机电一体化技术模块七 柔性制造系统
柔性制造系统
中国农业大学课程论文论文题目:柔性制造系统课程名称: 机械设计制造及其自动化专题讲座任课教师:学号:班级:专业:机械制造及其自动化姓名:柔性制造系统摘要：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System；FMS）是有计算机集成管理含有自动物料输送设备可编程并且能够在计算机的支持下实现物流集成和信息集成，柔性制造系统主要用于高效率的制造中小批量多品种零部件的自动化系统，其主要集计算机技术传统的加工技术信息技术以及物流管理技术，是目前制造技术中最先进的技术之一。
本文根据柔性制造系统的特点，对其基本组成、类型、工作优势，关键技术以及未来的发展方向等方面进行了阐释。
关键字：柔性制造；系统；未来发展一、引言最近数十年，计算机技术、微电子技术以及机械装备加工制造技术快速发展，对现代制造业产生了深远的影响[1]。
传统的自动化制造技术虽然具有较高的生产效率，却无法满足当即市场对周期短、小批量和多品种制造的需求，即生产制造的柔性需求。
因此，柔性制造技术及其系统研究成为现代制造业的一个新的方向[2]。
二、柔性制造系统的组成柔性制造系统主要是指在成组技术的基础上，以多种数控机床和数组柔性制造单元为核心，通过自动化物流系统将其连接，统一有主控计算机和相关软件进行控制和管理，组成多品种批量和混流方式生产的自动化制造系统[3]。
柔性制造系统的自身的特点分为硬件系统和软件系统，其中硬件主要包括加工中心数控机床以及其他的辅助加工设备[4]。
软件系统主要包括柔性制造系统的运行控制数据管理和系统通信以及建模和仿真等。
柔性制造系统还包括冷却系统刀具监控系统排屑系统以及管理等辅助系统。
柔性制造系统根据其功能可以分为加工系统、计算机控制系统、运储和管理系统以及辅助系统等，其中加工系统主要是自动换刀和换工件功能的数控机床，加工系统是柔性制造系统的主体部分，其作用是用于加工零件。
运储和管理系统可以分为工件运储、管理系统、刀具运储和管理系统，其中工件运储和管理系统主要有工件的毛坯半成品，在夹具组建的存储仓库工件夹具装卸载，缓冲存储站等[5]。
机电一体化系统设计试题及答案 2
一、名词解释1、机电一体化：机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。
2、柔性制造系统：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System）是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化。
3、传感器：传感器适机电一体化系统中不可缺少的组成部分，能把各种不同的非电量转换成电量，对系统运行中所需的自身和外界环境参数及状态进行检测，将其变成系统可识别的电信号，传递给控制单元。
4、伺服电动机：伺服电动机又称控制电机，其起动停止、转速或转角随输入电压信号的大小及相位的改变而改变。
输入的电压信号又称控制信号或控制电压，改变控制信号可以改变电动机的转速及转向，驱动工作机构完成所要求的各种动作。
5、组合设计：就是选用各种标准功能模块像搭积木一样组合成各种机电一体化系统（产品。
）6、灵敏度：灵敏度指示器的相对于被测量变化的位移率，灵敏度是衡量物理仪器的一个标志。
7、传感器：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量的测量装置。
敏感元件、转换元件、基本电路。
8、线性度：所谓传感器的线性度是其输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度。
9、全闭环控制系统：直接检测工作台的位移来控制系统。
10、PWM技术：控制技术就是对脉冲的宽度进行调制的技术，即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形（含形状和幅值）。
11、SPWM技术：是指脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。
二、填空题1、工业控制计算机分为单片机、 PLC 和总线工控机2、滚珠丝杆中滚珠的循环方式有内循环、外循环两种。
3、机电一体化系统（产品）设计类型大致可分为开发性设计、适应性设计、变参数设计。
机电一体化系统设计复习题
机电一体化系统设计复习题名词解释1、机电一体化：机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。
2、柔性制造系统：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System）是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化。
3、传感器：传感器适机电一体化系统中不可缺少的组成部分，能把各种不同的非电量转换成电量，对系统运行中所需的自身和外界环境参数及状态进行检测，将其变成系统可识别的电信号，传递给控制单元。
4、伺服电动机：伺服电动机又称控制电机，其起动停止、转速或转角随输入电压信号的大小及相位的改变而改变。
输入的电压信号又称控制信号或控制电压，改变控制信号可以改变电动机的转速及转向，驱动工作机构完成所要求的各种动作。
5、组合设计：就是选用各种标准功能模块像搭积木一样组合成各种机电一体化系统（产品。
）6、灵敏度：灵敏度指示器的相对于被测量变化的位移率，灵敏度是衡量物理仪器的一个标志。
