苏ICP备112451047180号-6
基于漫游功能的车间级物料小车设计与实现
摘要：智能工厂有自动生产单元、手动生产单元，用于存放成品的立体仓库。为了更好地服务于生产，追求时效性和经济效益，对已有的物料小车进行改装，增加了无线以太网通信装置，使其具有车间漫游功能，在整个车间内接收单元用车呼叫功能，能与生产单元、立体仓库完成信号对接，以便产品信息可追溯，可查询，实现在工作站之间进行物料跟踪，对输送进行确认。按计划输送物料并有执行检查记录。管控平台系统与物料小车基于无线以太网方式，实现信息交互。该小车是以电池为动力源操纵行驶的工业车辆，电池参数的确定也是该小车的重要参数之一；同时它具有接近开关，使物料升降平台能满足各种高度的工作台，因此装配物料所需时间更短，更能适应快捷的现代生产需要。
关键词：智能管控平台系统、物料小车、漫游功能
Design and implementation of workshop material car roaming function based on
Abstract ：The smart factory automatic production unit, manual production unit, used for the storage of finished products warehouse. In order to provide better service to the production, the pursuit of effectiveness and economic benefit, the existing material car refit, increases the wireless Ethernet communication device, which has the workshop roaming function, accept unit car call function in the whole workshop, warehouse and production unit, can accomplish the signal docking, so that products information traceability, can the realization of query, material tracking in between stations, for delivery confirmation, according to plan and execute conveying material inspection record. Platform system control and material car based on Wireless Ethernet mode, to realize the information interaction. The car is based on the battery as power source control of industrial vehicles, one of the important parameters to determine the cell parameters is the car; at the same time it has a proximity switch, so that the material lifting platform can meet a variety of bench height, so the assembly materials needed time is shorter, more able to adapt to fast modern production needs.
Keywords: Intelligent platform system,control material trolley, roaming function
目 录
第1章 绪论 4
1.1 课题背景及意义 4
1.2 课题研究内容 5
第2章 系统方案总体设计 6
2.1 车间级管控网络拓扑结构 6
2.2 单元与小车对接内容 8
2.3 系统方案的确定 9
第3章 物料小车硬件系统设计 10
3.1 小车改造内容 10
3.2小车与辊道对接设计 10
3.3小车控制系统设计 12
3.4小车的改造 20
第4章 小车程序结构设计 21
4.1硬件组态 21
4.2流程图 24
4.3数据块和变量表的建立 25
第5章 人机界面的开发与调试 28
5.1 HMI介绍 28
5.2 HMI模板设计 30
5.3功能界面设计 34
5.4完成HMI与车载PLC的对接与调试功能 38
第6章 系统联调 41
6.1小车漫游功能调试 41
6.2系统调试 42
6.3系统操作手册 50
6.4调试成果 51
第7章 展望与总结 52
致谢 53
参考文献 54
附录一：产单元布局与小车框图 55
附录二. 物料小车控制系统安装布置图及外部接线图 56
第1章 绪论
1.1课题背景及意义
21世纪制造业将进入新阶段，敏捷制造将成为企业的主导模式。能否抓住机遇开发新产品将是企业赢得竞争的主要手段。中国是全球最大的发展中国家，拥有广阔的市场。企业注重的是经济效益，要减小生产成本对生产批量的依赖，就要发展敏捷运输装备。自动导向小车是行进机器人的一种，是现代制造企业物流系统中的重要设备。它为现代制造业、现代物流提供了一种高度柔性化和自动化的运输方式。 目前AGV小车广泛运用在制造业、物流仓储业、汽车、造纸等行业。随着AGV小车的发展，努力设计一个更为合理简便的操作方式的AGV小车，来适用于更多的领域。
资料显示:在产品生产的整个过程中仅仅有5%的时间是用于加工和制造，剩余的95%都用于储存、装卸、等待加工和输送，因此发展更加智能、高效的AGV小车来满足市场需求，降低运输成本，提高车间的工作效率，实现资源的优化配置。
随着我国经济进入转型时期，传统的制造业也渐渐进入转型时期。越来越多的工厂开始转型，向智能工厂过度。工控领域也渐渐迈入智能化、数字化；中国拥有庞大的市场，发展更多面向市场的AGV小车符合时代发展趋势。本课题就是根据企业要求制定的——研发具有车间漫游功能的物料小车，具有一定的代表性。
1.2 课题研究内容
