柔性制造系统
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柔性制造系统
哈尔滨工业大学工程训练中心 雷呈喜 chxlei@
基础知识
柔性制造系统(Flexible Manufacturing System)，英文缩写为FMS。
信息控制系统 物料储运系统 数字控制加工设备 能适应加工对象变换的自动化机械制造系统
柔性制造单元(FMC)
1～2台数控机床与物料传送装置， 有独立的工件储存站和单元控制系统， 能在机床上自动装卸工件，甚至自动检测工件， 可实现有限工序的连续生产， 多品种小批量生产。
第一节 机电一体化柔性实训系统概述
1.机电一体化人才的需要和工业发展的需要
2.传统毕业生实践能力的重要性
教学系统功能
以自动化物料传输、加工和装配装置为对象 体现常用的控制、检测，机械传动原理的应用，装置的 选择、调试和系统的总调等。 微机、数控、组态编程、工业总线、测试与 控制技术、气动、机械制动、传感器、机器人等课程 利用本系统完成气动、传感器、电子技术、可编程控制 器、总线技术以及其它自动化控制技术的实验和技能培 训，目的就是使我们在校期间就了解现代化生产过程的 实际情况，学习生产线布局，开发设计，包括机械、电 气、检测等多方面在实际工业生产中应用的技术，可以 学到更多的实践知识，拓展思维，提高动手和实际操作 的能力，以便毕业后就可直接进行生产实践，改变传统 毕业生动手能力差的缺点，以适应现代机电一体化技术 的要求。
柔性制造系统发展方向:
各种工艺内容的柔性制造单元和小型FMS； 完善FMS的自动化功能； 扩大FMS完成的作业内容，并与计算机辅助设计和辅助制造技术 (CAD/CAM)相结合，向全盘自动化工厂方向发展。
教学系统简介
机、光、电、液、气一体化柔性系统
完整的，灵活的，模块化，易扩展的教学实训系统。 利用多种机械传动方式模拟完成现代化加工、装配过程的柔性 生产系统。 系统中展现了实际工业生产中的典型部分，如：实际工业生产 中的电气控制部分、各种传感器的应用和现代生产中的组态控 制，工业总线等都充分展示在该系统中。 我们可以通过对该系统学习到各种机械传动技术、电气控制技 术，工业现场总线、PLC控制技术、过程控制技术、传感器技 术，气动技术以及计算机监控技术。
下表列出了可由WINCC站中安装的每个通讯 处理器寻址的PLC数：
PROFIBUS现场总线简介 现场总线简介
PROFIBUS自1984年开始研制现场总线产品，现以 成为欧洲首屈一指的开放式现场总线系统，欧洲市场占有 率大于40%，广泛应用于加工自动化、楼宇自动化、过程 自动化、发电与输配电等领域。 PROFIBUS家族包括PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA和 PROFIBUS-FMS三个成员。其中PROFIBUS-DP （Decentralized Periphery）是一种高速和便宜的通信连 接，用于自动控制系统和设备级分散的I/0之间进行通信。
控制系统软件开发程序流程图
第3节 PLC控制原理以及编程的应用 节 控制原理以及编程的应用
3.1 PLC的定义 的定义 可编程序控制器是在继电器控制和计算机控制的基础 上开发的产品，逐渐发展成以微处理器为核心，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。早期的可编程序控制器在功能上只能进行逻辑控制，因 而称为可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC。 发展方向 ① 方便灵活和小型化 近来，为了满足工业生产的不同需要，小型机功能不 断增加，例如数值运算、模拟量处理、与上位计算机联网通 讯、CRT编程器等功能。 ② 大容量和高功能化 ③ 机电一体化 ④ 通讯和网络标准化
1.1系统的结构 系统的结构
（1）立体化仓库 （2）小型数控铣单元 （3）上料单元 （4）下料单元 （5）加盖单元 （6）转角单元 （7）穿销钉单元 （8）液压换向单元 （9）加工单元 （10）图像识别单元 10）图像识别单元 （11）综合检测单元 11）综合检测单元 （12）废品分拣单元 12）废品分拣单元 （13）条形码识别单元 13）条形码识别单元 （14）伸缩换向出入库机构 14）伸缩换向出入库机构 （15）总控单元 15）总控单元
总线控制系统的结构
该系统共有两层网络结构，采用PROFIBUS-DP数据传输模型， 运用RS-485传输技术。 （1）底层（设备层）为PROFIBUS-DP工业现场总线层。 （2）上层（人机交互层）为WINCC监控层。
2.2 总线控制系统的硬件开发 硬件开发步骤
硬件开发示意图
2.3 总线控制系统的软件开发
（3）物流及其他技术包括：
