柔性制造系统中文

柔性制造系统

Henning Dierks

摘要：在本文中，我们呈现了基于PLC和以可视的的个人计算机为基础的MMI和DAS 单元的柔性制造系统（FMS）的设计与运行。一个FMS系统的关键方面是它在适应一个艰巨程序运行时的灵活性。PLC利用基于MMI/DAS的PC机为FMS的应用提供可行的方案，其中PLC在执行快速有序的控制策略中是最优化的。运行MMI/DAS前端的PC机提供直观的操作界面，具有丰富的图形和报告工具。来自于PC机的信息就会发布在一个公司的局域网或者利用主从式技术建立起来的网络上。目前，利用潜在的微处理器技术和软件编程工具的集合体，许多用户发现PLC提供了一种高效益的能在中小型产品生产中实现实时控制的解决方案，尤其在与使用混合系统的PC机结合时。这篇文章的主要任务在于展示PLC是通过个人电脑的信息的自动化流通和接受运营商的指示来迅速响应和重复控制任务的，从而提供给用户了一个修改和监测过程作为要求改变的工具。

关键词:PLC(电器与可编程控制)、FMS（柔性制造系统）、 PC（个人计算机）

1.简介

在各种各样的产品制造工业中，最自动化的一种生产形式柔性制造系统，该系统最早在20世纪70年代出现。自从FMS系统能够为提高大批量生产提供很高的潜力，FMS系统的数量就大大增加了。这个世界的加速度归功于不断增长的全球竞争力，不断减少的产品生产的循环周期以及生产成本的降低。

一般来说，以模块化的子系统形式出现的FMS系统由一个机器群或者其他自动化工作站组成，例如数控机床，机器人，可视系统以及一个工程站。这些部件通过一个物理操控系统联系并且通常由一个计算及驱动。每个模块化系统需要一个独立的个体模块控制系统，不同的原件有不同的个人控制器控制。所有的模块系统像往常一样有计算机控制。这些控制单元在一个高水平控制器的监视器下完成他们的任务。对这个系统来说，控制装置和信息的流动都需要实现自动化。FMS系统的关键的一方面在于它适应控制任务变化的能力。这个灵活性包括它可以生产类型的数量和能力，执行的顺序和重复往复流动的能力。最后，该控制平台应该有是信息流动自动化的能力。

典型地，通常有三类系统运用了FMS：小型计算机，微型计算机和PLC。小型计算机最适合应用于复杂的、大规模的、连续的、监管的控制应用。PLC用于快速的和重复的逻辑控制。PC机则适合操作界面功能。主要地，PLC用以代替硬接线继电器以运行在工业环境中。这样有利于工厂的维修人员和工程师给进他们和维护人员的保养工作。普遍的，伴随着基本的微处理器技术和软件编程技术的融合，许多用户发现PLC提供了一

种高效益的能在中小型产品生产中实现实时控制的解决方案，尤其在与使用混合系统的PC机结合时。

这篇论文的意义在于阐述最先的FMS系统。该文章阐述了由PLC控制的、以PC机为基础的可视化人机接口以及DAS的设计和建设。具体的组织情况如下。第2部分的开始描述了在NJIT制造系统工厂车间中心的FMS.第3部分给出了FMS的业务描述。第4、5部分控制PLC的应用和以个人电脑为基础的MMI/DAS。第6部分总结了控制PLC的应用和以个人电脑为基础的MMI/DAS的FMS。

2.柔性控制系统的描述

SI处理传输系统

该部分由A、B、C、D四部分组成，每部分都安装有固定装置，两个传输台TT1和TT2和为每个工作站运输材料的双传送带。

图1 柔性制造系统

NASA II数控铣床

该铣床接收矩形固体构件和依据电脑控制器的规定尺寸制成各种各样的元件。

GE P50 机器人

一个共享的机器人用来装卸数控铣床与传输系统之间的原料，以及部分机站与传送系统之间的原材料。它包括由PLC分配的五个电脑程序。计算机程序指导机器人运输部分机站和小车、数控机床和小车之间的原料。后两个程序在接受或拒绝领域替换已完成的部分。图像机站部分

该站有一个重力溜槽，这个溜槽提供长方形固态胚料作为原材料。这个机站还有两本类型，分别是接受单元和拒绝单元。

计算机可视系统

这个可视系统为自动可视检测提供帮助。他是一个菜单驱动，64位的边缘检测系统。铣床

IBM7535工业化机器人是能钻出各种孔的自动化钻孔机。

总之，FMS系统有两个机器人，一个数控铣床，一个原料传送系统，包括运输车辆和定位限位开关和一个可视系统，由GE-Series六可编程序控制器(PLC)监测和由基于MMI/DAS 的个人计算机监视。

