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1 方案背景與目標

在全球經濟一體化與數字化技術快速發展的大環境下，市場競爭日益激烈，制造企業面臨著如何兼顧滿足消費者多樣化需求與保持高效生產及優質品質的雙重挑戰，主要體現在以下方面：

（1）當傳統生產線面臨切換不同產品的生產任務時，由于設備大多基于固定的生產模式構建，缺乏自適應調整機制，導致設備調整工序復雜且耗時費力，進而造成生產效率低下。

（2）在應對不同產品的生產過程中，增加了過程質量控制的難度。在生產過程中容易受到設備參數波動、原材料性能差異以及人為操作誤差等多重因素的干擾，導致產品質量參差不齊、不良品率高，使企業的生產成本增加，對企業的品牌形象與市場競爭力造成了負面影響。

當下，柔性制造成為制造企業破局的關鍵戰略方向，其核心在于快速、高效地實現生產線的多品種、小批量生產切換，同時確保產品質量的穩定可靠與生產過程的高效流暢。

基于華龍PLC的具身智能生產線正是針對這一需求而設計，華龍具身智能生產線能夠根據不同產品的生產要求快速調整生產流程與參數，實現設備間的智能協同與精準控制，保障產品質量的穩定性，同時優化信息傳遞鏈路，有效解決傳統生產線在柔性制造轉型過程的難題，滿足制造企業向柔性制造的深度轉型與升級。

2 方案詳細介紹

基于華龍訊達國產PLC工業控制系統的具身智能生產線是采用矩陣式生產理念，由若干智能生產小島構成，包括平臺底座小島、配料智能輸送小島、機器人上料小島、皮帶機傳送小島、推送上料小島，搬運輸送小島，智能產品瓶裝打標小島、機器智能裝配小島，機器人全自動下料小島構成，并深度融合工業控制、物聯網，智能裝配、虛擬仿真、數字孿生、生產制造智能管理系統等先進制造技術，各個單元組件既可單獨運行，也可自由組合為一體，兼顧教學和生產功能需求。

產線各工位采用獨立控制模式，可自由組合，完成產線的搭建，同時可對載具以及各組裝部件更換后，滿足柔性化生產。

A. 平臺底座小島主要承載機械組件、電氣控制系統器件安裝，平臺底部設計有腳輪與地腳，可實現移動運輸，通過調節地腳來固定平臺。

底座小島由兩個獨立的鋁合金箱體連接組成，內部安裝電氣控制系統器件安裝板，臺面安裝機械單元組件。

智能生產線集中控制系統會配備一個總控PLC作為主站，各自動化設備作為從站。每臺設備都有獨立的控制系統，可以單獨調試，也可以聯機調試。通過以太網通信和EtherCAT協議實現各小島間的協調控制和數據采集，從而提升生產線的整體效率和運行穩定性。

B. 配料智能輸送小島單元控制系統

配料智能輸送小島單元控制系統主要實現對物料的分揀，可以根據預設的程序和指令，進行物料分揀、輸送、抓取和搬運物品。

C. 機器人上料小島單元控制系統

機器人上料小島單元控制系統是一種高度自動化的控制系統，旨在通過機器人技術和傳感器技術實現產品自動拾取上料操作。系統由主控PLC、工業機器人驅動器、傳感器和若干執行元件組成。系統由PLC實現上料機器人控制程序、報警信息、對中平臺控制、模擬量處理、伺服控制以及與配料智能輸送小島交互等功能。

機器人上料小島單元控制系統通過集成先進的PLC技術、機器人技術和自動化設備，實現了高效的生產流程。

D. 皮帶機傳送小島單元控制系統是通過PLC程序控制伺服電機啟停，滿足物料到達推送上料小島推進位置的準確性。

E. 推送上料小島單元控制系統

推送上料小島單元作為整個智能生產線中的其中一段，完成產品推進輸送，系統采用工業4.0標準，重要參數由集中控制系統進行采集和下發，由集中控制系統對每個智能小島的數據進行分析和管控，以保證生產品質的可靠掌控。

系統由一臺PLC對伺服電機、六軸機器人等進行控制，并且運用多種感應器，實時感知設備各個運動節點，確保設備運作穩定可靠。

F. 搬運輸送小島單元控制系統

搬運輸送小島單元控制系統主要是控制直線模組完成各工位之間的物料傳遞，通過程序控制氣缸完成物料抓取、上下、旋轉等動作，滿足產品生產需求。

G. 智能產品瓶裝打標小島單元控制系統

智能產品瓶裝打標小島單元控制系統主要是控制設備自動完成打印批號與防差錯等工作，并且能滿足包裝不同品規產品的柔性控制功能。

控制系統由包裝材料拾取控制單元、物品拾取控制單元、打標控制單元、協同控制單元和防差錯子系統組成。系統集成先進控制、軟件和傳感技術，以實現高效、精確的操作。

H.智能裝配小島單元控制系統

智能裝配小島單元控制系統是一種高度自動化的控制系統，旨在通過程序控制電池閥控制氣缸運行，完成產品輸送以及裝配工序。

J.機器人下料小島單元控制系統

機器人下料小島單元控制系統是一種高度自動化的控制系統，旨在通過機器人技術和自控技術實現將生產線上的產品自動拾取，并擺放到產品下線工位，等待產品運送入庫。系統由主控PLC、工業機器人驅動器、傳感器和若干執行元件組成。

系統由PLC實現下料機器人控制程序、報警信息、對中平臺控制、模擬量處理、伺服控制等功能。機器人下料小島單元控制系統通過集成先進的PLC技術、機器人技術和自動化控制技術，實現了高效的生產流程。

3 代表性及推廣價值

（1）智能生產線集中控制系統構建

打造了以華龍PLC為核心的智能生產線集中控制系統，將生產線中的各類設備、傳感器等無縫連接，實現了全流程的集中管控與協同作業。與傳統生產線的分散式控制模式不同，智能生產線集中控制系統可對生產線上的機械運動、電氣參數、工藝流程等進行統一調配與精準優化。

（2）模塊化柔性生產單元設計

采用模塊化架構設計，企業可依據自身生產規模、產品類型及業務發展需求對加工小島進行擴充或精簡。同時生產線上的各個加工站具備獨立完成特定加工工序的能力，在新產品試制、小批量定制生產以及應對緊急生產任務時，提升了企業生產組織的彈性與應變能力。

（3）人機協作智能交互模式

構建了全新的人機協作工作模式，使用HMI構建集成實時監視、報警管理、數據分析等模塊，幫助操作員監控和控制自動化過程，以提高生產效率和系統的可靠性。通過3D建模與動畫仿真技術，將原本抽象、復雜的生產流程與設備結構以直觀、生動的3D圖像呈現出來。操作人員只需通過智能終端設備，可對生產過程進行全方位、多角度的可視化監控。

具身智能生產線的應用，成功推動了制造企業生產過程向自動化與智能化方向邁進，降低了產品的不良品率，提高了產品質量及其一致性，進而增強了企業的市場競爭力。還為行業內其他企業設備更新改造、生產模式創新方面樹立了標桿，對于推動我國智能制造產業整體水平的提升，具有至關重要的戰略意義及示范引領作用。