CN102854855A

CN102854855A - 一种柔性生产线监控***

Info

Publication number: CN102854855A
Application number: CN2012102983499A
Authority: CN
Inventors: 王照亮; 于会龙; 邢雨
Original assignee: Shanghai Sany Precision Machinery Co Ltd
Current assignee: Shanghai Sany Precision Machinery Co Ltd
Priority date: 2012-08-21
Filing date: 2012-08-21
Publication date: 2013-01-02

Abstract

本发明公开了一种柔性生产线监控***，包括显示模块、处理模块、数据存储模块、通讯接口模块、数据转换模块以及分布在柔性生产线上的各监控部件；显示模块连接处理模块，处理模块连接数据存储模块，数据存储模块通过通讯接口模块与数据转换模块连接；本发明的有益效果是：实现对柔性生产线上的不同设备的数据读写功能，且搭建了监控***的整体框架，既实现了刀具、加工程序和各设备的统一管理，又丰富了该监控***的功能，同时***配置部件的设置可以使该监控***实现智能化，并具有很好的扩展性。

Description

一种柔性生产线监控***

技术领域

本发明涉及柔性生产线的监控领域，尤其涉及一种柔性生产线监控***。

背景技术

高端装备业作为中国十二五期间重点发展项目，其中高档数控机床和重大装备是国家科技重大专项之一。数控机床水平高低是衡量一个国家工业发达程度的重要标志。装备智能化和生产过程自动化、柔性化、网络化水平大幅提升是十二五规划中装备制造业的发展目标之一。

柔性生产线的智能化程度高低直接影响企业生产成本和加工效率。具有自动化程度高、与信息技术深入融合的生产线监控***能够为企业缩短产品生产交货周期，为企业构建企业资源管理***提供生产制造底层信息，有效弥补生产设备因为厂家、品牌差异而形成的信息孤岛的缺陷，将生产设备连成一个交互通信的物联网，提高设备组利用率。

目前，国内柔性生产线已经有二十多年的发展历史，但是一直停留在概念描述以及***设备的制造上，且控制***的核心技术仍然掌握在国外工业自动化厂家手中，主要原因在于市场主流数控***仍为国外，虽然这些数控***已经向开放式方向发展，但国内对开放式数控***的研究开发力度很小，无法实现各个数控、自动化设备的集成控制和通信。国内大型装备制造厂商提供的生产线控制***全部是国外柔性控制***。

常见的柔性生产线监控***有以下两类：

以总控台下生产订单为驱动，集中控制生产线，自动输送工件毛坯至数控机床，完成工件自动加工。同时辅助以刀具管理、程序管理、订单管理功能，实现生产线订单式加工、集中配备管理刀具与加工程序、机床保养。这种方式为目前国际上柔性生产线领域广泛采用的控制方式，不足之处在于这些生产线监控***只对自主数控***开放，对于其他厂家数控***无法完全实现。宁江机床厂采用的控制***完全由西门子提供，未掌握核心技术。

以预先设置的自动化上下料控制程序为驱动，根据各个机床的请求，进行自动上下料，完成自动加工。这种柔性监控***以沈阳机床、大连机床厂提供的柔性生产线为代表。这种生产线控制方式柔性较低，只能实现自动上下料，无法实现刀具、加工程序和机床的统一管理。

发明内容

根据现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种柔性生产线监控***的解决方案，具体如下：

一种柔性生产线监控***，用于监控柔性生产线的工作状态，其中，包括显示模块、处理模块、数据存储模块、通讯接口模块、数据转换模块以及分布在柔性生产线上的各监控部件；

所述显示模块连接所述处理模块，所述处理模块连接所述数据存储模块，所述数据存储模块通过所述通讯接口模块与所述数据转换模块连接；所述数据转换模块通过现场总线与分布在柔性生产线上的所述监控部件进行通信；

所述数据转换模块通过所述现场总线对所述监控部件中的数据进行采集，并进行格式转化，以形成统一的数据并通过所述通讯接口模块发送至所述数据存储模块；所述数据存储模块用于存储传送来的数据；所述处理模块读取所述数据存储模块中的数据并处理，然后发送至所述显示模块显示。

优选地，该柔性生产线监控***，其中，还包括输入模块，所述输入模块连接所述处理模块与所述显示模块，供使用者根据所述显示模块显示的内容输入操作指令并发送至所述处理模块。

优选地，该柔性生产线监控***，其中，所述显示模块包括全局监控部件、刀具管理部件、生产计划管理部件和加工程序管理部件；上述部件均通过统一线路分别连接所述输入模块和所述处理模块；

