基于物联网的离散制造车间监控教学演示方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于物联网的离散制造车间监控教学演示方法及系统，它涉及车间布局模型和上位机管理软件，本发明专利技术将制造车间现场的复杂环境进行模型化，模拟出离散制造车间监控系统对物料加工过程的控制和管理的演示平台。其中用车间布局模型来模拟整个生产车间的机床以及数据采集设备的布局，用上位机管理软件模拟车间物联网的监控和管理系统。本发明专利技术集中演示了离散制造车间监控系统中对人员和物料在加工流转过程中的管理和监控，体现了离散制造车间监控系统相较于传统制造车间具有更高自动化程度和更高效的管理模式，对物联网应用于制造车间具有很高推广价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种教学仪器，尤其是一种基于物联网的离散制造车间的演示技术，具体地说是一种基于物联网的离散制造车间监控教学演示方法及系统。
技术介绍
目前，随着物联网技术的发展，对传统离散制造车间的数据管理产生了深远的影响。由于离散制造车间现场制造数据具有种类繁多、数据量大、状态复杂多变、数据异构性等特点，因此对各类制造数据进行准确、及时、科学的管理和应用，是提升制造企业整体信息化水平的基础条件。车间物联网就是通过各种传感技术、无线射频识别(RFID)装置、红外感应器等各种装置和技术，实时采集工厂中任何需要监控、连接、互动的物体和过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，构建企业局域网并与互联网结合形成的一个巨大网络。以实现智能化识别、定位、监控和管理工厂中的人、设备、物料、工艺参数、生产进度、环境等各种生产要素，实现管理自动化。车间物联网相较于传统制造车间具有明显优势:一是有效提高了企业对物料、人员、工具等一切生产要素的管理水平，从而提高管理人员的决策水平；二是有利于提高零件加工的效率、准确度和安全性等要素；三是很多生产环节无需人工干预，大大提高制造车间的自动化和息化水平。为了提升我国的物联网制造技术，国内高校纷纷建立了相应的物联网制造专业，但由于离散制造车间远离教学点和相关的运行设备分散安装在车间中，无法直观地进行了解，使得教学效果较差，同时，对于较为成熟的离散制造车间在进行技术推广时，也不可能到现场进行介绍，因此设计一种可供教学和采购使用的能直观反映基于物联网的离散制造车间监控状态的教学演示系统是提高教学质量，使人们直观了解基于物联网的离散制造车间的工作过程就显得十分重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有基于物联网的离散制造车间的教学和推广因缺乏相应的演示系统而影响教学、推广效果的问题，专利技术一种基于物联网的离散制造车间监控教学演不方法，同时提供一种相应的监控教学演不系统 本专利技术的技术方案之一是: 一种基于物联网的离散制造车间监控教学演示方法，其特征是它包括以下步骤: 首先，将基于物联网的离散制造车间的基本要求进行简化提取，形成车间布局模块和上位机模块，并车间布局模块与上位机模块进行通信，使模拟的车间加工状态直接在上位机模块上进行显示； 其次，将车间布局模块分成8个基本区域，分别为物料区、车床区、铣床区、刨床区、磨床区、钳工区、质检室和成品区，将所述的8个基本区域设置在一个展板的正面上，同时在展板对应的每个基本区域安装一个读写器，读写器通过串型总线连接到上位机模块，当有相配的IC卡进入读写器读写范围时，读写器先读取该IC卡的ID号，识别该IC卡对应的是人员、工具还是物料；如果是人员或者工具，则在上位机模块中显示其所在区域，并判断此时在该区域出现的人员和工具是否符合工艺流程设定的要求，如果不符则报警；如果该IC卡对应的是物料，则先判断此时该机床是否处于空闲，如果不是空闲状态则报警，表示该区域暂时无法进物料；如果机床处于空闲，则将该物料添加到待加工列表中；在读卡的过程中，上位机管理软件还能向卡中写入一些基本的加工或流转信息； 