自動化改造 大勢所趨
??提高生產(chǎn)效率
??降低勞動成本
??節(jié)能減排
??降低了工人的勞動強度
??提升產(chǎn)品質(zhì)量及穩(wěn)定性
??縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期
??切勿走進(jìn)自動化改造5大誤區(qū)
??1、---引入機器人就是進(jìn)行自動化升級改造!
??機器人的應(yīng)用是自動化升級改造最具代表性的一個方面。但不等于能解決一切問題。氣動液壓控制及非標(biāo)設(shè)備自動化也是實現(xiàn)自動化非常重要的手段之一。尤其針對一些特殊應(yīng)用,機器人不能解決的,非標(biāo)自動化設(shè)備才是答案。自動化升級改造,切不可只盯著機器人看,多種渠道才是最好。
??2、---機器人買回來就能用
??機器人作為智能設(shè)備,并非簡單安裝調(diào)試即可使用。如果忽略機器人的開發(fā)(或二次開發(fā))與應(yīng)用,將會導(dǎo)致許多機器人買回來用不上或使用不當(dāng)。拿機器人與體育運動員來做個類比,一群好運動員(機器人)加上一個好的教練(系統(tǒng)集成商)才是讓整個球隊(企業(yè))獲勝的關(guān)鍵。
??3、---自動化升級改造可以一步到位
??真正的自動化升級改造,并非一個簡單工位或是機器的更換就能完成,而是一項極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程。自動化改造需量力而行,從比較成熟的自動化技術(shù)開始,從工廠急待升級改造的部位入手,逐步進(jìn)行,切不可追求一步到位。
??4、---任何工序都可用自動化設(shè)備替代
??采用自動化生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)的產(chǎn)品應(yīng)有足夠大的產(chǎn)量;產(chǎn)品設(shè)計和工藝應(yīng)先進(jìn)、穩(wěn)定、可靠,并在較長時間內(nèi)保持基本不變。并非所有工序都適合進(jìn)行自動化改造。在大批、大量生產(chǎn)中采用自動線有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
??5、---實現(xiàn)自動化改造就是實現(xiàn)了工業(yè)4.0
??近來工業(yè)4.0及中國制造2025的概念非常火熱,以致很多企業(yè)盲目跟風(fēng)。制造業(yè)企業(yè)更應(yīng)該關(guān)注的是實際技術(shù)與問題的解決方案。當(dāng)發(fā)展到以信息為核心技術(shù)的廣義管理自動化,工業(yè)4.0時代也將應(yīng)運而生。
??自動化改造方式與途徑
??1、自動化與信息化的融合
??未來企業(yè)需要根據(jù)市場需求,彈性地調(diào)整產(chǎn)能,實現(xiàn)個性化定制,制造出智能的產(chǎn)品。
??這不能僅依靠自動化技術(shù)來實現(xiàn),還必須依靠信息化技術(shù)來解決業(yè)務(wù)層面的問題,為工廠賦予智慧,為市場決策、數(shù)據(jù)分析、判斷、調(diào)控、質(zhì)量管控、售后服務(wù)等提供依據(jù)和支持。自動化必須與信息化結(jié)合才能夠發(fā)揮最大功效,否則單純的自動化是沒有意義的。
??2、提高裝備的智能化
??制造裝備經(jīng)歷了機械裝備到數(shù)控裝備,目前正在逐步發(fā)展為智能裝備。智能裝備具有檢測功能,可以實現(xiàn)在機檢測,從而補償加工誤差,提高加工精度,還可以對熱變形進(jìn)行補償。
??ABB推出的雙臂機器人YUMI,就是智能型工業(yè)機器人的典范。
??▲ABB雙臂機器人YUMI
