專利名稱：基于物聯(lián)網(wǎng)的離散制造車間監(jiān)控教學(xué)演示方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種教學(xué)儀器，尤其是一種基于物聯(lián)網(wǎng)的離散制造車間的演示技術(shù)，具體地說(shuō)是一種基于物聯(lián)網(wǎng)的離散制造車間監(jiān)控教學(xué)演示方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)離散制造車間的數(shù)據(jù)管理產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。由于離散制造車間現(xiàn)場(chǎng)制造數(shù)據(jù)具有種類繁多、數(shù)據(jù)量大、狀態(tài)復(fù)雜多變、數(shù)據(jù)異構(gòu)性等特點(diǎn)，因此對(duì)各類制造數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確、及時(shí)、科學(xué)的管理和應(yīng)用，是提升制造企業(yè)整體信息化水平的基礎(chǔ)條件。車間物聯(lián)網(wǎng)就是通過(guò)各種傳感技術(shù)、無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)裝置、紅外感應(yīng)器等各種裝置和技術(shù)，實(shí)時(shí)采集工廠中任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體和過(guò)程，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，構(gòu)建企業(yè)局域網(wǎng)并與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、監(jiān)控和管理工廠中的人、設(shè)備、物料、工藝參數(shù)、生產(chǎn)進(jìn)度、環(huán)境等各種生產(chǎn)要素，實(shí)現(xiàn)管理自動(dòng)化。車間物聯(lián)網(wǎng)相較于傳統(tǒng)制造車間具有明顯優(yōu)勢(shì):一是有效提高了企業(yè)對(duì)物料、人員、工具等一切生產(chǎn)要素的管理水平，從而提高管理人員的決策水平；二是有利于提高零件加工的效率、準(zhǔn)確度和安全性等要素；三是很多生產(chǎn)環(huán)節(jié)無(wú)需人工干預(yù)，大大提高制造車間的自動(dòng)化和息化水平。為了提升我國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)制造技術(shù)，國(guó)內(nèi)高校紛紛建立了相應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)制造專業(yè)，但由于離散制造車間遠(yuǎn)離教學(xué)點(diǎn)和相關(guān)的運(yùn)行設(shè)備分散安裝在車間中，無(wú)法直觀地進(jìn)行了解，使得教學(xué)效果較差，同時(shí)，對(duì)于較為成熟的離散制造車間在進(jìn)行技術(shù)推廣時(shí)，也不可能到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行介紹，因此設(shè)計(jì)一種可供教學(xué)和采購(gòu)使用的能直觀反映基于物聯(lián)網(wǎng)的離散制造車間監(jiān)控狀態(tài)的教學(xué)演示系統(tǒng)是提高教學(xué)質(zhì)量，使人們直觀了解基于物聯(lián)網(wǎng)的離散制造車間的工作過(guò)程就顯得十分重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有基于物聯(lián)網(wǎng)的離散制造車間的教學(xué)和推廣因缺乏相應(yīng)的演示系統(tǒng)而影響教學(xué)、推廣效果的問(wèn)題，發(fā)明一種基于物聯(lián)網(wǎng)的離散制造車間監(jiān)控教學(xué)演不方法，同時(shí)提供一種相應(yīng)的監(jiān)控教學(xué)演不系統(tǒng)
