FMS柔性自動化要點整理課件

數(shù)字化——發(fā)展的核心精密化——發(fā)展的關(guān)鍵極端化——發(fā)展的焦點自動化——發(fā)展的條件集成化——發(fā)展的方法網(wǎng)絡(luò)化——發(fā)展的道路智能化——發(fā)展的前景綠色化——發(fā)展的必然制造技術(shù)的發(fā)展趨勢數(shù)字化——發(fā)展的核心制造技術(shù)的發(fā)展趨勢11.3現(xiàn)代制造的特征

速度（Speed）在生產(chǎn)底層控制和上層企業(yè)資源管理系統(tǒng)有機集成的基礎(chǔ)上，將供應(yīng)商和客戶納入到企業(yè)自身的供應(yīng)鏈中，及時知道下游客戶需求情況，讓上游的供應(yīng)商及時了解企業(yè)原材料的庫存情況、配套情況，在供應(yīng)商、商家、客戶三者之間沒有形成一個有效的閉路，實現(xiàn)對市場的快速響應(yīng)。

柔性

（Flexibility）

在通過互聯(lián)網(wǎng)實施EAM（EnterpriseAssetManagement），合作伙伴基于一定的資產(chǎn)運作程序和ISO認證都可共享資產(chǎn)、程序和加工方面的信息，使得制造系統(tǒng)更加柔性。

集成（Integration）利用集成的控制平臺實現(xiàn)制造過程與商務(wù)過程的并行實施，使工作流、信息流和物流運作相互協(xié)調(diào)，增加操作的敏捷性。可視化（Visibility）向客戶和供應(yīng)商提供各種數(shù)字和圖像信息，實現(xiàn)制造過程可視化。在增加對企業(yè)的了解，提高對企業(yè)的信心的同時，加強對企業(yè)的監(jiān)督。1.3現(xiàn)代制造的特征速度（Speed）22.計算機集成制造2.1背景與理念

Dr.JosephHarrington1974年提出CIM的制造理念：

ComputerIntegratedManufacturing(CIM)用計算機通過信息集成、過程集成、企業(yè)集成實現(xiàn)現(xiàn)代化生產(chǎn)制造，求得企業(yè)的總體效益的一種先進的制造理念。根據(jù)這個理念開發(fā)的系統(tǒng)叫做CIMS。2.計算機集成制造2.1背景與理念Dr.Jo3在中國經(jīng)過10多年的發(fā)展，結(jié)合新的技術(shù)演變?yōu)椋篊ontemporaryIntegratedManufacturingSystem現(xiàn)代集成制造2.2CIMS基本組成

生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)(ERP/MRPII)工程設(shè)計系統(tǒng)（CAD/CAM/CAPP/PDM）生產(chǎn)自動化系統(tǒng)（FMS/DNC）質(zhì)量管理信息系統(tǒng)（CAQ）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在中國經(jīng)過10多年的發(fā)展，結(jié)合新的技術(shù)演變?yōu)椋?.24第二章DNC系統(tǒng)

2.1概述2.1.1DNC定義DNC是用一臺或多臺計算機，對多臺數(shù)控設(shè)備實施綜合控制的一種方法，是機械制造系統(tǒng)的一個重要發(fā)展。DNC系統(tǒng)屬于自動化制造系統(tǒng)的一種模式。2.1.2DNC發(fā)展過程群控（DirectNumericalControl）

直接數(shù)字控制（DirectNumericalControl），也有人稱它為“群控”（60‘s）第二章DNC系統(tǒng)2.1概述2.1.1D5分布式數(shù)控（DistributedNumericalControl）

DNC系統(tǒng)實施分級控制，CNC計算機直接控制生產(chǎn)機床并與DNC系統(tǒng)主機進行信息交互，DNC主機也可與其它計算機進行信息的交互。DNC系統(tǒng)配置的這種發(fā)展，使DNC的含義由直接數(shù)控變?yōu)榉植际綌?shù)控（DistributedNumericalControl）。（70’s）柔性DNC（FlexibleDistributedNumericalControl）DNC系統(tǒng)不僅用計算機來管理、調(diào)度和控制多臺NC機床，而且還與CAD/CAPP/CAM、物料輸送和存貯、生產(chǎn)計劃與控制相結(jié)合，形成了柔性分布式數(shù)字控制（FlexibleDistributedNumericalControl：FDNC）系統(tǒng)。（80’s）分布式數(shù)控（DistributedNumericalC62．4DNC通信系統(tǒng)的物理連接采用RS－232C或RS422采用RS-232C或RS422連接方式實現(xiàn)起來比較方便，成本也比較低，但也帶來以下一些問題：

