自動(dòng)生產(chǎn)線是在流水線的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來(lái)的，是通過(guò)工件傳送系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，將—組數(shù)控機(jī)床和輔助設(shè)備按照工藝順序聯(lián)結(jié)起來(lái)，自動(dòng)完成產(chǎn)品全部或部分制造過(guò)程的生產(chǎn)系統(tǒng)。在整個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)線中，其具體組成所包括的內(nèi)容共有13個(gè)部分，主要為各個(gè)功能站點(diǎn)、不同功能模塊、傳感器、電磁閥及進(jìn)出口接口等相關(guān)內(nèi)容。其中，功能站點(diǎn)主要包括工料站、加工站、裝配站與搬運(yùn)站、成品分揀站；在各種不同模塊中，共包括5種類型，分別為變頻器模塊、電源模塊、PLC模塊與按鈕模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。在對(duì)這些部分進(jìn)行集成的基礎(chǔ)上，自動(dòng)化生產(chǎn)線不但能夠?qū)崿F(xiàn)上下料及加工，同時(shí)還能夠完成裝配、分揀以及輸送等相關(guān)內(nèi)容。
智能車床及車削中心作為單機(jī)產(chǎn)品，能夠滿足一般小型簡(jiǎn)單零件的生產(chǎn)制造，然而隨著工業(yè)生產(chǎn)模式向自動(dòng)化和柔性化轉(zhuǎn)型升級(jí)，傳統(tǒng)的流水線作業(yè)已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)有高精度、高效率、高柔性的生產(chǎn)要求，因此，基于智能機(jī)器人和智能車床、智能車削中心發(fā)展起來(lái)的智能車削生產(chǎn)線，將會(huì)成為生產(chǎn)自動(dòng)化的主要發(fā)展方向。智能車削生產(chǎn)線涉及生產(chǎn)線總控、質(zhì)量檢測(cè)、搬運(yùn)機(jī)器人、加工機(jī)床、物流運(yùn)輸線、生產(chǎn)管理和成品倉(cāng)儲(chǔ)等設(shè)備，每一臺(tái)設(shè)備都是智能車削生產(chǎn)線中的重要組成部分。由多條智能生產(chǎn)線，通過(guò)進(jìn)一步的系統(tǒng)集成，將能夠形成數(shù)字化車間和數(shù)字化工廠，實(shí)現(xiàn)整個(gè)工廠的自動(dòng)化和智能化。
「 1. 智能生產(chǎn)線總體布局 」
圖1所示是一條典型的智能車削生產(chǎn)線，主要完成零件從毛坯到成品的混線自動(dòng)加工生產(chǎn)。車削生產(chǎn)線由產(chǎn)線總控系統(tǒng)、在線檢測(cè)單元、工業(yè)機(jī)器人單元、加工機(jī)床單元、毛坯倉(cāng)儲(chǔ)單元、成品倉(cāng)儲(chǔ)單元和RGV小車物流單元組成，加工設(shè)備采用陜西寶雞機(jī)床集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的CK系列智能機(jī)床，該機(jī)床裝載了寶雞B80智能數(shù)控系統(tǒng)。
圖1 智能車削生產(chǎn)線[1]
1）總控系統(tǒng)和檢測(cè)單元
圖2所示為陜西寶雞機(jī)床集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)的典型總控系統(tǒng)，由室內(nèi)終端和現(xiàn)場(chǎng)終端兩部分組成。室內(nèi)終端配備多臺(tái)顯示器及數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)接收整個(gè)生產(chǎn)車間傳輸過(guò)來(lái)的制造生產(chǎn)大數(shù)據(jù)，顯示器用于用戶車間現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)狀態(tài)的顯示，包括設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、零件加工狀態(tài)、物流情況、人員狀況以及用戶車間現(xiàn)場(chǎng)溫度、濕度等環(huán)境信息，高層管理人員在室內(nèi)終端可以非常方便、直觀清晰地查看現(xiàn)場(chǎng)的各項(xiàng)狀況。在用戶生產(chǎn)車間中，配備現(xiàn)場(chǎng)終端，用于控制整個(gè)生產(chǎn)線的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行，完成設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集、分析、本地和遠(yuǎn)程管理、動(dòng)態(tài)信息可視化等操作?