了一個CPM1A-20EDR1擴展I/O單元。輸入點包括輸送線上安裝的行程開關、對射光電開關等;輸出點包括電機啟動、停止、急停開關等。PLC梯形圖分為初始化、主程序、復位、總控調試等,共八段,1530步。
  (3)控制軟件設計
  柔性制造系統總控制單元由1臺研華IPC-610H工控機作為主控機,主控軟件為操作人員使用的前臺程序,軟件運行平臺為WindowsXP,使用組態王軟件開發?偪刂茊卧ㄟ^ProfiBus-DP 總線通訊采集各分站信息,并協調各個分站動作,同時實現人機交互界面接受用戶控制,其操作分為連續自動和各分站手動控制兩種方式。
  輸送線單元通過歐姆龍PLC的Profibus通訊模塊與主站控制計算機進行通訊,通過主控軟件的設定,控制輸送線運行。輸送線處于運行狀態時,工件在傳送帶出庫點上擋住出庫點的光電對射傳感器,系統檢測到反饋信號,由AGV小車或機械臂進行下一個動作,達到整體配合的目的。
  經過詳細設計與研究,將自動化輸送線單元通過ProfiBus-DP工業現場總線納入柔性制造系統,實現了從毛坯出庫、運送、加工、工件返回到入庫的物流輸送全過程。系統運行狀態良好,在生產車間的工作得到了很好的應用,對建立類似的大型自動化輸送線具有重要的借鑒作用。



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