（1）傳輸距離短。如RS-232C的傳輸距離不超過50m，20mA電流環(huán)和RS-422/RS-423為1000m左右；（2）傳輸不夠可靠。這些接口和連接電纜的抗干擾能力較差，而且其傳輸過程的檢錯功能較弱；（3）傳輸速率低，實時性差，響應(yīng)速度慢；（4）系統(tǒng)規(guī)模有限。由于一臺計算機不可能提供很多串行接口，所連設(shè)備很有限，因此整個系統(tǒng)的規(guī)模就不可能很大；（5）電纜費用高，系統(tǒng)復(fù)雜性增加。每臺設(shè)備都需一條來自DNC主機的通信電纜，因此整個系統(tǒng)的電纜費用很大，而且導(dǎo)致系統(tǒng)環(huán)境的復(fù)雜性也大大增加。（6）系統(tǒng)的擴展不容易。當系統(tǒng)需擴充時，不但要修改系統(tǒng)軟件，而且也要更改硬件。2．4DNC通信系統(tǒng)的物理連接采用RS－232C或R7采用計算機網(wǎng)絡(luò)通信接口新一代的CNC裝置為了能連入到DNC、FMS中設(shè)置了可直接與網(wǎng)絡(luò)連接的專用通訊微處理器接口，通過該接口可以把數(shù)控設(shè)備連接在工業(yè)局域網(wǎng)（LAN）中。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議大多采用ISO開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型七層結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的有關(guān)協(xié)議。專用網(wǎng)絡(luò)：DATA－HIGHWAY（DH）、（DH+）

MAP網(wǎng)和工業(yè)以太網(wǎng)：FANUC、Simens、AB等。

現(xiàn)場總線（FieldBus）

-結(jié)構(gòu)簡單、協(xié)議直觀；-價格低廉、性能穩(wěn)定；-實時性較高，抗干擾能力強，適用與工業(yè)現(xiàn)場通信。

DeviceNET采用計算機網(wǎng)絡(luò)通信接口新一代的CNC裝8第三章柔性制造系統(tǒng)

（FMS）3.1FMS概述3.1.1制造柔性

制造柔性是指一個制造設(shè)備或系統(tǒng)對生產(chǎn)需求變化的適應(yīng)能力，通常制造柔性體現(xiàn)在以下幾個方面：制造設(shè)備的柔性制造設(shè)備通過配備相應(yīng)的刀具、量具、夾具、NC程序等，使得此設(shè)備具有制造給定零件族中任何零件的能力；（這是一種固有的柔性，它與制造設(shè)備所具有的相關(guān)功能有關(guān)，如機附刀庫的容量、控制的運動軸數(shù)等。）

（FlexibleManufacturingSystem，簡稱FMS）第三章柔性制造系統(tǒng)（FMS）3.1FMS概述39加工柔性

以不同加工工序和工藝加工一個零件的能力或在給定的一個工藝規(guī)劃下以不同的加工路線實現(xiàn)零件的加工（制造工作站間和加工功能間的互換和替代）。產(chǎn)品柔性

能夠經(jīng)濟、快速地轉(zhuǎn)變生產(chǎn)產(chǎn)品的能力。零件流動路線柔性

當系統(tǒng)出現(xiàn)局部故障時，能重新選擇零件加工路徑，并繼續(xù)進行加工的能力。

產(chǎn)量柔性系統(tǒng)運行可適應(yīng)不同的生產(chǎn)批量，并具有良好的生產(chǎn)效益。

加工柔性產(chǎn)品柔性零件流動路線柔性產(chǎn)量柔性10系統(tǒng)重構(gòu)柔性系統(tǒng)具有重構(gòu)柔性，可以生產(chǎn)需求發(fā)生變化時，系統(tǒng)可以方便地擴展、收縮或重構(gòu)。

故障控制柔性當系統(tǒng)中的設(shè)備出現(xiàn)故障時，制造系統(tǒng)對故障的處理能力

。

3.1.2FMS定義

柔性制造系統(tǒng)（簡稱FMS）是由數(shù)控加工設(shè)備、物料儲運裝置和計算機控制系統(tǒng)等組成的自動化制造系統(tǒng)。它包括多個柔性制造單元，能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)的變化迅速進行調(diào)整，適用于多品種中、小批量生產(chǎn)。（依據(jù)：中華人民共和國國家軍用標準－武器裝備柔性制造系統(tǒng)術(shù)語）

