plc的小型智能切削生产系统(附件)
本论文讲述的是使用MES下单通过PLC交互信息使机器人搬运工件至数控加工设备生产的系统，解决现有生产力因人工操作造成的生产效率低，装配错误、以及码放混乱等问题。本课题讲述MES平台的操作页面设计、PLC逻辑控制原理、数控机床编程加工、机器人示教搬运过程及码放原理等内容。本课题对系统中SIEMENS-1200 CPU1215CDC/DC/DC PLC(Programmable Logic Controller) 编写生产系统程序，对“江苏汇博机器人技术股份有限公司”生产HB2-760-C10型工业机器人和MES(Manufacturing?Execution?System)软件系统，“纽威数控装备有限公司”生产的NL系列卧式车削中心和VM系列立式钻铣中心, RF180C V2.2型RFID进行组态通讯这些关键设备技术做了选型上的介绍以及其技术上的分析。
目录
引言 1
一、小型智能切削生产系统概述 2
（一）整体设计方案 2
（二）控制方式及其特点 3
二、小型智能切削生产系关键技术应用 4
（一）PLC单元 4
（二）机器人单元 6
（三）数控机床单元 8
（四）MES单元 10
三、PLC工艺流程程序设计 14
（一）生产系统交互流程 14
（二）PLC控制程序设计 17
四、生产系统工艺流程验证 24
（一）取料流程测试 24
（二）加工流程测试 25
（三）放料流程测试 27
结论 29
参考文献 30
致谢 31
引言
近几年来，新一轮的工业技术革命与科技创新在全球愈演愈烈，很多专家学者将其称为第四次工业革命，智能制造技术在世界快速的发展。早在上个世纪的八十年达，许多工业强国已经对智能制造技术进行了初步的探索，进入新世纪之后，由于金融危机的产生，多个传统工业上的强国的虚拟经济出现了泡沫，实体制造重新成为了工业强国发展的重心，同时互联网的飞速发展与制造业技术的成熟使得工业强国智能制造技术得到更好的提升。我国近年来工业化取得比较大的成就，一部分的制造产业站在了 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
世界的前端，但是大范围内的工业生产标准化与世界不统一，关键的技术还是依赖于国外。我国发布了《中国制造2025》紧跟世界发展潮流，刺激国内工业经济生产，为国内工业的及时转型与发展指明了方向。
在工业生产中，因为人工的分类搬运码放的效率低下以及错误加工的问题，本课题研究了一种机器人自动从工件仓库搬运指定位置工件至数控车床或数控铣床加工并取回仓库正确码放的生产系统。此生产系统主要由PLC控制系统，MES软件控制系统，导轨机器人系统，数控加工设备系统四大部分组成，解决了工业生产中的问题如下：
1. 使用机器人自动搬运码放仓库中的工件，并根据需求快速准确放入不同数控设备自动校准加紧进行加工。解决了在传统制造生产中，大部分依赖人力去搬运工件，分类码放工件，对不同工件根据要求放入不同数控设备校准加紧进行加工产生的效率低下，并且分类易出错，人力资本高的问题。
2. 将数控加工程序绑定至MES软件系统中，由MES软件系统根据需求上传相应的加工程序致数控加工设备。解决了批量生产中人工切换程序的麻烦，以及调用程序错误造成工件与设备损坏的问题。
3. 使用MES软件系统远程下单，配合PLC实现控制系统自动运转。解决了人工根据需求转换工作模式的弊端。
一、小型智能切削生产系统概述
（一）整体设计方案
根据加工生产流程设计，生产系统可以实现机器人自动从工件仓库搬运指定工件至数控车床或数控铣床加工并取回正确码放，具体运行方式如下：
小型智能切削生产系统，其生产系统工位布局如图11所示，其生产系统实图如图12所示，其生产系统虚拟仿真图如图13所示。由编程平台上MES软件系统下发订单配合PLC通过主控柜中交换机将数据传输给各个单元，使得工业机器人根据订单加工需求从立体仓库中取出工件，并选择放入加工中心还是数控车床进行加工，加工完成后再次根据加工需求判断是否要进入返修或是放入另一台数控加工设备进行加工，直达达到加工要求后机器人将其取出放回仓库。
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图11生产系统工位布局图
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图12生产系统实物图 图13生产系统虚拟仿真图
本系统主要由五个单元组成，根据其工业生产方式，确保逻辑可行性，其逻辑流程图如图14所示。