第三，用三色灯开关表示每个加工区机床的三种状态，即上电状态、加工状态和空闲状态，同时在展板的背面设置机床状态检测电路，机床状态检测电路通过无线方式将机床的状态发送到上位机模块对每台机床的状态进行实时显示； 最后，通过对所述的8个基本区域刷划IC卡、手动控制每台加工机床对应的三色灯开关即可在上位机模块中显示基于物联网的离散制造车间的实时工作状态和物流情况。本专利技术的技术方案之二是: 一种基于物联网的离散制造车间监控教学演示系统，其特征是它包括: 一上位机模块1，该上位机模块I包括设备管理软件模块、物料管理软件模块、流程监控软件模块和环境监控软件模块，它用于实时显示所模拟的离散制造车间的设备状态、物流状态和环境状态； 一模拟展板2，该模拟展板2的正面设有8个基本区域，分别为物料区、车床区、铣床区、刨床区、磨床区、钳工区、质检室和成品区，在每个基本区域中均安装在读写器3，读写器3通过USB与上位机模块I进行通信；所述的车床区、铣床区、刨床区、磨床区和钳工区对应的模拟展板2的背面均连接有三色开关指示灯，分别表面加工区的上电、加工和空闲三种状态，三色开关指示灯均通过对应的光耦转换电路4与单片机5相连，单片机5将各加工区的工作状态通过无线通信模块6发送至上位机模块I中进行实时显示；所述的三色开关指示灯、光耦转换电路4、单片机5和无线通信模块6均位于模拟展板2的背面。一模拟用IC卡，该IC卡用于与展板上的8个基本区域中的读写器配套，模拟人员、物料或工具在离散制造车间的运行，它包括人员卡、工具卡和物料卡三种。所述的无线通信模块6为ZigBee无线通信模块。所述的模拟展板2的背面还安装有作为环境因素检测电路的温度传感电路7。本专利技术的有益效果: 本专利技术集中演示了离散制造车间监控系统中对人员和物料在加工流转过程中的管理和监控，体现了离散制造车间监控系统相较于传统制造车间具有更高自动化程度和更高效的管理模式，对物联网应用于制造车间具有很高推广价值。本专利技术通过可视化模拟，使得学习者和购买者有身临其境的感觉，有利于提高教学质量和推介效果。本专利技术将制造车间现场的复杂环境进行模型化，模拟出离散制造车间监控系统对物料加工过程的控制和管理的演示平台。其中用车间布局模型来模拟整个生产车间的机床以及数据采集设备的布局，用上位机管理软件模拟车间物联网的监控和管理系统。本专利技术为国内传统的制造车间、物联网的研究者等用户提供了演示车间物联网的具体应用过程和效应的系统，对推广物联网在制造业车间的改造和应用，提高国内传统制造车间的生产和管理水平，实现物联网在制造业中的普及具有十分重要的作用。附图说明图1是本专利技术总体结构示意图。图2是本专利技术的车间布局模型图。图3是本专利技术的机床状态检测电路原理框图。图4是本专利技术的上位机管理软件工作流程图。图5是本专利技术的上位机管理软件监控界面。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例一。如图1-3。一种基于物联网的离散制造车间监控教学演示方法，它包括以下步骤: 首先，将基于物联网的离散制造车间的基本要求进行简化提取，形成车间布局模块和上位机模块，并车间布局模块与上位机模块进行通信，使模拟的车间加工状态直接在上位机模块上进行显示； 其次，将车间布局模块分成8个基本区域，分别为物料区、车床区、铣床区、刨床区、磨床区、钳工区、质检室和成品区，将所述的8个基本区域设置在一个展板的正面上，同时在展板对应的每个基本区域安装一个读写器，读写器通过串型总线连接到上位机模块，当有相配的IC卡进入读写器读写范围时，读写器先读取该IC卡的ID号，识别该IC卡对应的是人员、工具还是物料；如果是人员或者工具，则在上位机模块中显示其所在区域，并判断此时在该区域出现的人员和工具是否符合工艺流程设定的要求，如果不符则报警；如果该IC卡对应的是物料，则先判断此时该机床是否处于空闲，如果不是空闲状态则报警，表示该区域暂时无法进物料；如果机床处于空闲，则将该物料添加到待加工列表中；在读卡的过程中，上位机管理软件还能向卡中写入一些基本的加工或流转信息；如图1所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于物联网的离散制造车间监控教学演示方法，其特征是它包括以下步骤：????