数字化车间生产状态实时监测系统的研究与实现

数字化车间的建设是实现制造业智能化、信息化的关键环节,而目前生产车间存在生产过程不透明、生产信息集成度不高、管理手段落后等问题。针对这些问题,提出了一种数字化车间生产状态实时监测系统框架;并对三维虚拟车间环境的构建、信息集成可视化以及设备状态分析等关键技术进行了研究,在此基础上开发了数字化车间生产状态实时监测系统,实现物理车间的"虚拟映射";最后,通过某生产车间的实际应用,验证了该系统的可行性和有效性。     

基于ZigBee技术的数字化车间环境监测无线控制终端系统的设计

针对车间生产企业对车间数字化和车间环境监测的需要,设计一种基于Zig Bee技术的数字化车间环境监测无线控制终端系统,通过该无线控制终端实现无线、实时、可靠地对数字化车间环境数据进行采集、对车间安防和车间电气设备进行控制。该无线控制终端系统已应用于钢铁生产企业车间,实际应用表明:该无线控制终端系统数据传输实时性好、稳定性强,提高了车间安全监控水平和数字化水平,对工厂自动化水平的提高具有重要意义。     

基于UWB的离散车间天车数据采集与监测系统

针对离散制造车间对天车运行状态缺乏高效监测手段的问题，提出一套基于超宽带(UWB)定位技术的离散车间天车数据采集与监测系统。基于UWB实时定位系统结合无线传感硬件获取离散车间天车实时定位及负载数据，针对UWB定位异常数据进行平滑处理，运用时空数据融合建模方法输出天车作业相关信息，采用混合开发架构搭建天车可视化监测与数据统计界面。实际应用结果表明：该系统数据处理精度较高，可视化效果良好，提供了高效的天车监测方式。     

精冲液压机能耗实时监测平台设计

为获取精冲液压机的实时能耗数据,通过研究液压机在单位工作周期内的能量流动、转化以及耗散过程,建立整机能耗的数学模型。基于LabVIEW,搭建能够实时监测精冲机能耗的平台。仿真结果表明:该平台可实时获取液压系统的能耗数据,为优化液压系统结构和提高能量利用率提供一定的参考。     

基于MTConnect的机床远程多功能监控系统

针对制造车间中不同类型的设备具有不同的通信协议和接口所造成的车间通信标准不统一的问题,基于MTConnect协议为不同设备的互联互通提供了统一的通信接口,并应用于对设备的联网监控。对数控机床无线监控技术与MTConnect协议进行了研究,在分析了如何基于MTConnect协议进行设备描述、数据采集、联网监控的基础上,构建了一种基于MTConnect协议的机床远程多功能监控系统,对数控机床的CNC系统、机床能耗和机床颤振等进行监测。监控系统采用C/S架构,服务端采用C#语言实现并嵌入开放式数控系统,客户端采用Java开发了移动端的安卓应用程序,可以在便携式的移动端(手机或平板)上查看机床的实时监控数据。通过实际加工对该监控系统进行了试验测试,结果表明,该监控系统能够实时获取机床的监控数据,可以在便携式的移动端上对机床的运行状况进行有效的监控。     

压铸生产信息OPC客户端的开发研究

某压铸车间监测系统支持的通信接口有OPC、DDE和ODBC,其中OPC接口更适用于监测系统与外部程序的通信。为了开发监测系统客户端,详细分析了OPC自动化接口规范及3种数据通信方式,最终通过VB语言和OPC接口开发了监测系统的客户端。企业管理网络中的计算机可通过该客户端与被监测压铸单元进行实时数据交互,显示压铸设备运行情况。     

大型带钢连轧生产线实时监测数据管理系统

针对大型带钢连轧生产的实际情况,讨论了实时监测数据管理系统的数据采集方案,分析了系统的功能设计和关键技术,最后提出系统实现的方法。该实时监测数据管理系统把生产管理、设备管理、产品质量管理联系起来,实现了工业过程的数据信息网络监测,对提高企业信息的管理效率、指导生产决策都有着重大的意义,将为企业带来显著的经济效益。     

基于Android系统的数控机床实时监测研究

为了更加方便快捷地进行数控机床实时状态信息的远程监控,提高数控车间的智能化水平,提出了一种基于Android系统的数控机床实时监测的方法。用户可以在Android系统上快速清晰地掌握数控机床的运行状态。系统通过交换机和路由器搭建车间无线局域网,采用基于TCP/IP协议的Socket通信,以数控机床作为状态信息发送的服务器端,以Android系统作为信息接收的客户端,实现了Android系统对数控机床信息的实时采集。通过实验验证,在Android系统上很好的实现了对数控机床实时状态信息的采集。通过采集到的信息,车间管理人员可以准确了解整个车间的加工情况。     

柔性液力变矩器生产线信息化系统的设计

针对液力变矩器生产企业的实际需求,研究设计了可配置的液力变矩器生产线信息化系统,动态配置生产线模型,实时监控生产线的运行状态,对生产线上的生产计划及生产执行情况进行动态管理。采用SQL Server作为后台数据库,以OPC服务器来采集生产线上的实时生产数据。设计了系统的整体架构及功能层次,可对于整个生产线进行动态配置,对于生产线、生产岛区、工位及设备进行产量、质量、效率、停机及能耗等信息的统计。该系统可实现对于生产线的柔性管理,并能及时、高效、准确地反馈生产线的运行状态及各项性能指标。该系统可以提高液力变矩器生产线的生产效率,提高企业管理的信息化水平。     