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图14逻辑流程图
（二）控制方式及其特点
小型智能切削生产系统采用全自动化运行方式，先根据工件加工图纸编写好程序并绑定至MES软件系统，下单后通过PLC与机器人交互实现机器人抓取对应工件置数控加工设备加工，运行中可通过MES软件系统实时监控设备状态，可以同步显示设备运行时，设备状态，工作模式，加载程序名，数控设备的主轴进给倍率、相应的各个坐标轴位置，机器人的姿态位置，运行速度，使得设备运行过程数字化，网络化，出现问题可及时根据监控状态解决。可以通过HMI触摸屏按钮启动模拟加工程序如HMI操作图15所示，显示RFID信息如图16所示，针对加工过程中的状况，调整设备状态，使得流程控制快捷有效。
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图15 HMI操作图
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图16 RFID信息图
二、小型智能切削生产系关键技术应用
（一）PLC单元
1. PLC选型
本统采用了西门子S71200 1215C DC/DC/DC型号PLC如控制柜PLC及其扩展模块图21所示，配置2个16入/16出的输入输出模块用于数控车床以及加工中心进行信号交互。配置了2个16入的DI模块，用于对立体仓库30个仓位的检测。仓位按钮、PLC主控柜按钮、指示灯等其他IO，均通过PLC自带IO进行通讯
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图21 控制柜PLC及其扩展模块图
2.PLC系统组网
PLC系统与MES系统连接:按照建立的通讯协议配置模块参数如PLC与MES的Modbus /Tcp通讯模块设置,其程序如图22所示，接受MES系统下发的指令并返回MES系统所需的状态信息。与HMI连接：建立TP700 COMFORT 型号触摸屏与PLC进行组态, 其参数如图23所示，实现PLC控制系统操作运行及状态信息监控，与RFID读卡器模块通讯：建立RF180C V2.2型号RFID与PLC进行组态，其参数如图24所示，按照建立的通讯协议配置模块参数，其程序如图25、PLC与RFID的写通讯模块设置，其程序如图26、PLC与RFID的读通讯模块设置，其程序如图27所示，建立实现电子标签数据的写入与读出。与机器人连接: 按照建立的通讯协议配置模块参数，其程序如图28所示，实现PLC与机器人的数据交互。
目录
引言 1
一、小型智能切削生产系统概述 2
（一）整体设计方案 2
（二）控制方式及其特点 3
二、小型智能切削生产系关键技术应用 4
（一）PLC单元 4
（二）机器人单元 6
（三）数控机床单元 8
（四）MES单元 10
三、PLC工艺流程程序设计 14
（一）生产系统交互流程 14
（二）PLC控制程序设计 17
四、生产系统工艺流程验证 24
（一）取料流程测试 24
（二）加工流程测试 25
（三）放料流程测试 27
结论 29
参考文献 30
致谢 31
引言
近几年来，新一轮的工业技术革命与科技创新在全球愈演愈烈，很多专家学者将其称为第四次工业革命，智能制造技术在世界快速的发展。早在上个世纪的八十年达，许多工业强国已经对智能制造技术进行了初步的探索，进入新世纪之后，由于金融危机的产生，多个传统工业上的强国的虚拟经济出现了泡沫，实体制造重新成为了工业强国发展的重心，同时互联网的飞速发展与制造业技术的成熟使得工业强国智能制造技术得到更好的提升。我国近年来工业化取得比较大的成就，一部分的制造产业站在了 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
世界的前端，但是大范围内的工业生产标准化与世界不统一，关键的技术还是依赖于国外。我国发布了《中国制造2025》紧跟世界发展潮流，刺激国内工业经济生产，为国内工业的及时转型与发展指明了方向。
在工业生产中，因为人工的分类搬运码放的效率低下以及错误加工的问题，本课题研究了一种机器人自动从工件仓库搬运指定位置工件至数控车床或数控铣床加工并取回仓库正确码放的生产系统。此生产系统主要由PLC控制系统，MES软件控制系统，导轨机器人系统，数控加工设备系统四大部分组成，解决了工业生产中的问题如下：
