一种基于柔性生产线的生产设备自适应控制系统的制作方法

本发明涉及工业自适应控制机械加工技术领域，具体为一种基于柔性生产线的生产设备自适应控制系统。

背景技术：

随着社会对机械加工产品需求的日益加大，品种单一但批量大的产品需要人工操作生产设备来进行产品的生产和加工，无形中人工劳动力成本越发增加，人工工作效率随之逐渐减小，产品的质量得不到保证，急需一种更高效、更可靠、低成本的生产方式，基于柔性化生产线的生产设备自适应控制系统为此带来了可能性，柔性化生产线把多台可以调整的机床(多为专用机床)连接起来，配以自动运送装置组成的生产线，依靠计算机管理，并将多种生产模式结合，做到了物尽其用并减少了生产成本，自适应控制系统是指在没有人干预的情况下，随着运行环境的改变而能自动调节自身控制参数以达到最优控制的系统，能够实现加工设备的自动化，减少人工劳动力成本，控制系统作为柔性化生产线的核心部分，应该朝着自动化、智能化、柔性化、精密化和高可靠性的方向发展。

所以，人们需要一种基于柔性生产线的生产设备自适应控制系统来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于柔性生产线的生产设备自适应控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于柔性生产线的生产设备自适应控制系统，包括添加生产订单单元、加工设备绑定单元、产品生产工序单元、释放生产订单单元和数据服务器，所述添加生产订单单元用于添加生产订单，所述加工设备绑定单元用于对各个工序的设备进行绑定，所述产品生产工序单元用于添加产品的生产工序到所述数据服务器，所述释放生产订单单元用于传输相应添加的生产订单到所述数据服务器，所述数据服务器存储有生产订单的数据和生产加工设备的数据，将基于柔性生产线的生产设备自适应控制系统分为不同的单元，每个单元完成不同的任务，每个单元集中由可编程逻辑控制器plc进行控制来维持生产设备的运转，分工明确，实现了产品生产的自动化和智能化。

进一步的，所述产品生产工序单元包括：主机生产输送食品垫、胶水涂布器涂布、包装系统包装和空气压缩，所述主机用于生产产品(食品垫)的生产和输送，所述胶水涂布器用于对输送过来的产品(食品垫)进行涂布封装，所述包装系统用于对输送过来的产品(食品垫)进行最后的外包装，所述空气压缩用于对输送过来的产品(食品垫)包装内残留的空气进行真空压缩，产品生产工序往往是复杂多样的，将这些工序按加工步骤集合到一个产品生产工序单元中，并将这个单元需要完成的工作流程和数据传输到数据服务器中，数据服务器中的信息传输到机器人控制系统中，再由总控制plc控制机器人控制系统根据总控制plc发出的信号控制各个设备完成相应的工作，并在工作完成后发出完成信号到总控制plc，总控制plc更新状态并返回到中央处理器，生产工序明确不混乱，形成了统一的流水线，产品的自动化生产加工也减少了一定的人工劳动力，减少了一定的劳动成本。

进一步的，所述数据服务器对生产任务进行扫描后进行任务的调度，所述数据服务器同时对生产加工设备的状态进行扫描，所述生产任务的调度和生产加工设备的状态用于判断生产加工的符合条件，若所述生产加工条件符合，所述数据服务器对生产加工工位进行识别，所述数据服务器对各个生产加工工位识别完成后启动加工，在生产产品进行加工前先查看加工设备的状态和加工工位是否处于空闲状态，避免了出现加工设备故障和空闲加工工位不足而导致生产产品的柔性生产线突然中断、产品滞留在某一步骤上的情况，后续的产品也会堆积上来，保障了生产流水线的顺利进行。

进一步的，所述添加生产订单单元、加工设备绑定单元、产品生产工序单元、释放生产订单单元和数据服务器都通过可编程逻辑控制器plc控制，主控制器采用s7-300,通过集成的profibus-dp通信接口,实现上位机与现场设备的直接数据传输与读取，可编程逻辑控制器plc采用一种可编程的存储器在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算数运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的生产设备或生产过程，s7-300控制器是模块化结构，性价比高、电磁兼容性强、抗震动冲击性能好，能够更容易地实现分布式的配置。

进一步的，所述可编程逻辑控制器plc控制一件产品生产加工完成后，会将加工完成的数据记录输送到所述数据服务器，所述数据服务器对数据记录进行存储，存储完后，所述数据服务器继续对新的生产任务进行扫描，实现产品生产循环，数据服务器中存储有完整综合的数据，便于更清晰地了解当前的生产订单完成的情况，方便了技术人员进行工作调整。

进一步的，工位识别前，在每个工位上安装状态指示灯，所述可编程逻辑控制器plc上电后，对工位状态进行识别，若工位处于空闲状态，所述状态指示灯亮起并发出提示音提示该工位处于空闲状态、可以进行产品的加工，所述可编程逻辑控制器plc控制该工位启动加工，若该工位不空闲，返回上一级继续识别其他工位状态，找寻其他处于空闲状态的工位，对加工工位进行识别有利于判断工位是否处于空闲状态，便于技术人员对生产产品工位进行调整，提高了产品的生产效率。

