基于現場(chǎng)總線(xiàn)的工業(yè)機器人監控系統研究

作者：時(shí)間：2013-02-22 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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3 基于Lonworks技術(shù)的機器人監控系統

3.1控制網(wǎng)絡(luò )設計

在制造業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，工業(yè)機器人加工流程之間需要緊密的配合與協(xié)作，因此各機器人之間的通信與傳感器數據的共享必不可少，這一性能對生產(chǎn)中出現的異常情況，例如缺料、故障、卡死等的智能化處理尤為重要。傳統的集中通信方式存在硬件結構復雜、現場(chǎng)布線(xiàn)困難、不易于擴展能力和實(shí)時(shí)性差等缺點(diǎn)，難以滿(mǎn)足工業(yè)機器人高速、精密的協(xié)調化加工需要。為此，采用現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)將眾多分散的底層傳感器和執行器連接起來(lái)，各底層控制器和監控級計算機都作為網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn)接入總線(xiàn)，構成具有高速數據通信和信息共享特點(diǎn)的控制網(wǎng)絡(luò )。在控制網(wǎng)絡(luò )中，各個(gè)控制級的智能結點(diǎn)都將相關(guān)的生產(chǎn)數據以網(wǎng)絡(luò )變量的形式發(fā)送到現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中，監控主機和其它控制級的智能結點(diǎn)都可以根據程序設定對這些數據進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)并分析處理，從而實(shí)現理想的全局監控效果以及各底層工業(yè)機器人在加工過(guò)程中的良好配合，尤其在生產(chǎn)線(xiàn)中的異常情況處理中，將會(huì )發(fā)揮重要的作用。對于有高級智能化信息處理功能的機器人和計算機，所有這些實(shí)時(shí)性數據都為進(jìn)一步的傳感器融合和信息融合創(chuàng )造了條件。

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圖2是一個(gè)制造業(yè)生產(chǎn)中應用LonWorks現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)實(shí)現機器人聯(lián)網(wǎng)監控的方案。系統中主干網(wǎng)采用總線(xiàn)式結構，將廠(chǎng)區內各車(chē)間與辦公樓中的核心監控主機相連;各子網(wǎng)分布于車(chē)間內部，均采用環(huán)形結構，從而有效地克服網(wǎng)絡(luò )斷線(xiàn)故障帶來(lái)的影響。每個(gè)子網(wǎng)都通過(guò)一個(gè)相應路由器連接到主干網(wǎng)上，實(shí)現與控制網(wǎng)絡(luò )主機之間的通信。不同監控對象所用的傳感器和執行器類(lèi)型不同，且分散分布于全廠(chǎng)各處，如采用一般的集散控制方式，很難將之連接在同一系統中，而Lonworks技術(shù)的開(kāi)放性則能很容易地解決這一問(wèn)題。生產(chǎn)加工中的各種監測信號分為兩路，所獲得的兩組信號，一組連接在現場(chǎng)的機器人控制器內，實(shí)現相對獨立的局部控制。另一組監測信號以及生產(chǎn)線(xiàn)上各機器人的控制信號則連接到分布于各車(chē)間的智能模塊的I/O口上，通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)實(shí)現數據的網(wǎng)絡(luò )傳輸，以實(shí)現對機器人的現場(chǎng)控制與網(wǎng)絡(luò )遙操作相結合的監控體系。這樣，當生產(chǎn)線(xiàn)中出現異常情況時(shí)，通過(guò)控制網(wǎng)絡(luò )即可實(shí)現對多個(gè)機器人之間的工作協(xié)調，并進(jìn)行異常情況的緊急處理;而當現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )出現故障時(shí)，相對獨立的機器人系統仍然可以正常地工作。

3.2系統監控與管理

經(jīng)過(guò)智能模塊的計算和轉換，各種現場(chǎng)生產(chǎn)數據通過(guò)Lonworks網(wǎng)絡(luò )送到監控中心的計算機，通過(guò)FIX或其它組態(tài)軟件，以DDE動(dòng)態(tài)數據交換（Dynamic Data Exchange）或ODBC開(kāi)放式數據庫互聯(lián) （Open Database Connectivity）接收網(wǎng)上數據，生成數據文件并實(shí)時(shí)顯示，實(shí)現對全廠(chǎng)生產(chǎn)現場(chǎng)各機器人的在線(xiàn)監控，并對異常信號還可以進(jìn)行多媒體的聲光報警。FIX組態(tài)軟件編寫(xiě)的程序還可以對各智能模塊的拆卸、斷電和故障做出判斷并報警。

為滿(mǎn)足企業(yè)信息化管理的需要，可在插有Lonworks網(wǎng)卡的控制網(wǎng)監控主機的內部另外再插一塊TCP/IP的企業(yè)內部Intranet網(wǎng)卡，利用FIX或其它組態(tài)軟件實(shí)現企業(yè)管理中的生產(chǎn)數據共享。各相關(guān)的被授權部門(mén)則可通過(guò)企業(yè)內部網(wǎng)，根據各自的訪(fǎng)問(wèn)權限對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行遠程監視。此外，組態(tài)軟件還具備有自動(dòng)生成報表的功能，可生成全廠(chǎng)和各車(chē)間的各類(lèi)報表，各類(lèi)信息數據都能直接提供給企業(yè)的管理人員，并在此基礎上構建CIMS或ERP等形式的企業(yè)信息化管理系統，用以支持全廠(chǎng)和各車(chē)間管理與決策，其數據流向方式如圖3所示。

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此外，制造業(yè)生產(chǎn)的管理具有雙重性，根據產(chǎn)品加工過(guò)程流程進(jìn)行的縱向管理，或者根據生產(chǎn)工藝類(lèi)型和人員配備進(jìn)行的橫向管理。以機器人加工技術(shù)為代表的現代化生產(chǎn)線(xiàn)系統具有高度的連續性，從最初的元件或毛坯，經(jīng)過(guò)多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節的逐步的加工和裝配，最后形成產(chǎn)品，整個(gè)過(guò)程前后連貫，其管理模式是縱向的。而另一方面，在同一工廠(chǎng)的不同車(chē)間中，各條生產(chǎn)線(xiàn)上都具有處于相同生產(chǎn)環(huán)節的機器人設備和操作維護人員，例如每條生產(chǎn)線(xiàn)上都有進(jìn)料、裝配和包裝等環(huán)節，如果是生產(chǎn)同一種產(chǎn)品，則各生產(chǎn)線(xiàn)中各環(huán)節都是平行且相同的。為了以最高效率發(fā)揮人力資源，以便于設備的維護和生產(chǎn)的進(jìn)行，同類(lèi)生產(chǎn)和技術(shù)人員應能夠分工管理分布于不同車(chē)間中的同一類(lèi)生產(chǎn)工藝和設備，同時(shí)也可以減少生產(chǎn)線(xiàn)維修的備件數量。這樣就可以最大限度的減少備用勞動(dòng)力人員，由每車(chē)間一組備用人員精簡(jiǎn)到全廠(chǎng)多個(gè)車(chē)間共用較少組的備用人員，也就是橫向化管理模式。

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