柔性制造系統(tǒng)

1、柔性柔性制造系統(tǒng)制造系統(tǒng)哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程訓(xùn)練中心雷呈喜基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)l柔性制造系統(tǒng)(Flexible Manufacturing System)，英文縮寫為FMS。信息控制系統(tǒng)物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)數(shù)字控制加工設(shè)備能適應(yīng)加工對(duì)象變換的自動(dòng)化機(jī)械制造系統(tǒng)l柔性制造單元(FMC) 12臺(tái)數(shù)控機(jī)床與物料傳送裝置，有獨(dú)立的工件儲(chǔ)存站和單元控制系統(tǒng)，能在機(jī)床上自動(dòng)裝卸工件，甚至自動(dòng)檢測(cè)工件，可實(shí)現(xiàn)有限工序的連續(xù)生產(chǎn)，多品種小批量生產(chǎn)。 l柔性制造系統(tǒng)發(fā)展方向:各種工藝內(nèi)容的柔性制造單元和小型FMS；完善FMS的自動(dòng)化功能；擴(kuò)大FMS完成的作業(yè)內(nèi)容，并與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造技術(shù)(CAD/CAM)相結(jié)合，向全

2、盤自動(dòng)化工廠方向發(fā)展。 教學(xué)系統(tǒng)簡(jiǎn)介教學(xué)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 機(jī)、光、電、液、氣一體化柔性系統(tǒng)完整的，靈活的，模塊化，易擴(kuò)展的教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。利用多種機(jī)械傳動(dòng)方式模擬完成現(xiàn)代化加工、裝配過程的柔性生產(chǎn)系統(tǒng)。系統(tǒng)中展現(xiàn)了實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的典型部分，如：實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的電氣控制部分、各種傳感器的應(yīng)用和現(xiàn)代生產(chǎn)中的組態(tài)控制，工業(yè)總線等都充分展示在該系統(tǒng)中。我們可以通過對(duì)該系統(tǒng)學(xué)習(xí)到各種機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)、電氣控制技術(shù)，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線、PLC控制技術(shù)、過程控制技術(shù)、傳感器技術(shù)，氣動(dòng)技術(shù)以及計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)。 第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)電一體化柔性實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)概述機(jī)電一體化柔性實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)概述 1.機(jī)電一體化人才的需要和工業(yè)發(fā)展的需要 2.傳統(tǒng)畢

3、業(yè)生實(shí)踐能力的重要性 教學(xué)系統(tǒng)功能教學(xué)系統(tǒng)功能l 以自動(dòng)化物料傳輸、加工和裝配裝置為對(duì)象體現(xiàn)常用的控制、檢測(cè)，機(jī)械傳動(dòng)原理的應(yīng)用，裝置的選擇、調(diào)試和系統(tǒng)的總調(diào)等。l 微機(jī)、數(shù)控、組態(tài)編程、工業(yè)總線、測(cè)試與控制技術(shù)、氣動(dòng)、機(jī)械制動(dòng)、傳感器、機(jī)器人等課程l利用本系統(tǒng)完成氣動(dòng)、傳感器、電子技術(shù)、可編程控制器、總線技術(shù)以及其它自動(dòng)化控制技術(shù)的實(shí)驗(yàn)和技能培訓(xùn)，目的就是使我們?cè)谛Ｆ陂g就了解現(xiàn)代化生產(chǎn)過程的實(shí)際情況，學(xué)習(xí)生產(chǎn)線布局，開發(fā)設(shè)計(jì)，包括機(jī)械、電氣、檢測(cè)等多方面在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的技術(shù)，可以學(xué)到更多的實(shí)踐知識(shí)，拓展思維，提高動(dòng)手和實(shí)際操作的能力，以便畢業(yè)后就可直接進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)踐，改變傳統(tǒng)畢業(yè)生動(dòng)手能

4、力差的缺點(diǎn)，以適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)電一體化技術(shù)的要求。1.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.2 系統(tǒng)涉及的知識(shí)系統(tǒng)涉及的知識(shí)（1）基本機(jī)械傳動(dòng)原理包括：）基本機(jī)械傳動(dòng)原理包括：l“O”型皮帶傳動(dòng)l扁平皮帶傳動(dòng)l輥傳動(dòng)l齒輪、齒條差動(dòng)升降機(jī)構(gòu)l絲杠、絲母機(jī)構(gòu)l螺桿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)l間歇機(jī)構(gòu)l鏈輪、鏈條差動(dòng)機(jī)構(gòu)l同步齒型帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)l滾珠絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)l鏈條長(zhǎng)度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)l蝸輪、蝸桿減速機(jī)構(gòu)（2）電氣技術(shù)包括:l現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)l變頻調(diào)速技術(shù)l可編程控制器的編程及應(yīng)用l電機(jī)傳動(dòng)l各種傳感器的應(yīng)用l步進(jìn)電機(jī)控制l氣動(dòng)控制l伺服電機(jī)控制l繼電器控制l計(jì)算機(jī)組態(tài)、計(jì)算機(jī)控制的技術(shù)第二節(jié)第二節(jié) PROFIBUS工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總