7、传感器：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量的测量装置。
敏感元件、转换元件、基本电路。
8、线性度：所谓传感器的线性度是其输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度。
9、全闭环控制系统：直接检测工作台的位移来控制系统。
10、PWM技术：控制技术就是对脉冲的宽度进行调制的技术，即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形（含形状和幅值）。
11、SPWM技术：是指脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。
12.机电一体化：机械与电子的集成技术。
13.轴系的动特性：指轴系抵抗冲击、振动、噪声的特性。
14.灵敏度(测量)：输出变化量与对应的输入(被测量)变化量的比值。
机电一体化
一、名词解释1、机电一体化：机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。
2、柔性制造系统：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System）是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化。
3、传感器：传感器是机电一体化系统中不可缺少的组成部分，能把各种不同的非电量转换成电量，对系统运行中所需的自身和外界环境参数及状态进行检测，将其变成系统可识别的电信号，传递给控制单元。
4、伺服电动机：伺服电动机又称控制电机，其起动停止、转速或转角随输入电压信号的大小及相位的改变而改变。
输入的电压信号又称控制信号或控制电压，改变控制信号可以改变电动机的转速及转向，驱动工作机构完成所要求的各种动作。
5、感应同步器: 感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。
6、人机接口：人机接口（HMI）是操作者与机电系统（主要是控制微机）之间进行信息交换的接口，主要完成输入和输出两方面的工作。
7、PLC：可编程控制器（Programmable Logical Controller）简称PLC.是一种在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置，广泛应用在各种生产机械和生产过程的自动控制中。
8、变频器：变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素以及过流/过压/过载保护等功能。
9、通信协议：通信协议是指通信双方就如何交换信息所建立的一些规定和过程，包括逻辑电平的定义、应用何种物理传输介质、数据帧的格式、通信站地址的确定、数据传输方式等。
柔性制造系统
柔性制造系统柔性制造系统(FMS)系指具有自动化程度高的制造系统。
目前所谈及的FMS 通常是指在批量切削加工中以先进的自动化和高水平的柔性为目标的制造系统。
随着社会对产品多样化、低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切，FMS发展颇为迅速，并且由于微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备的发展，也促使柔性制造技术日臻成熟，80年代后，制造业自动化进入一个崭新时代，即基于计算机的集成制造(CIMS)时代，FMS已成为各工业化国家机械制造自动化的研制发展重点。
一、规模按规模大小FMS可分为如下4类：1.柔性制造单元(FMC)FMC的问世并在生产中使用约比FMS晚6~8年，它是由1~2台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成，具有适应加工多品种产品的灵活性。
FMC可视为一个规模最小的FMS，是FMS向廉价化及小型化方向发展和一种产物，其特点是实现单机柔性化及自动化，迄今已进入普及应用阶段。
2.柔性制造系统(FMS)通常包括4台或更多台全自动数控机床(加工中心与车削中心等)，由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来，可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。
3.柔性制造线(FML)它是处于单一或少品种大批量非柔性自动线与中小批量多品种FMS之间的生产线。
其加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床；亦可采用专用机床或NC专用机床，对物料搬运系统柔性的要求低于FMS，但生产率更高。
它是以离散型生产中的柔性制造系统和连续生产过程中的分散型控制系统(DCS)为代表，其特点是实现生产线柔性化及自动化，其技术已日臻成熟，迄今已进入实用化阶段。
4.柔性制造工厂(FMF)FMF是将多条FMS连接起来，配以自动化立体仓库，用计算机系统进行联系，采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。
它包括了CAD/CAM，并使计算机集成制造系统(CIMS)投入实际，实现生产系统柔性化及自动化，进而实现全厂范围的生产管理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。
智能制造中的柔性制造系统技术研究
智能制造中的柔性制造系统技术研究近年来，随着制造业的不断发展，传统的生产模式已经难以适应市场的需求。