??以往一些精密裝備對環(huán)境的要求很高,現(xiàn)在由于有了閉環(huán)的檢測與補償,可以降低對環(huán)境的要求。智能裝備一個最基本的要求,就是要提供開放的數(shù)據(jù)接口,能夠支持設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。
??3、提高生產(chǎn)線的智能化
??智能化生產(chǎn)線在我國制造企業(yè)的應(yīng)用還處于起步階段,但必然是發(fā)展的方向。
??▲西門子成都電子工廠總裝線
??智能產(chǎn)線的特點是:
??在生產(chǎn)和裝配的過程中,能夠通過傳感器或RFID自動進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,并通過電子看板顯示實時的生產(chǎn)狀態(tài);能夠通過機器視覺和多種傳感器進(jìn)行質(zhì)量檢測,自動剔除不合格品,并對采集的質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行SPC分析,找出質(zhì)量問題的成因;能夠支持多種相似產(chǎn)品的混線生產(chǎn)和裝配,靈活調(diào)整工藝,適應(yīng)小批量、多品種的生產(chǎn)模式;具有柔性,如果生產(chǎn)線上有設(shè)備出現(xiàn)故障,能夠調(diào)整到其他設(shè)備生產(chǎn);針對人工操作的工位,能夠給予智能的提示。
??4、提高車間的智能化
??一個車間通常有多條生產(chǎn)線,這些生產(chǎn)線要么生產(chǎn)相似零件或產(chǎn)品,要么有上下游的裝配關(guān)系。要實現(xiàn)車間的智能化,需要對生產(chǎn)狀況、設(shè)備狀態(tài)、能源消耗、生產(chǎn)質(zhì)量、物料消耗等信息進(jìn)行實時采集和分析,進(jìn)行高效排產(chǎn)和合理排班,顯著提高設(shè)備利用率(OEE)。
??▲新松機器人制造車間
??因此,無論什么制造行業(yè),制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)成為企業(yè)的必然選擇。MES是一個車間級的綜合管理系統(tǒng),可以幫助企業(yè)顯著提升設(shè)備利用率,提高產(chǎn)品質(zhì)量,實現(xiàn)生產(chǎn)過程可追溯和上料防錯,提高生產(chǎn)效率。
??5、提高工廠的智能化
??僅有自動化生產(chǎn)線和一大堆機器人,并不是智能工廠。作為智能工廠,不僅生產(chǎn)過程應(yīng)實現(xiàn)自動化、透明化、可視化、精益化,同時,產(chǎn)品檢測、質(zhì)量檢驗和分析、生產(chǎn)物流也應(yīng)當(dāng)與生產(chǎn)過程實現(xiàn)閉環(huán)集成。一個工廠的多個車間之間要實現(xiàn)信息共享、準(zhǔn)時配送、協(xié)同作業(yè)。
??▲智能工廠示意圖
??一些離散制造企業(yè)也建立了類似流程制造企業(yè)那樣的生產(chǎn)指揮中心,對整個工廠進(jìn)行指揮和調(diào)度,及時發(fā)現(xiàn)和解決突發(fā)問題,這也是智能工廠的重要標(biāo)志。智能工廠必須依賴無縫集成的信息系統(tǒng)支撐,主要包括PLM、ERP、CRM、SCM和MES五大核心系統(tǒng)。大型企業(yè)的智能工廠需要應(yīng)用ERP系統(tǒng)制定多個車間的生產(chǎn)計劃,并由MES系統(tǒng)根據(jù)各個車間的生產(chǎn)計劃進(jìn)行詳細(xì)排產(chǎn)。
??4、制造業(yè)生產(chǎn)線自動化改造案例
??1、走進(jìn)華為榮耀全自動化生產(chǎn)線!
??在華為榮耀3C第400萬臺下線慶典暨榮耀3C 4G首發(fā)品鑒會后,華為榮耀破例公開了其位于東莞南方工廠的生產(chǎn)線,向外界展示其獨一無二全球領(lǐng)先的設(shè)備!