进一步的，所述工位识别过程中，串入热继电器bb作为保护电路，所述热继电器bb的一个常闭触点作为输入信号，当主电路电流过大时，所述热继电器bb控制发出信号，断开所述热继电器bb的常闭触点，所述plc控制系统停止工作，在整个自适应控制系统工作过程中难免会遇到电流过大导致整个系统发生故障无法工作的情况，加入热继电器实现了对整个系统电路的保护。

进一步的，所述产品生产工序单元共设置有4个工位：工位1、工位2、工位3和工位4，分别对应所述产品生产工序单元的主机生产输送食品垫、胶水涂布器涂布、包装系统包装和空气压缩。

进一步的，所述可编程逻辑控制器plc控制系统中设置有输入信号和输出信号，所述输入信号中设置有4个工位限位开关：工位1限位开关(bg1)、工位2限位开关(bg2)、工位3限位开关(bg3)和工位4限位开关(bg4)，所述4个工位限位开关分别对应所述产品生产工序单元的工位1、工位2、工位3和工位4，所述每个工位限位开关对应1个输入端口，所述4个工位限位开关分别对应中央处理器输入端口的i0.2、i0.3、i0.4和i0.5，所述输出信号中设置有4个指示灯：hl1、hl2、hl3和hl4，所述每个指示灯对应1个输出端口，所述4个指示灯分别对应中央处理器输出端口的q0.2、q0.3、q0.4和q0.5，所述输出信号中设置有输出端口q1.0，所述输出端口q1.0连接扬声器接地，所述指示灯的亮灭更清楚地显示了所对应的加工工位的状态。

进一步的，所述输入信号中设置有4个工位提示按钮：工位1提示按钮(sf3)、工位2提示按钮(sf4)、工位3提示按钮(sf5)和工位4提示按钮(sf6)，所述每个工位提示按钮对应1个输入端口，所述4个工位提示按钮分别对应中央处理器输入端口的i1.0、i1.1、i1.2和i1.3，所述工位提示按钮用于在工位处于空闲状态时发出提示音提示工位可以进行产品加工，所述输入信号中设置有启动按钮(sf1)和停止按钮(sf2)，所述启动按钮(sf1)和停止按钮(sf2)用于控制所述工位提示按钮的开和关，系统发出提示音便于更及时地给技术人员发出所在加工工位的讯息，方便了技术人员对所在加工工位的工作状态进行准确的调整。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1.柔性化生产线把多台可以调整的机床连接起来，配以自动运送装置组成的生产线，依靠计算机管理，并将多种生产模式结合，做到了物尽其用并减少了生产成本，自适应控制系统代替普通控制系统成为柔性生产线的核心部分，产品生产和加工朝着自动化、智能化、柔性化、精密化和高可靠性的方向发展。

2.本系统有可编程逻辑控制器plc实现总体的控制，选用了s7-300控制系统，该控制器是模块化结构，且性价比高、电磁兼容性强、抗震动冲击性能好，提高了整个控制系统的快速性和控制性，具有高可靠性，profibus-dp通信接口的应用是系统的各个单元和传动系统形成一个有机整体，模块化和标准化的硬件设计和软件编程也降低了设计的难度。

3.在识别加工工位时，用对应工位的指示灯的亮灭代表该工位当前是否处于空闲状态，若该工位当前空闲，对应指示灯亮起，同时伴有“当前工位空闲”的提示音，若该工位当前不空，对应指示灯不亮，清楚地显示了所对应的加工工位的状态，便于更及时地给技术人员发出所在加工工位的讯息，方便了技术人员对所在加工工位的工作状态进行准确的调整。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种基于柔性生产线的生产设备自适应控制系统的生产线流程图；

图2是本发明的识别工位流程图；

图3是本发明的plc控制系统控制识别工位的i/o接线图；

图4是本发明的plc控制系统控制识别工位的i/o地址分配图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供技术方案：一种基于柔性生产线的生产设备自适应控制系统，包括添加生产订单单元、加工设备绑定单元、产品生产工序单元、释放生产订单单元和数据服务器，添加生产订单单元用于添加生产订单，加工设备绑定单元用于对各个工序的设备进行绑定，产品生产工序单元用于添加产品的生产工序到数据服务器，释放生产订单单元用于传输相应添加的生产订单到数据服务器，数据服务器存储有生产订单的数据和生产加工设备的数据，将基于柔性生产线的生产设备自适应控制系统分为不同的单元，每个单元完成不同的任务，每个单元集中由可编程逻辑控制器plc进行控制来维持生产设备的运转，分工明确，用于实现产品生产的自动化和智能化。