所述全局监控部件用于监视所述柔性生产线上的各设备的运行状态；所述刀具管理部件用于监视所述柔性生产线上的刀具信息；所述加工程序管理部件供使用者查看所述柔性生产线上的各设备中已设定的加工程序信息，并通过所述输入模块编辑所述加工程序信息，通过所述处理模块、所述数据存储模块、所述通讯接口模块和所述数据转换模块发送至所述柔性生产线的各设备中；

所述生产计划管理部件供使用者查看已设定的生产计划表，并通过所述输入模块创建和编辑所述生产计划表；所述生产计划表包括计划编号、工件数量、工件类型、计划执行进度、计划下达时间和设备编号。

优选地，该柔性生产线监控***，其中，所述处理模块包括数据处理部件，所述数据处理部件分别连接所述显示模块和所述数据存储模块，用于读取所述数据存储模块中的数据并进行处理，将处理结果发送至所述显示模块中显示。

优选地，该柔性生产线监控***，其中，所述处理模块还包括计划处理部件，所述计划处理部件分别连接所述显示模块和所述数据存储模块，用于读取所述生产计划部件中的所述生产计划表并进行处理，将处理结果发送至所述数据存储模块储存。

优选地，该柔性生产线监控***，其中，所述处理模块还包括***配置部件，所述***配置部件分别连接所述显示模块、所述输入模块和所述数据存储模块，使用者根据所述显示模块显示的信息，通过所述输入模块进行所述柔性生产线上各设备的硬件配置，所述硬件配置通过所述数据存储模块、所述通讯接口模块和所述数据转换模块发送至所述柔性生产线上的相应各设备。

优选地，该柔性生产线监控***，其中，所述数据存储模块包括多个独立的存储部件，每个所述存储部件中存放有一个设备的数据。

优选地，该柔性生产线监控***，其中，每个所述存储部件中包括多个存储块，每个所述存储块中存放有相应设备的一类数据。

本发明的有益效果是：通过数据转换模块和现场总线，实现对柔性生产线上的不同设备的数据读写功能；且通过多模块多部件的设计以及之间的相互连接，搭建了监控***的整体框架，既实现了刀具、加工程序和各设备的统一管理，又丰富了该监控***的功能，同时***配置部件的设置可以使该监控***实现智能化，根据用户配置生成不同类型、布局的柔性生产线，使***具有很好的扩展性。

附图说明

图1是本发明一种柔性生产线监控***的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

如图1所示为一种柔性生产线监控***，包括显示模块、处理模块、数据存储模块、通讯接口模块、数据转换模块以及分布在柔性生产线上的各监控部件；显示模块连接处理模块，处理模块连接数据存储模块，数据存储模块通过通讯接口模块与数据转换模块连接；数据转换模块通过现场总线与分布在柔性生产线上的监控部件进行通信；数据转换模块通过现场总线对监控部件中的数据进行采集，并进行格式转化，以形成统一的数据并通过通讯接口模块发送至数据存储模块；数据存储模块用于存储传送来的数据；处理模块读取数据存储模块中的数据并处理，然后发送至显示模块显示；除数据转换模块和现场总线以外的其他模块共同构成了该监控***的总控台。

该监控***中还包括一个输入模块，输入模块连接处理模块与显示模块，供使用者根据显示模块显示的内容输入操作指令并发送至处理模块。

该数据转换模块支持的现场总线协议包括：Profibus协议、Cclink协议、CANOpen协议、DeviceNet协议、EtherCAT协议等；其柔性生产线中支持的设备类型包括1）西门子840D、828D、802D数控***、西门子S7-300、S7-400系列PLC（可编程控制***）；2）Fanuc数控***；3）三菱PLC；4）欧姆龙PLC。

该现场总线的连接方式为：各生产设备连接至数据转换模块的现场总线类型取决于该设备数控***的类型，该数据转换模块与总控台之间的总线支持Ethernet TCP/IP协议的以太网线。

在显示模块中，包括全局监控部件、刀具管理部件、生产计划管理部件和加工程序管理部件；上述部件均通过统一线路分别连接输入模块和处理模块；

通过全局监控部件可直观监视加工设备的状态（包括当前开机状态、加工状态、当前加工工件名称、加工程序名称、当前加工刀具名称、加工进度、报警与否），工件信息（包括工件编号、当前加工状态、剩余加工时间），物流设备状态（机械手或自动运输车当前工作状态、剩余加工时间）等；

通过刀具管理部件可以监视加工设备的刀库中的刀具名称、刀具参数（类型、刀长、刀沿）、刀具当前寿命、期望寿命、剩余寿命、刀具室可替换姐妹刀数量以及刀具室中当前所有刀具的名称、数量、参数（类型、刀长、刀沿）、厂家信息等；