系統(tǒng)重構(gòu)柔性故障控制柔性3.1.2FMS定義113.1.3FMS的組成與功能

硬件系統(tǒng)（第一部分）

制造設(shè)備：數(shù)控加工設(shè)備（如加工中心）、測量機、清洗機等；自動化儲運設(shè)備：傳送帶、有軌小車、AGV、搬運機器人、立體庫、中央托盤庫、物料或刀具裝卸站、中央刀庫等；計算機控制系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)（第二部分）系統(tǒng)支持軟件：操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。

FMS運行控制系統(tǒng)：動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)、實時故障診斷系統(tǒng)、生產(chǎn)準備系統(tǒng)，物料（工件和刀具）管理控制系統(tǒng)等（1）FMS的組成

3.1.3FMS的組成與功能硬件系統(tǒng)（第一12（2）FMS的功能

能自動控制和管理零件的加工過程，包括制造質(zhì)量的自動控制、故障的自動診斷和處理、制造信息的自動采集和處理；通過簡單的軟件系統(tǒng)變更，便能制造出某一零件族的多種零件；自動控制和管理物料（包括工件與刀具）的運輸和存儲過程；能解決多機床下零件的混流加工，且無需增加額外費用具有優(yōu)化的調(diào)度管理功能，無需過多的人工介入，能做到無人加工。（2）FMS的功能能自動控制和管理零件的加工過程，包括制造13柔性制造系統(tǒng)：兩臺或兩臺以上的數(shù)控機床或加工中心或柔性制造單元所組成，配有自動輸送裝置，自動上下料裝置。托盤庫，自動化倉庫，中央刀庫等。并有計算機綜合控制功能，數(shù)據(jù)管理功能，生產(chǎn)計劃和調(diào)度管理功能和監(jiān)控功能等。柔性制造系統(tǒng)：143．3FMS物料儲運系統(tǒng)3．3．1FMS物料儲運系統(tǒng)概述(1)FMS物料儲運系統(tǒng)

柔性制造系統(tǒng)中物料傳送系統(tǒng)就是把各工作站聯(lián)接起來，實現(xiàn)物料傳送的自動化系統(tǒng)。根據(jù)傳送對象不同，可分為用于傳送工件的工件流子系統(tǒng)和用于傳送刀具的刀具流子系統(tǒng)。

（2）FMS物料儲運系統(tǒng)的功能物料自動存儲功能

物料存儲設(shè)備：自動化立體庫（ASRS），中央托盤區(qū)、裝卸站、刀具進出口站、中央刀庫、機附刀庫等3．3FMS物料儲運系統(tǒng)3．3．1FMS物料儲運系統(tǒng)15物料自動傳送功能

物料自動化傳輸設(shè)備：工業(yè)機器人、傳送帶、有軌小車、自動導(dǎo)向小車（AutomatedGuidedVehicle,AGV）等。AGV物料自動傳送功能物料自動化傳輸設(shè)備：工業(yè)機器人、傳送帶、16AGV的基本原理AGV有別于有軌自動運輸小車是AGV的運行不依靠于固定的運行軌道，而是通過采用不同的引導(dǎo)方式來控制運行路線。AGV的導(dǎo)引方式分為有線導(dǎo)引和無線導(dǎo)引。如激光導(dǎo)引就是無線導(dǎo)引中的一種。有線導(dǎo)引又有電磁感應(yīng)式和光發(fā)射導(dǎo)引式。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的導(dǎo)引方式層出不窮，如模式識別導(dǎo)引、陀螺導(dǎo)引等。

（1）導(dǎo)引方式

電磁感應(yīng)式

感應(yīng)線圈（左）感應(yīng)線圈（右）導(dǎo)向線導(dǎo)引電流一般頻率較低（小于15kHz），低壓（小于40V），消耗電流的強度小于600mA。

AGV的基本原理AGV有別于有軌自動運輸小17AGV系統(tǒng)導(dǎo)航技術(shù)磁感應(yīng)導(dǎo)航（Wirenavigation）視覺導(dǎo)航（Cameranavigation）磁導(dǎo)航（Magnetnavigation）激光導(dǎo)航（Lasernavigation）綜合導(dǎo)航（Multi-modenavigation）