5、線控制系統(tǒng)2.1控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介u現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展的狀況現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展的狀況 現(xiàn)場(chǎng)總線是用于過程控制現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制室之間的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的、現(xiàn)場(chǎng)總線是用于過程控制現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制室之間的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的、開放的、雙向的多站數(shù)字通信系統(tǒng)。開放的、雙向的多站數(shù)字通信系統(tǒng)。 20世紀(jì)90年代以來，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)以及基于該技術(shù)的控制系統(tǒng)（FCS）在國(guó)內(nèi)外引起人們的高度重視，成為世界范圍內(nèi)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，世界上有近200種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，經(jīng)過十幾年的競(jìng)爭(zhēng)和完善，較具生命力的有幾十種。德國(guó)西門子公司的PROFIBUS，Echelon公司的LON Works，Robe

6、r Bosch公司的CAN，Rosemounr公司的HART，法國(guó)的FIP，以及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織-基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF：FieldBus Foundation，WorldFIP，BitBus，美國(guó)DeviceNet與ControlNet等u PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介 PROFIBUS自1984年開始研制現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品，現(xiàn)以成為歐洲首屈一指的開放式現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，歐洲市場(chǎng)占有率大于40%，廣泛應(yīng)用于加工自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化、過程自動(dòng)化、發(fā)電與輸配電等領(lǐng)域。PROFIBUS家族包括PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS三個(gè)成員。其中PROFIBUS-DP（De

7、centralized Periphery）是一種高速和便宜的通信連接，用于自動(dòng)控制系統(tǒng)和設(shè)備級(jí)分散的I/0之間進(jìn)行通信。u 總線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)總線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 該系統(tǒng)共有兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用PROFIBUS-DP數(shù)據(jù)傳輸模型，運(yùn)用RS-485傳輸技術(shù)。（1）底層（設(shè)備層）為PROFIBUS-DP工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線層。（2）上層（人機(jī)交互層）為WINCC監(jiān)控層。 2.2 總線控制系統(tǒng)的硬件開發(fā) 硬件開發(fā)步驟硬件開發(fā)示意圖 2.3 總線控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)總線控制系統(tǒng)的軟件開發(fā) u控制系統(tǒng)軟件開發(fā)程序流程圖第第3節(jié)節(jié) PLC控制原理以及編程的應(yīng)用控制原理以及編程的應(yīng)用3.1 PLC的定義的定義 可編程序

8、控制器是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)上開發(fā)的產(chǎn)品，逐漸發(fā)展成以微處理器為核心，把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。早期的可編程序控制器在功能上只能進(jìn)行邏輯控制，因而稱為可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller）簡(jiǎn)稱PLC。u發(fā)展方向發(fā)展方向 方便靈活和小型化 近來，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的不同需要，小型機(jī)功能不斷增加，例如數(shù)值運(yùn)算、模擬量處理、與上位計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)通訊、CRT編程器等功能。 大容量和高功能化 機(jī)電一體化 通訊和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化3.2 PLC編程的應(yīng)用編程的應(yīng)用 u編程準(zhǔn)備編程準(zhǔn)備 在編程前首先要完成PLC300和PLC200與計(jì)算機(jī)的連接。將CP5611接口卡插入計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽中并聯(lián)結(jié)MPI通訊電纜至PLC300的MPI插口上，然后啟動(dòng)計(jì)算機(jī)與PLC 300即可完成計(jì)算機(jī)與PLC 300的通訊連接；PLC200必須利用軟件STEP7-MicroWIN4.0來完成與計(jì)算機(jī)的連接。u 編寫程序 PLC300的程序使用STEP7 V5.2軟件根據(jù)程序流程圖設(shè)置I/O口通訊編寫，PLC200的程序根據(jù)本站的動(dòng)作和信號(hào)編寫。3.3 監(jiān)控軟件與系統(tǒng)設(shè)備間的通訊