智能工厂生产线的设计与研发

摘要院智能生产线在工厂有着重要的应用袁一旦生产线能够顺利投入使用袁就能够提高产品的质量和生产效率袁节约产品生产时

间遥该文设计研发了智能工厂生产线系统袁将三菱可编程控制器渊PLC冤作为生产线的主控单元袁西门子RFID数据传输系统对相应的数据进行传输袁环形输送单元尧工件组装单元尧立体仓库单元全部集成在一起发挥着各自的作用袁并统一封装在电气控制柜中袁最后利用三菱公司生产的RV-3SD六自由度工业机器人作为生产线的主要工具袁实现生产线的自动分拣尧追踪尧搬运尧装配尧存储等功能袁完成了对智能工厂生产线的设计与研发遥

关键词院六自由度工业机器人曰PLC曰RFID数据传输系统曰智能生产线

0引言机器人在工业生产中，由于其技术附加值高且应用领域十分广泛等特点，越来越受到制造业中不同厂家的欢迎和认可。由于十分看好机器人的应用前景，工业界也是对机器人技术的发展最为关注，这使得工业机器人发展技术成为了最成熟、使用场景最多的一类机器人。最初研究工业机器人的目的是防止工人们在恶劣的工作环境中受到侵害，从危险的环境中脱离出来，但是目前工业环境越来越好，已经很少会有恶劣的工作环境需要人们去克服。这个时候引入工业机器人的目的是人类双手，提高产品品质和生产效率。工业机器人最大的特点就是可以不间断的工作，人们在从事枯燥工作时无法长时间集中注意力，同时也不能工作太长时间，而工业机器人可以24小时不间断从事同一种枯燥乏味的工作，只要电源供应不断，就能够一直生产产品，而且工业机器人的使用寿命普遍超过了10年。从这些角度来看，使用工业机器人有着许多优点。由于工业机器人出色的工作质量和效率，因此许多行业使用工业机器人进行复杂的操作，例如分拣、跟踪、处理、组装和存储。这些广泛地操作满足了现代工业的需要，因此在机器人技术逐渐完善的同时，工厂生产线的工作水平也在逐年上升，工业自动化的占有率在所有工厂中的比重也在逐年增加。工业机器人在生产过程中主要有两种运用方式：一种是机器人工作单元，主要是利用机器人来模拟人类工作的情形，一个机器人能够完成多个复杂且精细的工作任务。另一个则是工业机器人主要的应用场景———机器人工作生产线。随着现代化制造业的企业转型，越来越多的工厂利用市场上越来越多的少批量、多种类的需求，而逐渐走向了定制化的道路。这种道路使得工业机器人在智能化制造中扮演着重要的角色，以后的前景也会更加广阔。当然我们自己也需要清醒地认识到和发达国家之间的差距，由于我国早期并没有大量研发工业机器人的基础，因此在工业机器人的研发环节还是稍显薄弱，但是随着国家意识到工业机器人在未来会大有可为，因此更多的人才加入进来，促使工业机器人的技术得到了长足的进步。本文主要是将三菱可编程控制器（PLC）作为生产线的主控单元，西门子RFID数据传输系统对相应的数据进行传输，环形输送单元、工件组装单元、四工位供料单元和立体仓库单元全部集成在一起发挥着各自的作用，并统一封装在电气控制柜中，最后利用三菱公司生产的RV-3SD六自由度工业机器人作为生产线的主要工具，实现生产线的自动分拣、追踪、搬运、装配、存储等功能，完成了对智能工厂生产线的设计与研发。1智能生产线控制要求智能生产线具体控制有如下几点要求：淤在生产线中，一旦传感器检测到有工件进入，4个工件料库则按软件设定的时序对工件进行作业，主要是将各个工件推出到传功带上，系统中的直线和环形传送带将工件向下一步运输。于工件随着传送带缓缓前进，接着到达的是RFID检测环节将工件的标签信息进行读取，主控制器PLC对读取到的信息进行判断，判断工件是否为合格工件，一旦确认该工件是合格工件，则将工件推向直线传送带继续前进，跟踪传感器开始工作，对合格工件的操作进行跟踪，传送带将工件顺利运送到指定位置，根据不同的工件信息配备不同的装备台进行作业，机器人对工件进行相应操作，操作完成后回到原来位置。如果工件检测为不合格，机器人则在此环节直接将工件搬运到废弃框中，搬完之后等待下次作业。通常等待时间会很短，就需要进行下一个工件的检测、跟踪和搬运工作，工业机器人不知疲倦的进行重复操作，直到所有的任务都顺利完成。最后给工件加上一个工件盖，就组装成了一个完整的生产组合体，接着将产品运送到仓库指定位置即可。2智能生产线硬件系统设计本设计主要是将三菱可编程控制器（PLC）作为生产线的主控单元，西门子RFID数据传输系统对相应的数据进行传输，环形输送单元、工件组装单元、四工位供料单元和立体仓库单元全部集成在一起发挥着各自的作用，并统一封装在电气控制柜中，最后利用三菱公司生产的RV-3SD六自由度工业机器人作为生产线的主要工具。2.1工业机器人系统组成整个系统的主要部件包括本体、示教器、机器人控制器和末端执行器等组成。2.2PLC控制系统工业机器人的控制模块主要使用了三菱公司生产的FX3U可编程控制器，用于读写RFID系统的工件数据，上文提到的读取信息后的判断和控制指令都是PLC控制系统发出的，从而控制各种执行模块作用于元件。2.3RFID数据传输系统RFID检测系统是西门子公司推出的工业级检测系统，装备在流水线的左侧，能够检测到4厘米以内的工件信息，每个工件都有属于自己的电子信息，读取信息则是通过RFID检测系统，工件信息包括其InternalCombustionEngine&Parts·221·电动汽车用电池管理系统设计郭继爽（沈阳职业技术学院，沈阳110000）

