[發(fā)明專利]一種智能車間平行控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710960936.2
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107861478B
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉強;張磊;陳新;張浩;李寬元;冷杰武
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 佛山市禾才知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44379
• 代理人: 梁永健

一種智能車間平行控制方法，包括以下步驟：步驟A：搭建平行控制仿真平臺；步驟B：建立平行執(zhí)行機制；步驟C：平行控制系統(tǒng)的修正與優(yōu)化；一種智能車間平行控制系統(tǒng)，包括MES模塊，用于下發(fā)生產(chǎn)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(chǎn)指令后轉(zhuǎn)化為機器指令，再經(jīng)過總線控制網(wǎng)絡(luò)模塊同步下發(fā)至底層PLC，通過軟PLC和硬PLC驅(qū)動平行控制仿真平臺和現(xiàn)場裝備運動；總線控制網(wǎng)絡(luò)模塊，用于在MES模塊、SCADA模塊、工控機、實物設(shè)備、整線仿真模型之間建立通訊網(wǎng)絡(luò)；SCADA模塊，用于接收現(xiàn)場裝備和平行控制仿真平臺的現(xiàn)場信息以及運動狀態(tài)、用于接收通過傳感器采集的實時數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)自動化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種智能車間平行控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著消費市場個性化需求日益增長，離散制造行業(yè)生產(chǎn)車間的組織方式呈現(xiàn)出新的特征：車間頻繁更換生產(chǎn)產(chǎn)品或型號，柔性已經(jīng)成為智能車間的內(nèi)在技術(shù)要求。模具、定制裝備、個性化家具等定制型生產(chǎn)行業(yè)具有典型的“多規(guī)格、小批量”生產(chǎn)特征，生產(chǎn)設(shè)備必須具備足夠的加工柔性，通過柔性工裝與加工代碼參數(shù)化等技術(shù)手段，能加工一定規(guī)格差異的產(chǎn)品系列，以便于實現(xiàn)近似規(guī)格產(chǎn)品的批量化生產(chǎn)。高頻換產(chǎn)這一特征同樣存在于3C行業(yè)，除了對制造資源(人力)有柔性作業(yè)能力以外，車間生產(chǎn)組織與調(diào)度也需要有較高的柔性：根據(jù)訂單內(nèi)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特征及對應(yīng)的加工或裝配任務(wù)量分布，動態(tài)調(diào)配制造資源與指派作業(yè)任務(wù)，以提高生產(chǎn)平衡率，最大限度釋放產(chǎn)能。

“雙重柔性”的內(nèi)在需求、“高頻換產(chǎn)”的新型特征與“同步優(yōu)化”的迫切需求給智能車間的運行帶來全新的挑戰(zhàn)，要求對智能車間進行三維可視化與實時化的同步控制，用于進行車間異常的實時響應(yīng)與診斷，車間運行性能的實時監(jiān)控與調(diào)控，當(dāng)前技術(shù)尚不能滿足這些要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明基于數(shù)字孿生技術(shù)提出一種智能車間平行控制方法及系統(tǒng)，用以解決智能車間對緊急插單、質(zhì)量事故、設(shè)備故障等隨機性事件的預(yù)測、實時監(jiān)控與敏捷響應(yīng)問題；利用三維可視化平行控制平臺，解決通過車間設(shè)備控制系統(tǒng)與傳感器數(shù)據(jù)實時收集與多視圖展示、車間運行狀態(tài)的實時監(jiān)控及三維可視化展示、車間性能實時調(diào)控等問題。

為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種智能車間平行控制方法，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(xiàn)場進行精確的數(shù)字化建模，對其進行二次開發(fā),完成模型的運動規(guī)劃和相應(yīng)的動作控制腳本,建設(shè)下行指令通道與上行信息通道，依靠工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，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(xiàn)與上層MES模塊及下層控制網(wǎng)絡(luò)的通訊與集成，搭建與車間現(xiàn)場等價的平行控制仿真平臺；

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

實現(xiàn)車間數(shù)字化模型的軟PLC與車間實物設(shè)備PLC、組態(tài)軟件之間的通訊通道，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的互聯(lián)互通，使得單機實物設(shè)備可以與平行控制仿真平臺上整線所對應(yīng)的單機數(shù)字化模型實現(xiàn)動作同步化；

步驟C：平行控制系統(tǒng)的修正與優(yōu)化：利用平行控制系統(tǒng)，開展訂單的模擬投放與模擬生產(chǎn)，進行車間作業(yè)過程的全視角、跨粒度監(jiān)控，進行執(zhí)行過程各類生產(chǎn)運行指標(biāo)的管控與突發(fā)事件的響應(yīng)處理，進行設(shè)備各類性能分析與執(zhí)行優(yōu)化。

進一步，步驟A中，還包括：

車間靜態(tài)建模：利用三維數(shù)字化建模工具，結(jié)合車間實物設(shè)備及其布局情況，完成對車間設(shè)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(jié)合車間設(shè)備動作與車間物流情況，完成專機設(shè)備與中間設(shè)備動作規(guī)劃、完成在制品物流與運動規(guī)劃、編制運動與動作控制腳本，實現(xiàn)車間的離線模擬運行。

進一步，步驟B中，還包括：