一种基于物联网的智能制造生产线控制系统的制作方法

1.本发明属于生产线控制技术领域，具体为一种基于物联网的智能制造生产线控制系统。


背景技术：

2.随着商品经济的快速发展，社会对机械加工品的需求日益加大，面对工艺复杂、多品种、小批量的产品生产需求以及不断提升的人工劳动力成本，机械加工行业急需寻找一种更高效、更可靠、更低成本的生产方式，以改变劳动力导向型的现状。信息技术和工业自动化技术的发展为企业构建自动化柔性生产线带来了可能，最接近的现有技术：自动生产线是指由自动化机器体系实现产品工艺过程的一种生产组织形式，是在连续流水线的进一步发展的基础上形成的，其特点是：加工对象自动地由一台机床传送到另一台机床，并由机床自动地进行加工、装卸、检验等；工人的任务仅是调整、监督和管理自动线，不参加直接操作；所有的机器设备都按统一的节拍运转，生产过程是高度连续的，自动生产线在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动进行操作或控制的过程，其目标是“稳，准，快”，自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自动生产线不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力，在工业生产中，要维持设备和生产的高水平和高效率运转，就不得不考虑生产线上材料与成品等的生产配送是否做到有序、均匀，现场数据是否得到反馈和管理，故障信息是否能够被有效传达与解决等，随着工艺水平的提高以及工控技术的发展，生产过程中自动化程度越来越高，而生产线控制系统使生产管理者能够远程了解生产状况以及设备运行状况，方便管理和控制，因而得到了广泛的应用。
3.例如中国专利“生产线控制系统及其控制方法”专利号为(cn201310076122.4)，该方案所解决的是通过rfid读取信息经处理后馈送至mes、erp、crm、或idm等，建立强大的信息数据链，提供实时的数据信息查询功能，实现更高层次的质量控制和各种在线测量，为生产过程控制提高了便利性，但仅用于高精准信息采集与识别使用，未能有效达到根据产品生产工艺的不同实现对生产设备控制的目的的问题，但是在误差数值仅起到采集识别的作用，无法根据各项误差自动调试设备的运行数据，同时无法实现应急备案的目的。
4.控制系统中在进行长时间工作时，使其控制柜内产生大量热量，目前在进行通风导热的过程中易进入大量灰尘，且散热方式较为单一，影响其散热效果，不利于控制系统的长时间工作。
5.生产线制造的过程中，制造的传感器数据容易产生误差，使预设的参数不适用于当前的生产设备，从而使生产设备很难生产出足够精度的产品，同时对自动化测试不准确，且难以根据不同的数据差预测分析对应的不同事件并且应急处理，影响生产正常进行，因此需一种基于物联网的智能制造生产线控制系统来解决上述问题。


技术实现要素：

6.(一)解决的技术问题
7.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种基于物联网的智能制造生产线控制系统，解决了制造的传感器数据容易产生误差，使预设的参数不适用于当前的生产设备，从而使生产设备很难生产出足够精度的产品，同时对自动化测试不准确，且难以根据不同的数据差预测分析对应的不同事件并且应急处理，影响生产正常进行的问题。
8.(二)技术方案
9.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于物联网的智能制造生产线控制系统，包括控制柜，所述控制柜的中部设置有生产线控制终端，所述控制柜的正面设置有显控组件，所述控制柜正面的下方铰接有两个开合板，所述开合板正面的上下两侧均卡接有防尘网，所述控制柜的背面对应显控组件的位置设置有若干个散热片，若干个散热片位于支架内，所述支架的正面与控制柜的背面固定连接，所述控制柜内壁的后方固定连接有连接板，所述连接板正面的左右两侧均卡接有排风扇，所述控制柜的背面对应连接板的位置设置有盖板，所述盖板内卡接有两个连接管，两个连接管的顶端均与风筒的下表面相连通，所述风筒的正面与控制柜的背面固定连接，所述风筒内设置有降温水帘，所述风筒的顶部卡接有出风罩。