本發(fā)明的技術(shù)方案之一是:
一種基于物聯(lián)網(wǎng)的離散制造車間監(jiān)控教學(xué)演示方法，其特征是它包括以下步驟:
首先，將基于物聯(lián)網(wǎng)的離散制造車間的基本要求進(jìn)行簡(jiǎn)化提取，形成車間布局模塊和上位機(jī)模塊，并車間布局模塊與上位機(jī)模塊進(jìn)行通信，使模擬的車間加工狀態(tài)直接在上位機(jī)模塊上進(jìn)行顯示；
其次，將車間布局模塊分成8個(gè)基本區(qū)域，分別為物料區(qū)、車床區(qū)、銑床區(qū)、刨床區(qū)、磨床區(qū)、鉗工區(qū)、質(zhì)檢室和成品區(qū)，將所述的8個(gè)基本區(qū)域設(shè)置在一個(gè)展板的正面上，同時(shí)在展板對(duì)應(yīng)的每個(gè)基本區(qū)域安裝一個(gè)讀寫器，讀寫器通過(guò)串型總線連接到上位機(jī)模塊，當(dāng)有相配的IC卡進(jìn)入讀寫器讀寫范圍時(shí)，讀寫器先讀取該IC卡的ID號(hào)，識(shí)別該IC卡對(duì)應(yīng)的是人員、工具還是物料；如果是人員或者工具，則在上位機(jī)模塊中顯示其所在區(qū)域，并判斷此時(shí)在該區(qū)域出現(xiàn)的人員和工具是否符合工藝流程設(shè)定的要求，如果不符則報(bào)警；如果該IC卡對(duì)應(yīng)的是物料，則先判斷此時(shí)該機(jī)床是否處于空閑，如果不是空閑狀態(tài)則報(bào)警，表示該區(qū)域暫時(shí)無(wú)法進(jìn)物料；如果機(jī)床處于空閑，則將該物料添加到待加工列表中；在讀卡的過(guò)程中，上位機(jī)管理軟件還能向卡中寫入一些基本的加工或流轉(zhuǎn)信息；
第三，用三色燈開關(guān)表示每個(gè)加工區(qū)機(jī)床的三種狀態(tài)，即上電狀態(tài)、加工狀態(tài)和空閑狀態(tài)，同時(shí)在展板的背面設(shè)置機(jī)床狀態(tài)檢測(cè)電路，機(jī)床狀態(tài)檢測(cè)電路通過(guò)無(wú)線方式將機(jī)床的狀態(tài)發(fā)送到上位機(jī)模塊對(duì)每臺(tái)機(jī)床的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；
最后，通過(guò)對(duì)所述的8個(gè)基本區(qū)域刷劃IC卡、手動(dòng)控制每臺(tái)加工機(jī)床對(duì)應(yīng)的三色燈開關(guān)即可在上位機(jī)模塊中顯示基于物聯(lián)網(wǎng)的離散制造車間的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)和物流情況。本發(fā)明的技術(shù)方案之二是:
一種基于物聯(lián)網(wǎng)的離散制造車間監(jiān)控教學(xué)演示系統(tǒng)，其特征是它包括:
一上位機(jī)模塊1，該上位機(jī)模塊I包括設(shè)備管理軟件模塊、物料管理軟件模塊、流程監(jiān)控軟件模塊和環(huán)境監(jiān)控軟件模塊，它用于實(shí)時(shí)顯示所模擬的離散制造車間的設(shè)備狀態(tài)、物流狀態(tài)和環(huán)境狀態(tài)；
一模擬展板2，該模擬展板2的正面設(shè)有8個(gè)基本區(qū)域，分別為物料區(qū)、車床區(qū)、銑床區(qū)、刨床區(qū)、磨床區(qū)、鉗工區(qū)、質(zhì)檢室和成品區(qū)，在每個(gè)基本區(qū)域中均安裝在讀寫器3，讀寫器3通過(guò)USB與上位機(jī)模塊I進(jìn)行通信；所述的車床區(qū)、銑床區(qū)、刨床區(qū)、磨床區(qū)和鉗工區(qū)對(duì)應(yīng)的模擬展板2的背面均連接有三色開關(guān)指示燈，分別表面加工區(qū)的上電、加工和空閑三種狀態(tài)，三色開關(guān)指示燈均通過(guò)對(duì)應(yīng)的光耦轉(zhuǎn)換電路4與單片機(jī)5相連，單片機(jī)5將各加工區(qū)的工作狀態(tài)通過(guò)無(wú)線通信模塊6發(fā)送至上位機(jī)模塊I中進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；所述的三色開關(guān)指示燈、光耦轉(zhuǎn)換電路4、單片機(jī)5和無(wú)線通信模塊6均位于模擬展板2的背面。