在这种情况下，智能制造成为推动制造业变革的重要力量，而柔性制造系统技术则是智能制造的重要组成部分之一。
一、柔性制造系统技术的定义和特点柔性制造系统技术（Flexible Manufacturing System，FMS），是指一种能够快速、灵活地适应生产变化的、集自动化、智能化、信息化于一体的先进制造系统。
通过柔性制造系统技术，企业可以实现生产流程自动化、生产排程自主化以及生产微观过程的智能控制。
柔性制造系统的特点在于，具有高度的自适应性、高精度的生产、高效率的生产、高度的可控性和透明度，同时也能够快速、灵活地适应变化。
这使得企业所生产的产品能够更好地满足市场上快速变化的需求，提升企业的生产效率和市场竞争力。
二、柔性制造系统技术的基本组成柔性制造系统技术是由多项技术组成的，其基本组成如下：1.自动化技术。
包括生产设备的自动化、生产过程的自动化和生产线的自动化等。
自动化技术能够提高生产效率，减少人工操作，同时也能够保证产品质量。
2.信息化技术。
包括生产数据的采集和处理、生产计划的排程、生产过程的监控和控制等。
信息化技术能够提高生产过程的可控性和透明度，减少生产过程中的错误和工艺缺陷。
3.控制技术。
包括生产流程的控制和生产设备的控制。
控制技术能够保证生产过程的精度和稳定性，从而提高产品质量和生产效率。
三、柔性制造系统技术的应用领域柔性制造系统技术的应用领域非常广泛，其中最为典型的应用是在汽车制造、电子制造、机械制造、航空航天等领域。
在汽车制造领域，柔性制造系统技术主要应用于汽车零部件的生产，能够提高生产效率和质量，减少生产成本和损耗。
在电子制造领域，柔性制造系统技术主要应用于生产中小批量、多品种的电子产品，如手机、平板电脑等。
能够实现生产线的智能化和自动化，从而提高生产效率和质量。
在机械制造领域，柔性制造系统技术主要应用于中小批量、多品种的机械零部件生产，能够提高生产效率和质量，减少生产成本和浪费。
智能制造技术10-柔性制造系统fms
02 柔性制造系统(FMS)概述
FMS的定义与特点
定义
柔性制造系统(FMS)是一种高度自动化的 制造系统，能够快速、高效地生产多种中 小批量、多品种、结构复杂的产品。
降低成本
通过批量生产，降低单位产品的成本。
高度自动化
采用计算机控制技术，实现制造过程的自 动化和智能化。
高效率
通过优化生产流程，减少生产环节，提高 生产效率。
航空航天制造
FMS可以应用于航空航天制造环节，实现复杂部 件的自动化生产和检测，提高生产效率。
3
食品加工
FMS可以应用于食品加工环节，实现自动化生产 线和包装线，提高生产效率和卫生质量。
06 未来智能制造技术的发展 趋势与展望
人工智能与机器学习在智能制造中的应用
自动化决策
01
利用机器学习算法对生产数据进行实时分析，自动调整生产参
数据分析与优化技术
数据挖掘
利用数据挖掘技术，发现数据中的模式和规律， 为生产决策提供支持。
仿真优化
通过仿真技术，对生产过程进行模拟和优化，提 高生产效率和降低成本。
实时优化
利用实时优化技术，对生产过程进行在线优化， 提高生产过程的稳定性和可靠性。
04 FMS的优点与挑战
FMS的优点
高灵活性
FMS能够快速适应不同类 型和数量的产品生产，满
FMS的主要特点
可快速调整生产过程，适应多品种、小批量生产需求；具有高自动化、高柔性、 高生产效率等优势。
背景介绍
随着市场需求多样化、个性化的发展 ，传统制造模式难以满足快速变化的 市场需求。
FM强企 业竞争力等方面具有重要作用，成为 制造业转型升级的重要方向。
灵活性
能够适应市场需求变化，快速调整生产工 艺和产品结构。
柔性制造系统
柔性制造系统柔性制造／⾃动化物流系统⽅案⼀、概述随着科学技术的迅速发展，新产品不断涌现，产品的复杂程度也随之增加，⽽产品的市场寿命⽇益缩短，更新换代加速，中、⼩批量⽣产占有越来越重要的地位。
⾯临这—新的局⾯，必须⼤幅度提⾼制造柔性和⽣产效率，缩短⽣产周期，保证产品质量，降低能耗，从⽽降低⽣产成本，以获得更好的经济效益。
柔性制造系统正是在这种形势下应运⽽⽣的。
柔性制造系统是由数控加⼯设备、物料运储装置和计算机控制系统等组成的⾃动化制造系统。
它包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或⽣产环境的变化迅速进⾏调整，以适宜于多品种、中⼩批量⽣产。
它通过简单地改变软件的⽅法能够制造出多种零件中任何⼀种零件。
系统主要由⼋个单元模块组成：⾃动化⽴体仓库、码垛机单元CCD形状识别单元；柔性制造加⼯单元；上下料搬运机器⼈单元；CCD⼯件尺⼨检测及颜⾊识别单元；⽓动分拣及条码打印扫描检测单元；⾃动化输送线系统单元；⽓动分拣搬运机器⼈单元。
所有模块单元通过⼯业总线控制联接。
即还包含系统总控单元。
为了促进相关专业的学⽣对机器⼈、柔性制造系统等先进制造技术有⼀个全⾯的深⼊了解和体会，我们⽴⾜于⾃⼰的技术优势，结合实际教学的需求，开发了⼀套完全模拟⼯业现场实际应⽤的柔性制造教学实训系统，并配备了相应的实验指导书。
通过该系统，使学⽣可通过实验了解柔性制造系统的基本组成和基本原理，为学⽣提供⼀个开放性的，创新性的和可参与性的实验平台，让学⽣全⾯掌握机电⼀体化技术的应⽤开发和集成技术，帮助学⽣从系统整体⾓度去认识系统各组成部分，从⽽掌握机电控制系统的组成、功能及控制原理。
可以促进学⽣在机械设计、电⽓⾃动化、⾃动控制、机器⼈技术、计算机技术、传感器技术等⽅⾯的学习,并对电机驱动及控制技术、PLC 控制系统的设计与应⽤、计算机⽹络通信技术和现场总线技术、⾼级语⾔编程等技能得到实际的训练，激发学⽣的学习兴趣，使学⽣在机电系统的设计、装配、调试能⼒等⽅⾯均能得到综合提⾼。
