近年来，新科技革命和产业变革正在兴起,全球制造业正处在巨大的变革之中, 我们国家的工业水平也得到很大程度的提升，伴随着十三五、《中国制造2025》战略规划的推进，强烈推动“中国制造”向“中国智造”转变，加快智能制造技术应用，落实工业化与信息化的深度融合，打造制造强国。我国传统制造业生产设备大多采用半自动化，达不到自动化的要求，并且适用性不是很广，根据客户订单需求的不同需要不停的更换自动化设备，投资成本非常高，本课题模块化智能化生产系统主要解决的就是这个问题，提出整套设备组件单元在设计时，以模块化设计为原则，每个单元模块安装在独立台架上，可自由移动的，台架间设置有拼接端口可实现不同布局模式的自由组合，布置了远程IO模块，通过工业以太网的交互实现信号监控和控制协调，用以满足不同的工艺流程要求和功能实现，充分体现出系统集成的功耗、效率及成本特性。每个单元的四边均可以与其他单元进行拼接，根据工序顺序，自由组合适应不同功能要求的布局形式，大大节约企业更换设备的成本。论文设计基于北京华航唯实机器人股份有限公司CHL-DS-11型集成应用平台，采用西门子PLC总控系统，机器人本体采用国际知名的ABB120型工业机器人，搭配欧姆龙视觉系统，西门子828D数控加工系统，以汽车行业的轮毂生产为产品对象，实现了机器人从仓库取料、CNC制造加工、治具打磨抛光、智能相机检测识别、传送带分拣入位等生产工艺环节，以未来智能制造工厂、无人车间的定位需求为参考，通过工业以太网完成数据的快速交换和流程控制，采用西门子PLC实现灵活的现场控制结构和总控设计逻辑，利用MES系统采集所有设备的运行信息和工作状态，融合大数据实现工艺过程的实施调配和智能控制，借助云网络体现系统运行状态的远程监控。
目 录
引言 1
一、概述 2
（一）模块化智能生产系统组成 2
（二）系统生产流程 3
二、模块化智能生产系统单元介绍 4
（一）执行单元 4
（二）检测单元 5
（三）总控单元 7
（四）其他单元 9
三、生产工艺流程程序设计 10
（一）生产系统交互流程 10
（二）工业机器人控制程序设计 11
四、模块化智能生产系统 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ￥351916072$ 
运行调试 24
（一）机器人滑轨移动 24
（二）机器人仓库取料 24
（三）CNC加工与打磨 26
（四）相机识别与料仓分拣 27
五、常见故障分析与解决方法 28
（一）CCD不拍照 28
（二）IO总线连接不上 28
（三）机器人关节轴不能移动 28
总结 30
参考文献 31
谢辞 32
引言
随着《中国制造2025》战略规划的推进，加快智能制造技术应用，是落实工业化和信息化深度融合、打造制造强国的重要措施。传统制造业转型升级，由“中国制造”要走向“中国智造”。
在智能制造领域，工业机器人是关键的装备之一。近几年来，工业机器人发展迅猛，代替劳动力，解决企业用工难问题。在汽车、电子等行业应用非常广泛。随着智能相机的普及，工业机器人和工业智能相机可以直接传输数据，在工业生产过程中，实现实时监测，提高了生产品的合格率。
本文针模块化智能生产系统程序设计与调试，配备ABB工业机器人、西门子PLC以及欧姆龙智能相机，系统集成度高，从半成品取料，到数控中心加工，再到清洗打磨，最后由机器人完成分拣，实现生产过程的全自动化。利用MES系统采集设备的运行信息和工作状态，融合现代大数据网络实现工艺过程实施调配和智能控制，借助云网络实现运行状态的远程监控，体现了生产过程的智能化。
为满足生产的个性化和定制化需求，本文以汽车轮毂模拟加工为对象，可根据不同的生产要求，任意调整模块之间的组合达到生产需求和生产最优化，降低企业生产成本。其主要功能和优势如下：
（1）实现设备的任意布局。以模块化设计为原则，每个单元间安装在可自由移动的独立台架上，台架间设置有拼接端口可实现不同布局模式的自由组合，根据生产要求不同更改模块组合。
（2）实现不同工件自动分拣。采用ABB120工业机器人与欧姆龙智能相机相结合，完成产品的自动分拣，提高效率。
（3）实现工艺流程智能控制。MES智能管理系统实时采集生产过程数据和设备运行状态，对运行流程采取实时控制，智能化程度高。
利用智能生产系统，完成汽车轮毂的模拟加工。本文所做内容主要是机器人取放工件位置理论设计、搬运机器人与PLC数据转换设计、搬运机器人与视觉数据处理设计、Wincc控制整个流程设计、系统工作站流程逻辑设计。
一、概述
（一）模块化智能生产系统组成
模块化智能生产系统以汽车轮毂为产品的生产对象，汽车轮毂模拟加工智能生产系统单元布局图、生产系统实物图、生产系统虚拟仿真图，分别如下图11、12、13所示，整个系统分为执行单元、加工单元、检测单元等八个单元完成仓库取料、制造加工、打磨抛光、检测识别、分拣入位等为生产工艺流程，通过工业以太网完成数据的快速交换和流程控制，采用PLC实现灵活的现场控制结构和总控设计逻辑，利用MES系统采集设备运行信息和工作状态，融合大数据实现实施调配和智能控制，借助云网络实现系统运行状态的远程监控。
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图11 汽车轮毂模拟加工智能生产系统单元布局图
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图12 生产系统实物图
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图13 生产系统虚拟仿真图
（二）系统生产流程
系统主要由八个单元组成，根据工艺生产方式，采用全自动化运行方式，主要分为四大部分取料—加工—检测—分拣，其加工流程如下图14所示。
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图14 加工工艺流程图
二、模块化智能生产系统单元介绍
（一）执行单元
功能：执行单元是应用平台的核心单元，是产品在各个单元间转换和定制加工的执行终端。由工作台、工业机器人、平移滑台、快换模块法兰端、PLC、远程I/O 模块组件构成。
1、工业机器人
该系统选用ABB IRB 120工业机器人如下图21所示，六个自由度可使其在工作空间内自由活动，完成不同姿态拾取零件加工，额定负载3kg,工作范围580mm,重复定位精度0.01mm,本体重量25kg,使用扩展IO适配器，支持DEVICENET通讯，模块化结构可自由增加减少通讯板卡，满足数字量输入输出和，模拟量输入输出。快换模块法兰端可以接通6路气路和9路信号，实现对所有工具的动作控制，平移滑台作为工业机器人扩展轴，扩大了机器人的可达工作空间，平移滑台的运动参数信息，如速度、位置等，由工业机器人控制器通过现场IO 信号传输给PLC，从而控制伺服电机实现线性运动，工业机器人搭载平移滑台可以配合更多的单元模块完场复杂的工艺流程，直线导轨有效行程800mm,有效负载100kg,最大速度5mm/s。
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图21机器人本体、机器人外部轴导轨
2、PLC
采用西门子S71200 1212C DC/DC/DC型号PLC如下图22所示，板载数字I/O为8点输入，6点输出板载模拟I/O为2路输入，配有多个FR2108/FR1108远程IO模块如下图23所示，通过工业以太网与总控单元PLC实现交互,实现整个流程智能化控制。S71200PLC控制器提供工业以太网PROFINET通讯支持，50KB工作存储器，1MB负载存储器。
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