一種智能控制系統在工農業生產中的研究與應用

李敬新

（遼寧軌道交通職業學院，遼寧 沈陽 110023）

1 研究的意義

在社會生產以及人們的生活中，工農業自動化技術不斷的創新和發展，工農業生產對智能控制的要求越來越高，但控制方法相對傳統，不能完全解決自動化產線、工農業機器人和立體庫傳輸等工農業現場的智能控制問題。因此，研究設計一種集跟蹤報警、實時監測以及有效處理為一體的智能控制系統是必要而有意義的工作。

隨著網絡信息技術的發展，實現了當今社會各類需求，為人們生產生活提供了便利的條件，使工農業生產更加信息化、智能化。利用網絡信息技術實時性和共享性的優勢，采用智能控制決策的方法，研究開發一種智能控制系統解決了工農業現場的控制問題具實用價值。

2 控制系統結構

智能控制系統結構包括控制中心、網絡傳輸模塊、移動智能控制終端和生產線過程設備4 個主要部分組成，其中控制中心包括PC 機和顯示屏；工農業生產線設備包括取料、分揀設備、工農業機器人加工部件、產品運送與立體庫存放設備；移動智能控制終端是基于移動終端安裝開發的智能APP，通過無線網絡傳輸實時數據遠程控制生產線運行情況；網絡傳輸模塊是利用互聯網、無線傳輸設備以及研究開發的SSB-III 總線等組成，智能控制系統結構如圖1 所示。

圖1 智能控制系統結構框圖

整個控制系統需要多個智能傳感器，包括熱釋電紅外傳感器、位移傳感器，主要功能即檢查設備運行情況以及立體庫存放環境和傳輸設備運行情況；煙霧感應裝置和電流過載監控裝置主要監測現場是否存在火災等安全隱患；控制中心設置大屏幕和多個上位機顯示器，用來對各個生產區域進行實施監測與控制。

數據采用互聯網通信方式和無線通信方式同時雙向傳輸，系統通過數據分析處理進行手動操作和自動操作實現智能控制，自動控制操作根據觸發條件由控制中心自動發送操作指令，手動操作通過無線傳輸數據到管理員移動終端，根據提示進行手動操作控制，控制系統各部分相互關聯，運行穩定。

3 控制系統的應用

智能控制在工農業現場的應用主要集中在生產加工過程中、先進制造過程中以及電力系統的控制中。為了解決加工和制造過程中復雜性問題，研究設計本智能控制系統，并應用于標識牌和底座等部件的加工制作生產線方面的應用。

工農業生產線過程控制即生產加工過程中實時監測設備運行環境和設備故障是否存在異常情況，數據通過互聯網和無線設備傳輸到控制中心和管理員移動終端，通過數據分析處理后實現智能化控制。

3.1 取料與分揀過程

取料與分揀是通過智能系統控制機械手抓取待加工毛坯件，根據系統設定的規格參數進行自動化取料和分揀。取料與分揀設備包括氣動動力裝置、取料機械手和分揀機構，取料過程通過機械手移動和旋轉完成，將良品和次品分別放在分揀機構的傳送帶上進行下一步處理。該系統的分揀機構具備自動化智能水平高、節約時間、工作效率高、節省物料和成本等優點，適用于體積小、質量不大的產品取料和分揀。

3.2 機器人加工過程

智能控制系統在生產線加工過程中通過控制工農業機器人和高精度數控機床完成。生產線選用了1 臺中科數控GJ301-T 高精度鉆攻數控機床、1 臺視覺取料機器人、1 臺六軸多關節上料機器人和1 臺六軸多關節下料機器人完成上下料與加工。

視覺取料機器人利用視覺識別功能抓取分揀的良品毛坯件，放置在傳送帶上運輸到數控機床待加工區，通過上料機器人抓取毛坯件裝填到數控機床，完成標識牌底座和標識牌的圖案與文字刻印等工作，待產品加工完成后由下料機器人取出并放置在產品傳送帶上，運輸到產品暫存區，等待運輸車取走存放。所有工農業機器人利用互聯網信息技術通過智能控制系統進行實時通訊并完成全自動運行。

3.3 立體庫存放過程

加工完成的成品通過智能AGV 運輸車運送到立體庫，完成產品的存放。AGV 運輸車啟動之前智能控制系統首先檢測立體庫情況，檢測內容包括立體庫存放環境、存放容量、存放位置以及智能AGV運輸車是否符合運行條件等情況。

立體庫與AGV 運輸車符合運行條件時控制系統啟動AGV 運輸車并行使到產品暫存區，車上安裝的視覺系統掃描到等待運輸產品后，由車載機械手抓取產品到車上托盤內并依此擺放，托盤能夠裝載6 件底座或者標識牌，裝載完畢運輸車通過無線傳輸模塊發送信號到控制中心請求命令，控制中心檢查立體庫具備存放條件后發送返回命令，AGV 運輸車即運送產品到立體庫空置區按順序完成產品的存放，然后進行下一個周期的運輸。

4 結 語

本智能控制系統的研究和應用是生產線與智能制造相結合的應用典型，能夠為企業智能制造化水平的提升提供可靠的解決方案，同時也是企業設備和生產線革新的良好參照，有利于提高企業生產設備的智能化水平和我國的智能制造水平。