机电一体化柔性制造系统的研究与教学开发
机电一体化柔性制造系统的研究与教学开发作者：吴海琪来源：《现代经济信息》 2017年第24期机电一体化柔性制造系统的研究与教学开发吴海琪盐城机电高等职业技术学校摘要：根据高职教育特色，结合教学实际，为培养学生的动手能力，对柔性制造教学系统的组成与特点进行研究，分析柔性制造系统的典型工位，融合了PLC 控制技术和现场总线技术；以上料站为例，开发了基于西门子PLC的柔性制造系统控制过程。
关键词：柔性制造系统；PLC；教学开发中图分类号：G712；TH165-4???文献识别码：A???文章编号：1001-828X(2017)036-0-01柔性制造系统(Flexible?Manufacturing?System)是指在计算机支持下，能适应加工对象变化的制造系统，是至少由两台机床，一套物料运输系统和一台计算机控制系统组成的制造系统。
机电一体化专业为我校特色专业，学生在学习机械加工和自动化专业课程时，往往会产生脱节不衔接的现象。
为了能让学生将所学的专业课程融汇贯通，更好地适应未来的工作岗位。
学校筹建了一间FMS实训室，让学习过程与实际生产过程相对接。
该柔性制造系统综合应用了多种学科技术，适用于机械原理、机床数控原理、机电一体化技术、电气控制与可编程控制器、传感器与检测技术、计算机控制技术等课程的实践教学。
一、系统的组成为便于协调整个生产线的全程控制，系统设置了一个主站总控制台，主站总控制台是整个生产线连续运行的指挥调度中心。
整个系统主要由12个从站点组成，每个从站单元完成特定的工作任务，以装配、检验、分拣、入库的方式顺序完成各种装配操作和物流处理过程。
12个从站点分别为铣床站、机械手上料站、下料站、加盖站、穿销站、模拟站、图像识别站、伸缩换向站、检测站、液压站、分拣站、升降梯立体仓库站。
系统的功能采用PLC技术实现，通讯连接利用现场总线技术。
二、系统特点该系统具有如下特点：1.各工作站采用模块化形式，具有很高的兼容和扩展性，易于搭建、拆卸和维护，可随意组合，连接方便、快捷；2.通过本系统的学习，学生可以获得气动控制、电机控制、传感器、变频技术、机械原理、计算机网络控制、现场总线等综合技术和专业知识；3.系统可以进行二次开发与研究，锻炼学习者创造性思维和动手能力。
电子制造行业中的柔性制造系统建设指南
电子制造行业中的柔性制造系统建设指南在电子制造行业中，柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，简称FMS）的建设具有重要意义。
柔性制造系统是一种基于数字化技术和自动化设备的生产模式，通过灵活调整工艺流程、设备布局和生产线配置，实现多样化产品的快速生产和高效运营。
本文将为您介绍电子制造行业中柔性制造系统的建设指南。
一、了解柔性制造系统的基本原理和特点在进行柔性制造系统建设之前，了解其基本原理和特点是至关重要的。
柔性制造系统是一种先进的制造模式，通过将传统的生产线升级为数字化、自动化的集成系统，实现灵活、高效的生产运作。
柔性制造系统具有以下几个特点：1. 自动化程度高：柔性制造系统采用自动化设备和机器人技术，大大提高了生产效率和质量稳定性。
2. 高度灵活：柔性制造系统可以根据需求实现快速切换生产线配置和工艺流程，适应多样化产品的生产需求。
3. 实时监控与数据分析：柔性制造系统通过传感器等设备实时监控生产过程，并将数据存储和分析，为生产管理提供决策依据。
4. 成本优势：柔性制造系统能够减少人力成本、废品率和库存，提高资源利用率和生产效益，从而降低生产成本。
5. 提高产品质量：柔性制造系统的自动化设备和精细控制技术可以提高产品质量的一致性和稳定性。
二、确定柔性制造系统应用的关键环节在电子制造行业中，柔性制造系统的应用领域较为广泛，包括产品设计、工艺规划、生产调度和质量控制等关键环节。
确定柔性制造系统的应用关键环节是建设过程中的首要任务，可以根据企业的实际需求和痛点来确定。
1. 产品设计：柔性制造系统可以与产品设计软件进行无缝连接，实现从产品设计到生产的一体化，提高产品的设计和制造效率。
2. 工艺规划：柔性制造系统能够对工艺流程进行灵活调整，支持多种产品的加工工艺，在保证质量的同时提高生产效率。
3. 生产调度：柔性制造系统可以通过实时数据分析和优化算法，实现生产调度的智能化和高效化，提高生产资源的利用率。
柔性制造系统
柔性制造系统柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统(Flexible Manufacturing System)，英文缩写为FMS。
FMS的工艺基础是成组技术，它按照成组的加工对象确定工艺过程，选择相适应的数控加工设备和工件、工具等物料的储运系统，并由计算机进行控制，故能自动调整并实现一定范围内多种工件的成批高效生产(即具有“柔性”)，并能及时地改变产品以满足市场需求。
FMS兼有加工制造和部分生产管理两种功能，因此能综合地提高生产效益。
FMS的工艺范围正在不断扩大，可以包括毛坯制造、机械加工、装配和质量检验等。
投入使用的FMS，大都用于切削加工，也有用于冲压和焊接的。
FMS信息控制系统的结构组成形式很多，但一般多采用群控方式的递阶系统。
第一级为各个工艺设备的计算机数控装置(CNC)，实现各的口工过程的控制；第二级为群控计算机，负责把来自第三级计算机的生产计划和数控指令等信息，分配给第一级中有关设备的数控装置，同时把它们的运转状况信息上报给上级计算机；第三级是FMS的主计算机(控制计算机)，其功能是制订生产作业计划，实施FMS运行状态的管理，及各种数据的管理；第四级是全厂的管理计算机。
