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    智慧工厂应用实训系统
    发布日期:2019-01-16   点击次数:5665
    系统简介

           智能工厂应用实训系统(SeaIOT-EA-SF-01),主要由生产线作业管理平台、生产线可视化监控平台、智能通信设备以及自动化装置(立体仓储、堆垛机、搬运机器人、机器视觉检测仪、分拣机器人、流水线传送带、AGV流转小车、加工雕刻机、贴标机、RFID读卡器、光电传感器、环境传感器等)组成,通过物联网的感知控制、组网传输、数据应用等技术,在生产线作业管理平台上自定义加工流程,实现原料自动出库、生产自动加工、流水线传送、机器视觉检测、智能分拣、成品自动贴标、RFID读卡、成品自动入库、AGV自动搬运等功能,支持可视化监控平台进行远程一键下单,库存盘点,实时查看加工环节、加工状态、加工结果统计展示,以及工厂环境数据监控等。


  • 系统架构
  • 功能分区
  • 核心功能
  • 平台核心
  • 课程资源
  • 成功案例
  • 系统按区域划分,有5个区,分别是原料区、加工区、检验区、包装区、成品区。

    每个区都安装有机械化生产装置,通过通信节点实现嵌入式感知控制、无线自组网,由网关上的生产线作业管理平台进行本地控制,由可视化WEB平台或移动端APP应用为用户提供加工环节动态界面。系统采用B/S架构,其架构如图所示。

          智慧工厂应用实训系统主要实现用户通过手机APP、网页实现对工厂内远程下单。用户可以选择不同颜色、不同形态的产品,系统可根据订单情况智能生产。 整个工厂分为原料区、生产区、检验区、仓储区、包装区五大区域。当系统产生订单时,车辆行驶至材料库存区利用智能分拣技术取出货物放置车辆上,车辆行驶至材料临时堆放区,将所需材料放置至此。待材料齐全后,机械臂将材料放置工厂传送带上,到达生产区,模拟工厂加工环节,为其贴上生产标签。继续使用传送带运输至检验区,检验区通过智能视觉检测系统将产品划分为合格与不合格两种。不合格商品即被工厂回收,合格商品继续通过传送带至产品包装区,模拟包装场景并完成包装运输至仓储区,到达仓储区的货物被存入仓库内,等待用户取货。在货品在运输过程中,每个点均会存在RFID射频识别,便于记录当前货品信息,用户也可通过手机或网页实时查看当前货品状态信息。

    【1】智能原料区
          首先为每个库存货物粘贴Rfid电子标签(粘贴式或悬挂式),给货物一个标识。用户根据自身要求使用手机APP或网页进行下单。

          小车自动行驶至原料区,机械臂将货品取出并放置在小车上,在原料区采用RFID数据信息采集器、控制电脑、配合“智能物流实训系统管理软件”形成高效统一的物流信息系统,主要模拟智慧工厂的远程下单,自动取货并运送至生产区的功能。

    作业流程:
          用户完成下单后,车辆自动调度,将材料库存区物品利用智能分拣系统将订单所需材料运输至材料堆放区,并在材料上粘贴有RFID电子标签,利用机械臂将材料堆放区货品整箱放置在输送线上,利用RFID射频识别技术记录当前货品状态信息。
    功能特点:
          1.以云物流物联网信息平台为基础,形成统一的物流系统;
          2.采用先进的RFID技术,可自动完成货品的状态信息更新,保证用户可以远程订单状态查询;
          3.超高频电子标签可重复利用,降低硬件成本;
          4.利用智能分拣系统,自动将货品所需材料分拣出库。

    【2】 智能生产区
          生产区采用传输带、控制电脑、CCD数据采集、RFID射频识别技术配合“智能生产系统管理软件”形成高效统一的生产作业系统,主要模拟工厂生产区机械使用、生产信息及商品状态查询、远程监控等功能。

    作业流程:
          货品运输至生产区时,模拟工厂加工场景并在货品上贴上生产标签标识。生产区采用CCD数据采集技术,实现远程掌握生产区动态情况。同时利用RFID射频识别技术记录当前货品状态信息。
    功能特点:
          1.以云物流物联网信息平台为基础,形成统一的物流系统;
          2.采用先进的RFID技术,可自动完成货品的状态信息更新,保证用户可以远程订单状态查询;
          3.采用CCD数据采集技术,实现远程监控生产区域。
    【3】智能检验区
          在工厂检验区安装RFID阅读器、视觉检测设备等,对运输至此区域的货品进行合格检验,商品合格则运输至仓储区,否则则工厂回收,服务端将接收的信息实时上传至服务器中。