一模擬用IC卡，該IC卡用于與展板上的8個(gè)基本區(qū)域中的讀寫器配套，模擬人員、物料或工具在離散制造車間的運(yùn)行，它包括人員卡、工具卡和物料卡三種。所述的無(wú)線通信模塊6為ZigBee無(wú)線通信模塊。所述的模擬展板2的背面還安裝有作為環(huán)境因素檢測(cè)電路的溫度傳感電路7。本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明集中演示了離散制造車間監(jiān)控系統(tǒng)中對(duì)人員和物料在加工流轉(zhuǎn)過(guò)程中的管理和監(jiān)控，體現(xiàn)了離散制造車間監(jiān)控系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)制造車間具有更高自動(dòng)化程度和更高效的管理模式，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于制造車間具有很高推廣價(jià)值。本發(fā)明通過(guò)可視化模擬，使得學(xué)習(xí)者和購(gòu)買者有身臨其境的感覺(jué)，有利于提高教學(xué)質(zhì)量和推介效果。本發(fā)明將制造車間現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行模型化，模擬出離散制造車間監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)物料加工過(guò)程的控制和管理的演示平臺(tái)。其中用車間布局模型來(lái)模擬整個(gè)生產(chǎn)車間的機(jī)床以及數(shù)據(jù)采集設(shè)備的布局，用上位機(jī)管理軟件模擬車間物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)控和管理系統(tǒng)。本發(fā)明為國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的制造車間、物聯(lián)網(wǎng)的研究者等用戶提供了演示車間物聯(lián)網(wǎng)的具體應(yīng)用過(guò)程和效應(yīng)的系統(tǒng)，對(duì)推廣物聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)車間的改造和應(yīng)用，提高國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)制造車間的生產(chǎn)和管理水平，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)中的普及具有十分重要的作用。


圖1是本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的車間布局模型圖。圖3是本發(fā)明的機(jī)床狀態(tài)檢測(cè)電路原理框圖。圖4是本發(fā)明的上位機(jī)管理軟件工作流程圖。圖5是本發(fā)明的上位機(jī)管理軟件監(jiān)控界面。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例一。如圖1-3。一種基于物聯(lián)網(wǎng)的離散制造車間監(jiān)控教學(xué)演示方法，它包括以下步驟:
首先，將基于物聯(lián)網(wǎng)的離散制造車間的基本要求進(jìn)行簡(jiǎn)化提取，形成車間布局模塊和上位機(jī)模塊，并車間布局模塊與上位機(jī)模塊進(jìn)行通信，使模擬的車間加工狀態(tài)直接在上位機(jī)模塊上進(jìn)行顯示；