性能完善的软件是实现FMS功能的基础，除支持计算机工作的系统软件外，数量更多的是根据使用要求和用户经验所发展的专门应用软件，大体上包括控制软件(控制机床、物料储运系统、检验装置和监视系统)、计划管理软件(调度管理、质量管理、库存管理、工装管理等)和数据管理软件(仿真、检索和各种数据库)等。
为保证FMS的连续自动运转，须对刀具和切削过程进行监视，可能采用的方法有：测量机床主轴电机输出的电流功率，或主轴的扭矩；利用传感器拾取刀具破裂的信号；利用接触测头直接测量刀具的刀刃尺寸或工件加工面尺寸的变化；累积计算刀具的切削时间以进行刀具寿命管理。
此外，还可利用接触测头来测量机床热变形和工件安装误差，并据此对其进行补偿。
机电一体化技术模块七柔性制造系统
模块7
PROFIBUS-DP为保证系统中各站能联网运行，必须将各站的PLC连接在一起使 独立的各站间能交换信息。而且加工过程中所产生的数据，如工件颜色装配信息 等，也需要向下站传送，以保证工作正确。
安 装 站
上
安
料
搬
加
装
分
检
运
工
搬
类
测
站
站
运
站
站
站
图7-1 工作过程示意图
模块7
1.上料检测站 1)主要组成与功能
行工件检测。如图7-7。
图7-7 加工站
模块7
4. 安装搬运站 1）主要组成与功能
由平移工作台、塔吊臂、机械手、齿轮齿条传动、工业导轨、开关电源、可 编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、电气网孔板、多种类型电磁阀及 气缸组成，主要完成将上站工件拿起放入安装平台，等待安装站将小工件安装到 位后，将装好工件拿起放下站。如图7-8。
图7-9 安装站
模块7
6.分类站 1）主要组成与功能
由滚珠丝杠、滑杆推出部件、分类料仓、步进电机、步进驱动器、电感传感 器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、电气网孔板、 多种类型电磁阀及气缸组成，主要完成按工件类型分类，将工件推入料仓。如图 7-10。
图7-10 分类站
模块7
7. 主控站 1）主要组成与功能
采用了先进的总线控制方式，增配有主控PLC、工业触摸屏等，系统更加完 整性，更能展现工业现场的工作状态及现代制造工业的发展方向。如图7-11。
图7-11主控站
模块7
7.1.3 项目制作（做）
项目要求
机械拆装THMSRX-2型柔性制造系统上料检测单元。具体要求： (1)识别各种工具，掌握正确使用方法。 (2)拆卸、组装各机械零部件、控制部件，如：气缸、电机、转盘、过滤器、PLC、开关电源、按钮等。 (3)装配所有零部件，装配到位，密封良好，转动自如。
柔性制造系统(FMS)资料
第七章 柔性制造系统(FMS)
1.从硬件的形式看由三部分组成 (1)两台以上数控机床或加工中心以及其他的加工
设备，包括测量机、清洗机、动平衡机、各种特种 加工设备，等等。
(2)一套能自动装卸的运储系统，包括刀具的运储 和工件原材料的运储。具体结构可采用传送带、有 轨小车、无轨小车、搬运机器人、上下料托盘、交 换工作站，等等。
第七章 柔性制造系统(FMS) 美国制造工程师协会的计算机辅助系统和应用协会 把柔性制造系统定义为“使用计算机控制、柔性工 作站和集成物料运储装置来控制并完成零件族某一 工序或一系列工序的一种集成制造系统”。 还有一种更直观的定义是：“柔性制造系统，至 少有两台机床，一套物料运储系统(从装载到卸载具 有高度自动化)和一套控制系统的计算机所组成的制 造系统，它采用简单地改变软件的方法便能制造出 某些部件中的任何零件”。还有各种其他的定义来 描述柔性制造系统。
第七章 柔性制造系统(FMS)
二、从科学技术的发展条件来看： (4)减少在制品库存量及生产周期。柔性制造系统与常规加工车间相比，其在制
品的减少量相当惊人。有报告说在设备相同条件下，在制品减少了80%，这是 零件等待切削加工的时间减少的结果，其原因可以归结为以下几点：
1）生产零件所要求的全部设备集中在一个小范围内(柔性制造系统内)。 2）由于零件集中在加工中心加工，所以减少了零件的装夹次数和加工零 件的机床数目。 3）采用计算机有效地调度投入的零件批量和系统内调度零件。 (5)能响应生产变化的需求。当市场需求变化或工程变化时，柔性制造系统具有 生产不同的产品的柔性能力。这是通过具有冗余加工能力以及物料运储系统可 以避开故障的机床来实现的。 (6)产品质量高。柔性制造系统加工的产品同由未连成系统的NC机床加工的产 品相比，质量得到明显改善。这是由于柔性制造系统具有较高的自动化程度， 减少了夹具和机床的数目，夹具结构合理耐用以及零件与机床匹配恰当，因而 保证了工件的一致性及优良性，也大大减少了返修费用。 (7)运行柔性。运行柔性从另一方面提高了生产率。有些系统在第二班和第三班 期间能进行无人看管运动。目前这种接近无人看管运行的系统还不普遍，但是 随着高质量的传感器及计算机控制器被开发出来，对非预见性问题如刀具破损， 零件流阻塞等能进行检测处理，这种无人看管的系统将会普及。在此种运行方 式下，检测、装夹和维护都可以放在第一班进行。 (8)生产力的柔性。在车间平面布置合理的情况下，可以把柔性制造系统初期产 量规定得低些，随着需要，可以添加机床，从而增加生产能力。
机电一体化系统实验柔性仓库