本文的主要研究目标是基于智能工厂内将无限通信装置在现有物料小车的应用，智能工厂内管控平台系统与车间级物料小车基于无线以太网传输方式，实现信息交互。管控平台无线接入点采用SCLANCE W788-1RR,车载控制系统接收端采用SCALANCE W747-1RR客户端，实现物料小车在车间内的漫游功能。
此外，该小车具有车载显示终端，将不同的运行状态在HMI中成功体现，也就是说当客观现场需要不同的运行状态，只需在HMI中操作页面即可，充分发挥HMI的人机交互的作用。小车操作人员可以根据车载显示终端的导航信息，将物料运往相应的目的地；并在MES系统的支持下，使小车在整个车间内能接收生产单元用车呼叫功能，能与生产单元的毛坯超市、成品超市及立库信号对接，以便需产品流转信息可追溯，可校对，可查询，有防错功能，提高整个车间的生产运行效率，符合企业的生产要求。
展望与总结
本次毕业设计的课题是基于漫游功能的物料小车，属于AGV小车的一种，课题相对比较前沿，是未来工控发展的一大趋势。虽然没能全程参与整个项目的设计，但也从中收货颇多。
你能了解一个东西，本身就是一个学习的过程。此次课题虽小，但由它辐射到了很多相关的产品。如：RGV、工业机器人、机械手等等。它们之间多少有些联系，不去关注它们，就不会从中发掘一些知识。
本课题我的主要部分是硬件选型和HMI界面的制作，控制系统所涉及的硬件我都按个去查资料，将其弄懂。虽然每一个器件的型号很多，但不同的型号对应的功能也各具特色。随着科技的发展，器件的功能也是越来越强大，集成度越来越高。无论功能如何，硬件的选型都是根据现场的实际需求去制定。考虑到物料小车在各个工位之间的移动，现场的PLC都是具有以太网功能的S7-300PLC；传统的数据下载传输都是靠编程电缆等等，现在采用统一的具有以太网功能的西门子PLC、西门子HMI，设置各自的IP地址，构建PROFINET，提高了信息的传输速率。智能管控平台与物料小车采用无线以太网方式，实现信息交互。
智能小车的发展是一种趋势，随着我国经济进入转型时期和工业4.0的大趋势，越来越多的智能工厂的出现，工控领域也在追求数字化、智能化。因此，发展具有车间级漫游功能的物料小车符合当代企业的发展需求，具有很好的市场发展前景。
参考文献
【1】廖常初.西门子人机界面（触摸屏）组态与应用技术 2版 机械工业出版社，2008
【2】廖常初.S7-300/400PLC应用技术 2版.北京：机械工业出版社，2008
【3】SIEMENS AG..WinCC flexible 2008用户手册pdf，2008
【4】SIEMENS AG..MP 277操作指导.pdf，2008
【5】席巍.人机界面与组态技术 机械工业出版社
【6】廖常初.西门子工业通信网络组态编程与网络诊断 机械工业出版社
摘要：智能工厂有自动生产单元、手动生产单元，用于存放成品的立体仓库。为了更好地服务于生产，追求时效性和经济效益，对已有的物料小车进行改装，增加了无线以太网通信装置，使其具有车间漫游功能，在整个车间内接收单元用车呼叫功能，能与生产单元、立体仓库完成信号对接，以便产品信息可追溯，可查询，实现在工作站之间进行物料跟踪，对输送进行确认。按计划输送物料并有执行检查记录。管控平台系统与物料小车基于无线以太网方式，实现信息交互。该小车是以电池为动力源操纵行驶的工业车辆，电池参数的确定也是该小车的重要参数之一；同时它具有接近开关，使物料升降平台能满足各种高度的工作台，因此装配物料所需时间更短，更能适应快捷的现代生产需要。
关键词：智能管控平台系统、物料小车、漫游功能
Design and implementation of workshop material car roaming function based on
Abstract ：The smart factory automatic production unit, manual production unit, used for the storage of finished products warehouse. In order to provide better service to the production, the pursuit of effectiveness and economic benefit, the existing material car refit, increases the wireless Ethernet communication device, which has the workshop roaming function, accept unit car call function in the whole workshop, warehouse and production unit, can accomplish the signal docking, so that products information traceability, can the realization of query, material tracking in between stations, for delivery confirmation, according to plan and execute conveying material inspection record. Platform system control and material car based on Wireless Ethernet mode, to realize the information interaction. The car is based on the battery as power source control of industrial vehicles, one of the important parameters to determine the cell parameters is the car; at the same time it has a proximity switch, so that the material lifting platform can meet a variety of bench height, so the assembly materials needed time is shorter, more able to adapt to fast modern production needs.