，F(xiàn)場(chǎng)終端配備顯示器，通過(guò)顯示器可以清晰方便地查看用戶車間的各項(xiàng)狀態(tài)，包括設(shè)備監(jiān)控、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、故障統(tǒng)計(jì)、設(shè)備分布、報(bào)警分析、工藝知識(shí)庫(kù)等。現(xiàn)場(chǎng)終端可以添加生產(chǎn)管理看板、實(shí)現(xiàn)加工程序的上傳下載、人員刷卡身份識(shí)別以及生產(chǎn)任務(wù)的進(jìn)度統(tǒng)計(jì)與分析等功能，可以通過(guò)有線、Wi-Fi、2G/3G/4G/5G等多種接入方式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與傳輸，搜集到的相關(guān)制造大數(shù)據(jù)可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)接脩羰覂?nèi)終端的SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)終端計(jì)算機(jī)與室內(nèi)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
圖2 總控系統(tǒng)[2]
圖3所示是典型的在線檢測(cè)單元，由工業(yè)機(jī)器人、末端執(zhí)行器和多源傳感器等組成。物流系統(tǒng)將成品運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢弥?，工業(yè)機(jī)器人將整個(gè)檢測(cè)單元移動(dòng)到指定工位上，通過(guò)視覺(jué)相機(jī)對(duì)待檢測(cè)零件進(jìn)行拍照識(shí)別和定位，工業(yè)機(jī)器人再次調(diào)整自身位置，使整個(gè)檢測(cè)單元對(duì)準(zhǔn)待檢測(cè)部位。
圖3 在線檢測(cè)單元
其中，識(shí)別與定位完成之后，由末端執(zhí)行器負(fù)責(zé)待檢測(cè)零件的抓取，通過(guò)工業(yè)機(jī)器人將零件轉(zhuǎn)移到檢測(cè)臺(tái)上的指定位置，由檢測(cè)臺(tái)上預(yù)先配備的多源傳感器對(duì)待檢測(cè)零件的孔徑、窩深、曲率、粗糙度、齊平度等精度指標(biāo)進(jìn)行在線檢測(cè)，也可以通過(guò)智能算法對(duì)零件進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)分類，將不同類型的零部件轉(zhuǎn)移到不同的物流線上，完成零件的自動(dòng)分類操作。檢測(cè)單元通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)可以將檢測(cè)結(jié)果返回給總控系統(tǒng)，操作人員通過(guò)室內(nèi)總控系統(tǒng)或者現(xiàn)場(chǎng)總控系統(tǒng)的終端電腦和顯示器可以直接觀看到零件的檢測(cè)結(jié)果，符合檢測(cè)要求的，直接進(jìn)行下一工位操作，不符合要求的，在顯示器上顯示不合格提醒，由操作人根據(jù)零件的不合格程度進(jìn)行判定與決策。在檢測(cè)完成之后，末端執(zhí)行器抓取已檢測(cè)零件，工業(yè)機(jī)器人將已檢測(cè)零件轉(zhuǎn)移到物流系統(tǒng)上，由物流系統(tǒng)運(yùn)送到下一工位進(jìn)行處理。
2）工業(yè)機(jī)器人和車削機(jī)床單元
圖4所示是陜西寶雞機(jī)床集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)制造的加工模塊，由工業(yè)機(jī)器人和車削機(jī)床兩部分組成。其中，工業(yè)機(jī)器人負(fù)責(zé)待加工零件的移動(dòng)和抓取，車削機(jī)床為智能機(jī)床，能夠保證高精度和加工效率。
圖4 加工模塊
物流配送系統(tǒng)將毛坯零件或者半成品零件運(yùn)輸?shù)街付üの恢螅晒I(yè)機(jī)器人抓取毛坯零件或者半成品零件，將其放入智能車削機(jī)床中，輔助機(jī)床完成待加工零件的裝夾工作。對(duì)于雙工位車削機(jī)床，在其中一臺(tái)智能車床完成車削工作之后，由工業(yè)機(jī)器人將半成品零件轉(zhuǎn)移到另外—臺(tái)智能車床中完成下一工位的加工。待所有的加工工作完成之后，由工業(yè)機(jī)器人將成品零件抓取轉(zhuǎn)移到物流系統(tǒng)中，由物流系統(tǒng)將零件轉(zhuǎn)移到下一工位。