机电一体化系统实验柔性仓库(总8页)本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March“机电一体化系统设计”实验指导书机械电子技术实验室孙志永编写二00九年十一月实验一柔性制造系统组成及结构实验一、实验目的：1、了解柔性制造系统组成及结构；2、了解柔性制造系统的控制原理；二、实验设备：柔性制造系统三、实验设备介绍：（一）、TVT－4000E柔性制造系统总体结构图、工作流程概述1、TVT－4000E柔性制造系统总体结构图如图1-1所示。
图1-1 TVT－4000E柔性制造系统总体结构图1－立体仓库系统单元 2－机械手搬运系统单元3－多工位加工系统4－多通道环行线系统单元 5－视觉检测系统单元2、TVT－4000E柔性制造系统总体工作流程概述在立体仓库系统单元中，通过巷式起重机把立体仓库中待加工的货箱取出后并放入环行线的立体仓库存取料工位上，通过环行线的运动使货箱进入机械手的上下料工位。
当多工位环行线机械手上下料工位的货箱到达时，机械手开始运动使气控夹手移至多工位环行线机器人上料工位货箱的上方，气控夹手张开，向下移动，气控夹手将货箱夹紧，升起，机械手底盘旋转，气控夹手将货箱放入多工位加工系统的气动夹紧工作台上，通过气动夹紧工作台使货箱实现自动夹紧，并由多工位加工系统对货箱实现自动加工。
当多工位加工系统对货箱实现自动加工完毕后，通过机械手使加工好的货箱被放入多工位环行线机器人上下料工位上，通过环行线的运动使货箱进入视觉检测系统单元的上下料工位。
在视觉检测系统单元中，当被检测的零件到达检测工位后，气缸动作使零件停在被测工位，视觉光源启动，此时机械视觉开始采集、测量被测零件，并验证其是否合格，当检测完毕后，限位气缸动作、多通道环行线运动使货物进入环行线的立体仓库存取料工位上，根据零件合格与否，将其放入立体仓库系统单元的相应库位中，并使其进入柔性制造系统的下一工作流程。
计算机集成制造技术-柔性制造系统
FMS的配置与投资
系统成本：USD 1797195.00 （从表3-5中扣除C项）
确定FMS总经济效益计算项目
直接劳动工时费 调整工时费 间接劳动费用 生产准备费 场地费 生产维持费 库存费 工装夹具费用 废品损失费用
1、直接劳动工时费计算
现有生产系统的直接劳动需求
2、调整工时费
3、间接劳动费用
4、生产准备费
5、场地费用
6、生产维持费
7、库存费用
8、工装夹具费用
9、废品损失费用
FMS年成本节省总值
投资回收率ROR (Rate of Recycle)
ROR = P/C
式中 P – 平均年盈利; C – 第一次投资成本。
FMS的组成
通常由四大部分组成： 加工单元； 自动物料运输及管理系统； 计算机控制与管理装置； 辅助工作站。
FMS的加工单元
加工单元是FMS的主体，用以进行零件 的机械加工。
加工单元的机床必须具备的条件：
①具有CNC计算机数控装置，并且有能与计 算机直接通信的DNC接口装置；
②具有自动工件托盘交换装置(APC)及自动 刀具交换装置(ATC)；
I、C、O、M码
I — 输入 C — 控制 O — 输出 M — 机制
AMS系统结构
AMS厂房平面布置图
ห้องสมุดไป่ตู้
FMS的技术经济效益核算项目
FMS总投资 FMS总经济效益 投资回收率 综合评介结论
FMS总投资
示例的系统目标： 建立新的FMS系统，用以代替现行的由两
条传统生产线组成的生产系统，生产箱体零 件，年产量为19000件。
《柔性制造系统实训》课程标准
《柔性制造系统实训》课程标准1.刖百1.1课程性质在高职机电一体化技术专业课程体系中，《柔性制造系统实训》课程是一门理实结合紧密的专业必修课，课程任务是使学生了解柔性制造系统、柔性制造单元、柔性生产线概念等相关知识，熟悉柔性制造系统的基本组成部分加工环节、物流传输环节和信息监控环节，掌握可编程控制器、液压与气压传动、人机界面组态在柔性制造系统中的基本操作和基本应用，初步形成解决生产实际问题的能力，同时深化学生团队协作能力、沟通交流能力、组织协调能力，提高学生的专业素养，并为后续课程深入学习和应用打好基础。
本课程主要培养学生以下几个方面的基础职业技能和能力：（1）FMS、FMC、FML认知；智能仓储认知；信息管理系统认知；（2）具备可编程控制器编写简单程序、接线和调试的能力；（3）设计并调试简单气压传动控制系统的能力；（4）具备人机界面组态与通信的能力；（5）了解柔性制造系统中各种传感器的特点和应用；（6）会使用常用电工工具和检测仪器仪表安装、调试电路；（7）会分析解决问题，具有团队协作、组织协调的社会能力。
学生在学习此课程之前，已完成了前置课程《可编程控制器技术》、《液压与气压传动》、《电机与电气控制》、《传感器与检测技术》的学习，获得了分析理论知识的储备，具备了初步的专业实践能力，为本课程的学习奠定了一定的专业和职业能力基础。
同时，本课程作为重要的专业课，为后续专业课程《机电设备安装与调试》、《机电设备故障诊断与维修》及《现代设备管理》等课程起到重要支撑作用。
1.2设计思路本课程标准以就业为导向，针对满足机电一体化技术专业毕业生的典型工作岗位（中级冶金机电设备点检员）的工作流程和内容设计。
课程设对照《高等职业学校机电一体化技术专业教学标准》、《高等职业学校机电一体化专业仪器设备装备规范》、《中华人民共和国职业分类大典》、《冶金机电设备点检职业技能等级标准》中的课程相关教学标准和专业核心岗位的要求，导出教学目标。
《柔性制造系统维护》一体化课程标准
(7)变频器认知、参数设置及接线
(8)机器人认知、接线及编程
(9)液压/气动控制图读图、可编程控制原理图读图
4.仪器仪表及电工常用工具使用
5.控制系统检测方法
6.故障处理相关表格的填写及职业素质的养成
待客礼仪、沟通技巧、职业操守（诚实守信、守时等）。
参考性学习任务
