第三讲 自动化制造系统的组成ppt课件
自动化制造系统
自动化制造系统自动化制造系统是一种利用计算机技术和自动控制技术，实现生产过程的自动化和智能化的系统。
该系统通过自动化设备、传感器、执行器等组成的硬件设备，以及计算机软件和信息技术的支持，实现对生产过程的全面控制和管理。
一、系统架构自动化制造系统的架构包括硬件层、控制层和信息层三个部分。
1. 硬件层：包括自动化设备、传感器、执行器等。
自动化设备包括机械手臂、传送带、机床等，用于完成生产过程中的各项操作。
传感器用于感知生产过程中的各种参数，如温度、压力、速度等。
执行器用于控制自动化设备的运动。
2. 控制层：包括控制器、PLC（可编程逻辑控制器）等。
控制器是系统的核心部分，负责对自动化设备进行控制和调度。
PLC是一种专门用于工业自动化控制的计算机，可实现逻辑控制、数据处理和通信等功能。
3. 信息层：包括计算机软件和网络。
计算机软件用于实现对自动化制造系统的监控和管理，包括生产计划、生产调度、质量管理等功能。
网络用于实现系统内部各个部分之间的通信和数据传输。
二、系统功能自动化制造系统具有以下主要功能：1. 生产计划和调度：根据市场需求和产品特性，制定生产计划，并实时调整生产进度，以实现生产效率的最大化。
2. 自动化操作：通过自动化设备和传感器，实现生产过程中的自动化操作，如装配、加工、包装等。
3. 质量控制：通过传感器和控制器，对生产过程中的质量参数进行监测和控制，确保产品质量符合要求。
4. 故障诊断和维护：通过传感器和控制器，对自动化设备进行故障诊断，并提供相应的维护建议。
5. 数据分析和优化：通过对生产过程中的数据进行分析，找出生产过程中的瓶颈和问题，并提出优化方案，以提高生产效率和降低成本。
三、系统优势自动化制造系统相比传统的手工操作和半自动化生产线具有以下优势：1. 提高生产效率：自动化设备和控制系统能够实现高速、高精度的操作，大大提高了生产效率。
2. 降低生产成本：自动化设备和控制系统能够减少人力投入，降低生产成本。
自动化制造系统
自动化制造系统自动化制造系统是一种集成了各种自动化设备和控制系统的生产工艺系统，旨在提高生产效率、降低成本、提高产品质量。
它通过自动化技术和信息技术的应用，实现了生产过程的自动化、智能化和数字化。
一、系统概述自动化制造系统由以下几个主要组成部分构成：1. 自动化设备：包括机器人、传感器、执行器等，用于实现生产过程中的自动化操作。
2. 控制系统：包括PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分布式控制系统）等，用于对自动化设备进行控制和监控。
3. 信息系统：包括MES（制造执行系统）、ERP（企业资源计划）等，用于实现生产过程的信息化管理和优化。
4. 通信网络：用于实现各个组成部分之间的数据传输和通信。
二、系统功能1. 自动化生产：自动化制造系统能够实现生产过程的自动化操作，减少人工干预，提高生产效率和一致性。
2. 生产计划与调度：系统能够根据订单需求和生产能力进行生产计划与调度，确保生产进度和交货期的准确性。
3. 质量控制：系统能够通过传感器和控制系统对生产过程进行实时监控和数据采集，实现质量控制和质量追溯。
4. 故障诊断与维护：系统能够通过自动化设备和控制系统的数据反馈，实现故障诊断和维护，提高设备的可靠性和可用性。
5. 数据分析与优化：系统能够对生产数据进行分析和挖掘，提供生产过程的优化建议，提高生产效率和产品质量。
三、系统特点1. 高度集成：自动化制造系统将各种自动化设备和控制系统进行集成，实现了生产过程的协同和一体化管理。
2. 灵活可扩展：系统能够根据生产需求进行灵活配置和扩展，满足不同规模和复杂度的生产要求。
3. 高效节能：自动化制造系统通过优化生产过程和能源利用，实现了生产效率的提高和能源消耗的降低。
4. 数据化决策：系统能够通过数据采集和分析，提供决策支持和优化方案，帮助企业做出科学的决策。
5. 安全可靠：系统采用了多重安全保护措施，确保生产过程的安全性和设备的可靠性。
四、应用领域自动化制造系统广泛应用于各个行业，包括汽车制造、电子制造、食品加工、医药制造等。
自动化制造系统
自动化制造系统自动化制造系统是一种将机械设备、电子技术和计算机技术相结合的先进制造技术，旨在提高生产效率、降低成本、提高产品质量和灵活性。
它通过自动化设备和计算机控制系统来执行生产任务，实现生产过程的自动化和智能化。
一、系统概述自动化制造系统由以下几个主要组成部分构成：1. 设备部分：包括各种机械设备、传感器、执行器等，用于完成生产任务。