AGV系統(tǒng)導(dǎo)航技術(shù)磁感應(yīng)導(dǎo)航（Wirenavigation18（2）AGV運行路徑的選擇

AGV運行路徑的選擇，是AGV使用過程中一個重要的問題，因為AGV從一個站點運行到另一個站點往往有多條路徑可選擇，我們希望能選擇一條合理的運行路徑，從而提高系統(tǒng)的效率。

ADBCOEOA→AC→CD→DEOA→AB→BD→DEOA→AB→BC→CD→DE。

從O點到E點：（2）AGV運行路徑的選擇AGV運行路徑的選19l

具有良好的柔性；l

減少勞動力需求；l

不同的AGV能夠在同一個系統(tǒng)中運行；l

在系統(tǒng)中即使有個別AGV不能正常工作，系統(tǒng)不會癱瘓；l

系統(tǒng)容易擴展；l

提高了產(chǎn)品設(shè)備運輸?shù)陌踩?；l

高的可靠性；l

減少占用空間；l

需要少的能源，并且運行低噪音；l

容易安裝，維護方便；l

易于與其它自動化系統(tǒng)集成。AGV的特點缺點主要表現(xiàn)為一次性投入成本較高，因而投資回收期變長；第二它主要適用于室內(nèi)，在環(huán)境惡劣的露天環(huán)境不宜采用，對由磁導(dǎo)向裝置的AGV，不能在金屬地位上運行。l

具有良好的柔性；AGV的特點缺點主要表現(xiàn)為一204.2新一代集成的網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)4.2.1兩種通信模式的基本特點比較

主/從式或者源/目的地（Source/Destination

）

生產(chǎn)者/消費者（Producer/Consumer）或者

出版者/訂閱者（Publisher/Subscriber）

4.2新一代集成的網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)4.2.1兩種通信模式21主/從通信模式缺點：優(yōu)點：通訊關(guān)系清晰，容易理解和實現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)通訊效率高；具備較高的通訊的實時性；高確定性；網(wǎng)絡(luò)通訊可重復(fù)性。通訊帶寬浪費嚴重；無法保證通訊的確定性；無法保證通訊的可重復(fù)性對制造廠商有更高的要求。生產(chǎn)者/消費者模式主/從通信模式缺點：優(yōu)點：通訊關(guān)系清晰，容易理網(wǎng)絡(luò)通訊效224.2.2兩種通信模式的通信技術(shù)細節(jié)比較

源/目的地模式每個數(shù)據(jù)包必須含有特定的源和目的地址字段；由于數(shù)據(jù)到達每個節(jié)點所需要的數(shù)據(jù)傳輸時間不一致，節(jié)點之間的同步動作非常困難；帶寬浪費嚴重，因為同一設(shè)備發(fā)送同樣的數(shù)據(jù)到不同的節(jié)點，需要發(fā)送多個獨立的數(shù)據(jù)包。源目的數(shù)據(jù)crc標識數(shù)據(jù)crc生產(chǎn)者/消費者標識字段是標識數(shù)據(jù)的代碼，所有節(jié)點可以在同一時間接收到；多個節(jié)點可以同時共享來自同一生產(chǎn)者節(jié)點的數(shù)據(jù)；帶寬利用更為有效。4.2.2兩種通信模式的通信技術(shù)細節(jié)比較源/目的地模式源235.1.2什么是OPC

它定義了工業(yè)客戶機和服務(wù)器之間進行數(shù)據(jù)交換的工業(yè)標準；OPC——用于過程控制的OLE(ObjectLinkEmbed)

（OLEforProcessControl）目前有近300家儀表及控制設(shè)備生產(chǎn)廠商支持該工業(yè)標準。(1)OPC定義

基于

Microsoft的

OLE(ActiveX),ComponentObjectModel（COM）&Distributed(DOCM),XML&Internet以及

.NET技術(shù)；5.1.2什么是OPC它定義了工業(yè)客戶機和服務(wù)器之間進245.1.4OPC優(yōu)勢降低系統(tǒng)集成成本，縮短集成周期；具有即插即用(PlugandPlay)的連接性；方便地將微軟的基礎(chǔ)平臺與其它應(yīng)用軟件及產(chǎn)品集成到自動化解決方案中；簡單、方便地實現(xiàn)應(yīng)用程序的連接性和互操作性；使用同一應(yīng)用軟件界面程序；不受傳統(tǒng)設(shè)備供應(yīng)商遺留的專用性限制，自由選擇“最好產(chǎn)品”；降低故障診斷和系統(tǒng)維護費用。5.1.4OPC優(yōu)勢降低系統(tǒng)集成成本，縮短集成周期；255.2.10信息的讀和寫（1）OPCGroup信息讀和寫方式同步方式讀寫（SyncRed&SyncWrite）

