[發明專利]一種智能車間平行控制方法及系統

有效

• 申請號: 201710960936.2
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107861478B
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 劉強;張磊;陳新;張浩;李寬元;冷杰武
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 佛山市禾才知識產權代理有限公司 44379
• 代理人: 梁永健

1.一種智能車間平行控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟A：搭建平行控制仿真平臺：利用第三方仿真軟件對實際車間現場進行精確的數字化建模，對其進行二次開發,完成模型的運動規劃和相應的動作控制腳本,建設下行指令通道與上行信息通道，依靠工業控制網絡，建立軟PLC與硬PLC的通訊機制及軟硬PLC異步周期同步化保障機制，實現與上層MES模塊及下層控制網絡的通訊與集成，搭建與車間現場等價的平行控制仿真平臺；

步驟B：建立平行執行機制：基于數字孿生技術，完成車間設備模型與其實物的動作同步的平行執行機制；

實現車間數字化模型的軟PLC與車間實物設備PLC、組態軟件之間的通訊通道，實現數據和信息的互聯互通，使得單機實物設備可以與平行控制仿真平臺上整線所對應的單機數字化模型實現動作同步化；

步驟C：平行控制系統的修正與優化：利用平行控制系統，開展訂單的模擬投放與模擬生產，進行車間作業過程的全視角、跨粒度監控，進行執行過程各類生產運行指標的管控與突發事件的響應處理，進行設備各類性能分析與執行優化。

2.根據權利要求1所述的一種智能車間平行控制方法，其特征在于：步驟A中，還包括：

車間靜態建模：利用三維數字化建模工具，結合車間實物設備及其布局情況，完成對車間設備的三維建模，動件與不動件分類建模，在仿真軟件上進行整線虛擬裝配；

整線動作建模：在完成整線虛擬裝配的前提下，結合車間設備動作與車間物流情況，完成專機設備與中間設備動作規劃、完成在制品物流與運動規劃、編制運動與動作控制腳本，實現車間的離線模擬運行。

3.根據權利要求2所述的一種智能車間平行控制方法，其特征在于：步驟B中，還包括：

建立數據同步通訊通道：通過工業以太網，在MES模塊、SCADA模塊、工控機、實物設備、整線仿真模型之間建立通訊網絡，采用數字式、雙向傳輸、多分支結構的現場總線通信網絡，確定通訊協議標準、指令格式標準、現場信息格式，建立平行控制系統中數據同步通道，實現各個環節數據和信息的互聯互通；

平行控制系統的內部反饋：在完成平行控制仿真平臺的搭建和建立數據同步通訊的基礎上，建立車間平行控制系統的內部反饋機制；

一方面，通過MES模塊下發生產指令到各個單元管控模塊，各單元管控模塊接收到生產指令后轉化為機器指令，再經過總線控制網絡模塊同步下發至車間實物設備PLC，通過軟硬PLC驅動平行控制仿真平臺和現場裝備運動；

另一方面，現場裝備和平行控制仿真平臺的現場信息以及運動狀態通過傳感器采集的實時數據，經過總線控制網絡模塊上傳至SCADA模塊，再將各個環節的狀態和數據反饋給MES模塊，從而形成一個閉環網絡。

4.根據權利要求3所述的一種智能車間平行控制方法，其特征在于：步驟C中，還包括：

平行控制系統的模擬生產：對平行控制系統進行大量真實的訂單投放，系統的設計各種試驗，引入各種不確定性的因素和事件，并且以統計學的方法對平行控制仿真平臺的模擬生產的輸出效果進行分析并存放至知識庫，進而可以用來驗證實際生產可能出現的各種隨機性事件；

平行控制仿真平臺與現場車間控制系統的交互操作：基于數字孿生技術將車間現場與平行控制仿真平臺進行連接，由車間管控中心MES模塊對兩套控制系統的生產行為進行實時的動態對比與分析，研究對各自未來狀況的借鑒和預估，相應地調節雙方的控制與管理方式；根據訂單內產品的結構特征及對應的加工或裝配任務量分布，動態調配制造資源與指派作業任務，以提高生產平衡率，最大限度釋放產能。

5.使用如權利要求4所述的一種智能車間平行控制方法的系統，其特征在于：包括

MES模塊，用于下發生產指令到各個單元管控模塊；

單元管控模塊，用于將收到的生產指令后轉化為機器指令，再經過總線控制網絡模塊同步下發至車間實物設備PLC，通過軟PLC和硬PLC驅動平行控制仿真平臺和現場裝備運動；

總線控制網絡模塊，用于在MES模塊、SCADA模塊、工控機、實物設備、整線仿真模型之間建立通訊網絡；

SCADA模塊，用于接收現場裝備和平行控制仿真平臺的現場信息以及運動狀態、用于接收通過傳感器采集的實時數據。