维修电工预备技师从业务主管处接到任务书、电气图纸；和现场操作人员了解故障现象，根据电气图纸，确定故障所在位置；根据现场实际情况处理故障；正常后填写故障处理相关表格，交付生产操作部门及本部门主管验收。
26
上下料工作站维护
某零件生产厂自动生产线将皮带传送过来的毛坯件送至机床加工，再将工件成品送至传送带，此过程采用可编程控制器控制，要求绘制电气图纸、编程并调试，处理相关电气故障。
《柔性制造系统维护》一体化课程标准
一体化课程名称柔性制造系统维护
基准学时748
典型工作任务描述
柔性制造系统是集物料储运、加工、通讯为的一体的控制设备，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统，英文缩写为FMS。
现代制造企业自动化控制复杂多变，控制器件繁杂，生产条件影响，许多部件需要保养，容易产生故障，这样就需要对系统进行维护。
维修电工技师从生产设备操作部门接到任务单，跟操作人员进行沟通，考察现场，阅读元器件布置图、电气原理图、安装接线图、气动控制原理图，分析故障现象，确定故障位置，准备好工具和仪器仪表，严格遵守电工作业规范，查找出故障所在，现场条件许可进行故障处理，检查设备运行情况，交付操作人员使用，填写故障处理相关表格，交付生产操作部门及本部门主管。
①准备工具和仪器仪表
②查找出故障所在
③现场条件许可进行故障处理
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
项 目 评 价
在规定时间内完成任务，各组自我评价并进行展示，各组之间根据评价表进行检查。检查与评价表 如表7-2所示。 表7-2 项目评价表
模块7
PROFIBUS-DP为保证系统中各站能联网运行，必须将各站的PLC连接在一起使 独立的各站间能交换信息。而且加工过程中所产生的数据，如工件颜色装配信息 等，也需要向下站传送，以保证工作正确。
安 装 站
上 料 检 测 站
搬 运 站
加 工 站
安 装 搬 运 站
分 类 站
图7-1
工作过程示意图
模块7
模块7
7.1.2 项目知识（学） 知识点1
柔性制造系统的定义： FMS集自动化技术、信息技术和制作加工技术于一体，把以往工厂企业中相互孤立的工程 设计、制造、经营管理等过程，在计算机及其软件和数据库的支持下，构成一个覆盖整个企 业的有机系统。
知识点2
柔性制造系统的发展： 1967年，英国莫林斯公司首次根据威廉森提出的FMS基本概念，研制了“系统24”。 同年，美国的怀特·森斯特兰公司建成 Omniline I系统，它由八台加工中心和两台多 轴钻床组成，工件被装在托盘上的夹具中，按固定顺序以一定节拍在各机床间传送和进行加 工。日本、前苏联、德国等也都在60年代末至70年代初，先后开展了FMS的研制工作。 1976年，日本发那科公司展出了由加工中心和工业机器人组成的柔性制造单元(简称 FMC)，为发展FMS提供了重要的设备形式。 70年代末期，柔性制造系统在技术上和数量上都有较大发展，80年代初期已进入实用 阶段，其中以由3～5台设备组成的柔性制造系统为最多，但也有规模更庞大的系统投入使用。
模块7
6）开机前检查项目 7）操作过程 系统上电后，将本单元“单/联”开关打到“单”、“手/自”开关打到“手” 状态。上电后“复位”按钮灯闪烁，按“复位”按钮，本单元回到初始位置，同 时“开始”按钮灯闪烁；按“开始”按钮，等待进入单站工作状态，要运行时， 按下“调试”按钮即可按工作流程动作。 8）工作流程 上料单元运行，转盘转动，将工件从转盘经过滑道送入货台上，物料台检测 传感器检测到有工件后物料台上升，工件在30秒内没有送到物料台上时警示黄灯 亮，物料台在上升过程中卡住时（3秒内气缸没有运行到上限位）警示红灯亮。
项目 拆卸上料检测单元 目标 正确使用工具，能按照拆卸 步骤进行拆卸，无元 件损坏 能按照组装步骤进行组装， 无元件损坏 分值 50 评分 （1）不能按照拆卸步骤进行拆卸， 每处扣5分 （2）损坏工具或元件扣10分 （1）不能按照组装步骤进行组装， 每处扣5分 （2）损坏工具或元件扣10分 得分
组装上料检测单元
复位I1.1
调试I1.2 手动I1.3 联机I1.4 停止I1.5 开始灯Q1.0 复位灯Q1.1 已经加工
V 11.1
V 11.2 V 11.3 V 11.4 V 11.5 V 13.0 V 13.1 VW8
I23.1
I23.2 I23.3 I23.4 I23.5 I25.0 I25.1 IW20
模块7
• 模块导学
随着社会的进步和生活水平的提高，社会对产品多样化，低制造成本及短制 造周期等需求日趋迫切，传统的制造技术已不能满足市场对多品种小批量，更具 特色符合顾客个人要求样式和功能的产品的需求。90年代后，由于微电子技术、 计算机技术、通信技术、机械与控制设备的发展，制造业自动化进入一个崭新的 时代，技术日臻成熟。柔性制造技术已成为各工业化国家机械制造自动化的研制 发展重点。本模块将结合THMSRX-2型柔性系统和加工工作站控制器技术向学者作 一个全面的介绍。
模块7
知识点3 柔性制造的分类规模： 1.柔性制造单元（FMC） FMC由单台带多托盘系统的加工中心或3台以下的ＣＮＣ机床组成,具有适应加 工多品种产品的灵活性。 2.柔性制造线(FML) FML是处于非柔性自动线和FMS之间的生产线,对物料系统的柔性要求低于FMS, 但生产效率更高。FML采用的机床大多为多轴主轴箱的换箱式或转塔式组合加工中 心,能同时或依次加工少量不同的零件。 3.柔性制造系统(FMS) FMS通常包括3台以上的CNC机床(或加工中心),由集中的控制系统及物料系统 连接起来,可在不停机情况下实现多品种、中小批量的加工管理。FMS是使用柔性 制造技术最具代表性的制造自动化系统。