摘要院随着电池汽车行业的发展袁电池管理系统作为电池控制的核心变得越来越重要遥本文设计了一款电动汽车用电池管理系

统袁包含电池测量单元尧高电压单元和电池控制单元三部分遥电池测量单元负责测量电池单体信息袁高电压单元负责测量电池总体信息袁电池控制单元处理电池信息并给出控制命令遥经实验验证该电池管理系统稳定可靠袁满足电动汽车电池管理需求遥

关键词院电池管理系统曰电池测量单元曰高电压单元曰电池控制单元

0引言新能源汽车特别是电动汽车是国家重点发展产业，目[1]前已经获得国家战略层面的全面重视和市场的认可。电池管理系统作为电动汽车电池的管理核心，对电动汽车行驶里程的估计、整车的安全性以及电池的寿命起着至关重要的作用[2]。电池管理系统可以检测电池的电压、充放电电流、电池包温度、电池内阻等信息，在电池电量不足时提醒驾驶者进行充电，在电池充满电时切断充电回路防止电池过充，在电池不均衡时对电池进行均衡等[3]。1系统原理电池管理系统（BatteryManagementSystem，BMS）包含电池测量单元（BatteryMeasuringUnit，BMU）、高电压单元（HighVoltageUnit，HVU）和电池控制单元（BatteryControlUnit，BCU）三部分。其中BMU负责采集电池的单要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要大小、颜色、编号等，RFID将检测到的信息通过现场总线传递给PLC，进行对机器人的控制，完成工件的分拣工作。2.4输送单元输送单元主要包括环形输送单元和直线输送单元，环形输送单元主要由一套交流调速系统组成，直线传输单元主要包括直流调速系统。2.5立体仓库单元设定好的仓库单元由铝质材料加工而成，一共配有9个仓位,每个仓位都能给放置装配完的不同组件，根据组件信息进行位置调配。3智能生产线软件系统设计3.1流程设计给PLC下达工件装配任务后，传感器检测到有工件进入，4个工件料库则按软件设定的时序对工件进行作业，主要是将各个工件推出到传功带上，系统中的直线和环形传送带将工件向下一步运输。RFID检测环节将工件的标签信息进行读取，主控制器PLC对读取到的信息进行判断，判断工件是否为合格工件，一旦确认该工件是合格工件，则将工件推向直线传送带继续前进，跟踪传感器开始工作，对合格工件的操作进行跟踪，传送带将工件顺利运送到指定位置，根据不同的工件信息配备不同的装备台进行作业，机器人对工件进行相应操作，操作完成后回到原来位置。如果工件检测为不合格，机器人则在此环节直接将工件搬运到废弃框中，搬完之后等待下次作业。通常等待时间会很短，就需要进行下一个工件的检测、跟踪和搬运工作。机器人将成品运送到仓库空位置，仓库里的光纤传感器能够感知到具体位置是否被占用，当一个完成件进入仓作者简介院郭继爽（19-），辽宁北票人，讲师，硕士研究生，研究

方向为汽车设计、电池管理、故障诊断。

体电压、温度，将收集到的信息通过CAN通讯发送至BCU，并接收BCU回传的均衡命令，对相应的电池单体进行均衡；HVU负责采集电池的总电压、绝缘电阻和充放电电流等信息，将数据发送至BCU；BCU为整个电池管理系统的控制核心，负责整合BMU和HVU发送的信息，发出控制命令。如图1所示为BMS整体系统框图。2系统设计2.1电池测量单元（BMU）BMU采用成熟的电池管理芯片LTC6811测量每个电池包的信息。每个BMU最多可以测量24串电池单体电压，4路电池温度，并在电池不均衡时为对电池进行均衡放电。如图2所示为BMU单元系统框图，该系统包含CPU电路、电源电路、电池检测芯片、滤波及均衡电路等。利用检测芯片获得24串电池单体电池电压，通过SPI通讯上传给CPU电路，CPU电路将数据解析后通过CAN通讯发库，仓库的存储信息就需要改变，下一个完成件就无法重复使用同一仓库位置。仓库位置从1至9依次往下排，具体分布如图1所示。全部成品入库完成后，机器人运行到初始位图1仓库位置设计图置，重复操作完成下一个装配流程。工业机器人不知疲倦的进行重复操作，直到所有的任务都顺利完成。3.2程序设计工件装配流程编辑软件通过PLC编程进行控制，不同颜色、高度、工号均可设置，实现了工业生产线智能化和多样化。RFID读写软件主要控制RFID的设置。工业机器人能够顺利工作，实现了智能工厂生产线的设计与研发。4总结该文利用工业机器人的相关技术，利用PLC，传送带、传感器和工业机器人等设备成功实现了元件分类、组装和仓储等功能，完成了对智能工厂生产线的设计与研发。本系统在最终运行过程中，不仅能够在监督下完成对元件的分类、组装和仓储，还能够远程进行控制，极大的体现了工业生产线的智能化水平。参考文献院[1]王海霞，李志宏，吴青锋.工业机器人在制造业中的应用和发展[J].机电工程技术,2015(10):112-114.

[2]KooKM.RobotizedAssemblyofaWireHarnessinaCarProductionLine[J].AdvancedRobotics,2011,25(3-4):473-4.

[3]白蕾，张小洁，侯伟.基于工业机器人的智能生产线设计与开发[J].工业仪表与自动化装置,2018(3):69-72.