1 方案背景與目標

在全球經(jīng)濟一體化與數字化技術(shù)快速發(fā)展的大環(huán)境下，市場(chǎng)競爭日益激烈，制造企業(yè)面臨著(zhù)如何兼顧滿(mǎn)足消費者多樣化需求與保持高效生產(chǎn)及優(yōu)質(zhì)品質(zhì)的雙重挑戰，主要體現在以下方面：

（1）當傳統生產(chǎn)線(xiàn)面臨切換不同產(chǎn)品的生產(chǎn)任務(wù)時(shí)，由于設備大多基于固定的生產(chǎn)模式構建，缺乏自適應調整機制，導致設備調整工序復雜且耗時(shí)費力，進(jìn)而造成生產(chǎn)效率低下。

（2）在應對不同產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，增加了過(guò)程質(zhì)量控制的難度。在生產(chǎn)過(guò)程中容易受到設備參數波動(dòng)、原材料性能差異以及人為操作誤差等多重因素的干擾，導致產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊、不良品率高，使企業(yè)的生產(chǎn)成本增加，對企業(yè)的品牌形象與市場(chǎng)競爭力造成了負面影響。

當下，柔性制造成為制造企業(yè)破局的關(guān)鍵戰略方向，其核心在于快速、高效地實(shí)現生產(chǎn)線(xiàn)的多品種、小批量生產(chǎn)切換，同時(shí)確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩定可靠與生產(chǎn)過(guò)程的高效流暢。

基于華龍PLC的具身智能生產(chǎn)線(xiàn)正是針對這一需求而設計，華龍具身智能生產(chǎn)線(xiàn)能夠根據不同產(chǎn)品的生產(chǎn)要求快速調整生產(chǎn)流程與參數，實(shí)現設備間的智能協(xié)同與精準控制，保障產(chǎn)品質(zhì)量的穩定性，同時(shí)優(yōu)化信息傳遞鏈路，有效解決傳統生產(chǎn)線(xiàn)在柔性制造轉型過(guò)程的難題，滿(mǎn)足制造企業(yè)向柔性制造的深度轉型與升級。

2 方案詳細介紹

基于華龍訊達國產(chǎn)PLC工業(yè)控制系統的具身智能生產(chǎn)線(xiàn)是采用矩陣式生產(chǎn)理念，由若干智能生產(chǎn)小島構成，包括平臺底座小島、配料智能輸送小島、機器人上料小島、皮帶機傳送小島、推送上料小島，搬運輸送小島，智能產(chǎn)品瓶裝打標小島、機器智能裝配小島，機器人全自動(dòng)下料小島構成，并深度融合工業(yè)控制、物聯(lián)網(wǎng)，智能裝配、虛擬仿真、數字孿生、生產(chǎn)制造智能管理系統等先進(jìn)制造技術(shù)，各個(gè)單元組件既可單獨運行，也可自由組合為一體，兼顧教學(xué)和生產(chǎn)功能需求。

產(chǎn)線(xiàn)各工位采用獨立控制模式，可自由組合，完成產(chǎn)線(xiàn)的搭建，同時(shí)可對載具以及各組裝部件更換后，滿(mǎn)足柔性化生產(chǎn)。

A. 平臺底座小島主要承載機械組件、電氣控制系統器件安裝，平臺底部設計有腳輪與地腳，可實(shí)現移動(dòng)運輸，通過(guò)調節地腳來(lái)固定平臺。

底座小島由兩個(gè)獨立的鋁合金箱體連接組成，內部安裝電氣控制系統器件安裝板，臺面安裝機械單元組件。

智能生產(chǎn)線(xiàn)集中控制系統會(huì )配備一個(gè)總控PLC作為主站，各自動(dòng)化設備作為從站。每臺設備都有獨立的控制系統，可以單獨調試，也可以聯(lián)機調試。通過(guò)以太網(wǎng)通信和EtherCAT協(xié)議實(shí)現各小島間的協(xié)調控制和數據采集，從而提升生產(chǎn)線(xiàn)的整體效率和運行穩定性。

B. 配料智能輸送小島單元控制系統

配料智能輸送小島單元控制系統主要實(shí)現對物料的分揀，可以根據預設的程序和指令，進(jìn)行物料分揀、輸送、抓取和搬運物品。

C. 機器人上料小島單元控制系統

機器人上料小島單元控制系統是一種高度自動(dòng)化的控制系統，旨在通過(guò)機器人技術(shù)和傳感器技術(shù)實(shí)現產(chǎn)品自動(dòng)拾取上料操作。系統由主控PLC、工業(yè)機器人驅動(dòng)器、傳感器和若干執行元件組成。系統由PLC實(shí)現上料機器人控制程序、報警信息、對中平臺控制、模擬量處理、伺服控制以及與配料智能輸送小島交互等功能。

機器人上料小島單元控制系統通過(guò)集成先進(jìn)的PLC技術(shù)、機器人技術(shù)和自動(dòng)化設備，實(shí)現了高效的生產(chǎn)流程。