首先，将基于物联网的离散制造车间的基本要求进行简化提取，形成车间布局模块和上位机模块，并车间布局模块与上位机模块进行通信，使模拟的车间加工状态直接在上位机模块上进行显示；????其次，将车间布局模块分成8个基本区域，分别为物料区、车床区、铣床区、刨床区、磨床区、钳工区、质检室和成品区，将所述的8个基本区域设置在一个展板的正面上，同时在展板对应的每个基本区域安装一个读写器，读写器通过串型总线连接到上位机模块，当有相配的IC卡进入读写器读写范围时，读写器先读取该IC卡的ID号，识别该IC卡对应的是人员、工具还是物料；如果是人员或者工具，则在上位机模块中显示其所在区域，并判断此时在该区域出现的人员和工具是否符合工艺流程设定的要求，如果不符则报警；如果该IC卡对应的是物料，则先判断此时该机床是否处于空闲，如果不是空闲状态则报警，表示该区域暂时无法进物料；如果机床处于空闲，则将该物料添加到待加工列表中；在读卡的过程中，上位机管理软件还能向卡中写入一些基本的加工或流转信息；第三，用三色灯开关表示每个加工区机床的三种状态，即上电状态、加工状态和空闲状态，同时在展板的背面设置机床状态检测电路，机床状态检测电路通过无线方式将机床的状态发送到上位机模块对每台机床的状态进行实时显示；最后，通过对所述的8个基本区域刷划IC卡、手动控制每台加工机床对应的三色灯开关即可在上位机模块中显示基于物联网的离散制造车间的实时工作状态和物流情况。...

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的离散制造车间监控教学演示方法，其特征是它包括以下步骤: 首先，将基于物联网的离散制造车间的基本要求进行简化提取，形成车间布局模块和上位机模块，并车间布局模块与上位机模块进行通信，使模拟的车间加工状态直接在上位机模块上进行显示； 其次，将车间布局模块分成8个基本区域，分别为物料区、车床区、铣床区、刨床区、磨床区、钳工区、质检室和成品区，将所述的8个基本区域设置在一个展板的正面上，同时在展板对应的每个基本区域安装一个读写器，读写器通过串型总线连接到上位机模块，当有相配的IC卡进入读写器读写范围时，读写器先读取该IC卡的ID号，识别该IC卡对应的是人员、工具还是物料；如果是人员或者工具，则在上位机模块中显示其所在区域，并判断此时在该区域出现的人员和工具是否符合工艺流程设定的要求，如果不符则报警；如果该IC卡对应的是物料，则先判断此时该机床是否处于空闲，如果不是空闲状态则报警，表示该区域暂时无法进物料；如果机床处于空闲，则将该物料添加到待加工列表中；在读卡的过程中，上位机管理软件还能向卡中写入一些基本的加工或流转信息； 第三，用三色灯开关表示每个加工区机床的三种状态，即上电状态、加工状态和空闲状态，同时在展板的背面设置机床状态检测电路，机床状态检测电路通过无线方式将机床的状态发送到上位机模块对每台机床的状态进行实时显示； 最后，通过对所述的8个基本区域刷划IC卡、手动控制每台加工机床对应的三色灯开关即可在上位机模块中显示基于物联网的离...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宇，姜佳俊，袁柳阴，年丽云，谢欣平，廖文和，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：