其次，將車間布局模塊分成8個(gè)基本區(qū)域，分別為物料區(qū)、車床區(qū)、銑床區(qū)、刨床區(qū)、磨床區(qū)、鉗工區(qū)、質(zhì)檢室和成品區(qū)，將所述的8個(gè)基本區(qū)域設(shè)置在一個(gè)展板的正面上，同時(shí)在展板對(duì)應(yīng)的每個(gè)基本區(qū)域安裝一個(gè)讀寫器，讀寫器通過(guò)串型總線連接到上位機(jī)模塊，當(dāng)有相配的IC卡進(jìn)入讀寫器讀寫范圍時(shí)，讀寫器先讀取該IC卡的ID號(hào)，識(shí)別該IC卡對(duì)應(yīng)的是人員、工具還是物料；如果是人員或者工具，則在上位機(jī)模塊中顯示其所在區(qū)域，并判斷此時(shí)在該區(qū)域出現(xiàn)的人員和工具是否符合工藝流程設(shè)定的要求，如果不符則報(bào)警；如果該IC卡對(duì)應(yīng)的是物料，則先判斷此時(shí)該機(jī)床是否處于空閑，如果不是空閑狀態(tài)則報(bào)警，表示該區(qū)域暫時(shí)無(wú)法進(jìn)物料；如果機(jī)床處于空閑，則將該物料添加到待加工列表中；在讀卡的過(guò)程中，上位機(jī)管理軟件還能向卡中寫入一些基本的加工或流轉(zhuǎn)信息；如圖1所示。第三，用三色燈開關(guān)表示每個(gè)加工區(qū)機(jī)床的三種狀態(tài)，即上電狀態(tài)、加工狀態(tài)和空閑狀態(tài)，同時(shí)在展板的背面設(shè)置機(jī)床狀態(tài)檢測(cè)電路，機(jī)床狀態(tài)檢測(cè)電路通過(guò)無(wú)線方式將機(jī)床的狀態(tài)發(fā)送到上位機(jī)模塊對(duì)每臺(tái)機(jī)床的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；
最后，通過(guò)對(duì)所述的8個(gè)基本區(qū)域刷劃IC卡、手動(dòng)控制每臺(tái)加工機(jī)床對(duì)應(yīng)的三色燈開關(guān)即可在上位機(jī)模塊中顯示基于物聯(lián)網(wǎng)的離散制造車間的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)和物流情況。本發(fā)明創(chuàng)造性地將離散制造車間系統(tǒng)的一些基本要素進(jìn)行簡(jiǎn)化并提取，設(shè)計(jì)出一種基于物聯(lián)網(wǎng)的離散制造車間監(jiān)控演示系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括硬件平臺(tái)和上位機(jī)管理軟件兩大模塊，其中硬件平臺(tái)包含車間布局模型、讀寫器和機(jī)床狀態(tài)檢測(cè)電路。車間布局模型一共包含8個(gè)基本區(qū)域，分別為物料區(qū)、車床區(qū)、銑床區(qū)、刨床區(qū)、磨床區(qū)、鉗工區(qū)、質(zhì)檢室和成品區(qū)，每個(gè)區(qū)域都布置了一個(gè)讀寫器，讀寫器通過(guò)串型總線方式連接到上位機(jī)，如圖2。在該車間布局模型中，每臺(tái)機(jī)床均包含三種狀態(tài)，分別為上電狀態(tài)、加工狀態(tài)和空閑狀態(tài)。當(dāng)機(jī)床處于空閑狀態(tài)，此時(shí)該區(qū)域才能進(jìn)物料；當(dāng)機(jī)床處于加工狀態(tài)時(shí)，表示該區(qū)域有零件正在加工，當(dāng)退出加工狀態(tài)時(shí)，表示一個(gè)零件加工完畢。其中加工狀態(tài)和空閑狀態(tài)不能同時(shí)存在。機(jī)床狀態(tài)檢測(cè)電路用來(lái)檢測(cè)車間布局模型中的機(jī)床所處的狀態(tài)，并且將檢測(cè)到的每臺(tái)機(jī)床實(shí)時(shí)狀態(tài)通過(guò)有線或無(wú)線的方式發(fā)送給上位機(jī)進(jìn)行管理和監(jiān)控，如圖3。環(huán)境因素檢測(cè)電路用來(lái)檢測(cè)車間環(huán)境的實(shí)時(shí)環(huán)境信息，比如溫度、煙霧度、粉塵度等，判斷車間環(huán)境是否出現(xiàn)異常。