D. 皮帶機傳送小島單元控制系統是通過(guò)PLC程序控制伺服電機啟停，滿(mǎn)足物料到達推送上料小島推進(jìn)位置的準確性。

E. 推送上料小島單元控制系統

推送上料小島單元作為整個(gè)智能生產(chǎn)線(xiàn)中的其中一段，完成產(chǎn)品推進(jìn)輸送，系統采用工業(yè)4.0標準，重要參數由集中控制系統進(jìn)行采集和下發(fā)，由集中控制系統對每個(gè)智能小島的數據進(jìn)行分析和管控，以保證生產(chǎn)品質(zhì)的可靠掌控。

系統由一臺PLC對伺服電機、六軸機器人等進(jìn)行控制，并且運用多種感應器，實(shí)時(shí)感知設備各個(gè)運動(dòng)節點(diǎn)，確保設備運作穩定可靠。

F. 搬運輸送小島單元控制系統

搬運輸送小島單元控制系統主要是控制直線(xiàn)模組完成各工位之間的物料傳遞，通過(guò)程序控制氣缸完成物料抓取、上下、旋轉等動(dòng)作，滿(mǎn)足產(chǎn)品生產(chǎn)需求。

G. 智能產(chǎn)品瓶裝打標小島單元控制系統

智能產(chǎn)品瓶裝打標小島單元控制系統主要是控制設備自動(dòng)完成打印批號與防差錯等工作，并且能滿(mǎn)足包裝不同品規產(chǎn)品的柔性控制功能。

控制系統由包裝材料拾取控制單元、物品拾取控制單元、打標控制單元、協(xié)同控制單元和防差錯子系統組成。系統集成先進(jìn)控制、軟件和傳感技術(shù)，以實(shí)現高效、精確的操作。

H.智能裝配小島單元控制系統

智能裝配小島單元控制系統是一種高度自動(dòng)化的控制系統，旨在通過(guò)程序控制電池閥控制氣缸運行，完成產(chǎn)品輸送以及裝配工序。

J.機器人下料小島單元控制系統

機器人下料小島單元控制系統是一種高度自動(dòng)化的控制系統，旨在通過(guò)機器人技術(shù)和自控技術(shù)實(shí)現將生產(chǎn)線(xiàn)上的產(chǎn)品自動(dòng)拾取，并擺放到產(chǎn)品下線(xiàn)工位，等待產(chǎn)品運送入庫。系統由主控PLC、工業(yè)機器人驅動(dòng)器、傳感器和若干執行元件組成。

系統由PLC實(shí)現下料機器人控制程序、報警信息、對中平臺控制、模擬量處理、伺服控制等功能。機器人下料小島單元控制系統通過(guò)集成先進(jìn)的PLC技術(shù)、機器人技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)，實(shí)現了高效的生產(chǎn)流程。

3 代表性及推廣價(jià)值

（1）智能生產(chǎn)線(xiàn)集中控制系統構建

打造了以華龍PLC為核心的智能生產(chǎn)線(xiàn)集中控制系統，將生產(chǎn)線(xiàn)中的各類(lèi)設備、傳感器等無(wú)縫連接，實(shí)現了全流程的集中管控與協(xié)同作業(yè)。與傳統生產(chǎn)線(xiàn)的分散式控制模式不同，智能生產(chǎn)線(xiàn)集中控制系統可對生產(chǎn)線(xiàn)上的機械運動(dòng)、電氣參數、工藝流程等進(jìn)行統一調配與精準優(yōu)化。

（2）模塊化柔性生產(chǎn)單元設計

采用模塊化架構設計，企業(yè)可依據自身生產(chǎn)規模、產(chǎn)品類(lèi)型及業(yè)務(wù)發(fā)展需求對加工小島進(jìn)行擴充或精簡(jiǎn)。同時(shí)生產(chǎn)線(xiàn)上的各個(gè)加工站具備獨立完成特定加工工序的能力，在新產(chǎn)品試制、小批量定制生產(chǎn)以及應對緊急生產(chǎn)任務(wù)時(shí)，提升了企業(yè)生產(chǎn)組織的彈性與應變能力。

（3）人機協(xié)作智能交互模式

構建了全新的人機協(xié)作工作模式，使用HMI構建集成實(shí)時(shí)監視、報警管理、數據分析等模塊，幫助操作員監控和控制自動(dòng)化過(guò)程，以提高生產(chǎn)效率和系統的可靠性。通過(guò)3D建模與動(dòng)畫(huà)仿真技術(shù)，將原本抽象、復雜的生產(chǎn)流程與設備結構以直觀(guān)、生動(dòng)的3D圖像呈現出來(lái)。操作人員只需通過(guò)智能終端設備，可對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行全方位、多角度的可視化監控。

具身智能生產(chǎn)線(xiàn)的應用，成功推動(dòng)了制造企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程向自動(dòng)化與智能化方向邁進(jìn)，降低了產(chǎn)品的不良品率，提高了產(chǎn)品質(zhì)量及其一致性，進(jìn)而增強了企業(yè)的市場(chǎng)競爭力。還為行業(yè)內其他企業(yè)設備更新改造、生產(chǎn)模式創(chuàng )新方面樹(shù)立了標桿，對于推動(dòng)我國智能制造產(chǎn)業(yè)整體水平的提升，具有至關(guān)重要的戰略意義及示范引領(lǐng)作用。