[发明专利]一种智能车间平行控制方法及系统

说明书

一种智能车间平行控制方法，包括以下步骤：步骤A：搭建平行控制仿真平台；步骤B：建立平行执行机制；步骤C：平行控制系统的修正与优化；一种智能车间平行控制系统，包括MES模块，用于下发生产指令到各个单元管控模块；单元管控模块，用于将收到的生产指令后转化为机器指令，再经过总线控制网络模块同步下发至底层PLC，通过软PLC和硬PLC驱动平行控制仿真平台和现场装备运动；总线控制网络模块，用于在MES模块、SCADA模块、工控机、实物设备、整线仿真模型之间建立通讯网络；SCADA模块，用于接收现场装备和平行控制仿真平台的现场信息以及运动状态、用于接收通过传感器采集的实时数据。

技术领域

本发明涉及工业自动化技术领域，尤其涉及一种智能车间平行控制方法及系统。

背景技术

随着消费市场个性化需求日益增长，离散制造行业生产车间的组织方式呈现出新的特征：车间频繁更换生产产品或型号，柔性已经成为智能车间的内在技术要求。模具、定制装备、个性化家具等定制型生产行业具有典型的“多规格、小批量”生产特征，生产设备必须具备足够的加工柔性，通过柔性工装与加工代码参数化等技术手段，能加工一定规格差异的产品系列，以便于实现近似规格产品的批量化生产。高频换产这一特征同样存在于3C行业，除了对制造资源(人力)有柔性作业能力以外，车间生产组织与调度也需要有较高的柔性：根据订单内产品的结构特征及对应的加工或装配任务量分布，动态调配制造资源与指派作业任务，以提高生产平衡率，最大限度释放产能。

“双重柔性”的内在需求、“高频换产”的新型特征与“同步优化”的迫切需求给智能车间的运行带来全新的挑战，要求对智能车间进行三维可视化与实时化的同步控制，用于进行车间异常的实时响应与诊断，车间运行性能的实时监控与调控，当前技术尚不能满足这些要求。

发明内容

本发明基于数字孪生技术提出一种智能车间平行控制方法及系统，用以解决智能车间对紧急插单、质量事故、设备故障等随机性事件的预测、实时监控与敏捷响应问题；利用三维可视化平行控制平台，解决通过车间设备控制系统与传感器数据实时收集与多视图展示、车间运行状态的实时监控及三维可视化展示、车间性能实时调控等问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种智能车间平行控制方法，包括以下步骤：

步骤A：搭建平行控制仿真平台：利用第三方仿真软件对实际车间现场进行精确的数字化建模，对其进行二次开发,完成模型的运动规划和相应的动作控制脚本,建设下行指令通道与上行信息通道，依靠工业控制网络，建立软PLC与硬PLC的通讯机制及软硬PLC异步周期同步化保障机制，实现与上层MES模块及下层控制网络的通讯与集成，搭建与车间现场等价的平行控制仿真平台；

步骤B：建立平行执行机制：基于数字孪生技术，完成车间设备模型与其实物的动作同步的平行执行机制；

实现车间数字化模型的软PLC与车间实物设备PLC、组态软件之间的通讯通道，实现数据和信息的互联互通，使得单机实物设备可以与平行控制仿真平台上整线所对应的单机数字化模型实现动作同步化；

步骤C：平行控制系统的修正与优化：利用平行控制系统，开展订单的模拟投放与模拟生产，进行车间作业过程的全视角、跨粒度监控，进行执行过程各类生产运行指标的管控与突发事件的响应处理，进行设备各类性能分析与执行优化。

进一步，步骤A中，还包括：

车间静态建模：利用三维数字化建模工具，结合车间实物设备及其布局情况，完成对车间设备的三维建模，动件与不动件分类建模，在仿真软件上进行整线虚拟装配；

整线动作建模：在完成整线虚拟装配的前提下，结合车间设备动作与车间物流情况，完成专机设备与中间设备动作规划、完成在制品物流与运动规划、编制运动与动作控制脚本，实现车间的离线模拟运行。

进一步，步骤B中，还包括：