??包括美國原裝進(jìn)口的超精準(zhǔn)MPM雙軌印刷機,世界領(lǐng)先的Camelot dispensing點膠機,全自動化手臂控制的整機測試、全自動無人駕駛運貨車,以及正在研制的領(lǐng)先的六臺全自動化機械手組成的流線體設(shè)備,讓人大開眼界。華為榮耀全球領(lǐng)先的生產(chǎn)工藝、手機品控的領(lǐng)先標(biāo)準(zhǔn)在其中展現(xiàn)的淋漓盡致。
??▲錫膏質(zhì)量檢測,以保證器件焊接質(zhì)量
??據(jù)工廠技術(shù)負(fù)責(zé)人透露,目前還正在研制世界上最先進(jìn)且獨一無二的自動化線體設(shè)備,是由六臺全自動化的機械手組成的流線體,該設(shè)備涵蓋了從單板測試加載、全自動化分板點膠、整機音頻測試、整機軟件加載等工位的功能,可大大提升產(chǎn)品的質(zhì)量一致性和生產(chǎn)效率,據(jù)悉一個流線體可減少工作人員50人左右,可謂強大至極。
??2、美的自動化生產(chǎn)基地大揭秘
??夜里工廠燈關(guān)掉了,機器人依然在每個特定的工位不停歇地工作,有序地焊接、擰螺絲、按比例切割……機器人代替人工出現(xiàn)在生產(chǎn)流水線上操作,這不是科幻電影的情節(jié),它真真實實地出現(xiàn)在美的中央空調(diào)的生產(chǎn)線上。
??通過重金投入,美的中央空調(diào)在合肥基地,打造了一個“數(shù)字化車間”。車間總體設(shè)計、工藝流程及布局均已建立了數(shù)字化模型,采用CAD、CAM等進(jìn)行模擬仿真,通過ERP、PDM等實現(xiàn)規(guī)劃、生產(chǎn)、運營全流程數(shù)字化管理。生產(chǎn)車間配置了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和先進(jìn)控制系統(tǒng),生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)自動數(shù)采率達(dá)90%以上。
??此外,車間還采用三維計算機輔助設(shè)計(CAD)、設(shè)計和工藝路線仿真、可靠性評價等先進(jìn)技術(shù),使得產(chǎn)品信息能夠貫穿于設(shè)計、制造、質(zhì)量、物流等環(huán)節(jié),實現(xiàn)產(chǎn)品的全生命周期管理(PLM)。
??目前,美的中央空調(diào)擁有順德、合肥、重慶三大生產(chǎn)基地,已成為國內(nèi)規(guī)模最大、產(chǎn)品線最寬、產(chǎn)品系列最齊全的中央空調(diào)生產(chǎn)廠家之一。
??3、通用汽車智能工廠
??在位于上海金橋的上汽通用凱迪拉克工廠,總成車間里一派繁忙景象。
??“通用汽車所屬工廠全都采用確保高精度制造的兩大‘利器’——激光在線測量和三坐標(biāo)測量儀,以及鍛造高品質(zhì)車身兩大‘法寶’——超高強鋼焊接技術(shù)和激光釬焊技術(shù),利用高密度自動化焊接機器人和高柔性GEO pallet輸送線,實現(xiàn)不到一分鐘就能生產(chǎn)一輛白車身的高效率?!?/span>
??利用柔性生產(chǎn)系統(tǒng),上汽通用的工廠可以在同一生產(chǎn)線上實現(xiàn)不同型號的發(fā)動機、變速箱的無縫銜接生產(chǎn)。
??“在生產(chǎn)過程中,過去單一功能的專機已被淘汰,代之以柔性化的隨行夾具,可根據(jù)需要自動切換選擇所需要刀具。通俗的說就是機器人根據(jù)程序夾持零件,實現(xiàn)智能化操作?!?/span>
??除了以上三個典型案例之外,還有西門子成都數(shù)字化工廠、工業(yè)自動化行業(yè)十大最佳工程案例等等!