Keywords: Intelligent platform system,control material trolley, roaming function
目 录
第1章 绪论 4
1.1 课题背景及意义 4
1.2 课题研究内容 5
第2章 系统方案总体设计 6
2.1 车间级管控网络拓扑结构 6
2.2 单元与小车对接内容 8
2.3 系统方案的确定 9
第3章 物料小车硬件系统设计 10
3.1 小车改造内容 10
3.2小车与辊道对接设计 10
3.3小车控制系统设计 12
3.4小车的改造 20
第4章 小车程序结构设计 21
4.1硬件组态 21
4.2流程图 24
4.3数据块和变量表的建立 25
第5章 人机界面的开发与调试 28
5.1 HMI介绍 28
5.2 HMI模板设计 30
5.3功能界面设计 34
5.4完成HMI与车载PLC的对接与调试功能 38
第6章 系统联调 41
6.1小车漫游功能调试 41
6.2系统调试 42
6.3系统操作手册 50
6.4调试成果 51
第7章 展望与总结 52
致谢 53
参考文献 54
附录一：产单元布局与小车框图 55
附录二. 物料小车控制系统安装布置图及外部接线图 56
第1章 绪论
1.1课题背景及意义
21世纪制造业将进入新阶段，敏捷制造将成为企业的主导模式。能否抓住机遇开发新产品将是企业赢得竞争的主要手段。中国是全球最大的发展中国家，拥有广阔的市场。企业注重的是经济效益，要减小生产成本对生产批量的依赖，就要发展敏捷运输装备。自动导向小车是行进机器人的一种，是现代制造企业物流系统中的重要设备。它为现代制造业、现代物流提供了一种高度柔性化和自动化的运输方式。 目前AGV小车广泛运用在制造业、物流仓储业、汽车、造纸等行业。随着AGV小车的发展，努力设计一个更为合理简便的操作方式的AGV小车，来适用于更多的领域。
资料显示:在产品生产的整个过程中仅仅有5%的时间是用于加工和制造，剩余的95%都用于储存、装卸、等待加工和输送，因此发展更加智能、高效的AGV小车来满足市场需求，降低运输成本，提高车间的工作效率，实现资源的优化配置。
随着我国经济进入转型时期，传统的制造业也渐渐进入转型时期。越来越多的工厂开始转型，向智能工厂过度。工控领域也渐渐迈入智能化、数字化；中国拥有庞大的市场，发展更多面向市场的AGV小车符合时代发展趋势。本课题就是根据企业要求制定的——研发具有车间漫游功能的物料小车，具有一定的代表性。
1.2 课题研究内容
本文的主要研究目标是基于智能工厂内将无限通信装置在现有物料小车的应用，智能工厂内管控平台系统与车间级物料小车基于无线以太网传输方式，实现信息交互。管控平台无线接入点采用SCLANCE W788-1RR,车载控制系统接收端采用SCALANCE W747-1RR客户端，实现物料小车在车间内的漫游功能。
此外，该小车具有车载显示终端，将不同的运行状态在HMI中成功体现，也就是说当客观现场需要不同的运行状态，只需在HMI中操作页面即可，充分发挥HMI的人机交互的作用。小车操作人员可以根据车载显示终端的导航信息，将物料运往相应的目的地；并在MES系统的支持下，使小车在整个车间内能接收生产单元用车呼叫功能，能与生产单元的毛坯超市、成品超市及立库信号对接，以便需产品流转信息可追溯，可校对，可查询，有防错功能，提高整个车间的生产运行效率，符合企业的生产要求。
展望与总结
本次毕业设计的课题是基于漫游功能的物料小车，属于AGV小车的一种，课题相对比较前沿，是未来工控发展的一大趋势。虽然没能全程参与整个项目的设计，但也从中收货颇多。
你能了解一个东西，本身就是一个学习的过程。此次课题虽小，但由它辐射到了很多相关的产品。如：RGV、工业机器人、机械手等等。它们之间多少有些联系，不去关注它们，就不会从中发掘一些知识。
本课题我的主要部分是硬件选型和HMI界面的制作，控制系统所涉及的硬件我都按个去查资料，将其弄懂。虽然每一个器件的型号很多，但不同的型号对应的功能也各具特色。随着科技的发展，器件的功能也是越来越强大，集成度越来越高。无论功能如何，硬件的选型都是根据现场的实际需求去制定。考虑到物料小车在各个工位之间的移动，现场的PLC都是具有以太网功能的S7-300PLC；传统的数据下载传输都是靠编程电缆等等，现在采用统一的具有以太网功能的西门子PLC、西门子HMI，设置各自的IP地址，构建PROFINET，提高了信息的传输速率。智能管控平台与物料小车采用无线以太网方式，实现信息交互。
智能小车的发展是一种趋势，随着我国经济进入转型时期和工业4.0的大趋势，越来越多的智能工厂的出现，工控领域也在追求数字化、智能化。因此，发展具有车间级漫游功能的物料小车符合当代企业的发展需求，具有很好的市场发展前景。
参考文献
【1】廖常初.西门子人机界面（触摸屏）组态与应用技术 2版 机械工业出版社，2008
【2】廖常初.S7-300/400PLC应用技术 2版.北京：机械工业出版社，2008
【3】SIEMENS AG..WinCC flexible 2008用户手册pdf，2008
【4】SIEMENS AG..MP 277操作指导.pdf，2008
【5】席巍.人机界面与组态技术 机械工业出版社
【6】廖常初.西门子工业通信网络组态编程与网络诊断 机械工业出版社