10.所述生产线控制终端包括数据接收单元和数据纠正单元，所述数据接收单元的输入端与信息采集模块和实时监控单元的输出端连接，所述数据接收单元的输出端与数据整合分类模块的输入端连接，所述数据整合分类模块的输出单与调控单元的输入端连接，所述调控单元的输出端与执行单元的输入端连接，所述执行单元的输出端与数据纠正单元的输入端连接。
11.所述执行单元的输出端与识别单元的输入端连接，所述实时监控单元的输出端与识别单元的输入端连接，所述执行单元的输出端均校核单元的输入端连接，所述校核单元的输入端和数据整合分类模块的输出端分别与数据储存库的输出端和输入端连接，所述校核单元和数据纠正单元的输出端均与判断模块的输入端连接。
12.所述判断模块的输出端与预案分析单元的输入端连接，所述预案分析单元的输入端与事件分析预测单元的输出端连接，所述事件分析预测单元的输出端与报警单元的输入端连接，所述预案分析单元的输出端与反馈模块的输入端连接，所述反馈模块的输入端与信息采集模块的输出端连接，所述反馈模块的输出端与管理终端的输入端连接。
13.作为本发明的进一步方案：所述信息采集模块包括产品生产信息采集模块和设备运行数据采集模块，所述产品生产信息采集模块和设备运行数据采集模块均与实时监控单元的输入端连接。
14.所述产品生产信息采集模块用于接收来自生产线上的相关产品生产信息、产品数量信息及产品各项参数信息。
15.所述设备运行数据采集模块用于采集生产线上设备的工作参数信息。
16.作为本发明的进一步方案：所述实时监控单元包括生产线产品监控模块、设备在线监控模块、摄像模块、传感模块和无线收发模块。
17.所述生产线产品监控模块与摄像模块用于对生产线上产品的加工状态进行实时监测，所述设备在线监控模块与传感模块用于对设备工作状态及运行环境进行实时监测。
18.所述传感器包括编码器、接近开关、温度传感器、霍尔传感器、电流传感器、电压传感器、压力传感器、液位传感器、感应同步器和速度传感器，且用于采集设备的位置、直线位移和角位移、速度、压力及温度信息。
19.所述无线收发模块通过gsm/cdma/gprs或3g/4g网络及时将采集及监测的数据信息进行发送至数据接收单元和识别单元。
20.作为本发明的进一步方案：所述识别单元将无线收发模块所传递的数据信息进行划分，将产品及设备的坐标信息、产品数量及运行状态进行展示，所述识别单元通过预设数据与实时监测数据对比，对比判断是否出现异常。
21.作为本发明的进一步方案：所述调控单元包括程序更新模块和程序建立模块，所述程序更新模块和程序建立模块的输出端均与程序模拟模块的输入端连接，所述调控模块用于接收管理终端的控制信号并根据控制信号生成控制命令，并发送给生产线对焊接生成线的运行参数进行调控。
22.程序更新模块：用于供管理终端建立更新程序并下发到生产线进行程序更新，工位程序更新模块设有机器人标准动作库。
23.程序建立模块：用于供管理人员手动建立和修改机器人标准动作库中的程序信息。
24.程序模拟模块：用于对更新程序进行模拟，生成模拟结果并发送给管理终端，模拟结果包括生产线三维运行模拟影像，通过生产线三维运行模拟影像提前查看更新程序的运行效果，进而能预知程序的运行结果，提前找出程序中的不足。
25.作为本发明的进一步方案：所述执行单元包括分控模块和加载模块，所述执行单元用于控制生产线的机械执行机构运动。
26.分控模块：能够实现任意多个个执行任务的快速互换。
27.加载模块：加载其他设备运行参数，进行设备的扩展，便于新增设备的应用。
28.作为本发明的进一步方案：所述数据纠正单元包括误差计算模块和误差纠正模块。
29.误差计算模块：根据数控智能制造误差区值得到数控智能制造误差，在动态测量过程中计算数控修正值。
30.误差纠正模块：利用校正程序对生产设备智能制造数据误差进行校正。