車削機(jī)床配備了智能健康保障功能、熱溫度補(bǔ)償功能、智能斷刀檢測(cè)功能、智能工藝參數(shù)優(yōu)化功能、專家診斷功能、主軸動(dòng)平衡分析和智能健康管理功能、主軸振動(dòng)主動(dòng)避讓功能和智能云管家功能[3]。智能機(jī)床的主要作用是與工業(yè)機(jī)器人配合完成不同階段的加工生產(chǎn)任務(wù)，同時(shí)保證零件加工生產(chǎn)的效率和精度。用戶可以根據(jù)生產(chǎn)車間需要，將智能機(jī)床更換為不同檔次的機(jī)床，如高速車削機(jī)床、精密車削機(jī)床和加工中心等，也可以根據(jù)自身需要增加或減少相應(yīng)的智能化功能，以組成最適合企業(yè)生產(chǎn)需求的車削生產(chǎn)線。
3）物流與成品倉(cāng)儲(chǔ)單元
圖5所示是陜西寶雞機(jī)床集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的典型物流單元，由工業(yè)機(jī)器人、末端執(zhí)行器、RGV小車、零件托運(yùn)工裝和行走軌道組成，主要實(shí)現(xiàn)機(jī)床加工零件的轉(zhuǎn)移運(yùn)輸工作。在用戶車間中，根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)的需求，智能生產(chǎn)線可以選擇配備單條或者多條物流生產(chǎn)線。機(jī)床較少或者加工任務(wù)較為簡(jiǎn)單的智能車削生產(chǎn)線，可以采用單物流線模式，完成上料、轉(zhuǎn)移和下料等操作；機(jī)床任務(wù)較多或者加工任務(wù)較為復(fù)雜的情況，為了避免物流系統(tǒng)的任務(wù)繁雜和沖突，可以配備兩條或者多條物流線，一條用于毛坯零件或者半成品零件的上料，—條用于中間過(guò)程的轉(zhuǎn)運(yùn)，—條用于成品零件的下料。對(duì)于加工場(chǎng)景較為簡(jiǎn)單的智能車削生產(chǎn)線，工業(yè)機(jī)器人可以固定不動(dòng)，即可完成零件的裝夾和取放；對(duì)于較為復(fù)雜的智能車削生產(chǎn)線，可以再單獨(dú)配備移動(dòng)機(jī)器人，在行走軌道上進(jìn)行零件的分配、抓取和釋放工作。各工位之間的零件轉(zhuǎn)移由RGV小車完成，通過(guò)自動(dòng)編程，RGV小車能夠在指定時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確無(wú)誤地到達(dá)預(yù)定的位置，以保證工業(yè)機(jī)器人能夠順利識(shí)別并抓取零件。RGV小車上配備零件托運(yùn)工裝，用戶車間可以根據(jù)加工零件的大小及尺寸，配備不同的工裝，待工裝各位置已裝滿足夠的毛坯零件或者成品零件后，RGV小車運(yùn)行，完成相應(yīng)的上料、轉(zhuǎn)運(yùn)和下料工作。
圖5 物流單元圖6成品倉(cāng)儲(chǔ)單元
圖6所示是陜西寶雞機(jī)床集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的典型成品倉(cāng)儲(chǔ)單元，由倉(cāng)儲(chǔ)柜、工業(yè)機(jī)器人、末端執(zhí)行器、行走軌道組成。零件在完成加工之后，由RGV小車將成品零件轉(zhuǎn)運(yùn)到下料區(qū)，工業(yè)機(jī)器人移動(dòng)到下料區(qū)，末端執(zhí)行器根據(jù)成品零件編號(hào)，將成品零件進(jìn)行抓取，再由工業(yè)機(jī)器人將成品零件轉(zhuǎn)移到倉(cāng)儲(chǔ)柜的指定位置。末端執(zhí)行器需要各用戶單位根據(jù)加工零件的形狀、尺寸進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，以滿足不同零件的抓取工作。倉(cāng)儲(chǔ)柜由大小相同的獨(dú)立小柜構(gòu)成，各小柜之間可以快速地拼接和拆分。對(duì)于固定式工業(yè)機(jī)器人，用戶車間應(yīng)當(dāng)根據(jù)工業(yè)機(jī)器人的最大工作高度和最大工作范圍，自行調(diào)整設(shè)計(jì)倉(cāng)儲(chǔ)柜長(zhǎng)度和高度。配備行走軌道的工業(yè)機(jī)器人，成品倉(cāng)儲(chǔ)柜可以設(shè)計(jì)得相對(duì)長(zhǎng)一些。機(jī)器人通過(guò)行走軌道，能夠增加工作覆蓋范圍，行走軌道可以根據(jù)需求，設(shè)置為直線形或者環(huán)形。對(duì)于有多個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)柜的用戶車間，或者有不同零件分類的成品倉(cāng)儲(chǔ)柜，用戶單位也可以調(diào)整行走軌道的長(zhǎng)度和形狀，如環(huán)形軌道就能使一臺(tái)機(jī)器人對(duì)應(yīng)多個(gè)成品倉(cāng)儲(chǔ)柜，實(shí)現(xiàn)—臺(tái)機(jī)器人多服務(wù)，提高機(jī)器人利用率。成品物流倉(cāng)儲(chǔ)柜數(shù)量較多的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)增加行走軌道的長(zhǎng)度，或者配備兩個(gè)及以上的工業(yè)機(jī)器人以保證物流的效率。需要注意的是，行走軌道長(zhǎng)度設(shè)計(jì)要考慮機(jī)器人的行走時(shí)間，不能設(shè)計(jì)得過(guò)長(zhǎng)，如果機(jī)器人行走時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則可能導(dǎo)致物流配送效率低，造成成品零件在下料區(qū)出現(xiàn)堆積，產(chǎn)生零件碰撞等意外，這樣反倒增加了生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也降低了工作效率。
