專利名稱：一種柔性生產線監控系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及柔性生產線的監控領域，尤其涉及一種柔性生產線監控系統。
背景技術：
高端裝備業作為中國十二五期間重點發展項目，其中高檔數控機床和重大裝備是國家科技重大專項之一。數控機床水平高低是衡量一個國家工業發達程度的重要標志。裝備智能化和生產過程自動化、柔性化、網絡化水平大幅提升是十二五規劃中裝備制造業的發展目標之一。柔性生產線的智能化程度高低直接影響企業生產成本和加工效率。具有自動化程
度高、與信息技術深入融合的生產線監控系統能夠為企業縮短產品生產交貨周期，為企業構建企業資源管理系統提供生產制造底層信息，有效彌補生產設備因為廠家、品牌差異而形成的信息孤島的缺陷，將生產設備連成一個交互通信的物聯網，提高設備組利用率。目前，國內柔性生產線已經有二十多年的發展歷史，但是一直停留在概念描述以及外圍設備的制造上，且控制系統的核心技術仍然掌握在國外工業自動化廠家手中，主要原因在于市場主流數控系統仍為國外，雖然這些數控系統已經向開放式方向發展，但國內對開放式數控系統的研究開發力度很小，無法實現各個數控、自動化設備的集成控制和通信。國內大型裝備制造廠商提供的生產線控制系統全部是國外柔性控制系統。常見的柔性生產線監控系統有以下兩類
以總控臺下生產訂單為驅動，集中控制生產線，自動輸送工件毛坯至數控機床，完成工件自動加工。同時輔助以刀具管理、程序管理、訂單管理功能，實現生產線訂單式加工、集中配備管理刀具與加工程序、機床保養。這種方式為目前國際上柔性生產線領域廣泛采用的控制方式，不足之處在于這些生產線監控系統只對自主數控系統開放，對于其他廠家數控系統無法完全實現。寧江機床廠采用的控制系統完全由西門子提供，未掌握核心技術。以預先設置的自動化上下料控制程序為驅動，根據各個機床的請求，進行自動上下料，完成自動加工。這種柔性監控系統以沈陽機床、大連機床廠提供的柔性生產線為代表。這種生產線控制方式柔性較低，只能實現自動上下料，無法實現刀具、加工程序和機床的統一管理。
發明內容
根據現有技術中存在的缺陷，本發明提供一種柔性生產線監控系統的解決方案，具體如下
一種柔性生產線監控系統，用于監控柔性生產線的工作狀態，其中，包括顯示模塊、處理模塊、數據存儲模塊、通訊接口模塊、數據轉換模塊以及分布在柔性生產線上的各監控部件；
所述顯示模塊連接所述處理模塊，所述處理模塊連接所述數據存儲模塊，所述數據存儲模塊通過所述通訊接口模塊與所述數據轉換模塊連接；所述數據轉換模塊通過現場總線與分布在柔性生產線上的所述監控部件進行通信；
所述數據轉換模塊通過所述現場總線對所述監控部件中的數據進行采集，并進行格式轉化，以形成統一的數據并通過所述通訊接口模塊發送至所述數據存儲模塊；所述數據存儲模塊用于存儲傳送來的數據；所述處理模塊讀取所述數據存儲模塊中的數據并處理，然后發送至所述顯示模塊顯示。優選地，該柔性生產線監控系統，其中，還包括輸入模塊，所述輸入模塊連接所述處理模塊與所述顯示模塊，供使用者根據所述顯示模塊顯示的內容輸入操作指令并發送至所述處理模塊。優選地，該柔性生產線監控系統，其中，所述顯示模塊包括全局監控部件、刀具管理部件、生產計劃管理部件和加工程序管理部件；上述部件均通過統一線路分別連接所述輸入模塊和所述處理模塊；
所述全局監控部件用于監視所述柔性生產線上的各設備的運行狀態；所述刀具管理部件用于監視所述柔性生產線上的刀具信息；所述加工程序管理部件供使用者查看所述柔性生產線上的各設備中已設定的加工程序信息，并通過所述輸入模塊編輯所述加工程序信息，通過所述處理模塊、所述數據存儲模塊、所述通訊接口模塊和所述數據轉換模塊發送至所述柔性生產線的各設備中；
