隨著消費水平提高，工藝品個性化需求不斷增加，工藝品生產(chǎn)設備也要適應這種個性化生產(chǎn)特點。很顯然，一般生產(chǎn)線不能滿足柔性化生產(chǎn)需求，多線生產(chǎn)也會導致設備投入成本增加，通過改變控制系統(tǒng)柔性可以實現(xiàn)產(chǎn)品個性化、柔性化生產(chǎn)需求[1-3]。本文以平面金屬薄板飾件加工為對象，分析其加工工藝流程和自動化工藝流程，研究平面金屬薄板飾件精加工智能產(chǎn)線控制系統(tǒng)方案、軟硬件架構，進而完成控制系統(tǒng)程序設計和優(yōu)化。經(jīng)過系統(tǒng)聯(lián)調、程序優(yōu)化和穩(wěn)定運行之后，實現(xiàn)平面金屬薄板飾件精加工智能產(chǎn)線控制系統(tǒng)設計。

　　1智能產(chǎn)線組成及工藝流程分析

　　智能產(chǎn)線以400mm×400mm、厚度為2.5mm以及重量為3.18kg的304不銹鋼板為原材料，加工成形狀各異、表面圖樣不同且具有個性化的鑰匙扣、標牌、吊墜等飾件。圖1所示智能產(chǎn)線配有激光切割機床、數(shù)控精密雕刻機床、數(shù)控精密磨削機床、噴砂機、清洗機、視覺檢測系統(tǒng)(未標示)、打包機以及上下料機械手和物料傳送帶，裝有APP軟件的移動終端和工業(yè)控制計算機(未標示)。據(jù)圖1可知，智能產(chǎn)線加工工藝流程為:激光切割下料、精雕刻圖加工、磨拋毛邊處理、清洗烘干、噴砂表面霧化、視覺在線檢查和打包裝盒及產(chǎn)品碼垛，自動化工藝流程為:多關節(jié)機械手原料上料和廢料下料、直角機械手半成品搬運及平行機械手半成品及成品搬運等，制造流程示意圖如圖2所示。

　　2控制系統(tǒng)方案研究

　　在系統(tǒng)運行的可靠性、經(jīng)濟性和合理性等理念下，根據(jù)產(chǎn)線制造流程對各加工和搬運單元邏輯關系、順序和狀態(tài)等進行精確控制，合理安排工序間的時間分配，使各工序有條不紊、協(xié)調運行，提高生產(chǎn)效率。根據(jù)監(jiān)控界面實時在線監(jiān)控制造流程，對事故隱患或極限情況實時預警，具備故障報警和急停功能，保證產(chǎn)線安全、可靠運行。此外，產(chǎn)線控制系統(tǒng)操作簡便、易于維護和防誤操作等。平面金屬薄板飾件精加工智能產(chǎn)線控制系統(tǒng)由上位機監(jiān)控系統(tǒng)、下位機控制系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡組成，如圖3所示。上位機由工控機和工業(yè)組態(tài)軟件組成，與下位機PLC進行通訊，對整個產(chǎn)線工藝運作過程進行自動化監(jiān)管，保證產(chǎn)線穩(wěn)定可靠運行。下位機采用通用型PLC及其外圍設備組成，主要針對各加工單元和搬運單元進行生產(chǎn)控制和生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)管，如上料單元是否存在原料脫落、各加工單元之間的前后銜接等，通過CC-Link實現(xiàn)生產(chǎn)過程的閉環(huán)控制，提高產(chǎn)品加工效果和節(jié)能性。產(chǎn)線工作模式采用“自動控制”和“手動控制”兩種，正常情況下以自動控制方式為主，手動控制優(yōu)先級別最高，以便設備調試和防止意外情況如設備故障或自動控制存在問題時及時關閉設備。各分站PLC與主站PLC之間采用TCP/IP協(xié)議進行通訊，保證整個產(chǎn)線各個單元的有序運作。

　　3控制系統(tǒng)軟件設計

　　平面金屬薄板飾件精加工智能產(chǎn)線系統(tǒng)包含有多個加工單元和搬運單元，因此控制系統(tǒng)存在輸入輸出信號、檢測反饋信號和執(zhí)行信號種類和數(shù)量較多的特點，是一個較為復雜的柔性生產(chǎn)制造控制系統(tǒng)。整體分析時主要考慮在滿足生產(chǎn)流程和工藝前提下將各加工單元和搬運單元輸入輸出變量分配給主站或分站PLC的I/O口，據(jù)此定義I/O口作用，同時設置主站和分站PLC之間通訊。根據(jù)各加工單元和搬運單元的操作內容、操作順序及生產(chǎn)工藝將主站和分站PLC程序進行模塊化，在模塊內部確定輸入輸出變量與各操作之間的關系以及相關的檢測內容和控制方法，進而邏輯整合完成程序流程設計，平面金屬薄板飾件精加工智能產(chǎn)線程序流程圖如圖4和5所示。程序編制時，確保語法和文檔正確，細化設計，先模塊后整體;邏輯嚴密，前后互鎖，確保工序不錯位;各種功能具備，具有意外情況預防和報警處理等。經(jīng)測試、修改后在程序基本正確的情況下進行現(xiàn)場調試。

　　4產(chǎn)線調試

　　設備種類和工序較多，工藝復雜，控制流程易錯，聯(lián)機調試非常重要。在各加工程序、各機器人程序和系統(tǒng)控制程序完成后，選擇手動運行模式，進行單機調試，完善單機控制程序。其次，選擇自動運行模式，進行聯(lián)機調試，確保設備并行處理，無干擾，進一步優(yōu)化系統(tǒng)控制程序，提升產(chǎn)線整體運行效果。最后，對產(chǎn)線緊急情況、極限狀態(tài)進行有效的預處理，對故障處理進行完善。經(jīng)過一段時間運行后，產(chǎn)線運行穩(wěn)定、可靠，進行驗收交付。

　　5結語

　　對平面金屬薄板飾件精加工智能產(chǎn)線組成、工藝和制造流程進行分析，在完成控制系統(tǒng)方案設計后進行控制系統(tǒng)軟件設計，結合各加工單元和機器人程序對產(chǎn)線進行單機調試和聯(lián)機運行，實現(xiàn)了平面金屬薄板飾件的自動化生產(chǎn)。該產(chǎn)線系統(tǒng)經(jīng)過兩年的實際運行，產(chǎn)線的穩(wěn)定性好、易操作、易維護，具備個性化、柔性化工藝品生產(chǎn)特點，取得了較好的經(jīng)濟和社會效益，具有廣泛的應用前景。

　　參考文獻

　　[1]徐鵬，李陽，顧歡，等.船用針閥體軸類工件的自動化生產(chǎn)線設計與實現(xiàn)[J].制造技術與機床，2017(8):124-128.

　　[2]艾青龍，涂海寧，陸遠.柔性自動線生產(chǎn)過程控制技術研究[J].制造技術與機床，2016(11):121-124.

　　[3]王俊杰，張偉，金杰峰，等.電動汽車電池裝箱生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設計[J].組合機床與自動化加工技術，2016(2):122-125.

　　《金屬薄板智能產(chǎn)線控制系統(tǒng)設計》來源：《制造技術與機床》，作者：許怡赦 朱永波