「 2. 機(jī)床控制器的控制層級(jí) 」
人工智能與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，極大地推動(dòng)了數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度，主要體現(xiàn)在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：
?。?）應(yīng)用前饋控制、在線辨識(shí)、控制參數(shù)的自整定等技術(shù)提高驅(qū)動(dòng)性能的智能化；
?。?）利用自適應(yīng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)加工效率和加工質(zhì)量的智能化；
（3）應(yīng)用專家系統(tǒng)等智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)故障診斷、智能監(jiān)控等加工過(guò)程控制方面的智能化。
制造過(guò)程中，機(jī)床控制器的控制層級(jí)可以劃分為圖7所示的3個(gè)層級(jí)，包括電機(jī)控制層級(jí)、過(guò)程控制層級(jí)和監(jiān)督控制層級(jí)。其中，電機(jī)控制層級(jí)可以通過(guò)光柵、脈沖編碼器等機(jī)床檢測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)機(jī)床的位置和速度監(jiān)控；過(guò)程控制層級(jí)主要包括對(duì)加工過(guò)程中的切削力、切削熱、刀具磨損等進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)加工過(guò)程參數(shù)做出調(diào)整；監(jiān)督控制層級(jí)是將加工產(chǎn)品的尺寸精度、表面粗糙度等參數(shù)作為控制目標(biāo)，以提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量。
圖7 機(jī)床控制器的控制層級(jí)
1）智能化加工控制國(guó)外發(fā)展趨勢(shì)
（1）智能控制策略研究：在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制加工領(lǐng)域，專家提出了一種粒子群驅(qū)動(dòng)的魚(yú)群搜索算法，用來(lái)優(yōu)化數(shù)控機(jī)床加工參數(shù)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要進(jìn)行過(guò)程迭代、收斂受網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度的影響要花費(fèi)一定時(shí)間的問(wèn)題，為了解決這一問(wèn)題，提出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法的混合方法以減少神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算復(fù)雜度和時(shí)間消耗，并對(duì)平面加工的特征識(shí)別進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，證明其可行性。有人提出了一種基于遺傳算法，適用于求解細(xì)小的切削力預(yù)測(cè)模型，該模型可以實(shí)現(xiàn)對(duì)切削力的預(yù)測(cè)和對(duì)切削參數(shù)的優(yōu)化。
?。?）加工過(guò)程的監(jiān)控應(yīng)用：監(jiān)控監(jiān)測(cè)加工過(guò)程中的不正常現(xiàn)象，進(jìn)而采取停止加工過(guò)程、調(diào)整加工過(guò)程參數(shù)（如主軸轉(zhuǎn)速）以避免機(jī)床破壞。加工過(guò)程的不正?，F(xiàn)象可能是漸進(jìn)產(chǎn)生的，如刀具磨損；也可能突然產(chǎn)生，如刀具破損；或者可以預(yù)防，如振動(dòng)或顫振。
2）智能加工控制國(guó)內(nèi)發(fā)展趨勢(shì)