所述生產計劃管理部件供使用者查看已設定的生產計劃表，并通過所述輸入模塊創建和編輯所述生產計劃表；所述生產計劃表包括計劃編號、工件數量、工件類型、計劃執行進度、計劃下達時間和設備編號。優選地，該柔性生產線監控系統，其中，所述處理模塊包括數據處理部件，所述數據處理部件分別連接所述顯示模塊和所述數據存儲模塊，用于讀取所述數據存儲模塊中的數據并進行處理，將處理結果發送至所述顯示模塊中顯示。優選地，該柔性生產線監控系統，其中，所述處理模塊還包括計劃處理部件，所述計劃處理部件分別連接所述顯示模塊和所述數據存儲模塊，用于讀取所述生產計劃部件中的所述生產計劃表并進行處理，將處理結果發送至所述數據存儲模塊儲存。優選地，該柔性生產線監控系統，其中，所述處理模塊還包括系統配置部件，所述系統配置部件分別連接所述顯示模塊、所述輸入模塊和所述數據存儲模塊，使用者根據所述顯示模塊顯示的信息，通過所述輸入模塊進行所述柔性生產線上各設備的硬件配置，所述硬件配置通過所述數據存儲模塊、所述通訊接口模塊和所述數據轉換模塊發送至所述柔性生產線上的相應各設備。優選地，該柔性生產線監控系統，其中，所述數據存儲模塊包括多個獨立的存儲部件，每個所述存儲部件中存放有一個設備的數據。優選地，該柔性生產線監控系統，其中，每個所述存儲部件中包括多個存儲塊，每個所述存儲塊中存放有相應設備的一類數據。本發明的有益效果是通過數據轉換模塊和現場總線，實現對柔性生產線上的不同設備的數據讀寫功能；且通過多模塊多部件的設計以及之間的相互連接，搭建了監控系統的整體框架，既實現了刀具、加工程序和各設備的統一管理，又豐富了該監控系統的功能，同時系統配置部件的設置可以使該監控系統實現智能化，根據用戶配置生成不同類型、布局的柔性生產線，使系統具有很好的擴展性。
圖I是本發明一種柔性生產線監控系統的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，但不作為本發明的限定。如圖I所示為一種柔性生產線監控系統，包括顯示模塊、處理模塊、數據存儲模塊、通訊接口模塊、數據轉換模塊以及分布在柔性生產線上的各監控部件；顯示模塊連接處理模塊，處理模塊連接數據存儲模塊，數據存儲 模塊通過通訊接口模塊與數據轉換模塊連接；數據轉換模塊通過現場總線與分布在柔性生產線上的監控部件進行通信；數據轉換模塊通過現場總線對監控部件中的數據進行采集，并進行格式轉化，以形成統一的數據并通過通訊接口模塊發送至數據存儲模塊；數據存儲模塊用于存儲傳送來的數據；處理模塊讀取數據存儲模塊中的數據并處理，然后發送至顯示模塊顯示；除數據轉換模塊和現場總線以外的其他模塊共同構成了該監控系統的總控臺。該監控系統中還包括一個輸入模塊，輸入模塊連接處理模塊與顯示模塊，供使用者根據顯示模塊顯示的內容輸入操作指令并發送至處理模塊。該數據轉換模塊支持的現場總線協議包括Profibus協議、Cclink協議、CANOpen協議、DeviceNet協議、EtherCAT協議等；其柔性生產線中支持的設備類型包括I)西門子840D、828D、802D數控系統、西門子S7-300、S7-400系列PLC (可編程控制系統)；2) Fanuc數控系統；3)三菱PLC ；4)歐姆龍PLC。該現場總線的連接方式為各生產設備連接至數據轉換模塊的現場總線類型取決于該設備數控系統的類型，該數據轉換模塊與總控臺之間的總線支持Ethernet TCP/IP協議的以太網線。在顯示模塊中，包括全局監控部件、刀具管理部件、生產計劃管理部件和加工程序管理部件；上述部件均通過統一線路分別連接輸入模塊和處理模塊；