    功能特点:
          1.以云物流物联网信息平台为基础,形成统一的物流系统;
          2.采用先进的RFID技术,可自动完成货品的状态信息更新,保证用户可以远程订单状态查询;
          3.利用智能视觉检测技术检验产品质量,并将其快速分类。
    【4】工厂环境监控系统
    智慧工厂中的环境情况是工厂最重要的指标之一,环境的好坏直接影响工厂设备和货物的安全性和使用寿命等。智慧工厂实训系统中集成了环境监测功能,将工厂各个区域的温湿度、二氧化碳、光照度等传感器的数据实时监测、记录。传感器的数据通过WIFI无线传输,上传到服务器进行数据处理,当环境数据异常时系统报警,并综合形成工厂的环境指标。自动检测联动控制方式主要通过光照传感器实时采集工厂环境的光照强度,经由智能设备控制软件根据预设的上下阈值,及时打开或关闭灯光,调节环境亮度,实现实训室窗帘的智能化管理。手动控制主要通过智能网关的界面控制灯光开关,而不进行环境亮度检测。

    功能特点:
          1.室内环境通过软件集中监控:包括实时数据查询、历史曲线分析等;
          2.可通过物联网技术与相关设备如灯光控制系统形成反馈控制回路对室内环境状况进行调节;
          3.手动开关控制功能:通过智能网关界面实现控制灯光开、关动作;
          4.网络远程开关控制功能:通过远程客户端的智能灯光控制系统实现对工厂内灯光的开、关动作。
    【5】智能仓储区
          在入库区采用RFID批量数据信息采集器、控制电脑、配合“智能仓储实训系统管理软件”形成高效统一的入库系统,主要模拟立体仓库的自动批量收货、入库计划、组托、上架、入库商品监控等功能。

    作业流程:
          货品包装完成后,输送线将货品运输至仓储区,机械臂将货品从输送线上取出并放置在智能小车上,车辆运输货品至仓库货架,完成自动入库操作,利用Rfid射频识别技术自动录入货品入库信息。
    功能特点:
          1.以云物流物联网信息平台为基础,形成统一的物流系统;
          2.采用先进的超高频RFID技术,可进行批量收货扫描、入库商品监控、上架信息自动判别等智能功能,提升入库速度、加强入库安全;
          3.超高频电子标签可重复利用,降低硬件成本。





    系统按功能划分,包含8个小系统,分别是信息管理系统、立体仓库系统,AGV小车运输系统,工业机器臂控制系统、流水线控制系统、机器视觉分拣系统、RFID二维码识别系统、以及无线通信技术,如图所示。

    1) 信息化管理系统:通过网关APP管理所有机械化设备,使用手机端或网页端远程下达工单,并可以实时获取原料、成品库存信息、生产结果统计展示(饼状图、柱状图)、工厂环境能耗数据监控。


    生产线作业管理软件主界面

    可视化管理平台首页面

    1) 智能立体仓库系统:在原料区和成品区利用立体仓库堆垛机、传送台,实现物品的自动下架、上架、出入库管理。

    2) AGV小车运输系统:AGV小车利用磁寻迹,实现不同加工环节物品的流转。

    3) 智能流水线控制系统:在检验区和包装区均安装有传送带、到位检测传感器、道闸开关,用来传送加工物品,实现物品的自动化流转。

    4) 工业机器臂控制系统:在加工区、检验区、包装区安装有工业机器臂,由通信节点组网,并通过生产线作业管理软件控制实训物品的精准抓放。

    5) 智能视觉分拣系统:在工厂合格检验区,利用智能视觉检测系统可以实现对当前输送线上的货品进行残次品检测。

    6) RFID射频识别系统:在工厂包装区安装了RFID射频识别设备,当检测到RFID卡号时,即对当前货品进行状态信息记录操作。

    7) 无线通讯技术:工厂实训平台控制模块均采用无线通讯技术,使得可以远程控制生产设备动作。同时保证服务端可以实时获取生产设备的工作状态。

    另外,系统还包括环境监控系统,将工厂内温湿度、二氧化碳、光照度等传感器的数据实时监测、记录。传感器的数据通过无线传输,上传到服务器进行数据处理。同时可通过网络摄像头远程视频浏览加工厂车间的状况。


          个性化订单:客户可通过网络、APP自由下单,可以选择不同颜色、不同形态产品,系统可根据订单状况智能生产。

          柔性化生产:系统可生产四组不同颜色、形态产品,无需更改或升级设备,根据客户订单,可进行智能化生产。
          三大集成:横向集成、纵向集成、端到端集成。 
          信息系统:包含订单管理系统、智能立体仓库系统、MES(制造执行系统)、SCADA(数据采集监控系统)等。
          云计算:对所有设备采取一种基于物理数据和低级别现象持续关注和在线诊断,实时采集机器各种性能、指标,只考虑应用、解决问题 。

          大数据:系统拥有数据库,对设备的运行状态、报警信息、订单状态进行撷取、管理、处理。


    系统总体设计

    项目背景、需求分析、总体设计

    立体仓储

    功能概述、系统组成、流程处理、原理分析、系统测试

    无线通信技术

    功能概述、系统组成、流程处理、原理分析、系统测试

    机械臂控制

    功能概述、系统组成、流程处理、原理分析、系统测试

    AGV小车运输系统

    功能概述、系统组成、流程处理、原理分析、系统测试

    流水线传输带控制

    功能概述、系统组成、流程处理、原理分析、系统测试

    机器视觉分拣

    功能概述、系统组成、流程处理、原理分析、系统测试

    二维码识别

    功能概述、系统组成、流程处理、原理分析、系统测试


    广西工业职业技术学院