Разработка системы управления транспортными потоками робототехнического комплекса гибкой производственной системы с использованием системы идентификации
ВВЕДЕНИЕ 4
1 Анализ предметной области 6
1.1 Описание процесса работы ГПС 6
1.2 Описание номенклатуры деталей производимых в ГПС 8
1.3 Описание оборудования используемого в ГПС 9
1.4 Выявление недостатков текущего процесса работы ГПС 19
1.5 Анализ систем идентификации 20
1.5.1 RFID технология 22
1.5.2 Системы оптической идентификации 30
1.6 Обзор программного обеспечения MXAutomation 34
1.7 Обзор средств автоматизации 36
1.8 Актуальность темы 45
1.9 Постановка цели и задачи выпускной квалификационной работы 47
2 Разработка аппаратной части системы управления транспортными
потоками 48
2.1 Построение архитектуры системы управления производственным
предприятием 48
2.2 Разработка структурной схемы системы управления транспортными
потоками 50
2.3 Выбор средств автоматизации 51
2.4 Расстановка оборудования в ГПС 76
2.5 Разработка электрической схемы шкафа системы идентификации и
управления роботом 82
3 Разработка программной части системы управления транспортными
потоками 85
3.1 Разработка кодификатора для меток 85
3.2 Разработка алгоритмов 89
3.3 Конфигурирование системы в TIA Portal 95
3.4 Разработка блоков обмена информацией между контроллером участка
ГПС и системы идентификации и управления роботом 98
4 Модернизация оснастки ГПС 105
4.1 Модернизация паллеты и выбор крепления для заготовок 105
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 109
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 111
Основным направлением развития современного производства является повышение качества выпускаемой продукции и увеличение производительности при одновременном снижении трудовых затрат. Это достигается путем совершенствования существующих систем и внедрения новых видов оборудования и технологических процессов, средств их механизации, средств автоматизации и роботизации, робототехнических комплексов, гибких производственных модулей и систем, а также совершенствованием системы управления производством.
Роботизация и автоматизация в наше время является самым быстроразвивающимся и перспективным направлением, которое освобождает или частично уменьшает участие человека в производственных процессах и позволяет использовать современное оборудования для решения широкого спектра задач. Благодаря автоматизации и роботизации участие человека на опасных для здоровья участках производства ограничивается, эффективность труда и качество продукции возрастает, а количество производственных ошибок сводится к минимуму.
Работа над созданием и совершенствованием средств автоматизации должна развиваться в двух направлениях: создание средств автоматизации выпускаемого и действующего в настоящее время оборудования с целью повышения его эффективности; создание новых роботизированных технологических комплексов, где увязаны вопросы повышения производительности, надежности, точности выполнения работ, а так же уровня автоматизации операций с необходимой и экономически оправданной гибкостью для быстрой переналадки с целью адаптации к изменяющимся производственным условиям.
Эффективность автоматизации за счет применения робототехники может быть достигнута только при комплексном подходе к созданию и внедрению промышленных роботов (ПР), обрабатывающего оборудования,
средств управления, вспомогательных механизмов и устройств и т. п. Проводить значительный объем организационно-технологических мероприятий ради единичного внедрения ПР нерентабельно. Только расширенное применение ПР в составе сложных роботехнических систем будет оправдано технически, экономически и социально. По предварительным данным, например, обеспечение автоматической установки и снятия деталей на станках с помощью ПР позволяет рабочему обслуживать от четырех до восьми металлорежущих станков. Тем самым промышленные роботы необходимо рассматривать и как важный фактор обеспечения многостаночного обслуживания, а значит, и экономии рабочей силы. Наибольший экономический эффект может быть достигнут при обслуживании роботом нескольких станков, при обеспечении двух- и трехсменной работы оборудования[1].
С экономическими вопросами, возникающими при применении промышленных роботов, тесно связан и социальный аспект их использования. При установлении целесообразности применения роботов в том ином случае (особенно при необходимости замены рабочего для работ на участках с опасными, вредными для здоровья труда) на первое место должны выдвигаться интересы человека, его безопасности и удобства работы.
В рамках данной выпускной квалификационной работы была разработана система управления транспортными потоками в робототехническом комплексе гибкой производственной системе. Входе выполнения работы для реализации системы транспортировки был проделан анализ систем идентификации и выбран подходящий метод, также для системы управления роботом была проанализирована и внедрена программа MXAutomation. Внедрение данного оборудования и программы позволит решить проблемы связанные с транспортировкой изделий внутри контура ГПС, а также система радиочастотной идентификации ответит на все требования к проведению регистрации полет с изделиями в режиме реального времени в рамках цифровизации производства, которое поспособствует повышению эффективности процесса учета и транспортировки деталей.
Преимущества внедрения данной системы управления является:
- Надежность работы
- Простота управления
- Возможность модернизации системы
- Возможность осуществления гибкости управляющей системы
Так же при выполнении данной работы были разработаны следующие
схемы:
- Чертеж планировки ГПС с последующей расстановкой системы идентификации
- Структурная схема разрабатываемой системы, в которой были отражены все основные существующие элементы ГПС и оборудование, внедряемое в рамках данной работы.
- Схема интеграции системы управления производством и предприятием, для правильного построения общей системы управления.
- Кодификатор информации для меток, для создания электронных паспортов изделий, производимых в ГПС.
- Схема взаимодействия контроллеров для реализации процесса взаимодействия и обмена данными между устройствами.
В ходе выполнения данной выпускной квалификационной работы были получены навыки разработки систем управления транспортными потоками робототехнического комплекса гибкой производственной системы. Был получен опыт выбора технических средств автоматизации и роботизации производства, опыт построения структурных схем предприятия, схем взаимодействия технических средств автоматизации, установленных в данном производстве. Так же был получен опыт анализа работы производства и выявления производственных проблем при изготовлении изделий.
1. Промышленные роботы в ГПС [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.studfiles.ru/preview/5760028/
2. Промышленные роботы KUKA [Электронный ресурс] - Режим доступа: https: //www.kuka.com/ru
3. Промышленные линейные оси для роботов KUKA [Электронный ресурс] - Режим доступа: https: //www.kuka.com/ru/kl-1500
4. Системы управления промышленными роботами KUKA [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.kuka.com/ru/kr-c4
5. Современные обрабатывающие центры HEDELIUS [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.hedelius.de
6. Каталог компании Siemens “Компоненты систем комплексной автоматизации” [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://mall.industry.siemens.com
7. SICK sensor intelligence [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.sick.com/ru/ru/product-portfolio/identification-solutions/bar- codescanners/clv62x/c/g79824
8. BECHOFF New Automation Technology [Электронный ресурс] - Режим доступа: http: //www.beckhoff.ru/
9. "ОСНОВЫ РОБОТОТЕХНИКИ" - Н. В. Василенко К. Д. Никитин,В. П. Пономарёв, А. Ю. Смолин, 1993г.
10. Руководство по подбору средств идентификации компании “Siemens” [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://mall.industry.siemens.com
11. Руководство по конфигурированию контроллеров Siemens Simatic S7 [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://mall.industry.siemens.com
12. Руководство по программированию S7-1200/S7-1500 в TIA Portal