在智能化控制下，自動(dòng)化系統(tǒng)能夠主動(dòng)對(duì)故障進(jìn)行檢修，因?yàn)樽詣?dòng)化系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中能夠很好地將所有的機(jī)器通過(guò)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言聯(lián)系在一起，并產(chǎn)生一個(gè)具有聯(lián)動(dòng)性的處理系統(tǒng)。根據(jù)采用的傳感器、控制方法和控制目標(biāo)的不同，對(duì)加工過(guò)程監(jiān)控的研究主要集中在以下幾個(gè)方面：
?。?）通過(guò)對(duì)刀具磨損的研究，實(shí)現(xiàn)加工狀態(tài)監(jiān)控；
（2）通過(guò)對(duì)測(cè)力儀或測(cè)量電機(jī)電流等間接方式獲得的切削力的研究，對(duì)加工過(guò)程狀態(tài)進(jìn)行改進(jìn)；
?。?） CAM領(lǐng)域的離線參數(shù)優(yōu)化研究；
（4）智能加工控制算法仿真研究等。
「 3. 數(shù)控機(jī)床全生命周期管理服務(wù)平臺(tái) 」
智能制造是面向產(chǎn)品全生命周期，實(shí)現(xiàn)泛在感知條件下的信息化制造。數(shù)據(jù)和信息是智能制造中流動(dòng)著的“血液”，數(shù)字化將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成信息，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化和智能化決策創(chuàng)造出有用的價(jià)值，因此，智能產(chǎn)品制造都是由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的。產(chǎn)品全生命周期建檔分為4個(gè)階段。
?。?）部件生產(chǎn)階段：采購(gòu)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)、測(cè)試入庫(kù)記錄；
?。?）配套產(chǎn)品入庫(kù)階段：配套產(chǎn)品入庫(kù)檢測(cè)記錄、配套產(chǎn)品采購(gòu)訂單信息；
（3）機(jī)床整機(jī)調(diào)試階段：機(jī)床制造過(guò)程數(shù)據(jù)、機(jī)床出廠測(cè)試調(diào)機(jī)數(shù)據(jù)、機(jī)床出廠記錄；
?。?）機(jī)床交機(jī)階段：用戶開(kāi)機(jī)、調(diào)機(jī)數(shù)據(jù)記錄、自主維修、—鍵報(bào)修、用戶維修記錄、用戶使用過(guò)程數(shù)據(jù)。
數(shù)控機(jī)床全生命周期管理服務(wù)平臺(tái)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、云服務(wù)、大數(shù)據(jù)等關(guān)鍵技術(shù)，采集數(shù)控機(jī)床從設(shè)計(jì)、加工到機(jī)床整機(jī)調(diào)試，用戶交機(jī)使用等全生命周期數(shù)據(jù)，建立機(jī)床檔案數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行全生命周期信息追溯，為用戶提供遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)管理、設(shè)備運(yùn)行維護(hù)等服務(wù)。圖8所示為陜西寶雞機(jī)床集團(tuán)有限公司的寶雞云（BOCHICLOUD）技術(shù)架構(gòu)。寶雞云的核心亮點(diǎn)是其運(yùn)維服務(wù)功能：
?。?）故障案例知識(shí)庫(kù)：為用戶提供故障解決方案；
（2）故障報(bào)修：設(shè)備故障在線報(bào)修、報(bào)修訂單及時(shí)派遣、工程師快速跟進(jìn)等；
（3）定期保養(yǎng)：跟蹤設(shè)備全生命周期性能變化，提供定制化保養(yǎng)計(jì)劃；
?。?）預(yù)測(cè)性維護(hù)：預(yù)測(cè)設(shè)備潛在的故障風(fēng)險(xiǎn)并及時(shí)備件。
圖8 BOCHICLUD技術(shù)架構(gòu)[4]
「 4. 數(shù)字化生產(chǎn)線系統(tǒng)集成 」