31.作为本发明的进一步方案：所述事件分析预测单元包括事件预测模块和事件确认模块，所述事件预测模块根据不同的数据差预测对应的不同事件，所述事件确认模块用于对预测的事件进行校核，并且最终确认预测的多种事件并且对事件进行归类。
32.作为本发明的进一步方案：所述校核单元根据模拟运行展示模块三维图提前查看运行效果，并且通过对比数据储存库中信息与实时监测的数据信息，预知程序的运行结果，提前找出程序中的不足。
33.作为本发明的进一步方案：所述判断模块对校核单元对比的数据差进行判断，若数据差属于正常范围，则判断通过，生产线处于正常运行状态，若数据差超出或低于正常范围，则判断不通过，生产线处于非正常运行状态。
34.所述预案分析单元可对判断的结果及事件分析预测单元传递的信息进行整合参照。
35.所述预案分析单元包括预案生成模块和预案执行模块，所述预案生成模块用于根据校核数据及判断结果分析预测的多种事件，并且最终生成预案的调取，通过预案执行模块进行执行。
36.所述反馈模块用于将预案分析得出的结果及分析的生产线数据反馈至管理终端，再进行预案执行后可重新进行数据的采集。
37.(三)有益效果
38.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
39.1、本发明中，通过信息采集单元和实时监控单元对产品生产信息及设备在线工作信息进行采集，识别单元将无线收发模块所传递的数据信息进行划分，将产品及设备的坐标信息、产品数量及运行状态进行展示，所述识别单元通过预设数据与实时监测数据对比，对比判断是否出现异常，通过生产线三维运行模拟影像提前查看更新程序的运行效果，进而能预知程序的运行结果，提前找出程序中的不足，根据数控智能制造误差区值得到数控智能制造误差，在动态测量过程中计算数控修正值并且进行纠正，同时通过调控模块用于接收管理终端的控制信号并根据控制信号生成控制命令，并发送给生产线对焊接生成线的运行参数进行调控，最终通过执行单元控制生产线的机械执行机构运动，相较于传统方案，根据各项误差自动调试设备的运行数据，提高产品的生产精度。
40.2、本发明中，通过监测并且计算的各项数据，事件预测模块根据不同的数据差预测对应的不同事件，对预测的事件进行校核，并且最终确认预测的多种事件并且对事件进行归类，判断模块对校核单元对比的数据差进行判断，若数据差属于正常范围，则判断通过，生产线处于正常运行状态，若数据差超出或低于正常范围，则判断不通过，生产线处于非正常运行状态，且预案分析单元可对判断的结果及事件分析预测单元传递的信息进行整合参照，根据校核数据及判断结果分析预测的多种事件，并且最终生成预案的调取，通过预案执行模块进行执行，可根据不同的数据差预测分析对应的不同事件并且应急处理，保证智能制造的产品加工精度和生产设备的可靠性，有利于生产线的高效加工。
41.3、本发明中，通过设置防尘网、排风扇、连接管、散热片和降温水帘，在对控制柜进行散热时，两个排风扇进行工作，空气可通过防尘网进入至控制柜内，且防尘网有效防止灰尘进入至控制柜内，同时热风可通过连接管进入至风筒内并且穿过降温水帘，降温水帘可对热空气进行降温处理并且从出风罩排出，由于多个散热片连接在控制柜背面，且位置对显控组件相对面，散热片起到导热作用，降温后的气体吹向散热片进一步提高其散热效果，有利于该系统的长时间稳定工作，有效避免灰尘进入至控制柜内影响其正常工作。
附图说明
42.图1为本发明立体的结构示意图；
43.图2为本发明控制柜立体的剖面结构示意图；
44.图3为本发明风筒立体的结构示意图；
45.图4为本发明风筒立体的剖面结构示意图；
46.图5为本发明生产线控制终端系统的原理框图；
47.图6为本发明信息采集模块的原理框图；
48.图7为本发明实时监控单元的原理框图；
49.图8为本发明事件分析预测单元的原理框图；
50.图9为本发明调控单元的原理框图；
51.图10为本发明预案分析单元的原理框图；
