本文關鍵詞：基于MTConnect的機器人制造單元系統(tǒng)研究與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：機器人制造單元作為制造業(yè)中典型自動化制造單元,是自動化車間的基本單元模塊,具有較高的自動化程度和柔性,能實現(xiàn)24小時無人生產(chǎn),并能快速適應現(xiàn)代制造業(yè)產(chǎn)品多變的市場需求,被廣泛應用于模具加工、電子印刷、冶金化工等領域。它是使用多臺搬運機器人將多臺加工設備連結起來智能制造單元,系統(tǒng)需要實時監(jiān)控設備運行狀態(tài),管理調度加工設備的運作,以提高生產(chǎn)效率,降低產(chǎn)品的報廢率及減少設備故障。因此,必須加強對設備的信息集成,提高信息化管理水平。然而,現(xiàn)有工業(yè)機器人、機床等設備存在異構通訊的問題。制造業(yè)的互聯(lián)通信技術相對落后,行業(yè)內出現(xiàn)了一些公開標準協(xié)議,廠家也推出自己的標準,卻難以形成行業(yè)上的統(tǒng)一標準。這導致了制造單元的異構設備在數(shù)據(jù)集成上有很大的障礙,難以實現(xiàn)利益最大化。MTConnect是由美國AMT協(xié)會提出的一項設備互聯(lián)技術,該技術建立在現(xiàn)有的協(xié)議之上,目的在于為不同的設備廠商的硬件和軟件之間提供了一個統(tǒng)一的接口,實現(xiàn)對車間設備的信息交互,更好地解決設備間數(shù)據(jù)通信及兼容性問題。該技術的出現(xiàn),制造單元的異構設備數(shù)據(jù)集成提供一個很好解決方案。本文以機器人制造單元為對象,研究并開發(fā)了基于MTConnect協(xié)議標準的機器人制造單元系統(tǒng)集成,主要工作內容有以下幾方面：(1)對MTConnect協(xié)議的基本應用架構進行了描述,分析了MTConnect Agent(代理服務器)的工作原理和MTConnect客戶端應用的數(shù)據(jù)交互機制,并提出基于MTConnect機器人制造單元系統(tǒng)架構,借助于MTConnect Agent開源和跨平臺優(yōu)勢,降低單元系統(tǒng)的服務器和客戶端開發(fā)難度,有利于異構設備的集成實現(xiàn)。(2)研究設備具體部件的描述方法以及在數(shù)據(jù)流表達的XML模型,設計制造單元內部設備所需交互接口Interface,在MTConnect基礎上提出設備與客戶端的接口Interface實現(xiàn)客戶端與設備之間的任務信息交互。根據(jù)機器人和機床的組件特征、對象類別,構建單元內部設備的XML模型庫,分別以KEBA六自由度工業(yè)機器人和Siemens-828D數(shù)控雕銑機為例,構建了符合MTConnect標準V1.30的XML數(shù)據(jù)模型。(3)研究單元設備中工業(yè)機器人Adapter(適配器)具體實現(xiàn),解決非MTConnect標準設備與Agent的數(shù)據(jù)交互問題。基于IEC61131-3標準PLC編程語言的CoDeSys平臺,設計控制器的Socket服務器流程,實現(xiàn)機器人運行狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)布,開發(fā)出嵌入機器人控制器的Adapter,測試結果符合MTConnect Agent對數(shù)據(jù)采集的要求。(4)在Visual Studio 2010開發(fā)環(huán)境下,利用C#語言對制造單元系統(tǒng)客戶端軟件進行開發(fā),編寫系統(tǒng)的各個功能模塊界面,最終實現(xiàn)系統(tǒng)基于MTConnect協(xié)議的制造單元系統(tǒng)集成,最后通過實例運行得到系統(tǒng)各個功能的驗證。
【關鍵詞】：MTConnect 制造單元 機床 工業(yè)機器人 通信
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-24
• 1.1 研究背景和意義14-19
• 1.1.1 課題背景14-15
• 1.1.2 MTConnect技術的基礎介紹15-17
• 1.1.3 機器人制造單元的內涵17-18
• 1.1.4 研究意義18-19
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀19-22
• 1.2.1 集成制造技術的發(fā)展19-20
• 1.2.2 MTConnect技術的發(fā)展20
• 1.2.3 基于MTConnect的集成制造系統(tǒng)研究與應用現(xiàn)狀20-22
• 1.4 研究內容及章節(jié)安排22-24
• 第二章 基于MTConnect的機器人制造單元架構與關鍵技術24-33
• 2.1 基于MTConnect的機器人制造單元體系架構24-27
• 2.1.1 基于MTConnect的機器人制造單元架構24-27
• 2.1.2 基于MTConnect的機器人制造單元的優(yōu)勢27
• 2.2 代理Agent的運行分析27-30
• 2.2.1 代理Agent的數(shù)據(jù)存儲28-29
• 2.2.2 代理Agent的資產(chǎn)儲存29-30
• 2.3 客戶端與Agent的數(shù)據(jù)交互分析30-32
• 2.4 本章小結32-33
• 第三章 基于MTConnect的機器人制造單元設備建模33-51
• 3.1 基于MTConnect的設備描述方法33-37
• 3.1.1 設備組件的描述方法33-36
• 3.1.2 設備數(shù)據(jù)流的描述方法36-37
• 3.2 機器人單元MTConnect設備的交互接口設計37-44
• 3.2.1 機器人與機床交互接口設計37-43
• 3.2.2 設備與客戶端交互接口設計43-44
• 3.3 機器人的MTConnect模型構建44-47
• 3.4 機床的MTConnect模型構建47-50
• 3.5 本章小結50-51
• 第四章 機器人的MTConnect Adapter設計51-64
• 4.1 適配器Adapter描述51-52
• 4.2 適配器Adapter的設計分析52-54
• 4.2.1 返回Agent的報文類型52-53
• 4.2.2 開發(fā)Adapter步驟53-54
• 4.3 機器人控制器Adapter的實現(xiàn)54-62
• 4.3.1 基于Codesys的實驗平臺搭建54-56
• 4.3.2 Socket通訊流程56-58
• 4.3.3 Socket Server的設計58-60
• 4.3.4 Adapter實驗測試與結果60-62
• 4.4 本章小結62-64
• 第五章 機器人制造單元系統(tǒng)客戶端設計64-70
• 5.1 客戶端總體設計64
• 5.2 開發(fā)環(huán)境的搭建64-67
• 5.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計67
• 5.4 客戶端功能模塊67-69
• 5.5 本章小結69-70
• 第六章 系統(tǒng)實例運行與驗證70-75
• 6.1 測試環(huán)境70-71
• 6.2 代理Agent部署71
• 6.3 系統(tǒng)功能驗證71-74
• 6.4 本章小結74-75
• 總結與展望75-77
• 論文總結75
• 研究展望75-77
• 參考文獻77-82
• 讀碩士學位期間發(fā)表的論文82-84
• 致謝84

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本文編號：354774