隨著集成控制系統(tǒng)技術(shù)的快速發(fā)展，自動(dòng)化生產(chǎn)線向著更高的自動(dòng)化和集成化方向發(fā)展。生產(chǎn)線集成控制是通過(guò)某種網(wǎng)絡(luò)將其中需要連接的智能設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)，使之成為一個(gè)整體，使其內(nèi)部信息實(shí)現(xiàn)集成及交互進(jìn)而達(dá)到控制目的。生產(chǎn)線集成控制的種類有設(shè)備集成和信息集成兩種。設(shè)備集成是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將各種具有獨(dú)立控制功能的設(shè)備組合成一個(gè)有機(jī)的整體，這個(gè)整體是一個(gè)既獨(dú)立又關(guān)聯(lián)而且還可以根據(jù)生產(chǎn)需求的不同而進(jìn)行相應(yīng)組態(tài)的集成的控制系統(tǒng)。信息集成是運(yùn)用功能模塊化的設(shè)計(jì)思想實(shí)現(xiàn)資源的動(dòng)態(tài)調(diào)配、設(shè)備監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集處理、質(zhì)量控制等功能，構(gòu)成包括獨(dú)立控制等處理功能在內(nèi)的基本功能模塊，各個(gè)功能模塊實(shí)現(xiàn)規(guī)范互聯(lián)，構(gòu)造功能單元時(shí)采用特定的控制模式和調(diào)度策略，達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)集成控制。
傳統(tǒng)的自動(dòng)化企業(yè)專注于設(shè)備級(jí)的自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)，但對(duì)上層SCADAMES/ERP等系統(tǒng)不熟悉，致使忽視生產(chǎn)線信息的數(shù)字化獲取及生產(chǎn)信息的橫向、縱向流動(dòng)。MES/ERP等軟件系統(tǒng)企業(yè)專注于上層系統(tǒng)級(jí)的數(shù)據(jù)分析與調(diào)配控制，對(duì)于底層型號(hào)各異的執(zhí)行設(shè)備和控制器等硬件設(shè)備以及控制方式難以涉及，影響信息縱向流動(dòng)。通過(guò)數(shù)字化測(cè)量實(shí)現(xiàn)制造信息（關(guān)鍵參數(shù)）的數(shù)字化獲取及流轉(zhuǎn)，可打通上層系統(tǒng)與底層生產(chǎn)線之間的阻隔，釋放已有的優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)力，加快我國(guó)制造業(yè)發(fā)展進(jìn)程。通過(guò)集成工裝設(shè)計(jì)、制造、管理技術(shù)，構(gòu)建工裝數(shù)字化生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)工裝研發(fā)過(guò)程各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)流的暢通，才能充分發(fā)揮數(shù)字化技術(shù)在工裝研發(fā)過(guò)程中的作用，從而提高工裝制造精度和效率，縮短研制周期，降低研制成本。
生產(chǎn)線集成控制是將通信、計(jì)算機(jī)及自動(dòng)化技術(shù)組合在一起的有機(jī)整體。為了使生產(chǎn)線中各設(shè)備和分系統(tǒng)能夠協(xié)調(diào)工作，系統(tǒng)采用PLC及其分布式遠(yuǎn)程I/0模塊實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)單元的“集中管理、分散控制”；同時(shí)PLC接收來(lái)自上位MES系統(tǒng)的管理，包括操作人員信息核對(duì)、產(chǎn)品控制、物料管理等信息。生產(chǎn)線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖9所示，通信內(nèi)容包括操作人員身份識(shí)別、生產(chǎn)線線體狀態(tài)、機(jī)械手信息、機(jī)器人信息、工件加工信息、機(jī)床工作狀態(tài)及各種故障信息等。
圖9 生產(chǎn)線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
控制系統(tǒng)硬件組態(tài)如圖10所示，采用PROFINET網(wǎng)絡(luò)與底層的現(xiàn)場(chǎng)IO設(shè)備通信， IO設(shè)備包括IM151-3PN現(xiàn)場(chǎng)模塊、ET200ecoPN輸入輸出模塊、RF180C通信模塊等具有以太網(wǎng)功能的模塊。為了與車間其他單元PLC系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享，控制系統(tǒng)還配備了工業(yè)級(jí)PN/PN耦合器，通過(guò)該網(wǎng)橋，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生產(chǎn)線與車間其他PLC系統(tǒng)之間的信息交互。同時(shí)，為了保證生產(chǎn)的可靠性，在各單元的控制器間采用光纖環(huán)網(wǎng)連接，一旦MES系統(tǒng)出現(xiàn)故障，控制系統(tǒng)可以脫離MES系統(tǒng)正常運(yùn)行。
圖10 控制系統(tǒng)硬件組態(tài)