产品生产工序单元包括：主机生产输送食品垫、胶水涂布器涂布、包装系统包装和空气压缩，主机用于生产产品(食品垫)的生产和输送，胶水涂布器用于对输送过来的产品(食品垫)进行涂布封装，包装系统用于对输送过来的产品(食品垫)进行最后的外包装，空气压缩用于对输送过来的产品(食品垫)包装内残留的空气进行真空压缩，将生产工序按加工步骤集合到一个单元中，并将这个单元需要完成的工作流程和数据传输到数据服务器中，数据服务器中的信息传输到机器人控制系统中，再由总控制plc控制机器人控制系统根据总控制plc发出的信号控制各个设备完成相应的工作，并在工作完成后发出完成信号到总控制plc，总控制plc更新状态并返回到中央处理器，用于形成统一的生产流水线并实现产品的生产加工自动化。

数据服务器对生产任务进行扫描后进行任务的调度，数据服务器同时对生产加工设备的状态进行扫描，生产任务的调度和生产加工设备的状态用于判断生产加工的符合条件，若生产加工条件符合，数据服务器对生产加工工位进行识别，数据服务器对各个生产加工工位识别完成后启动加工，在生产产品进行加工前先查看加工设备的状态和加工工位是否处于空闲状态，用于防止出现加工设备故障和空闲加工工位不足而导致生产产品的柔性生产线突然中断、产品滞留在某一步骤上的情况并保障生产流水线的顺利进行。

添加生产订单单元、加工设备绑定单元、产品生产工序单元、释放生产订单单元和数据服务器都通过可编程逻辑控制器plc控制，主控制器采用s7-300,可编程逻辑控制器plc通过集成的profibus-dp通信接口,用于实现上位机与现场设备的直接数据传输与读取。

可编程逻辑控制器plc控制一件产品生产加工完成后，会将加工完成的数据记录输送到数据服务器，数据服务器对数据记录进行存储，存储完后，数据服务器继续对新的生产任务进行扫描，用于实现产品生产循环。

工位识别前，在每个工位上安装状态指示灯，可编程逻辑控制器plc上电后，对工位状态进行识别，若工位处于空闲状态，状态指示灯亮起并发出提示音提示该工位处于空闲状态、可以进行产品的加工，可编程逻辑控制器plc控制该工位启动加工，若该工位不空闲，返回上一级继续识别其他工位状态，找寻其他处于空闲状态的工位，工位识别用于技术人员对生产产品工位进行调整并提高产品的生产质量。

工位识别过程中，串入热继电器bb作为保护电路，热继电器bb的一个常闭触点作为输入信号，当主电路电流过大时，热继电器bb控制发出信号，断开热继电器bb的常闭触点，plc控制系统停止工作。

产品生产工序单元共设置有4个工位：工位1、工位2、工位3和工位4，分别对应产品生产工序单元的主机生产输送食品垫、胶水涂布器涂布、包装系统包装和空气压缩。

可编程逻辑控制器plc控制系统中设置有输入信号和输出信号，输入信号中设置有4个工位限位开关：工位1限位开关(bg1)、工位2限位开关(bg2)、工位3限位开关(bg3)和工位4限位开关(bg4)，4个工位限位开关分别对应产品生产工序单元的工位1、工位2、工位3和工位4，每个工位限位开关对应1个输入端口，4个工位限位开关分别对应中央处理器输入端口的i0.2、i0.3、i0.4和i0.5，输出信号中设置有4个指示灯：hl1、hl2、hl3和hl4，每个指示灯对应1个输出端口，4个指示灯分别对应中央处理器输出端口的q0.2、q0.3、q0.4和q0.5，输出信号中设置有输出端口q1.0，输出端口q1.0连接扬声器接地，指示灯的亮灭用于清楚地显示所对应的加工工位的状态。

输入信号中设置有4个工位提示按钮：工位1提示按钮(sf3)、工位2提示按钮(sf4)、工位3提示按钮(sf5)和工位4提示按钮(sf6)，每个工位提示按钮对应1个输入端口，4个工位提示按钮分别对应中央处理器输入端口的i1.0、i1.1、i1.2和i1.3，工位提示按钮用于在工位处于空闲状态时发出提示音提示工位可以进行产品加工，输入信号中设置有启动按钮(sf1)和停止按钮(sf2)，启动按钮(sf1)和停止按钮(sf2)用于控制整个电路的启闭。

实施例一：系统开始工作后，按下启动按钮sf1，通过数据服务器扫描查看工位是否空闲，例如：扫描到工位1(主机生产输送食品垫)处于空闲状态，闭合工位1限位开关bg1，输入“工位1当前处于空闲状态”的信息到输入端口i0.2，通过输出端口q0.2输出，控制系统通过中间继电器控制相对应的指示灯hl1亮起，按下工位1提示按钮sf3，系统发出“工位1当前处于空闲状态”的提示音，将工位1当前的状态信息传输到数据服务器，数据服务器中的“工位1空闲”的信息传输到机器人控制系统中，再由总控制plc控制机器人控制系统根据总控制plc发出的信号控制主机生产输送食品垫，在工作完成后发出完成信号到总控制plc，总控制plc更新状态并返回到中央处理器，中央处理器再将信息传输到数据服务器，数据服务器继续依次对工位2、3、4进行扫描，机器人控制系统完成后续工作。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。