52.图中：1、控制柜；2、生产线控制终端；3、显控组件；4、防尘网；5、开合板；6、支架；7、散热片；8、连接板；9、排风扇；10、连接管；11、盖板；12、风筒；13、出风罩；14、降温水帘。
具体实施方式
53.下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
54.如图1
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10所示，本发明提供一种技术方案：一种基于物联网的智能制造生产线控制系统，包括控制柜1，控制柜1的中部设置有生产线控制终端2，控制柜1的正面设置有显控组件3，控制柜1正面的下方铰接有两个开合板5，开合板5正面的上下两侧均卡接有防尘网4，控制柜1的背面对应显控组件3的位置设置有若干个散热片7，若干个散热片7位于支架6内，支架6的正面与控制柜1的背面固定连接，控制柜1内壁的后方固定连接有连接板8，连接板8正面的左右两侧均卡接有排风扇9，控制柜1的背面对应连接板8的位置设置有盖板11，盖板11内卡接有两个连接管10，两个连接管10的顶端均与风筒12的下表面相连通，风筒12的正面与控制柜1的背面固定连接，风筒12内设置有降温水帘14，风筒12的顶部卡接有出风罩13。
55.生产线控制终端2包括数据接收单元和数据纠正单元，数据接收单元的输入端与信息采集模块和实时监控单元的输出端连接，数据接收单元的输出端与数据整合分类模块的输入端连接，数据整合分类模块的输出单与调控单元的输入端连接，调控单元的输出端与执行单元的输入端连接，执行单元的输出端与数据纠正单元的输入端连接。
56.执行单元的输出端与识别单元的输入端连接，实时监控单元的输出端与识别单元的输入端连接，执行单元的输出端均校核单元的输入端连接，校核单元的输入端和数据整合分类模块的输出端分别与数据储存库的输出端和输入端连接，校核单元和数据纠正单元的输出端均与判断模块的输入端连接。
57.判断模块的输出端与预案分析单元的输入端连接，预案分析单元的输入端与事件分析预测单元的输出端连接，事件分析预测单元的输出端与报警单元的输入端连接，预案分析单元的输出端与反馈模块的输入端连接，反馈模块的输入端与信息采集模块的输出端连接，反馈模块的输出端与管理终端的输入端连接。
58.信息采集模块包括产品生产信息采集模块和设备运行数据采集模块，产品生产信息采集模块和设备运行数据采集模块均与实时监控单元的输入端连接。
59.产品生产信息采集模块用于接收来自生产线上的相关产品生产信息、产品数量信息及产品各项参数信息。
60.设备运行数据采集模块用于采集生产线上设备的工作参数信息。
61.实时监控单元包括生产线产品监控模块、设备在线监控模块、摄像模块、传感模块和无线收发模块。
62.生产线产品监控模块与摄像模块用于对生产线上产品的加工状态进行实时监测，设备在线监控模块与传感模块用于对设备工作状态及运行环境进行实时监测。
63.传感器包括编码器、接近开关、温度传感器、霍尔传感器、电流传感器、电压传感
器、压力传感器、液位传感器、感应同步器和速度传感器，且用于采集设备的位置、直线位移和角位移、速度、压力及温度信息。
64.无线收发模块通过gsm/cdma/gprs或3g/4g网络及时将采集及监测的数据信息进行发送至数据接收单元和识别单元。
65.识别单元将无线收发模块所传递的数据信息进行划分，将产品及设备的坐标信息、产品数量及运行状态进行展示，识别单元通过预设数据与实时监测数据对比，对比判断是否出现异常。
66.调控单元包括程序更新模块和程序建立模块，程序更新模块和程序建立模块的输出端均与程序模拟模块的输入端连接，调控模块用于接收管理终端的控制信号并根据控制信号生成控制命令，并发送给生产线对焊接生成线的运行参数进行调控。
67.程序更新模块：用于供管理终端建立更新程序并下发到生产线进行程序更新，工位程序更新模块设有机器人标准动作库。
68.程序建立模块：用于供管理人员手动建立和修改机器人标准动作库中的程序信息。