物流仓储技术 条形码识别技术 现场实时监控技术 电子标签物料识别技术 机器人运行及控制技术
第二节 PROFIBUS工业现场总线控制系统 工业现场总线控制系统
2.1控制系统的 控制系统的PROFIBUS现场总线简介 控制系统的 现场总线简介
现场总线发展的状况
现场总线是用于过程控制现场仪表与控制室之间的一个标准的、 现场总线是用于过程控制现场仪表与控制室之间的一个标准的、 开放的、双向的多站数字通信系统。 开放的、双向的多站数字通信系统。 20世纪90年代以来，现场总线技术以及基于该技术的控制系统 （FCS）在国内外引起人们的高度重视，成为世界范围内自动化技 术发展的热点。据不完全统计，世界上有近200种现场总线技术， 经过十几年的竞争和完善，较具生命力的有几十种。德国西门子公 司的PROFIBUS，Echelon公司的LON Works，Rober Bosch公司 的CAN，Rosemounr公司的HART，法国的FIP，以及国际标准组 织-基金会现场总线FF：FieldBus Foundation，WorldFIP，BitBus， 美国DeviceNet与ControlNet等
编写程序
PLC300的程序使用STEP7 V5.2软件根据程序流程图 设置I/O口通讯编写，PLC200的程序根据本站的动作和信 号编写。
3.3 监控软件与系统设备间的通讯及连接 （1）WINCC与SIMATIC S7 讯过
（2）通讯数据
工业以太王和TCP/IP通道单元支持通过Hard net 和Soft net模块所进行的通讯。下表列出了各种通讯 处理器所需的驱动软件程序
1.2 系统涉及的知识
（1）基本机械传动原理包括： ）基本机械传动原理包括：
“O”型皮带传动 扁平皮带传动 辊传动 齿轮、齿条差动升降机构 丝杠、丝母机构 螺杆调节机构 间歇机构 链轮、链条差动机构 同步齿型带传动机构 滚珠丝杠传动机构 链条长度补偿机构 蜗轮、 可编程控制器的编程及应用 电机传动 各种传感器的应用 步进电机控制 气动控制 伺服电机控制 继电器控制 计算机组态、计算机控制的技术
3.2 PLC编程的应用 编程的应用
编程准备 在编程前首先要完成PLC300和PLC200与计算 机的连接。将CP5611接口卡插入计算机扩展槽中并 联结MPI通讯电缆至PLC300的MPI插口上，然后启动 计算机与PLC 300即可完成计算机与PLC 300的通讯 连接；PLC200必须利用软件STEP7-MicroWIN4.0来 完成与计算机的连接。
哈尔滨工业大学工程训练中心 雷呈喜 chxlei@
基础知识
柔性制造系统(Flexible Manufacturing System)，英文缩写为FMS。
信息控制系统 物料储运系统 数字控制加工设备 能适应加工对象变换的自动化机械制造系统
柔性制造单元(FMC)
1～2台数控机床与物料传送装置， 有独立的工件储存站和单元控制系统， 能在机床上自动装卸工件，甚至自动检测工件， 可实现有限工序的连续生产， 多品种小批量生产。
第一节 机电一体化柔性实训系统概述
1.机电一体化人才的需要和工业发展的需要
2.传统毕业生实践能力的重要性
教学系统功能
以自动化物料传输、加工和装配装置为对象 体现常用的控制、检测，机械传动原理的应用，装置的 选择、调试和系统的总调等。 微机、数控、组态编程、工业总线、测试与 控制技术、气动、机械制动、传感器、机器人等课程 利用本系统完成气动、传感器、电子技术、可编程控制 器、总线技术以及其它自动化控制技术的实验和技能培 训，目的就是使我们在校期间就了解现代化生产过程的 实际情况，学习生产线布局，开发设计，包括机械、电 气、检测等多方面在实际工业生产中应用的技术，可以 学到更多的实践知识，拓展思维，提高动手和实际操作 的能力，以便毕业后就可直接进行生产实践，改变传统 毕业生动手能力差的缺点，以适应现代机电一体化技术 的要求。
柔性制造系统发展方向:
各种工艺内容的柔性制造单元和小型FMS； 完善FMS的自动化功能； 扩大FMS完成的作业内容，并与计算机辅助设计和辅助制造技术 (CAD/CAM)相结合，向全盘自动化工厂方向发展。
教学系统简介
机、光、电、液、气一体化柔性系统
完整的，灵活的，模块化，易扩展的教学实训系统。 利用多种机械传动方式模拟完成现代化加工、装配过程的柔性 生产系统。 系统中展现了实际工业生产中的典型部分，如：实际工业生产 中的电气控制部分、各种传感器的应用和现代生产中的组态控 制，工业总线等都充分展示在该系统中。 我们可以通过对该系统学习到各种机械传动技术、电气控制技 术，工业现场总线、PLC控制技术、过程控制技术、传感器技 术，气动技术以及计算机监控技术。
下表列出了可由WINCC站中安装的每个通讯 处理器寻址的PLC数：
PROFIBUS现场总线简介 现场总线简介