??5、自動化改造集成商盤點
??1、上海明匠智能系統(tǒng)有限公司
??國內(nèi)最早專業(yè)從事"工業(yè)4.0"研發(fā)及項目實施的企業(yè),已成為國內(nèi)知名智能制造系統(tǒng)集成商,擁有多年非標(biāo)設(shè)備設(shè)計制造經(jīng)驗,豐富的智能工廠、智能產(chǎn)線與物流系統(tǒng)項目經(jīng)驗,涵蓋產(chǎn)品全周期的數(shù)字化、智能化制造,擁有工廠級設(shè)備監(jiān)控、分析、可視化遠(yuǎn)程推送等多種前沿技術(shù)。
??2、武漢優(yōu)力克
??公司成立于1997年,具有十?dāng)?shù)年豐富的行業(yè)經(jīng)驗,已成長為國內(nèi)企業(yè)行業(yè)知名的系統(tǒng)工程公司,尤其在汽車自動化領(lǐng)域業(yè)績卓著。
??3、新松機器人
??隸屬中國科學(xué)院,是一家以機器人技術(shù)為核心,致力于數(shù)字化智能制造裝備的高科技上市企業(yè)。主導(dǎo)業(yè)務(wù)涵蓋機器人核心零部件、系列機器人產(chǎn)品、行業(yè)系統(tǒng)解決方案、工業(yè)4.0等四大業(yè)務(wù)板塊;新松機器人產(chǎn)品線包括工業(yè)機器人、移動機器人、潔凈機器人、特種機器人和服務(wù)機器人五大類80余種機器人產(chǎn)品。
??4、北京機械工業(yè)自動化研究所
??北京機械工業(yè)自動化研究所(簡稱北自所)創(chuàng)建于1954年,為國務(wù)院國資委監(jiān)管的大型科技企業(yè)。致力于制造業(yè)領(lǐng)域自動化、信息化、智能化技術(shù)的創(chuàng)新、研究、開發(fā)和應(yīng)用。為客戶提供包括開發(fā)、設(shè)計、制造、安裝及服務(wù)的整體解決方案。
??除了上面提到的還有蘇州博眾精工科技有限公司、上海永乾機電有限公司、中船重工鵬力(南京)智能裝備系統(tǒng)有限公司、湖北三豐智能輸送裝備股份有限公司、上海海得控制系統(tǒng)股份有限公司......等等!
??做好一個PLC項目的全部過程(經(jīng)驗篇)
??可樂的工控技術(shù)1
??我們學(xué)PLC有時候是為了做項目,做項目需要做些什么步驟呢,學(xué)習(xí)什么知識點,看看老工程師怎么告訴你……
??一、做一個PLC項目的大體流程如下:
??1、熟悉好現(xiàn)場環(huán)境和工藝流程;
??2、設(shè)計出安全可靠的控制方案;
??3、畫出電氣控制原理圖;
??4、確定好材料,制作材料物資明細(xì)表;
??5、編寫PLC程序,組態(tài)監(jiān)控畫面,設(shè)計PLC 機柜接線圖,并同時制作PLC機柜;
??6、溝通甲方,現(xiàn)場施工;
??7、現(xiàn)場調(diào)試,并完善工藝控制方案;
??8、組織甲方驗收項目。
??二、PLC 設(shè)計原則
??1、最大限度的滿足被控對象提出的各項性能指標(biāo)
??為明確控制任務(wù)和控制系統(tǒng)應(yīng)有的功能,設(shè)計人員在進(jìn)行設(shè)計前,就應(yīng)深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究,搜集資料,與機械部分的設(shè)計人員和實際操作人員密切配合,共同擬定電氣控制方案,以便協(xié)同解決在設(shè)計過程中出現(xiàn)的各種問題。
??2、確??刂葡到y(tǒng)的安全可靠
??電氣控制系統(tǒng)的可靠性就是生命線,不能安全可靠工作的電氣控制系統(tǒng),是不可能長期投入生產(chǎn)運行的。尤其是在以提高產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量,保證生產(chǎn)安全為目標(biāo)的應(yīng)用場合,必須將可靠性放在首位,甚至構(gòu)成冗余控制系統(tǒng)。
??3、力求控制系統(tǒng)簡單
??在能夠滿足控制要求和保證可靠工作的前提下,應(yīng)力求控制系統(tǒng)構(gòu)成簡單。只有構(gòu)成簡單的控制系統(tǒng)才具有經(jīng)濟(jì)性、實用性的特點,才能做到使用方便和維護(hù)容易。