軟件管理系統(tǒng)主要包含4個(gè)模塊，分別為設(shè)備管理、物料管理、流程監(jiān)控和環(huán)境監(jiān)控。軟件管理系統(tǒng)的主界面與車間布局模型展板界面相似，用來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控當(dāng)前人員和物料的流轉(zhuǎn)信息。實(shí)施例二。如圖1-5所示。一種基于物聯(lián)網(wǎng)的離散制造車間監(jiān)控教學(xué)演示系統(tǒng)，它包括上位機(jī)模塊1、模擬展板2和模擬用IC卡，上位機(jī)模塊I包括設(shè)備管理軟件模塊、物料管理軟件模塊、流程監(jiān)控軟件模塊和環(huán)境監(jiān)控軟件模塊，它用于實(shí)時(shí)顯示所模擬的離散制造車間的設(shè)備狀態(tài)、物流狀態(tài)和環(huán)境狀態(tài)，如圖1、5 ;模擬展板2的正面設(shè)有8個(gè)基本區(qū)域，分別為物料區(qū)、車床區(qū)、銑床區(qū)、刨床區(qū)、磨床區(qū)、鉗工區(qū)、質(zhì)檢室和成品區(qū)，在每個(gè)基本區(qū)域中均安裝在讀寫器3，讀寫器3通過(guò)USB與上位機(jī)模塊I進(jìn)行通信，如圖1、2所示；所述的車床區(qū)、銑床區(qū)、刨床區(qū)、磨床區(qū)和鉗工區(qū)對(duì)應(yīng)的模擬展板2的背面均連接有三色開關(guān)指示燈，分別表面加工區(qū)的上電、加工和空閑三種狀態(tài)，三色開關(guān)指示燈均通過(guò)對(duì)應(yīng)的光耦轉(zhuǎn)換電路4與單片機(jī)5相連，單片機(jī)5將各加工區(qū)的工作狀態(tài)通過(guò)ZigBee無(wú)線通信模塊6發(fā)送至上位機(jī)模塊I中進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；所述的三色開關(guān)指示燈、光耦轉(zhuǎn)換電路4、單片機(jī)5和無(wú)線通信模塊6均位于模擬展板2的背面，如圖3所示。IC卡用于與展板上的8個(gè)基本區(qū)域中的讀寫器配套，模擬人員、物料或工具在離散制造車間的運(yùn)行，它包括人員卡、工具卡和物料卡三種。具體實(shí)施時(shí)所述的模擬展板2的背面還安裝有作為環(huán)境因素檢測(cè)電路的溫度傳感電路7。本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。詳述如下:
圖1是本發(fā)明基于物聯(lián)網(wǎng)的離散制造車間監(jiān)控演示系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，其中包括車間布局模型和上位機(jī)管理軟件。圖2是本發(fā)明根據(jù)制造車間的生產(chǎn)要素簡(jiǎn)化提取出的車間布局模型。在模型中一共包含車間8個(gè)基本區(qū)域，分別為物料區(qū)、車床區(qū)、銑床區(qū)、刨床區(qū)、磨床區(qū)、鉗工區(qū)、質(zhì)檢室和成品區(qū)。在車間布局模型中，每個(gè)區(qū)域都布置了一個(gè)IC卡讀寫器，并且用IC卡表示車間中用來(lái)標(biāo)示人員、物料和工具的標(biāo)簽。這8個(gè)讀寫器通過(guò)USB集線器連接到上位機(jī)進(jìn)行通信。當(dāng)讀寫器檢測(cè)到該區(qū)域有IC卡時(shí)，先讀取該卡的ID號(hào)，識(shí)別該卡對(duì)應(yīng)的是人員、工具還是物料。如果是人員或者工具，則在上位機(jī)管理軟件中顯示其所在區(qū)域，并判斷此時(shí)在該區(qū)域出現(xiàn)的人員和工具是否符合工藝流程設(shè)定的要求，如果不符則報(bào)警。如果該卡對(duì)應(yīng)的是物料，則先判斷此時(shí)該機(jī)床是否處于空閑，如果不是空閑狀態(tài)則報(bào)警，表示該區(qū)域暫時(shí)無(wú)法進(jìn)物料；如果機(jī)床處于空閑，則將該物料添加到待加工列表中。在讀卡的過(guò)程中，上位機(jī)管理軟件還可以向卡中寫入一些基本的加工或流轉(zhuǎn)信息。