69.程序模拟模块：用于对更新程序进行模拟，生成模拟结果并发送给管理终端，模拟结果包括生产线三维运行模拟影像，通过生产线三维运行模拟影像提前查看更新程序的运行效果，进而能预知程序的运行结果，提前找出程序中的不足。
70.执行单元包括分控模块和加载模块，执行单元用于控制生产线的机械执行机构运动。
71.分控模块：能够实现任意多个个执行任务的快速互换。
72.加载模块：加载其他设备运行参数，进行设备的扩展，便于新增设备的应用。
73.数据纠正单元包括误差计算模块和误差纠正模块。
74.误差计算模块：根据数控智能制造误差区值得到数控智能制造误差，在动态测量过程中计算数控修正值。
75.误差纠正模块：利用校正程序对生产设备智能制造数据误差进行校正。
76.事件分析预测单元包括事件预测模块和事件确认模块，事件预测模块根据不同的数据差预测对应的不同事件，事件确认模块用于对预测的事件进行校核，并且最终确认预测的多种事件并且对事件进行归类。
77.校核单元根据模拟运行展示模块三维图提前查看运行效果，并且通过对比数据储存库中信息与实时监测的数据信息，预知程序的运行结果，提前找出程序中的不足。
78.判断模块对校核单元对比的数据差进行判断，若数据差属于正常范围，则判断通过，生产线处于正常运行状态，若数据差超出或低于正常范围，则判断不通过，生产线处于非正常运行状态。
79.预案分析单元可对判断的结果及事件分析预测单元传递的信息进行整合参照。
80.预案分析单元包括预案生成模块和预案执行模块，预案生成模块用于根据校核数据及判断结果分析预测的多种事件，并且最终生成预案的调取，通过预案执行模块进行执行。
81.反馈模块用于将预案分析得出的结果及分析的生产线数据反馈至管理终端，再进行预案执行后可重新进行数据的采集。
82.综上所得：
83.通过信息采集单元和实时监控单元对产品生产信息及设备在线工作信息进行采集，识别单元将无线收发模块所传递的数据信息进行划分，将产品及设备的坐标信息、产品数量及运行状态进行展示，识别单元通过预设数据与实时监测数据对比，对比判断是否出现异常，通过生产线三维运行模拟影像提前查看更新程序的运行效果，进而能预知程序的运行结果，提前找出程序中的不足，根据数控智能制造误差区值得到数控智能制造误差，在动态测量过程中计算数控修正值并且进行纠正，同时通过调控模块用于接收管理终端的控制信号并根据控制信号生成控制命令，并发送给生产线对焊接生成线的运行参数进行调控，最终通过执行单元控制生产线的机械执行机构运动，相较于传统方案，根据各项误差自动调试设备的运行数据，提高产品的生产精度。
84.通过监测并且计算的各项数据，事件预测模块根据不同的数据差预测对应的不同事件，对预测的事件进行校核，并且最终确认预测的多种事件并且对事件进行归类，判断模块对校核单元对比的数据差进行判断，若数据差属于正常范围，则判断通过，生产线处于正常运行状态，若数据差超出或低于正常范围，则判断不通过，生产线处于非正常运行状态，且预案分析单元可对判断的结果及事件分析预测单元传递的信息进行整合参照，根据校核数据及判断结果分析预测的多种事件，并且最终生成预案的调取，通过预案执行模块进行执行，可根据不同的数据差预测分析对应的不同事件并且应急处理，保证智能制造的产品加工精度和生产设备的可靠性，有利于生产线的高效加工。
85.通过设置防尘网、排风扇、连接管、散热片和降温水帘，在对控制柜进行散热时，两个排风扇进行工作，空气可通过防尘网进入至控制柜内，且防尘网有效防止灰尘进入至控制柜内，同时热风可通过连接管进入至风筒内并且穿过降温水帘，降温水帘可对热空气进行降温处理并且从出风罩排出，由于多个散热片连接在控制柜背面，且位置对显控组件相对面，散热片起到导热作用，降温后的气体吹向散热片进一步提高其散热效果，有利于该系统的长时间稳定工作，有效避免灰尘进入至控制柜内影响其正常工作。
86.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
87.上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。