??4、留有適當(dāng)?shù)脑A?/span>
??考慮到生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大,生產(chǎn)工藝的改進(jìn),控制任務(wù)的增加,以及維護(hù)方便的需要,要充分利用PLC易于擴(kuò)充的特點,在選擇PLC的容量(包括存儲器的容量、機架插槽數(shù)、I/O點的數(shù)量等)時,應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑A俊?/span>
??三、PLC設(shè)計的基本步驟
??在進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計,盡管有著不同的被控對象和設(shè)計任務(wù),設(shè)計內(nèi)容可能涉及諸多方面,又需要和大量的現(xiàn)場輸入、輸出設(shè)備相連接,但是基本內(nèi)容應(yīng)包括以下幾個方面:
??1、明確設(shè)計任務(wù)和技術(shù)條件
??設(shè)計任務(wù)和技術(shù)條件一般以設(shè)計任務(wù)書的方式給出,在設(shè)計任務(wù)書中,應(yīng)明確各項設(shè)計要求、約束條件及控制方式。因此,設(shè)計任務(wù)書是整個系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)。
??2、確定用戶輸入設(shè)備和輸出設(shè)備
??用戶的輸入、輸出設(shè)備是構(gòu)成PLC控制系統(tǒng)中,除了作為控制器的PLC本身以外的硬件設(shè)備,是進(jìn)行機型選擇和軟件設(shè)計的依據(jù)。因此,要明確輸入設(shè)備的類型(如控制按鈕、行程開關(guān)、操作開關(guān)、檢測元件、保護(hù)器件、傳感器等)和數(shù)量,輸出設(shè)備的類型(如信號燈、接觸器、繼電器等執(zhí)行元件)和數(shù)量,以及由輸出設(shè)備驅(qū)動的負(fù)載(如電動機、電磁閥等)。并進(jìn)行分類、匯總。
??3、選擇PLC的機型
??PLC是整個控制系統(tǒng)的核心部件,正確、合理的選擇機型對于保證整個系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要的作用。
??PLC的選型應(yīng)包括機型的選擇、存儲器容量的選擇、I/O模板的選擇等。
??4、分配I/O地址,繪制I/O接線圖
??通過對用戶輸入、輸出設(shè)備的分析、分類和整理,進(jìn)行相應(yīng)的I/O地址分配,并據(jù)此繪制I/O接線圖。
??至此,基本完成了PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計。
??5、設(shè)計控制程序
??根據(jù)控制任務(wù)和所選擇的機型以及I/O接線圖,一般采用梯形圖語言設(shè)計系統(tǒng)的控制程序。設(shè)計控制程序就是設(shè)計應(yīng)用軟件,這對于保證整個系統(tǒng)安全可靠的運行至關(guān)重要,必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試,使之滿足控制要求。
??6、必要時設(shè)計非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備
??在進(jìn)行設(shè)備選型時,應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。如無標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備可選,還可能需要設(shè)計操作臺、控制柜、模擬顯示屏等非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。
??7、編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件
