基于Profinet的切削加工單元智能化改造設計與應用

黃信兵，劉小娟，李春貴

(1.中山職業技術學院機電工程學院，廣東中山 528400；2. 廣州超遠機電科技有限公司研發部，廣東廣州 510535)

0 前言

“中國制造2025”深入實施和新冠疫情對制造業轉型升級產生了積極影響，越來越多傳統的切削加工企業向自動化、智能化方向發展，以提升加工效率、提高安全水平、降低對勞動力的過分依賴。在調研分析的基礎上，從降低成本角度出發，提出一種基于Profinet工業以太網的切削加工單元智能化改造設計方案。

1 改造設計方案

待升級改造的切削加工單元包含數控車床、加工中心，智能化改造設計方案以PLC為控制核心，以工業機器人為工件搬運執行單元，以HMI為顯示、控制操作單元。工業機器人代替人工給機床上下料，生產人員在加工區域外通過HMI操作和監控，實現生產流程的自動化、智能化。由于遠程I/O模塊在成本節約、配線簡化、可靠性提高等方面具有優勢，工業機器人、數控車床、加工中心的信號數據均由華太SmartLink遠程I/O模塊通過Profinet工業以太網與PLC進行交換，具體連接關系如圖1所示。

圖1 智能化切削加工單元連接示意

2 硬件結構

2.1 遠程I/O模塊

遠程I/O模塊由Profinet適配器FR8210、8通道數字量輸入模塊FR1108、8通道數字量輸出模塊FR2108組成，FR1108、FR2108模塊個數根據實際情況確定。數控車床、加工中心、工業機器人的遠程I/O模塊接線分別如圖2、圖3、圖4所示。由于遠程I/O要進行Profinet組態，需要在西門子PLC編程軟件中安裝第三方設備FR8210的設備描述文件SmartLink GSD文件，如圖5所示。FR1108、FR2108的I/O地址在硬件組態時設定，FR1108公共端電壓為24 V，FR2108公共端電壓為0 V。……