液压精冲机工况能耗智能云端监测平台研究

精冲机液压系统元部件数量众多,能量损耗特性复杂,一直缺少低成本高性能的监测方法。为解决该问题,提出了一种基于三相电信号的精冲机液压系统工作状态和能耗智能云端监测平台,将液压系统功能元部件绑定为功能单元,建立了总消耗的功率信号与液压系统工作阶段预测和功能单元能耗之间的深度学习模型,实现了精冲机工况和功能单元能耗的智能识别与预测。以KHF500型液压精冲机为研究对象,基于一维卷积神经网络模型搭建了精冲机智能云端监测平台。结果表明,该平台能高精度识别精冲机的工况类别和预测各功能单元的实时能耗。     

面向生产车间的实时监控系统设计

针对离散车间的生产特点及柴油发动机数字化车间在实时监控方面比较落后的问题,对离散车间实时监控现状及某离散企业车间数据采集类型的分析,并对面向柴油机生产的实时监控系统进行了设计。通过设计柴油机车间实时监控系统的总体架构、数据采集方案、数据采集网络及软件管理系统,实现了柴油机生产车间整体实时通讯及人员、设备、物料、测量等生产要素的实时监控,有助于企业管理层实时、准确、可视化的监控生产车间。经过某柴油机企业项目实践,验证了设计的合理性与有效性。     

离散型车间检测过程实时监控系统研究

针对离散型车间在检测过程中信息不透明、数据传输不及时的问题,设计一个面向检测过程的实时监控系统。通过对零部件检测车间实时监控系统的检测过程模型、系统体系架构、数据采集方法、系统功能模块及软件系统5个方面进行设计,完成了对车间人员、物料、设备、质量和环境的实时监控,提升了离散型车间检测过程的监控水平,实现了车间信息的实时传递,有利于决策人员对检测全局的把控以及减少设备的非增值时间。通过某航空企业项目实践,验证了设计的合理性与实用性。     

数字孪生驱动的车间多模式配送调度优化

针对混流大型生产装配车间配送调控能力差、配送过程监控困难、运输资源消耗大等问题,提出一种基于遗传算法的数字孪生车间的物料配送方法。建立物理配送与孪生配送实时交互的数字孪生车间物料配送多目标模型,根据物料清单使用遗传算法生成初始物料配送方案,在搭建的孪生车间中对初始配送方案进行仿真优化,并采用数字孪生模型监测设备配送情况并解决配送过程中出现的突发情况。最后以某柴油机装配车间物料配送为例,证明了遗传算法结合数字孪生的装配车间物料配送方案能合理安排物料运输,降低了起重机运输时间,提高了AGV工作安全性,优化车间配送系统性能。     

基于P-MES2.0系统的智能车间实施方案

随着国内工业自动化的高速发展,打造可视化车间,实时监控现场生产和设备状态,使管理者远程了解和控制物料、设备、人员等工厂资源,已被众多大型企业提上公司管理议程。此外,MES系统还可与ERP/DCS系统全面集成,为企业搭建一个生产制造平台,实现对生产全过程的管理。     

纺机车间多源异构数据生产管理系统设计

针对纺织机械制造企业生产过程中的多源异构数据集成、传递和共享问题,结合企业实际生产情况,搭建面向企业业务流程模型,建立车间制造过程数据管理模型,对生产数据进行异常纠正、时间配准、时序数据补足等数据预处理;并采用基于本体的异构数据集成方法,实现纺织机械制造车间智能生产的数据集成与共享,为数字孪生平台、仿真优化决策提供数据支撑;设计和开发了数字化车间数据集成管理系统,通过融合SAP、SCADA等系统数据,实现生产进度跟踪、设备运行监控及生产相关的数据统计分析,并结合三维模型进行三维可视化,满足车间的数据管理需求。     

航天数字化车间焊接设备集成实践

从国内某航天器制造企业的实际需求出发,引出层次化的数字化车间设备垂直集成模型和原则。设计了一套基于以太网控制自动化技术(Ether CAT)、以太网以及工控一体机的焊接车间设备信息化集成方案。介绍该项目中焊接过程数据采集的原理及方法,以及基于.NET框架用C#语言开发的焊接数据采集管理软件。该软件与车间生产制造管理系统(MES)连接,顺利实现焊接设备的信息化集成。实践表明,该方案能实现设备过程数据实时采集、远程管理,且系统结构简单、易于拓展。     

ERP系统提高设备管理的分析

在ERP系统投入使用后,通过不断规范设备的日常维护,以ERP系统PM(工厂维护)模块为平台,建立了车间备件二级库存管理流程和领用备件的业务流程,开发了车间备件库存清单和设备库存管理清单管理程序。管理程序可及时对设备维修费、技改项目费、能源消耗费和设备运行率进行统计,由此可节约技改项目费和节约维修费。     

全自动冲压生产线组网及分布式监控系统设计

为了克服传统冲压生产线自动化程度低、效率低和能耗高等问题,设计开发了全自动冲压生产线组网技术及实时监控系统。该系统由多台精密压力机连线组成,通过高速伺服电机驱动的工业机器人实现垛料、送料和工序间的自动转序,并通过现场总线控制工业机器人和精密冲压力机之间的动作同步协调、及监控,实现冲压生产线的全自动化。系统采用双层工业组网设计,底层Cclink通信保证工业现场数据实时快速可靠的传输,实现分布式数据采集和监控;上层TCP/IP组网实现大批量数据传输,便于远程监控、系统集成和信息管理。对系统进行全面测试,测试结果表明:该监控系统数据采集实时性好,并具有实时数据显示、数据存储和历史数据查询,生产线数据管理,以及故障检测和报警等功能。