同步方式是在讀或?qū)懙拈_始之后方法不返回，直到讀或?qū)懖僮鹘Y(jié)束。異步方式讀寫（AsyncRed&AsyncWrite）

異步方式是在讀或?qū)懙拈_始之后方法馬上返回，此時客戶端沒有得到從OPCServer返回的信息，客戶端可以繼續(xù)做別的工作，而讀或?qū)懖僮髟诤笈_進行。當讀寫操作完成之后，OPC通知客戶端讀取或?qū)懭胂嚓P(guān)的信息。這種方式的好處是不會阻塞用戶的其它進程。同步和異步讀寫是OPCGroup獨有的方法。5.2.10信息的讀和寫（1）OPCGroup信息讀和寫265.3.OPC性能5.3.1OPC性能評價指標系統(tǒng)的響應(yīng)時間；

信息刷新最慢速度。5.3.2影響OPC性能的因素

Group/Item的數(shù)量及Item數(shù)據(jù)類型；

在同一時間數(shù)據(jù)刷新的項數(shù)；

OPC客戶端和Server是否在同一計算機上運行，也就是說采用COM還是DCOM；

計算機的速度。5.3.OPC性能5.3.1OPC性能評價指標系統(tǒng)的響27一、信息化制造與物流自動化二、基于摩擦驅(qū)動的物流柔性自動化技術(shù)三、AGV技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用四、非接觸供電技術(shù)主要內(nèi)容一、信息化制造與物流自動化主要內(nèi)容28100%免維護，無需電池；對速度和加速度沒有限制；可工作于危險環(huán)境中；理想的無污染應(yīng)用，無噪音；適用于復(fù)雜的磁軌布局和移動布局；在潮濕的環(huán)境中也是安全的。IPT優(yōu)勢100%免維護，無需電池；IPT優(yōu)勢29數(shù)字化——發(fā)展的核心精密化——發(fā)展的關(guān)鍵極端化——發(fā)展的焦點自動化——發(fā)展的條件集成化——發(fā)展的方法網(wǎng)絡(luò)化——發(fā)展的道路智能化——發(fā)展的前景綠色化——發(fā)展的必然制造技術(shù)的發(fā)展趨勢數(shù)字化——發(fā)展的核心制造技術(shù)的發(fā)展趨勢301.3現(xiàn)代制造的特征

速度（Speed）在生產(chǎn)底層控制和上層企業(yè)資源管理系統(tǒng)有機集成的基礎(chǔ)上，將供應(yīng)商和客戶納入到企業(yè)自身的供應(yīng)鏈中，及時知道下游客戶需求情況，讓上游的供應(yīng)商及時了解企業(yè)原材料的庫存情況、配套情況，在供應(yīng)商、商家、客戶三者之間沒有形成一個有效的閉路，實現(xiàn)對市場的快速響應(yīng)。

柔性

（Flexibility）

在通過互聯(lián)網(wǎng)實施EAM（EnterpriseAssetManagement），合作伙伴基于一定的資產(chǎn)運作程序和ISO認證都可共享資產(chǎn)、程序和加工方面的信息，使得制造系統(tǒng)更加柔性。

集成（Integration）利用集成的控制平臺實現(xiàn)制造過程與商務(wù)過程的并行實施，使工作流、信息流和物流運作相互協(xié)調(diào)，增加操作的敏捷性?？梢暬╒isibility）向客戶和供應(yīng)商提供各種數(shù)字和圖像信息，實現(xiàn)制造過程可視化。在增加對企業(yè)的了解，提高對企業(yè)的信心的同時，加強對企業(yè)的監(jiān)督。1.3現(xiàn)代制造的特征速度（Speed）312.計算機集成制造2.1背景與理念

Dr.JosephHarrington1974年提出CIM的制造理念：

ComputerIntegratedManufacturing(CIM)用計算機通過信息集成、過程集成、企業(yè)集成實現(xiàn)現(xiàn)代化生產(chǎn)制造，求得企業(yè)的總體效益的一種先進的制造理念。根據(jù)這個理念開發(fā)的系統(tǒng)叫做CIMS。2.計算機集成制造2.1背景與理念Dr.Jo32在中國經(jīng)過10多年的發(fā)展，結(jié)合新的技術(shù)演變?yōu)椋篊ontemporaryIntegratedManufacturingSystem現(xiàn)代集成制造2.2CIMS基本組成