3.操作描述

FMS的操作流程有以下步骤所示：

1.最初的，四辆运输车输送系统都是空的、可用的，从而输送它上面的原料。

2.G E机器人一个接一个的运输四部分到输送系统上的四个小车。轨道按顺时针输送。

3.图二展示了一旦不同类型的四个部分被装载后四个小车的位置。

4.IBM机器人在铣床每个空白的部分钻各式各样的孔当作小车停止的地方。

5.GE机器人移动到传送带，重新从小车所在的位置X1移动这一部分，并把它装载到数控机床表上的装置物。

6. 一旦这一部分装载到数控机床上，机器人撤回并且铣床根据要求铣成矩形。

7. 铣床运行后，机械手移动到铣床来重新移动按尺寸制造的那一部分。

图2 装载后小车的位置

8.机器人把完成的零件放到传送系统中相同的小车上。

9.信号被传送到可是照相机上来检视这一部分。

10.可视系统分析这一部分并且输出一个信号来指导机器人接受或者拒绝这一部分。

11.机器人既运行一个接受程序在接受区来代替这一部分或者运行一个拒绝程序在拒绝区来代替这一部分。

12.GE机器人执行部分图像站并给小车一个新的指令。

13.小车重新进入系统中执行下一个循环。

4.PLC控制的FMS

FMS系统的显著特征如下：

1.系统容易配置，修改为容纳改变和更新，因为系统的阶梯逻辑能力。

2.相似地，该系统易于编程和储存文件。

3.该系统很容易维护并且故障降低，为在线诊断能用来查明故障并增强维修能力。

4.当然，该系统很容易与计算机联系在一起。

PLC是一种广泛应用与工业控制中的工业计算机。它能够存储指令执行控制功能,如顺序、时间、计数、算术、数据处理、和通讯控制工业机器和过程。LC被选择来表现FMS的控制任务，这个任务基于以下特点:

1.良好的稳定性。

2.更容易维护。

3.在控制需求改变时可以被重复编程。

4.可以与其他计算机进行通讯和联网。

在应用程序里，GE-S7PLC装有存储库和I/O接口：8端口/模块的120VAC输入模块、 8端口/模块的24VDC输入模块和8端口/模块的120VAC输出模块。

5.一个人计算机为基础的可视操作界面

随着微处理器技术和软件技术的融合，电脑已经在操作界面应用中变得非常有用。运行MMI/DAS前端的个人电脑很有用，可以很直观的操作应用，有很多有用的图形和制报告的工具。这些个人电脑上的信息可以通过局域网或客户服务技术网络传播。

基于MMI/DAS技术的个人计算机用来检测过程和记录数据。首先。它打开操作者与过程之间的窗口，然后在显示器上显示进程信息。如果生产的需求发生变化时，它可以允许操作者在没有改变梯形逻辑的情况下修改时间停滞常数和报警设计控制量。其次，它提供了一个自动数据记录装置。它有能力完成创造批次，换档以及每天日志报告。来自于个人计算机的信息可以通过主从式技术分布到本地的局域网络。通过用现在一流的GENESIS为以PC机为基础的Windows软件编制应用程序，它从PLC通过RS232接口提供数据。这种途径允许个人计算机与控制器、编程终端、操作器接口以及数据采集系统相结合在一个单元上。以PC 机为基础的MMI/DAS软件提供了一个以图标为基础和鼠标驱动的开放式系统来设计一个实时控制策略和动态运行显示。随着结构特点的开放，它支持应用程序用户和局域网接口。

MMI/DAS软件的其它部分是丰富的，并是友好的用户图形生成器。这个图形生成器是一个面向对象的以CAD为基础的工具。这个图像工具允许用户发出直观的、有用的人机界面屏

幕来显示FMS的动态地位。

6.总结

这个特定的FMS完全被一个混合控制平台控制。这个平台由PLC控制的基于PC 机的监控接口单元和数据数据采集系统组成。柔性制造的趋势需要更多的开放系统控制和能承受起的灵活性。显然，应用程序的大小和属性影响定案。PLC和PC机混合监督控制平台提供了一个具有成本效益的解决方案来实时控制和自动化。通过控制系统的可靠性、设备的维修、软件的可维护性和系统的灵活性来达到系统的改善。自动化的DAS系统有能力去发出批量的、轮流的来报告进程和设备报警，并刷新过程数据。