2. 控制系统：通过计算机控制设备的运行，实现生产过程的自动化控制。
3. 信息管理系统：负责收集、传输和处理生产过程中产生的各种数据和信息。
4. 人机界面：提供人机交互界面，使操作人员能够监控和控制系统的运行。
二、功能要求1. 自动化控制：系统能够根据生产计划和工艺要求自动调节设备的运行参数，实现生产任务的自动化执行。
2. 优化调度：系统能够根据生产计划和设备状态，对生产任务进行合理的调度和优化，提高生产效率。
3. 质量控制：系统能够对生产过程中的关键参数进行实时监测和控制，确保产品质量符合要求。
4. 故障诊断与维修：系统能够对设备故障进行自动诊断，并提供相应的维修方案和指导。
5. 数据管理与分析：系统能够对生产过程中产生的数据进行收集、存储和分析，为生产决策提供依据。
三、性能指标1. 生产效率：系统能够实现生产过程的高效率运行，提高生产速度和产量。
2. 设备利用率：系统能够最大限度地利用设备资源，减少设备闲置时间。
3. 产品质量：系统能够确保产品质量符合标准要求，降低次品率。
4. 故障率：系统能够降低设备故障率，提高设备的可靠性和稳定性。
5. 响应时间：系统能够实时响应生产任务的变化，快速调整设备运行参数。
四、安全要求1. 设备安全：系统能够确保设备在运行过程中的安全性，防止事故和人身伤害的发生。
2. 数据安全：系统能够对生产过程中的数据进行保护，防止数据泄露和篡改。
3. 环境安全：系统能够符合环境保护要求，减少对环境的污染和破坏。
五、系统架构自动化制造系统采用分布式控制架构，包括以下几个层次：1. 传感器与执行器层：负责采集生产过程中的各种数据和信号，并控制设备的运行。
自动化制造系统概述41页PPT
1-2 基本概念
制造系统：为达到制造目的而构成的物理或组织系统
制பைடு நூலகம்
人员
设备
硬件
造
组织机构
系 管理方式
统
技术系统
软件
1-2 基本概念
按照自动化程度对制造系统分类
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
自动化制造系统
Automatic Manufacturing System
第一章 AMS概述
1-1 本课程的主要内容及要求 1-2 基本概念 1-3 自动化制造系统的定义、组成 1-4 制造系统的发展历程 1-5 制造系统的发展趋势及实现原则 1-6 自动化制造系统的评价指标 1-7 系统工程与自动化制造系统方法论
例：低精度元件组成高精度系统 在计算机等数字设备中，采用以“0”和“1”两个状
态工作的电子器件，通过非线性方法相联接，组成了高精 度数字化系统。
2010年第35届超级计算机评比，来自Cray的美洲豹Jaguar， 凭借1.75 PFlop/s(每秒1750万亿次)的计算能力傲视群雄。
我国“星云”计算机最高运算速度每秒3000万亿次 。
1-1 本课程的主要要求及方法
要求：
掌握自动化制造系统的基础理论与体系结构； 掌握自动化制造系统的管理与控制技术； 掌握自动化制造系统的分析与设计的基本方法； 提高从系统的角度分析问题和解决问题的能力。
方法：
在学习本课程时，应联系实际，在掌握理论知识的同 时，逐渐学会从系统的角度去看待制造、研究制造、 把握制造、发展制造。
中国制造业
2009年我国制造业占当年GDP的45％左右； 彩电、冰箱、洗衣机、空调器、照相机、收录机、
自动化制造系统 自动化制造系统(概述)PPT课件
直立和劳动创造了人类，而劳动是从制造工具
开始的。
——恩格斯 《自然辩证法 》
人猿相揖别，只几个石头磨过，小儿时节。 ——毛泽东 《贺新郎·读史 》
7
制造
物质财富是人类社会生存和发展的基础，制造是人 类创造物质财富最基本、最重要的手段
制造业对国民经济的贡献
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发展简史（2）
材料的发展、金属工具的出现（续）
体力
干扰
需求 人脑
机构 机器
加工 对象
产品
人的 感官
❖ 材料 ❖ 能量 ❖ 信息
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发展简史（3）
动力机械、加工设备的发展
