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兴趣联盟 - 机器人总动员

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    同济大学中的实验室里的迷你智能工厂

    UPDATE小菲妹 2016-07-12 12:25

    智能工厂这个概念,正是当下最热门的话题——工业4.0的产物之一。尽管第四次工业革命还没正式揭开它的神秘面纱,但是这个充满创造力的词语已经为我们勾勒出一幅日渐清晰的画面:通过计算、自主控制和联网,人、机器和信息互相联接,融为一体。在工业4.0的时代,信息通讯技术和网络空间虚拟系统将会得到充分利用;借助信息物理系统相结合的手段,将制造业向智能化转型。

    菲尼克斯电气正是工业4.0构想的发起者之一。就在许多人还为这个抽象的概念困惑不已时,菲尼克斯电气与同济大学中德学院合作建立的迷你智能工厂似乎能为人们驱散眼前的迷雾。


    在一间宽敞透明的玻璃房内,仪器和金属构件间发出的摩擦声吸引了人们的注意。这套结构紧凑的迷你加工传送装置共由加工区、传送区和成品区三个部分组成。两台橘色的机器人充当操作员的角色,在加工区和成品区之间对原料进行传递和接力:机器人通过直线导轨的移动,将加工件从原料托盘传送到数控车床和数控加工中进行加工,然后将成品放置到传送带上再输送到成品库中。车床加工完毕后,机器人从车床中取出半成品工件放置到传送带的半成品缓冲区的托盘上。当加工中心完成任务后,机器人从加工中心取出成品工件放置到传送带的成品缓冲区的托盘上。紧接着,智能相机对成品工件进行颜色识别,再将成品工件的颜色信息通过RFID射频技术写到移动托盘的电子标签中。待成品工件通过传送带输送到成品区时,首先会通过RFID进行颜色识别,然后再计算该成品工件在成品库中的摆放位置,最后机器人通过直线导轨的精确定位控制将成品工件放置到成品库中指定的位置。也就是说,不同颜色的工件在货架上都有特定的位置,而机器人能够准确识别相关位置的信息,从而使命必达。玻璃房内的装置有条不紊地重复着来料加工的整个流程,化身为一座既简易又精密的智能工厂。

    为了满足学校的教学和科研任务,当初在设计整套方案时,菲尼克斯电气就考虑到,每个单元应兼具独立运行及全自动运行两种状态。

    实验装置中大量使用了菲尼克斯最先进的控制技术——profinet技术。控制器采用菲尼克斯300系列的profinet PLC,并且通过profinet交换机技术将三个控制单元有机的结合在一起形成一个环,组合成一个全自动的加工生产流水线。

    在传送区单元和成品区单元使用的是菲尼克斯电气最新的AXL E PN IP67远程I/O模块,可将现场大量的传感器和执行器连接起来,使得现场布线简洁、一目了然。其中成品区单元使用了菲尼克斯电气的WLAN无线技术,可将成品库的位置信息通过无线技术传递到控制PLC,即省去了物理网线的连接,又避免了布线的复杂性。这种方式大大的简化了当今实际生产流水线与自动化物流之间的通信问题。成品区单元和加工区单元机器人的移动采用直线导轨控制,控制技术采用菲尼克斯电气PWM模块实现机器人精确定位,保证了生产流水线的流畅性,同时充分体现智能工厂的柔性制造特性。

    为了满足平时的教学需要,在这里,每个单元不仅能够独立运行,而且分别采用了不同的安全控制技术来保障设备和人员的安全。随着自动化程度越来越高,关于安全保护的要求也在不断改变。在过去,安全保护系统常因使用麻烦而被人们忽视。现在可以通过创新的技术集成到工作过程中,因此不会对操作员造成障碍。此番,菲尼克斯电气带来了安全桥和安全继电器两种控制技术。加工区单元和成品区单元采用的是安全继电器控制技术,而传送区单元采用的是安全桥控制技术。三个单元各自独立,互不相干。

    玻璃房里这座小小的智能工厂井然有序地忙碌着。机械手与圆柱状工件的温柔触碰,传送带上齿轮间的亲密咬合,甚至机器人在不同单元间的匀速滑行,交织成一段节奏明快、段落分明的工业组曲。眼前的这间实验室正是工业4.0时代的缩影。作为未来第四次工业革命的代表,工业 4.0不断向实现物体、数据以及服务等无缝连接的互联网(物联网、数据网和服务互联网)方向发展。那时,通信网络将成为智能工厂内所有设备互联的纽带,信息物理融合系统将会连接虚拟空间与物理现实世界,使智能物体通信以及相互作用,让虚拟世界与现实制造进行对话。

    迷你智能工厂

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