在車間布局模型中的5個(gè)機(jī)床區(qū)分別用紅綠黃三個(gè)開關(guān)指示燈表示機(jī)床的三種狀態(tài)。當(dāng)按下紅色開關(guān)指示燈時(shí)，表示這臺(tái)機(jī)床已經(jīng)上電，只有在紅色開關(guān)指示燈被按下后，綠色和黃色指示燈才能進(jìn)行操作。當(dāng)按下綠色開關(guān)指示燈時(shí)，表示機(jī)床進(jìn)入加工狀態(tài)。其中加工狀態(tài)和空閑狀態(tài)不能同時(shí)存在，即綠色和黃色開關(guān)指示燈不能同時(shí)按下。只有當(dāng)機(jī)床處于空閑狀態(tài)時(shí)，才能將物料加入該機(jī)床區(qū)的待加工區(qū)列表。在車間布局模型(展板)的背面布置有機(jī)床狀態(tài)檢測(cè)電路，電路原理框圖如圖3所示。機(jī)床狀態(tài)檢測(cè)電路主要包括四個(gè)模塊，分別為指示燈開關(guān)電路模塊、光耦轉(zhuǎn)換電路模塊、單片機(jī)單片機(jī)和ZigBee模塊。本發(fā)明中使用的主控制芯片是51系列單片機(jī)。車間布局模型中的開關(guān)指示燈電壓為24V，所使用的指示燈開關(guān)是雙觸點(diǎn)，通過(guò)接線實(shí)現(xiàn)只有紅色指示燈亮?xí)r綠色指示燈和黃色指示燈才能亮，且綠色指示燈和黃色指示燈不能同時(shí)亮。因?yàn)閱纹瑱C(jī)能檢測(cè)的信號(hào)是5V電壓信號(hào)，機(jī)床狀態(tài)檢測(cè)中設(shè)計(jì)了多路獨(dú)立的24V電壓信號(hào)轉(zhuǎn)5V電壓信號(hào)的光耦轉(zhuǎn)換電路。單片機(jī)最小系統(tǒng)用來(lái)檢測(cè)指示燈開關(guān)狀態(tài)，并且將檢測(cè)到的信號(hào)以一定的數(shù)據(jù)格式從串口通過(guò)ZigBee發(fā)送給上位機(jī)。單片機(jī)最小系統(tǒng)主要包括復(fù)位電路、電源模塊、晶振模塊和串口模塊。ZigBee用來(lái)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)和上位機(jī)之間的無(wú)線通信，其中ZigBee模塊與單片機(jī)最小系統(tǒng)之間通過(guò)串口相連。環(huán)境因素檢測(cè)模塊中，在車間布局模型中暫時(shí)只加入了溫度檢測(cè)模塊，用來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)車間溫度信息，并且將溫度信息通過(guò)ZigBee發(fā)送給上位機(jī)。為了提高環(huán)境檢測(cè)的精度，本發(fā)明中采用的是DS18B20溫度傳感器。上位機(jī)管理軟件主要包括設(shè)備管理、物料管理、流程監(jiān)控和環(huán)境監(jiān)控4個(gè)基本功能模塊，它可直接采用現(xiàn)有的離散制造車間中作用的相關(guān)軟件加以適應(yīng)改造而成。該軟件的工作流程如圖4所示。軟件監(jiān)控界面如圖5所示。首先打開軟件，登陸監(jiān)控界面，在執(zhí)行監(jiān)控任務(wù)前，所有設(shè)備會(huì)上電自檢，如果設(shè)備未連接則在監(jiān)控界面中該區(qū)域的100中顯示設(shè)備故障，等待故障診斷，其它區(qū)域正常開始監(jiān)控。當(dāng)車間布局模型中的某個(gè)開關(guān)指示燈按下時(shí)，上位機(jī)界面對(duì)應(yīng)區(qū)域101中對(duì)應(yīng)的燈也會(huì)亮，表示目前機(jī)床所處狀態(tài)。當(dāng)某區(qū)域有物料進(jìn)入時(shí)，102中就會(huì)顯示有一個(gè)物料進(jìn)入，并且將該物料加入待加工列表。點(diǎn)擊待加工區(qū)103會(huì)顯示當(dāng)前該區(qū)域的待加工列表。如果該區(qū)域中有人員進(jìn)入，則104中會(huì)顯示當(dāng)前該工位操作人員信息。車間布局模型中105用來(lái)顯示車間環(huán)境溫度。