50
总分
100
模块7
7.1.4 知识拓展（拓） 1、柔性制造技术的发展方向 1)不断推出新型控制软件。 2）控制软件的模块化、标准化。 3)迅速发展新型软件。 4)积极引入设计新方法。 5)发展新型控制体系结构。 6)大力开发应用人工智能技术。
模块7
图7-8 安装搬运站
模块7
5．安装站 1）主要组成与功能 安装站主要由吸盘机械手、摇臂部件、旋转气缸、料仓换位部件、工件推出 部件、真空发生器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口 板、电气网孔板、多种类型电磁阀及气缸组成，主要完成选择要安装工件的料仓， 将工件从料仓中推出，将工件安装到位。如图7-9。
7. 主控站 1）主要组成与功能 采用了先进的总线控制方式，增配有主控PLC、工业触摸屏等，系统更加完 整性，更能展现工业现场的工作状态及现代制造工业的发展方向。如图7-11。
图7-11主控站
模块7
7.1.3 项目制作（做） 项 目 要 求
机械拆装THMSRX-2型柔性制造系统上料检测单元。具体要求： (1)识别各种工具，掌握正确使用方法。 (2)拆卸、组装各机械零部件、控制部件，如：气缸、电机、转盘、过滤器、PLC、开关电源、按钮等。 (3)装配所有零部件，装配到位，密封良好，转动自如。
模块7
知识点4 教学型THMSRX-2型柔性系统： 本书现就以教学型THMSRX-2型柔性系统为例，介绍模块式柔性自动化生产线 实训系统，方便学生进行相应的实训操作。该实训系统由7个单元组成。分别为： 上料检测单元、搬运单元、加工与检测单元、安装单元、安装搬运单元、分类单 元和主控单元。
THMSRX-2型 西门子控制器采用PROFIBUS-DP通信实现七个单元与主站之间的网 络控制方案，通过S7-300主机采集并处理各站的相应信息，完成六个单元间的联动 控制。将DP联线首端出线的网络联接器接到300主机的DP口上，其它网络联接器依 次接到六个单元的EM277模块DP口上。
1.上料检测站 1)主要组成与功能 上料检测站主由料斗、回转台、导料机构、平面推力轴承、工件滑道、提升装置、检测工件和颜色识别 光电开关、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、电气网孔板、直流减速电机、电 磁阀及气缸组成，主要完成将工件从回传上料台依次送到检测工位，提升装置将工件提升并检测工件颜色。 如图7-2。
模块7
2. 组装上料检测单元 (1)理清组装顺序，先组装内部零部件，组装主轴及轴承。 (2)组装轴承固定环、上料地板等工作部件。 (3)组装内部件与壳体。 (4)组装压盖、接管、各辅助部件等。 (5)检查是否有未装零件，检查组装是否合理、正确和适度。 (6)具体组装、可参考总图。
模块7
项 目 总 结
模块7
图7-7 加工站
4. 安装搬运站 1）主要组成与功能 由平移工作台、塔吊臂、机械手、齿轮齿条传动、工业导轨、开关电源、可 编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、电气网孔板、多种类型电磁阀及 气缸组成，主要完成将上站工件拿起放入安装平台，等待安装站将小工件安装到 位后，将装好工件拿起放下站。如图7-8。
项 目 实 施
1. 拆卸上料检测单元 工作台面： (1)准备各种拆卸工具，熟悉工具的正确使用方法。 (2)了解所拆卸的机器主要结构，分析和确定主要拆卸内容。 (3)端盖、压盖、外壳类拆卸；接管、支架、辅助件拆卸。 (4)主轴、轴承拆卸。 (5)内部辅助件及其它零部件拆卸、清洗。 (6)各零部件分类、清洗、记录等。 网孔板： (1)准备各种拆卸工具，熟悉工具的正确使用方法。 (2)了解所拆卸的器件主要分布，分析和确定主要拆卸内容。 (3)主机PLC、空气开关、保险丝座、I/O接口板、转接端子及端盖、开关电源、导轨拆卸。
模块7
2. 搬运站 1）主要组成与功能 搬运站主由气动机械手、气动手指、双导杆气缸、回转台、单杆气缸、旋转气 缸、磁性传感器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、 电气网孔板、多种类型电磁阀组成。主要完成将工件从上料单元搬运到加工单元待 料区工位。如图7-6。
图7-6 搬运站
模块7
• 项目7-1教学型模块式柔性自动化生产线的应用单元构成？
项目思考
柔性制造系统有哪些优点？ 柔性制造系统的定义
知 识 分 布 网 络
柔性制造系统的发展 教学型模块式柔 性自动化生产线 的应用 项目知识
柔性制造的分类规模
教学型THMSRX-2型柔性系统
图7-5 PLC的控制原理图
模块7
5）网络控制 该单元的复位信号、开始信号、停止信号均从触摸屏发出，经过S7-300程序 处理后，向各单元发送控制要求，以实现各站的复位、开始、停止等操作。
表7-1 网络读写数据规划
序号 系统输入网络向MES发送数据 上电I0.7 开始I1.0 200从站数据从站1（上料） V 10.7 V 11.0 300主站对应数据主站（S7-300） I22.7 I23.0
3．加工站 1）主要组成与功能 加工站主由6工位回转工作台、刀具库（3种刀具）、升降式加工系统、加工组件、检测组 件、步进驱动器、三相步进电机、光电传感器、接近开关、开关电源、平面推力轴承、可编程 序控制器、按钮、I/O接口板、电气网孔板、通讯接口板、直流减速电机、多种类型电磁阀及气 缸组成，回转工作台有六个旋转工位，加工站主要完成工件的加工（钻孔、铣孔），并进行工 件检测。如图7-7。