生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)(ERP/MRPII)工程設(shè)計系統(tǒng)（CAD/CAM/CAPP/PDM）生產(chǎn)自動化系統(tǒng)（FMS/DNC）質(zhì)量管理信息系統(tǒng)（CAQ）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在中國經(jīng)過10多年的發(fā)展，結(jié)合新的技術(shù)演變?yōu)椋?.233第二章DNC系統(tǒng)

2.1概述2.1.1DNC定義DNC是用一臺或多臺計算機，對多臺數(shù)控設(shè)備實施綜合控制的一種方法，是機械制造系統(tǒng)的一個重要發(fā)展。DNC系統(tǒng)屬于自動化制造系統(tǒng)的一種模式。2.1.2DNC發(fā)展過程群控（DirectNumericalControl）

直接數(shù)字控制（DirectNumericalControl），也有人稱它為“群控”（60‘s）第二章DNC系統(tǒng)2.1概述2.1.1D34分布式數(shù)控（DistributedNumericalControl）

DNC系統(tǒng)實施分級控制，CNC計算機直接控制生產(chǎn)機床并與DNC系統(tǒng)主機進行信息交互，DNC主機也可與其它計算機進行信息的交互。DNC系統(tǒng)配置的這種發(fā)展，使DNC的含義由直接數(shù)控變?yōu)榉植际綌?shù)控（DistributedNumericalControl）。（70’s）柔性DNC（FlexibleDistributedNumericalControl）DNC系統(tǒng)不僅用計算機來管理、調(diào)度和控制多臺NC機床，而且還與CAD/CAPP/CAM、物料輸送和存貯、生產(chǎn)計劃與控制相結(jié)合，形成了柔性分布式數(shù)字控制（FlexibleDistributedNumericalControl：FDNC）系統(tǒng)。（80’s）分布式數(shù)控（DistributedNumericalC352．4DNC通信系統(tǒng)的物理連接采用RS－232C或RS422采用RS-232C或RS422連接方式實現(xiàn)起來比較方便，成本也比較低，但也帶來以下一些問題：

（1）傳輸距離短。如RS-232C的傳輸距離不超過50m，20mA電流環(huán)和RS-422/RS-423為1000m左右；（2）傳輸不夠可靠。這些接口和連接電纜的抗干擾能力較差，而且其傳輸過程的檢錯功能較弱；（3）傳輸速率低，實時性差，響應(yīng)速度慢；（4）系統(tǒng)規(guī)模有限。由于一臺計算機不可能提供很多串行接口，所連設(shè)備很有限，因此整個系統(tǒng)的規(guī)模就不可能很大；（5）電纜費用高，系統(tǒng)復(fù)雜性增加。每臺設(shè)備都需一條來自DNC主機的通信電纜，因此整個系統(tǒng)的電纜費用很大，而且導(dǎo)致系統(tǒng)環(huán)境的復(fù)雜性也大大增加。（6）系統(tǒng)的擴展不容易。當系統(tǒng)需擴充時，不但要修改系統(tǒng)軟件，而且也要更改硬件。2．4DNC通信系統(tǒng)的物理連接采用RS－232C或R36采用計算機網(wǎng)絡(luò)通信接口新一代的CNC裝置為了能連入到DNC、FMS中設(shè)置了可直接與網(wǎng)絡(luò)連接的專用通訊微處理器接口，通過該接口可以把數(shù)控設(shè)備連接在工業(yè)局域網(wǎng)（LAN）中。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議大多采用ISO開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型七層結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的有關(guān)協(xié)議。專用網(wǎng)絡(luò)：DATA－HIGHWAY（DH）、（DH+）

MAP網(wǎng)和工業(yè)以太網(wǎng)：FANUC、Simens、AB等。

現(xiàn)場總線（FieldBus）

-結(jié)構(gòu)簡單、協(xié)議直觀；-價格低廉、性能穩(wěn)定；-實時性較高，抗干擾能力強，適用與工業(yè)現(xiàn)場通信。

DeviceNET采用計算機網(wǎng)絡(luò)通信接口新一代的CNC裝37第三章柔性制造系統(tǒng)