在上位機(jī)管理軟件運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)中檢測(cè)到有標(biāo)簽讀入，則先判斷該標(biāo)簽ID號(hào)對(duì)應(yīng)的是人員，工具還是物料。如果是人員和工具，則將其顯示在對(duì)應(yīng)的區(qū)域，并且判斷當(dāng)前區(qū)域內(nèi)的人員和工具是否符合工藝流程設(shè)定，如果不是則報(bào)警；如果該標(biāo)簽ID號(hào)對(duì)應(yīng)的是物料，則先檢測(cè)當(dāng)前機(jī)床狀態(tài)是否為空閑，如果空閑則將該物料加入該工位的待加工列表，否則就報(bào)警。當(dāng)機(jī)床狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，將當(dāng)前機(jī)床的狀態(tài)顯示在界面上，如果此時(shí)機(jī)床由正在加工狀態(tài)變成加工完成狀態(tài)，說(shuō)明此時(shí)一個(gè)零件加工完畢，則將加工列表最上方的一個(gè)待加工物料記錄消除。本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種基于物聯(lián)網(wǎng)的離散制造車間監(jiān)控教學(xué)演示方法，其特征是它包括以下步驟: 首先，將基于物聯(lián)網(wǎng)的離散制造車間的基本要求進(jìn)行簡(jiǎn)化提取，形成車間布局模塊和上位機(jī)模塊，并車間布局模塊與上位機(jī)模塊進(jìn)行通信，使模擬的車間加工狀態(tài)直接在上位機(jī)模塊上進(jìn)行顯示； 其次，將車間布局模塊分成8個(gè)基本區(qū)域，分別為物料區(qū)、車床區(qū)、銑床區(qū)、刨床區(qū)、磨床區(qū)、鉗工區(qū)、質(zhì)檢室和成品區(qū)，將所述的8個(gè)基本區(qū)域設(shè)置在一個(gè)展板的正面上，同時(shí)在展板對(duì)應(yīng)的每個(gè)基本區(qū)域安裝一個(gè)讀寫器，讀寫器通過(guò)串型總線連接到上位機(jī)模塊，當(dāng)有相配的IC卡進(jìn)入讀寫器讀寫范圍時(shí)，讀寫器先讀取該IC卡的ID號(hào)，識(shí)別該IC卡對(duì)應(yīng)的是人員、工具還是物料；如果是人員或者工具，則在上位機(jī)模塊中顯示其所在區(qū)域，并判斷此時(shí)在該區(qū)域出現(xiàn)的人員和工具是否符合工藝流程設(shè)定的要求，如果不符則報(bào)警；如果該IC卡對(duì)應(yīng)的是物料，則先判斷此時(shí)該機(jī)床是否處于空閑，如果不是空閑狀態(tài)則報(bào)警，表示該區(qū)域暫時(shí)無(wú)法進(jìn)物料；如果機(jī)床處于空閑，則將該物料添加到待加工列表中；在讀卡的過(guò)程中，上位機(jī)管理軟件還能向卡中寫入一些基本的加工或流轉(zhuǎn)信息； 第三，用三色燈開關(guān)表示每個(gè)加工區(qū)機(jī)床的三種狀態(tài)，即上電狀態(tài)、加工狀態(tài)和空閑狀態(tài)，同時(shí)在展板的背面設(shè)置機(jī)床狀態(tài)檢測(cè)電路，機(jī)床狀態(tài)檢測(cè)電路通過(guò)無(wú)線方式將機(jī)床的狀態(tài)發(fā)送到上位機(jī)模塊對(duì)每臺(tái)機(jī)床的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示； 最后，通過(guò)對(duì)所述的8個(gè)基本區(qū)域刷劃IC卡、手動(dòng)控制每臺(tái)加工機(jī)床對(duì)應(yīng)的三色燈開關(guān)即可在上位機(jī)模塊中顯示基于物聯(lián)網(wǎng)的離散制造車間的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)和物流情況。