通過全局監控部件可直觀監視加工設備的狀態(包括當前開機狀態、加工狀態、當前加工工件名稱、加工程序名稱、當前加工刀具名稱、加工進度、報警與否)，工件信息(包括工件編號、當前加工狀態、剩余加工時間)，物流設備狀態(機械手或自動運輸車當前工作狀態、剩余加工時間)等；
通過刀具管理部件可以監視加工設備的刀庫中的刀具名稱、刀具參數(類型、刀長、刀沿)、刀具當前壽命、期望壽命、剩余壽命、刀具室可替換姐妹刀數量以及刀具室中當前所有刀具的名稱、數量、參數(類型、刀長、刀沿)、廠家信息等；
通過加工程序管理部件可以查看加工設備的存儲器中的加工程序信息(程序文件名、代碼內容、創建時間、創建者、空間大小)，并通過輸入模塊創建、刪除、編輯加工程序信息，通過處理模塊、數據存儲模塊、通訊接口模塊和數據轉換模塊與柔性生產線的各設備通信，上傳或下載加工程序信息；
生產計劃管理部件供使用者查看已設定的生產計劃表，并通過輸入模塊創建和編輯生產計劃表；其中生產計劃表包括計劃編號、工件數量、工件類型、計劃執行進度、計劃下達時間和加工設備編號。
在處理模塊中，包括數據處理部件、計劃處理部件和系統配置部件；上述部件均分別連接數據存儲模塊和顯示模塊；
該數據處理部件分別連接顯示模塊和數據存儲模塊，通過面向對象語言C++實現不同的算法功能(主要包括格式轉換與統一、生產數據整合與統計等)的封裝，將自通訊接口模塊讀取的數據進行處理并存儲；
該計劃處理部件分別連接顯示模塊和數據存儲模塊，用于接收顯示模塊中的生產計劃管理部件發送的生產計劃表命令，并采用先進先出的原則實現任務處理；同時，將計劃任務與優先級匹配計算計劃的調度過程，進行生產計劃表的自動處理。該系統配置部件分別連接顯示模塊、輸入模塊和數據存儲模塊，用于處理用戶設置的信息；這些設置信息與生產線實際的硬件配置信息緊密相關，包括生產設備類型、數量、控制系統類型、數據存儲區域、設備位置坐標、設備供需信息等。使用者通過數據模塊配置硬件信息，硬件配置信息通過數據存儲模塊、通訊接口模塊和數據轉換模塊發送至柔性
生產線上的相應各設備。通訊接口模塊的工作方式為通過數據轉換模塊將不同現場總線協議(支持Profibus, Cclink, CANOpen協議)的設備數據轉化為EtherCAT協議數據，然后通過OPC(Object Linking and Embedding (OLE) for Process Control,用于過程控制的對線連接與嵌入技術)協議實現PLC數據的讀寫；
該通訊接口模塊也可不通過數據轉換模塊直接工作，即通過在數控系統上運用二次開發組件進行開發，采集數控系統及PLC數據等生產設備數據，通過TCP/IP協議發送數據至數據存儲模塊。該數據存儲模塊主要借助于中大型網絡數據庫MySQL進行數據庫的結構設計，其包括多個獨立的存儲部件(未示出)，以及每個存儲部件中包括多個存儲塊(未示出)，每個獨立的存儲部件中存放一個設備的相關數據，存儲部件的存儲塊中存放該設備的一種相關數據。以上所述僅為本發明較佳的實施例，并非因此限制本發明的實施方式及保護范圍，對于本領域技術人員而言，應當能夠意識到凡運用本發明說明書及圖示內容所做出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應當包含在本發明的保護范圍內。
權利要求