（FMS）3.1FMS概述3.1.1制造柔性

制造柔性是指一個制造設(shè)備或系統(tǒng)對生產(chǎn)需求變化的適應(yīng)能力，通常制造柔性體現(xiàn)在以下幾個方面：制造設(shè)備的柔性制造設(shè)備通過配備相應(yīng)的刀具、量具、夾具、NC程序等，使得此設(shè)備具有制造給定零件族中任何零件的能力；（這是一種固有的柔性，它與制造設(shè)備所具有的相關(guān)功能有關(guān)，如機附刀庫的容量、控制的運動軸數(shù)等。）

（FlexibleManufacturingSystem，簡稱FMS）第三章柔性制造系統(tǒng)（FMS）3.1FMS概述338加工柔性

以不同加工工序和工藝加工一個零件的能力或在給定的一個工藝規(guī)劃下以不同的加工路線實現(xiàn)零件的加工（制造工作站間和加工功能間的互換和替代）。產(chǎn)品柔性

能夠經(jīng)濟、快速地轉(zhuǎn)變生產(chǎn)產(chǎn)品的能力。零件流動路線柔性

當系統(tǒng)出現(xiàn)局部故障時，能重新選擇零件加工路徑，并繼續(xù)進行加工的能力。

產(chǎn)量柔性系統(tǒng)運行可適應(yīng)不同的生產(chǎn)批量，并具有良好的生產(chǎn)效益。

加工柔性產(chǎn)品柔性零件流動路線柔性產(chǎn)量柔性39系統(tǒng)重構(gòu)柔性系統(tǒng)具有重構(gòu)柔性，可以生產(chǎn)需求發(fā)生變化時，系統(tǒng)可以方便地擴展、收縮或重構(gòu)。

故障控制柔性當系統(tǒng)中的設(shè)備出現(xiàn)故障時，制造系統(tǒng)對故障的處理能力

。

3.1.2FMS定義

柔性制造系統(tǒng)（簡稱FMS）是由數(shù)控加工設(shè)備、物料儲運裝置和計算機控制系統(tǒng)等組成的自動化制造系統(tǒng)。它包括多個柔性制造單元，能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)的變化迅速進行調(diào)整，適用于多品種中、小批量生產(chǎn)。（依據(jù)：中華人民共和國國家軍用標準－武器裝備柔性制造系統(tǒng)術(shù)語）

系統(tǒng)重構(gòu)柔性故障控制柔性3.1.2FMS定義403.1.3FMS的組成與功能

硬件系統(tǒng)（第一部分）

制造設(shè)備：數(shù)控加工設(shè)備（如加工中心）、測量機、清洗機等；自動化儲運設(shè)備：傳送帶、有軌小車、AGV、搬運機器人、立體庫、中央托盤庫、物料或刀具裝卸站、中央刀庫等；計算機控制系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)（第二部分）系統(tǒng)支持軟件：操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。

FMS運行控制系統(tǒng)：動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)、實時故障診斷系統(tǒng)、生產(chǎn)準備系統(tǒng)，物料（工件和刀具）管理控制系統(tǒng)等（1）FMS的組成

3.1.3FMS的組成與功能硬件系統(tǒng)（第一41（2）FMS的功能

能自動控制和管理零件的加工過程，包括制造質(zhì)量的自動控制、故障的自動診斷和處理、制造信息的自動采集和處理；通過簡單的軟件系統(tǒng)變更，便能制造出某一零件族的多種零件；自動控制和管理物料（包括工件與刀具）的運輸和存儲過程；能解決多機床下零件的混流加工，且無需增加額外費用具有優(yōu)化的調(diào)度管理功能，無需過多的人工介入，能做到無人加工。（2）FMS的功能能自動控制和管理零件的加工過程，包括制造42柔性制造系統(tǒng)：兩臺或兩臺以上的數(shù)控機床或加工中心或柔性制造單元所組成，配有自動輸送裝置，自動上下料裝置。托盤庫，自動化倉庫，中央刀庫等。并有計算機綜合控制功能，數(shù)據(jù)管理功能，生產(chǎn)計劃和調(diào)度管理功能和監(jiān)控功能等。柔性制造系統(tǒng)：433．3FMS物料儲運系統(tǒng)3．3．1FMS物料儲運系統(tǒng)概述(1)FMS物料儲運系統(tǒng)

柔性制造系統(tǒng)中物料傳送系統(tǒng)就是把各工作站聯(lián)接起來，實現(xiàn)物料傳送的自動化系統(tǒng)。根據(jù)傳送對象不同，可分為用于傳送工件的工件流子系統(tǒng)和用于傳送刀具的刀具流子系統(tǒng)。