??在設(shè)計任務(wù)完成后,要編制系統(tǒng)的技術(shù)文件。技術(shù)文件一般應(yīng)包括設(shè)計說明書、使用說明書、I/O接線圖和控制程序(如梯形圖等)。
??PLC工程師
??四、PLC的選型
??選擇適當(dāng)型號的PLC機是設(shè)計中至關(guān)重要的一步。目前,國內(nèi)外PLC生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PLC品種已達(dá)數(shù)百個,其性能各有特點,價格也不盡相同。所以,在設(shè)計時,首先要根據(jù)機型統(tǒng)一的原則來考慮,盡可能考慮采用與本企業(yè)正在使用的同系列的PLC機,以便于學(xué)習(xí)、掌握、維護(hù)的方便性,備品配件的通用性,且可減少編程的投資。在此基礎(chǔ)上還要充分考慮下面因素,以便選擇最佳型號的PLC機:
??1、PLC的功能
??在選擇PLC時,首先應(yīng)對系統(tǒng)要求的輸入、輸出有詳細(xì)的了解,即輸入量有多少,輸出量有多少,哪些是開關(guān)(或數(shù)字)量,哪些是模擬量,對于數(shù)字型輸出量還應(yīng)了解負(fù)載的性質(zhì),以選擇合適的輸出形式(繼電器型、晶體管型、雙向可控硅型)。
??在確定了PLC機的控制規(guī)模后,還要考慮一定的余量,以適應(yīng)工藝流程的變動及系統(tǒng)功能的擴(kuò)充,一般可按10~15%的余量來考慮。另外,還要考慮PLC的結(jié)構(gòu),從I/O點數(shù)的搭配上加以分析,決定選擇整體式還是模塊式的PLC。
??在確定了PLC的輸入量和輸出量的點數(shù)及性質(zhì)后,就可以進(jìn)一步確定各種I/O模板的型號和數(shù)量。開關(guān)量I/O模板的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)有4、8、16、32、64點,點數(shù)多的模板,每點平均價格相對較低。對開關(guān)量I/O模板的外部接線方式可分為隔離式和匯點式,隔離式的每點平均價格較高。如果信號之間不需要隔離,應(yīng)選用匯點式的I/O模板。在整體式PLC機中,各個I/O端子也有隔離式和匯點式之分,以滿足不同電壓等級的輸入/輸出器件的需要。
??2、PLC的功能
??要根據(jù)該系統(tǒng)的控制過程和控制規(guī)律,確定PLC機應(yīng)具有的功能。各個系列不同規(guī)格的PLC機所具有的功能并不完全相同。如有些小型PLC只有開關(guān)量的邏輯控制功能,而不具備數(shù)據(jù)處理和模擬量處理功能。
??當(dāng)某個系統(tǒng)還要求進(jìn)行位置控制、溫度控制、PID控制等閉環(huán)控制時,應(yīng)考慮采用模板式PLC,并選擇相應(yīng)的特殊功能的I/O模塊,否則這些算法都用PLC的梯形圖設(shè)計,一方面編程困難,另一方面也占用了大量的程序空間。另外,還應(yīng)考慮PLC的運算速度,特別是當(dāng)使用模擬量控制和高速計數(shù)器等功能時,應(yīng)弄清PLC機的最高工作頻率是否滿足要求。
??3、用戶程序存儲器的容量
??合理確定PLC的用戶程序存儲器的容量,是PLC應(yīng)用設(shè)計及選型中不可缺少的環(huán)節(jié)。一般說來,用戶程序存儲器的內(nèi)存容量與內(nèi)存利用率、開關(guān)量I/O總數(shù)、模擬量I/O點數(shù)及設(shè)計者的編程水平有關(guān)。
??簡單的估算公式:
??內(nèi)存字?jǐn)?shù)=(開關(guān)量I/O總點數(shù)+模擬量I/O點數(shù) X 16) X 10
??式中:每個模擬量通道(或I/O點)相當(dāng)16個開關(guān)量I/O點。在此基礎(chǔ)上,可考慮留有20~25%的裕量。對于工藝比較復(fù)雜的系統(tǒng),應(yīng)適當(dāng)增加存儲器的容量,否則,當(dāng)控制較復(fù)雜、數(shù)據(jù)處理量大時,可能出現(xiàn)存儲器容量不夠的問題。