2.一種基于物聯(lián)網(wǎng)的離散制造車間監(jiān)控教學(xué)演示系統(tǒng)，其特征是它包括: 一上位機(jī)模塊(1)，該上位機(jī)模塊(I)包括設(shè)備管理軟件模塊、物料管理軟件模塊、流程監(jiān)控軟件模塊和環(huán)境監(jiān)控軟件模塊，它用于實(shí)時(shí)顯示所模擬的離散制造車間的設(shè)備狀態(tài)、物流狀態(tài)和環(huán)境狀態(tài)； 一模擬展板(2)，該模擬展板(2)的正面設(shè)有8個(gè)基本區(qū)域，分別為物料區(qū)、車床區(qū)、銑床區(qū)、刨床區(qū)、磨床區(qū)、鉗工區(qū)、質(zhì)檢室和成品區(qū)，在每個(gè)基本區(qū)域中均安裝在讀寫器(3)，讀寫器(3)通過(guò)USB與上位機(jī)模塊(I)進(jìn)行通信；所述的車床區(qū)、銑床區(qū)、刨床區(qū)、磨床區(qū)和鉗工區(qū)對(duì)應(yīng)的模擬展板(2)的背面均連接有三色開關(guān)指示燈，分別表面加工區(qū)的上電、加工和空閑三種狀態(tài)，三色開關(guān)指示燈均通過(guò)對(duì)應(yīng)的光耦轉(zhuǎn)換電路(4)與單片機(jī)(5)相連，單片機(jī)(5)將各加工區(qū)的工作狀態(tài)通過(guò)無(wú)線通信模塊(6)發(fā)送至上位機(jī)模塊(I)中進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；所述的三色開關(guān)指示燈、光耦轉(zhuǎn)換電路(4)、單片機(jī)(5)和無(wú)線通信模塊(6)均位于模擬展板(2)的背面； 一模擬用IC卡，該IC卡用于與展板上的8個(gè)基本區(qū)域中的讀寫器配套，模擬人員、物料或工具在離散制造車間的運(yùn)行，它包括人員卡、工具卡和物料卡三種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的監(jiān)控教學(xué)演示系統(tǒng)，其特征是所述的無(wú)線通信模塊(6)為ZigBee無(wú)線通信模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的監(jiān)控教學(xué)演示系統(tǒng)，其特征是所述的模擬展板(2)的背面還安裝有作為環(huán)境因素檢測(cè)電路的溫度傳感電路(7)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的離散制造車間監(jiān)控教學(xué)演示方法及系統(tǒng)，它涉及車間布局模型和上位機(jī)管理軟件，本發(fā)明將制造車間現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行模型化，模擬出離散制造車間監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)物料加工過(guò)程的控制和管理的演示平臺(tái)。其中用車間布局模型來(lái)模擬整個(gè)生產(chǎn)車間的機(jī)床以及數(shù)據(jù)采集設(shè)備的布局，用上位機(jī)管理軟件模擬車間物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)控和管理系統(tǒng)。本發(fā)明集中演示了離散制造車間監(jiān)控系統(tǒng)中對(duì)人員和物料在加工流轉(zhuǎn)過(guò)程中的管理和監(jiān)控，體現(xiàn)了離散制造車間監(jiān)控系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)制造車間具有更高自動(dòng)化程度和更高效的管理模式，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于制造車間具有很高推廣價(jià)值。
文檔編號(hào)G09B25/02GK103165014SQ20131012896
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月15日
發(fā)明者郭宇, 姜佳俊, 袁柳陰, 年麗云, 謝欣平, 廖文和 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)