（2）FMS物料儲運系統(tǒng)的功能物料自動存儲功能

物料存儲設(shè)備：自動化立體庫（ASRS），中央托盤區(qū)、裝卸站、刀具進出口站、中央刀庫、機附刀庫等3．3FMS物料儲運系統(tǒng)3．3．1FMS物料儲運系統(tǒng)44物料自動傳送功能

物料自動化傳輸設(shè)備：工業(yè)機器人、傳送帶、有軌小車、自動導(dǎo)向小車（AutomatedGuidedVehicle,AGV）等。AGV物料自動傳送功能物料自動化傳輸設(shè)備：工業(yè)機器人、傳送帶、45AGV的基本原理AGV有別于有軌自動運輸小車是AGV的運行不依靠于固定的運行軌道，而是通過采用不同的引導(dǎo)方式來控制運行路線。AGV的導(dǎo)引方式分為有線導(dǎo)引和無線導(dǎo)引。如激光導(dǎo)引就是無線導(dǎo)引中的一種。有線導(dǎo)引又有電磁感應(yīng)式和光發(fā)射導(dǎo)引式。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的導(dǎo)引方式層出不窮，如模式識別導(dǎo)引、陀螺導(dǎo)引等。

（1）導(dǎo)引方式

電磁感應(yīng)式

感應(yīng)線圈（左）感應(yīng)線圈（右）導(dǎo)向線導(dǎo)引電流一般頻率較低（小于15kHz），低壓（小于40V），消耗電流的強度小于600mA。

AGV的基本原理AGV有別于有軌自動運輸小46AGV系統(tǒng)導(dǎo)航技術(shù)磁感應(yīng)導(dǎo)航（Wirenavigation）視覺導(dǎo)航（Cameranavigation）磁導(dǎo)航（Magnetnavigation）激光導(dǎo)航（Lasernavigation）綜合導(dǎo)航（Multi-modenavigation）

AGV系統(tǒng)導(dǎo)航技術(shù)磁感應(yīng)導(dǎo)航（Wirenavigation47（2）AGV運行路徑的選擇

AGV運行路徑的選擇，是AGV使用過程中一個重要的問題，因為AGV從一個站點運行到另一個站點往往有多條路徑可選擇，我們希望能選擇一條合理的運行路徑，從而提高系統(tǒng)的效率。

ADBCOEOA→AC→CD→DEOA→AB→BD→DEOA→AB→BC→CD→DE。

從O點到E點：（2）AGV運行路徑的選擇AGV運行路徑的選48l

具有良好的柔性；l

減少勞動力需求；l

不同的AGV能夠在同一個系統(tǒng)中運行；l

在系統(tǒng)中即使有個別AGV不能正常工作，系統(tǒng)不會癱瘓；l

系統(tǒng)容易擴展；l

提高了產(chǎn)品設(shè)備運輸?shù)陌踩?；l

高的可靠性；l

減少占用空間；l

需要少的能源，并且運行低噪音；l

容易安裝，維護方便；l

易于與其它自動化系統(tǒng)集成。AGV的特點缺點主要表現(xiàn)為一次性投入成本較高，因而投資回收期變長；第二它主要適用于室內(nèi)，在環(huán)境惡劣的露天環(huán)境不宜采用，對由磁導(dǎo)向裝置的AGV，不能在金屬地位上運行。l

具有良好的柔性；AGV的特點缺點主要表現(xiàn)為一494.2新一代集成的網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)4.2.1兩種通信模式的基本特點比較

主/從式或者源/目的地（Source/Destination

）

生產(chǎn)者/消費者（Producer/Consumer）或者

出版者/訂閱者（Publisher/Subscriber）

4.2新一代集成的網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)4.2.1兩種通信模式50主/從通信模式缺點：優(yōu)點：通訊關(guān)系清晰，容易理解和實現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)通訊效率高；具備較高的通訊的實時性；高確定性；網(wǎng)絡(luò)通訊可重復(fù)性。通訊帶寬浪費嚴重；無法保證通訊的確定性；無法保證通訊的可重復(fù)性對制造廠商有更高的要求。生產(chǎn)者/消費者模式主/從通信模式缺點：優(yōu)點：通訊關(guān)系清晰，容易理網(wǎng)絡(luò)通訊效514.2.2兩種通信模式的通信技術(shù)細節(jié)比較

源/目的地模式每個數(shù)據(jù)包必須含有特定的源和目的地址字段；由于數(shù)據(jù)到達