通过加工程序管理部件可以查看加工设备的存储器中的加工程序信息（程序文件名、代码内容、创建时间、创建者、空间大小），并通过输入模块创建、删除、编辑加工程序信息，通过处理模块、数据存储模块、通讯接口模块和数据转换模块与柔性生产线的各设备通信，上传或下载加工程序信息；

生产计划管理部件供使用者查看已设定的生产计划表，并通过输入模块创建和编辑生产计划表；其中生产计划表包括计划编号、工件数量、工件类型、计划执行进度、计划下达时间和加工设备编号。

在处理模块中，包括数据处理部件、计划处理部件和***配置部件；上述部件均分别连接数据存储模块和显示模块；

该数据处理部件分别连接显示模块和数据存储模块，通过面向对象语言C++实现不同的算法功能（主要包括格式转换与统一、生产数据整合与统计等）的封装，将自通讯接口模块读取的数据进行处理并存储；

该计划处理部件分别连接显示模块和数据存储模块，用于接收显示模块中的生产计划管理部件发送的生产计划表命令，并采用先进先出的原则实现任务处理；同时，将计划任务与优先级匹配计算计划的调度过程，进行生产计划表的自动处理。

该***配置部件分别连接显示模块、输入模块和数据存储模块，用于处理用户设置的信息；这些设置信息与生产线实际的硬件配置信息紧密相关，包括生产设备类型、数量、控制***类型、数据存储区域、设备位置坐标、设备供需信息等。使用者通过数据模块配置硬件信息，硬件配置信息通过数据存储模块、通讯接口模块和数据转换模块发送至柔性生产线上的相应各设备。

通讯接口模块的工作方式为：通过数据转换模块将不同现场总线协议（支持Profibus、Cclink、CANOpen协议）的设备数据转化为EtherCAT协议数据，然后通过OPC（Object Linking and Embedding（OLE） for Process Control，用于过程控制的对线连接与嵌入技术）协议实现PLC数据的读写；

该通讯接口模块也可不通过数据转换模块直接工作，即通过在数控***上运用二次开发组件进行开发，采集数控***及PLC数据等生产设备数据，通过TCP/IP协议发送数据至数据存储模块。

该数据存储模块主要借助于中大型网络数据库MySQL进行数据库的结构设计，其包括多个独立的存储部件（未示出），以及每个存储部件中包括多个存储块（未示出），每个独立的存储部件中存放一个设备的相关数据，存储部件的存储块中存放该设备的一种相关数据。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所做出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种柔性生产线监控***，用于监控柔性生产线的工作状态，其特征在于，包括显示模块、处理模块、数据存储模块、通讯接口模块、数据转换模块以及分布在柔性生产线上的各监控部件；

2.如权利要求1所述的柔性生产线监控***，其特征在于，还包括输入模块，所述输入模块连接所述处理模块与所述显示模块，供使用者根据所述显示模块显示的内容输入操作指令并发送至所述处理模块。

3.如权利要求1所述的柔性生产线监控***，其特征在于，所述显示模块包括全局监控部件、刀具管理部件、生产计划管理部件和加工程序管理部件；上述部件均通过统一线路分别连接所述输入模块和所述处理模块；

4.如权利要求1所述的柔性生产线监控***，其特征在于，所述处理模块包括数据处理部件，所述数据处理部件分别连接所述显示模块和所述数据存储模块，用于读取所述数据存储模块中的数据并进行处理，将处理结果发送至所述显示模块中显示。

5.如权利要求3或4所述的柔性生产线监控***，其特征在于，所述处理模块还包括计划处理部件，所述计划处理部件分别连接所述显示模块和所述数据存储模块，用于读取所述生产计划部件中的所述生产计划表并进行处理，将处理结果发送至所述数据存储模块储存。

6.如权利要求5所述的柔性生产线监控***，其特征在于，所述处理模块还包括***配置部件，所述***配置部件分别连接所述显示模块、所述输入模块和所述数据存储模块，使用者根据所述显示模块显示的信息，通过所述输入模块进行所述柔性生产线上各设备的硬件配置，所述硬件配置通过所述数据存储模块、所述通讯接口模块和所述数据转换模块发送至所述柔性生产线上的相应各设备。

7.如权利要求1所述的柔性生产线监控***，其特征在于，所述数据存储模块包括多个独立的存储部件，每个所述存储部件中存放有一个设备的数据。

8.如权利要求7所述的柔性生产线监控***，其特征在于，每个所述存储部件中包括多个存储块，每个所述存储块中存放有相应设备的一类数据。