1. 使用机器人自动搬运码放仓库中的工件，并根据需求快速准确放入不同数控设备自动校准加紧进行加工。解决了在传统制造生产中，大部分依赖人力去搬运工件，分类码放工件，对不同工件根据要求放入不同数控设备校准加紧进行加工产生的效率低下，并且分类易出错，人力资本高的问题。
2. 将数控加工程序绑定至MES软件系统中，由MES软件系统根据需求上传相应的加工程序致数控加工设备。解决了批量生产中人工切换程序的麻烦，以及调用程序错误造成工件与设备损坏的问题。
3. 使用MES软件系统远程下单，配合PLC实现控制系统自动运转。解决了人工根据需求转换工作模式的弊端。
一、小型智能切削生产系统概述
（一）整体设计方案
根据加工生产流程设计，生产系统可以实现机器人自动从工件仓库搬运指定工件至数控车床或数控铣床加工并取回正确码放，具体运行方式如下：
小型智能切削生产系统，其生产系统工位布局如图11所示，其生产系统实图如图12所示，其生产系统虚拟仿真图如图13所示。由编程平台上MES软件系统下发订单配合PLC通过主控柜中交换机将数据传输给各个单元，使得工业机器人根据订单加工需求从立体仓库中取出工件，并选择放入加工中心还是数控车床进行加工，加工完成后再次根据加工需求判断是否要进入返修或是放入另一台数控加工设备进行加工，直达达到加工要求后机器人将其取出放回仓库。
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图11生产系统工位布局图
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图12生产系统实物图 图13生产系统虚拟仿真图
本系统主要由五个单元组成，根据其工业生产方式，确保逻辑可行性，其逻辑流程图如图14所示。
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图14逻辑流程图
（二）控制方式及其特点
小型智能切削生产系统采用全自动化运行方式，先根据工件加工图纸编写好程序并绑定至MES软件系统，下单后通过PLC与机器人交互实现机器人抓取对应工件置数控加工设备加工，运行中可通过MES软件系统实时监控设备状态，可以同步显示设备运行时，设备状态，工作模式，加载程序名，数控设备的主轴进给倍率、相应的各个坐标轴位置，机器人的姿态位置，运行速度，使得设备运行过程数字化，网络化，出现问题可及时根据监控状态解决。可以通过HMI触摸屏按钮启动模拟加工程序如HMI操作图15所示，显示RFID信息如图16所示，针对加工过程中的状况，调整设备状态，使得流程控制快捷有效。
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图15 HMI操作图
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图16 RFID信息图
二、小型智能切削生产系关键技术应用
（一）PLC单元
1. PLC选型
本统采用了西门子S71200 1215C DC/DC/DC型号PLC如控制柜PLC及其扩展模块图21所示，配置2个16入/16出的输入输出模块用于数控车床以及加工中心进行信号交互。配置了2个16入的DI模块，用于对立体仓库30个仓位的检测。仓位按钮、PLC主控柜按钮、指示灯等其他IO，均通过PLC自带IO进行通讯
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图21 控制柜PLC及其扩展模块图
2.PLC系统组网
PLC系统与MES系统连接:按照建立的通讯协议配置模块参数如PLC与MES的Modbus /Tcp通讯模块设置,其程序如图22所示，接受MES系统下发的指令并返回MES系统所需的状态信息。与HMI连接：建立TP700 COMFORT 型号触摸屏与PLC进行组态, 其参数如图23所示，实现PLC控制系统操作运行及状态信息监控，与RFID读卡器模块通讯：建立RF180C V2.2型号RFID与PLC进行组态，其参数如图24所示，按照建立的通讯协议配置模块参数，其程序如图25、PLC与RFID的写通讯模块设置，其程序如图26、PLC与RFID的读通讯模块设置，其程序如图27所示，建立实现电子标签数据的写入与读出。与机器人连接: 按照建立的通讯协议配置模块参数，其程序如图28所示，实现PLC与机器人的数据交互。
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