PROFIBUS自1984年开始研制现场总线产品，现以 成为欧洲首屈一指的开放式现场总线系统，欧洲市场占有 率大于40%，广泛应用于加工自动化、楼宇自动化、过程 自动化、发电与输配电等领域。 PROFIBUS家族包括PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA和 PROFIBUS-FMS三个成员。其中PROFIBUS-DP （Decentralized Periphery）是一种高速和便宜的通信连 接，用于自动控制系统和设备级分散的I/0之间进行通信。
控制系统软件开发程序流程图
第3节 PLC控制原理以及编程的应用 节 控制原理以及编程的应用
3.1 PLC的定义 的定义 可编程序控制器是在继电器控制和计算机控制的基础 上开发的产品，逐渐发展成以微处理器为核心，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。早期的可编程序控制器在功能上只能进行逻辑控制，因 而称为可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC。 发展方向 ① 方便灵活和小型化 近来，为了满足工业生产的不同需要，小型机功能不 断增加，例如数值运算、模拟量处理、与上位计算机联网通 讯、CRT编程器等功能。 ② 大容量和高功能化 ③ 机电一体化 ④ 通讯和网络标准化
1.1系统的结构 系统的结构
（1）立体化仓库 （2）小型数控铣单元 （3）上料单元 （4）下料单元 （5）加盖单元 （6）转角单元 （7）穿销钉单元 （8）液压换向单元 （9）加工单元 （10）图像识别单元 10）图像识别单元 （11）综合检测单元 11）综合检测单元 （12）废品分拣单元 12）废品分拣单元 （13）条形码识别单元 13）条形码识别单元 （14）伸缩换向出入库机构 14）伸缩换向出入库机构 （15）总控单元 15）总控单元
总线控制系统的结构
该系统共有两层网络结构，采用PROFIBUS-DP数据传输模型， 运用RS-485传输技术。 （1）底层（设备层）为PROFIBUS-DP工业现场总线层。 （2）上层（人机交互层）为WINCC监控层。
2.2 总线控制系统的硬件开发 硬件开发步骤
硬件开发示意图
2.3 总线控制系统的软件开发
（3）物流及其他技术包括：
物流仓储技术 条形码识别技术 现场实时监控技术 电子标签物料识别技术 机器人运行及控制技术
第二节 PROFIBUS工业现场总线控制系统 工业现场总线控制系统
2.1控制系统的 控制系统的PROFIBUS现场总线简介 控制系统的 现场总线简介
现场总线发展的状况
现场总线是用于过程控制现场仪表与控制室之间的一个标准的、 现场总线是用于过程控制现场仪表与控制室之间的一个标准的、 开放的、双向的多站数字通信系统。 开放的、双向的多站数字通信系统。 20世纪90年代以来，现场总线技术以及基于该技术的控制系统 （FCS）在国内外引起人们的高度重视，成为世界范围内自动化技 术发展的热点。据不完全统计，世界上有近200种现场总线技术， 经过十几年的竞争和完善，较具生命力的有几十种。德国西门子公 司的PROFIBUS，Echelon公司的LON Works，Rober Bosch公司 的CAN，Rosemounr公司的HART，法国的FIP，以及国际标准组 织-基金会现场总线FF：FieldBus Foundation，WorldFIP，BitBus， 美国DeviceNet与ControlNet等
编写程序
PLC300的程序使用STEP7 V5.2软件根据程序流程图 设置I/O口通讯编写，PLC200的程序根据本站的动作和信 号编写。
3.3 监控软件与系统设备间的通讯及连接 （1）WINCC与SIMATIC S7 讯过
（2）通讯数据
工业以太王和TCP/IP通道单元支持通过Hard net 和Soft net模块所进行的通讯。下表列出了各种通讯 处理器所需的驱动软件程序
1.2 系统涉及的知识
（1）基本机械传动原理包括： ）基本机械传动原理包括：
“O”型皮带传动 扁平皮带传动 辊传动 齿轮、齿条差动升降机构 丝杠、丝母机构 螺杆调节机构 间歇机构 链轮、链条差动机构 同步齿型带传动机构 滚珠丝杠传动机构 链条长度补偿机构 蜗轮、 可编程控制器的编程及应用 电机传动 各种传感器的应用 步进电机控制 气动控制 伺服电机控制 继电器控制 计算机组态、计算机控制的技术
3.2 PLC编程的应用 编程的应用
编程准备 在编程前首先要完成PLC300和PLC200与计算 机的连接。将CP5611接口卡插入计算机扩展槽中并 联结MPI通讯电缆至PLC300的MPI插口上，然后启动 计算机与PLC 300即可完成计算机与PLC 300的通讯 连接；PLC200必须利用软件STEP7-MicroWIN4.0来 完成与计算机的连接。