❖ 公元前100年：罗马，水车；中国，水轮机雏形 ❖ 公元1世纪： 亚力山大，希罗，反动式汽轮机雏形 ❖ 公元25-221年：中国，杜诗，冶铸鼓风用水排 ❖ 公元265-420年：中国，杜预，水轮驱动的水转连磨 ❖ 公元700年： 波斯，风车 ❖ 1127年：中国，水转纺车 ❖ 1131年：中国，燃汽机雏形 ❖ 1629年：意大利，冲动式汽轮机雏形 ❖ 1698年：意大利，萨弗里，首次将蒸汽用于工业动力 ❖ 1705年：英国，纽科门，活塞式蒸汽机 ❖ 1769年：英国，瓦特，实用蒸汽机专利 ❖ 1838年：俄国，雅可比，直流电动机 ❖ 1897年：美国，西屋公司，两相交流感应电动机
自动化制造系统
2011年2月
1
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
前言
一、课程性质及其设置目的与要求 （一）课程性质和特点 《自动化制造系统》课程是机械工程及自动化专业的一门重要的专业课程。
第三章自动化制造系统的组成介绍PPT课件
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自动化物料存储系统
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第四节 刀具准备及储运系统
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一、概述
刀具准备与储运系统为各加工设备及时 提供所需要的刀具，从而实现刀具供给自 动化，使自动化制造系统的自动化程度进 一步提高。
– 刚性自动线中
刀具的更换是定时强制换刀，由调整工人进行。刀 具供给部门准备刀具，并进行预调。
– FMS中
随着被加工零件的变化和刀具磨损、破损，需要进 行定时强制性换刀和随机换刀。
自动化加工设备、工件储运系统、刀具储运系统和多
1.自动化加工设备 组成FMS的自动化加工设备有数控机床、加工中心、
车削中心等，也可能是柔性制造单元。 13
四、柔性制造系统
2.工件储运系统 FMS工件储运系统由工件库、工件运输设
备和更换装置等组成。工件库包括自动化立体仓 库和托盘（工件）缓冲站。工件运输设备包括各 种传送带、运输小车、机器人或机械手等；工件 更换装置包括各种机器人或机械手、托盘交换装 置等。 3. FMS的刀具储运系统由刀具库、刀具输送装置和 交换机构等组成。
三坐标测量机是一种检测工件尺寸误差、形位误差以及 复杂轮廓形状的自动检测装置。它可以单独使用或集成到 FMS中，与FMS的加工过程紧密耦联。 • 三坐标测量机的结构特点
– 立式CMM一般是龙门结构，卧式为悬臂结构。 – CMM的工作台、导轨、横梁多用高质量的花岗岩组成，许多采用
托盘交换装置：是ＭＣ与工件输送设备之间的连接装置，回转式和 往复式。
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二、工件输送设备
• 运输小车
1. 有轨小车（RGV）
• ＲＧＶ有何种驱动方式？ • RGV靠什么实现导向？ • 前面销杆除导向作用外还有何作用？
– 有轨小车的特点是：
自动化制造系统
自动化制造系统自动化制造系统是一种集成了各种先进技术和设备的生产系统，旨在提高生产效率、降低成本、提高产品质量和灵活性。
该系统利用计算机、机器人、传感器和控制器等技术，实现生产过程的自动化和智能化。
一、系统结构和组成自动化制造系统通常由以下几个主要组成部分构成：1. 控制系统：控制系统是自动化制造系统的核心，包括硬件和软件两个方面。
硬件方面，控制系统通常由PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分散控制系统）和SCADA（监控与数据采集系统）等组成。
软件方面，控制系统通常由编程和监控软件构成，用于编写和执行生产过程中的控制程序。
2. 传感器和执行器：传感器和执行器用于感知和执行生产过程中的各种物理量和动作。
例如，温度传感器、压力传感器、光电传感器等用于感知环境条件；马达、气缸、电磁阀等用于执行机械动作。
3. 机器人和自动化设备：机器人和自动化设备是自动化制造系统中的关键设备，用于代替人工完成繁重、危险或重复性高的工作。
例如，工业机器人用于装配、焊接、搬运等任务；自动化设备用于加工、包装、检测等任务。
4. 数据管理系统：数据管理系统用于收集、存储和分析生产过程中的数据。
通过对数据的分析和挖掘，可以帮助企业优化生产过程、提高产品质量和降低成本。
二、自动化制造系统的优势自动化制造系统具有以下几个显著的优势：1. 提高生产效率：自动化制造系统可以实现生产过程的连续化和高速化，大大提高生产效率。
机器人和自动化设备的使用可以减少人工操作时间，提高生产线的产能。