1.一種柔性生產線監控系統，用于監控柔性生產線的工作狀態，其特征在于，包括顯示模塊、處理模塊、數據存儲模塊、通訊接口模塊、數據轉換模塊以及分布在柔性生產線上的各監控部件； 所述顯示模塊連接所述處理模塊，所述處理模塊連接所述數據存儲模塊，所述數據存儲模塊通過所述通訊接口模塊與所述數據轉換模塊連接；所述數據轉換模塊通過現場總線與分布在柔性生產線上的所述監控部件進行通信； 所述數據轉換模塊通過所述現場總線對所述監控部件中的數據進行采集，并進行格式轉化，以形成統一的數據并通過所述通訊接口模塊發送至所述數據存儲模塊；所述數據存儲模塊用于存儲傳送來的數據；所述處理模塊讀取所述數據存儲模塊中的數據并處理，然后發送至所述顯示模塊顯示。
2.如權利要求I所述的柔性生產線監控系統，其特征在于，還包括輸入模塊，所述輸入模塊連接所述處理模塊與所述顯示模塊，供使用者根據所述顯示模塊顯示的內容輸入操作指令并發送至所述處理模塊。
3.如權利要求I所述的柔性生產線監控系統，其特征在于，所述顯示模塊包括全局監控部件、刀具管理部件、生產計劃管理部件和加工程序管理部件；上述部件均通過統一線路分別連接所述輸入模塊和所述處理模塊； 所述全局監控部件用于監視所述柔性生產線上的各設備的運行狀態；所述刀具管理部件用于監視所述柔性生產線上的刀具信息；所述加工程序管理部件供使用者查看所述柔性生產線上的各設備中已設定的加工程序信息，并通過所述輸入模塊編輯所述加工程序信息，通過所述處理模塊、所述數據存儲模塊、所述通訊接口模塊和所述數據轉換模塊發送至所述柔性生產線的各設備中； 所述生產計劃管理部件供使用者查看已設定的生產計劃表，并通過所述輸入模塊創建和編輯所述生產計劃表；所述生產計劃表包括計劃編號、工件數量、工件類型、計劃執行進度、計劃下達時間和設備編號。
4.如權利要求I所述的柔性生產線監控系統，其特征在于，所述處理模塊包括數據處理部件，所述數據處理部件分別連接所述顯示模塊和所述數據存儲模塊，用于讀取所述數據存儲模塊中的數據并進行處理，將處理結果發送至所述顯示模塊中顯示。
5.如權利要求3或4所述的柔性生產線監控系統，其特征在于，所述處理模塊還包括計劃處理部件，所述計劃處理部件分別連接所述顯示模塊和所述數據存儲模塊，用于讀取所述生產計劃部件中的所述生產計劃表并進行處理，將處理結果發送至所述數據存儲模塊儲存。
6.如權利要求5所述的柔性生產線監控系統，其特征在于，所述處理模塊還包括系統配置部件，所述系統配置部件分別連接所述顯示模塊、所述輸入模塊和所述數據存儲模塊，使用者根據所述顯示模塊顯示的信息，通過所述輸入模塊進行所述柔性生產線上各設備的硬件配置，所述硬件配置通過所述數據存儲模塊、所述通訊接口模塊和所述數據轉換模塊發送至所述柔性生產線上的相應各設備。
7.如權利要求I所述的柔性生產線監控系統，其特征在于，所述數據存儲模塊包括多個獨立的存儲部件，每個所述存儲部件中存放有一個設備的數據。
8.如權利要求7所述的柔性生產線監控系統，其特征在于，每個所述存儲部件中包括多個存儲塊，每個所述存儲塊中存放有相應設備的一類數據 。
全文摘要
本發明公開了一種柔性生產線監控系統，包括顯示模塊、處理模塊、數據存儲模塊、通訊接口模塊、數據轉換模塊以及分布在柔性生產線上的各監控部件；顯示模塊連接處理模塊，處理模塊連接數據存儲模塊，數據存儲模塊通過通訊接口模塊與數據轉換模塊連接；本發明的有益效果是實現對柔性生產線上的不同設備的數據讀寫功能，且搭建了監控系統的整體框架，既實現了刀具、加工程序和各設備的統一管理，又豐富了該監控系統的功能，同時系統配置部件的設置可以使該監控系統實現智能化，并具有很好的擴展性。
文檔編號G05B19/418GK102854855SQ201210298349
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月21日 優先權日2012年8月21日
發明者王照亮, 于會龍, 邢雨 申請人:上海三一精機有限公司