2 系统组成与布局

       模具智能制造单元硬件由加工设备、 工业机器人系统、 RFID系统以及料库、 装载站等组成。加工设备一共6台， 其中2台CNC加工中心用于模具工件 （型芯） 的铣削加工， 1台加工中心专门用于电极的加工， 以及3台EDM加工设备用于模具工件的放电加工。智能制造单元配置2个模具工件料库和一个电极料库。每个个模具工件料库上下分为4层， 每层可存放4个工件；电极料库为旋转料库， 上下分为6层， 每层可存放30个电极。工业机器人负责机床的自动上下料、 以及装载站和料库自动取放料， 并在加工设备、 料库和装载站之间搬运模具工件和电极。为了扩展机器人的作业范围， 需要配置导轨以实现对所有操作设备的覆盖。智能制造单元的整体布局结构如图1所示。

       模具工件和电极通过3R夹具实现快速定位和装夹。3R夹具的重复定位精度为0.002mm。每个模具工件和电极配置一个托盘， 托盘嵌有RFID芯片。通过RFID系统为每一个模具工件/电极赋予唯一的识别编码， 该编码存在于工件的整个订单周期， 用于识别跟踪工件的加工状态， 管理工件加工过程数据， 比如加工坐标系偏移、 加工程序、 电极编码、 放电程序等 [14] 。

图1 模具智能制造系统整体布局

       3 系统控制与通信原理

       整个模具智能制造单元的控制分为MES层、 控制层和设备层3个层面。顶层的MES层负责车间现场的生产调度管理、 工艺任务排产、 现场设备管理监控、库存物料管理， 主要包括 MES 软件、 工艺数据库系统 [15] 。中间控制层负责各个设备的控制和实时数据采集， 主要包括机器人控制器和PLC控制器。底层设备层负责完成具体的加工任务， 比如放电加工、 铣削加工以及物流搬运等， 主要包括6台加工设备、 工业机器人本体以及料库等。图2所示为智能制造单元的整体网络通讯及控制结构。

       在本系统中MES计算机为主控计算， 机器人控制器与PLC为主控制器。MES计算机与机器人控制器、加工设备之间通过工业以太网连接， MES计算机与机器人控制器、 加工设备之间的通信采用TCP/IP通信协议。MES软件直接通过数控系统开放接口读取加工设备的运行状态， 修改G54坐标偏置， 下载加工程序到加工设备存储器中。MES软件与机器人运动控制程序之间通过SOCKET通讯， MES软件通过修改机器人R[1]~R[5]寄存器的值， 实现对机器人运动的交互和控制。