2. 降低成本：自动化制造系统可以减少人工成本和能源消耗。
机器人和自动化设备的使用可以减少人工操作，降低人工成本；自动化控制系统可以实现对能源的精确控制，降低能源消耗。
3. 提高产品质量：自动化制造系统可以减少人为因素对产品质量的影响，提高产品的一致性和精度。
机器人和自动化设备的使用可以减少人为误差，提高产品的加工精度；自动化控制系统可以实时监测和调整生产过程，确保产品质量符合要求。
第三章 自动化制造系统的组成
自动化制造系统 2. 工件储运系统 FMS工件储运系统由工件库、工件运输设备和更 换装置等组成。工件库包括自动化立体仓库和托盘 （工件）缓冲站。工件运输设备包括各种传送带、运 输小车、机器人或机械手等;工件更换装置包括各种机 器人或机械手、托盘交换装置等。 3. 刀具储运系统 FMS的刀具储运系统由刀具库、刀具输送装置和 交换机构等组成。
组合机床的特点： 组合机床的特点： ①工序集中，多刀同时切削加工，生产效率高； ②采用专用夹具和刀具(如复合刀具、导向套)，加工质量稳定； ③常用液压、气动装置对工件定位、夹紧和松开，实现工件装夹自动化； ④常用随行夹具，方便工件装卸和输送； ⑤更换主轴箱可适应同组零件的加工，有一定的柔性； ⑥采用可编程控制器控制可与上层控制计算机通信； ⑦机床主要由通用部件组成，设计、制造周期短，建造自动化速度快。
自动化制造系统
图1-5 柔性制造系统的组成
自动化制造系统
柔性制造系统的主要特点有：
①柔性高，适应多品种中小批量生产； ②系统内的机床在工艺能力上是相互补充和相互替代的； ③可混流加工不同的零件； ④系统局部调整或维修不中断整个系统的运作； ⑤多层计算机控制，可以和上层计算机联网； ⑥可进行三班无人干预生产。
自动化制造系统
图1-10 数控装置的基本组成框图
自动化制造系统 CNC系统由程序、输入输出设备、计算机数字控 制 装 置 、 可 编 程 控 制 器 （ PC 或 可 编 程 逻 辑 控 制 器 PLC）、主轴控制单元及速度控制单元等部分组成， 如图1-11所示。
自动化制造系统
图1-11 CNC系统框图
自动化制造系统
图1-2 柔性制造单元
自动化制造系统 图1-3所示是加工棱体零件的柔性制造单元。单元 主机是一台卧式加工中心，刀库容量为70把，采用双 机械手换刀，配有8工位自动交换托盘库。托盘库为环 形转盘，托盘库台面支承在圆柱环形导轨上，由内侧 的环链拖动而回转，链轮由电机驱动。
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§3.1自动化制造系统的常见类型
刚性自动线的组成：
♫ 自动化加工设备 ♫ 工件输送装置 ♫ 切屑输送装置 ♫ 控制系统 ♫ 刀具
刚性自动线生产率高，但柔性较差，当加工工件变化时，需要停机、 停线并对机床、夹具、刀具等工装设备进行调整或更换（如更换主轴箱、 刀具、夹具等），通常调整工作量大，停产时间较长。
“柔性”是指生产组织形式和生产产品及工艺 的多样性和可变性，可具体表现为机床的柔性、产 品的柔性、加工的柔性、批量的柔性等。
2
§3.1自动化制造系统的常见类型 20年代 刚性自动化
汽车后桥齿轮箱加工自动线
3
§3.1自动化制造系统的常见类型
1.刚性半自动化单机 除上、下料外，机床可以自动完成单个工艺过程的加工循环，这 样的机床称为刚性半自动化机床。 2. 它是在刚性半自动化单机的基础上增加了自动上、下料等辅助装 置而形成的自动化机床。 3. 刚性自动化生产线是多工位生产过程，用工件输送系统将各种自 动化加工设备和辅助设备按一定的顺序连接起来，在控制系统的作用 下完成单个零件加工的复杂大系统。
9
§3.1自动化制造系统的常见类型
图示是加工棱体零件的柔性制造单元。单元主机是一台卧式加工中心， 刀库容量为70把，采用双机械手换刀，配有8工位自动交换托盘库。托盘库 为环形转盘，托盘库台面支承在圆柱环形导轨上，由内侧的环链拖动而回 转，链轮由电机驱动。
带 托 盘 库 的 柔 性 制 造 单 元
10
检 测 单 元
机 械 手 单 元
辅 助 装 配 单 元
仓A
③ DNC系统中的数控机 床可各自独立加工， 亦可顺序加工。
④ DNC系统可进一步 提高数控机床的启 动率和生产率，并 改善生产管理。 其主要功能p52
7
§3.1自动化制造系统的常见类型
三、柔性制造单元(FMC)
柔性制造单元（FlexibleManufacturingCell）由单台数控机床、加工中心、工 件自动输送及更换系统等组成。
13
FMS柔性制造系统
数控加工 中心
立体仓库
自动堆垛机
数控车床 FMS控制平台
搬运机械手 传送带
AGV小车
视觉检测 系统
工件过渡平台
直角坐标 装配机器人
激光雕刻机
14
FMS柔性制造系统
15
FMS系统组成
FMS系统
加工检测系统
物流系统
软件集成
供 料 单 元
检 测 单 元
搬 运 单 元
加 工 单 元
§3.1自动化制造系统的常见类型
① FMC是在加工中心基础上发展起来的。一般由1台计算机控 制，由1-2台加工中心和自动储运系统组成。
② FMC适宜加工的零件种类一般为500～800种，每种零件的 年产量约为20～50件。
11
自动化制造系统的主要形式
50年代 柔性自动化
图7-3 综合自动化
图7-2 焊接机器人
6
§3.1自动化制造系统的常见类型
二、分布式数字控制（DNC）
① DNC(Distributed Numerical Control)称为分布式数控或计算机直接数控 又称群控，是用一台计算机向一群数控机床输出加工信息数据以控制各台
机床进行自动加工的数控系统。是实现CAD/CAM和计算机辅助生产管 理系统集成的纽带，是机械加工自动化的又一种形式。 ② DNC系统由中心计算机、外存储器、接口电路和远距离传输线、控制 装置和机床等主要部分组成。
1.自动化加工设备 组成FMS的自动化加工设备有数控机床、加工中心、车削中心等，也可能是 柔性制造单元。 2.工件储运系统 FMS工件储运系统由工件库、工件运输设备和更换装置等组成。工件库包括 自动化立体仓库和托盘（工件）缓冲站。工件运输设备包括各种传送带、运输小 车、机器人或机械手等;工件更换装置包括各种机器人或机械手、托盘交换装置等。 3. FMS的刀具储运系统由刀具库、刀具输送装置和交换机构等组成。 4. FMS可以根据生产需要配置辅助设备。辅助设备一般包括自动清洗工作站,自 动去毛刺设备,自动测量设备,集中切屑运输系统和集中冷却润滑系统等。
1. FMC FMC控制系统一般分为两级，分别是单元控制级和设备控制 （1）设备控制级。 （2）单元控制级。
2. FMC FMC （1）单元中各加工设备的任务管理与调度。 （2）单元内物流设备的管理与调度。 （3）刀具系统的管理。如图所示为一以加工回转体零件为主
的柔性制造单元。
8
§3.1自动化制造系统的常见类型
9 8 7 4
13
LAN
12
1011Βιβλιοθήκη 614 15 2
3
1—数控车床；
2—加工中心；
3—装卸工位；
4—龙门式机械手；
5—机器人；
6—加工中心控制器；
7—车床数控装置 ； 8—龙门式机械手控制器；
9—小车控制器； 10—加工中心控制器；
11—机器人控制器；12—单元控制器；
13、14—运输小车
柔性制造单元
第三章 自动化制造系统的组成
本章要点
3.1自动化制造系统的常见类型 3.2自动化加工设备 3.3 工件储运设备 3.4 刀具准备及储运系统 3.5 工业机器人 3.6 质量控制和运行监控系统 3.7 辅助设备 3.8 控制与通信系统
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§3.1自动化制造系统的常见类型
“刚性”的含义是指该生产线只能生产某种或生 产工艺相近的某类产品，表现为生产产品的单一性。 刚性制造包括组合机床、专用机床、刚性自动化生 产线等。
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§3.1自动化制造系统的常见类型
图示为加工曲拐零件的刚性自动线总体布局图。该自动线年生产曲拐零件 17000件，毛坯是球墨铸铁件。由于工件形状不规则，没有合适的输送基面，因而 采用了随行夹具安装定位，便于工件的输送。
(a)正视图；(b)俯视图
该曲拐加 工自动线由七 台组合机床和 一个装卸工位 组成。全线定 位夹紧机构由 一个泵站集中 供油。工件的 输送采用步伐 式输送带，输 送带用钢丝绳 牵引式传动装 置驱动。
70年代 综合自动化
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§3.1自动化制造系统的常见类型
四、柔性制造系统(FMS)
柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem）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了物料流和信息流的自动化。 其基本组成部分有：
自动化加工设备、工件储运系统、刀具储运系统和多层计算机控制系统等。