柔性制造系统码垛机单元的设计与仿真
系统仿真课程设计报告——柔性制造系统
仿真课程设计——柔性制造系统仿真与优化学院：机械工程学院专业：物流工程班级：物流081班姓名：黄维学号：40840220指导老师：赵宁时间：2012年3月目录1、设计内容与目的 (2)2、课程设计组织形式 (2)3、课程设计内容 (2)3.1 所需设计资料 (2)3.2 柔性制造系统仿真建模步骤 (3)3.3 仿真优化步骤 (3)3.4 课程设计内容要求 (3)3.5 最终提交内容 (4)3.6 课程设计具体要求 (4)4、课程设计基本目标 (4)5、课程设计基本材料 (5)5.1 柔性制造系统状况 (5)5.2 产品工艺状况 (7)5.3 订单状况 (8)6、主要技术 (9)6.1 传感器（sensor） (9)6.2 队列任务 (10)6.3 冲突化解 (11)6.4 注意问题 (12)7、柔性制造系统建模 (13)7.1 建模元素 (13)7.2 系统模型搭建 (13)7.3 Entity的属性设置 (14)7.4 AGV小车——Transporter (16)7.5 Track与sensor的设计 (16)7.6 队列任务与冲突化解 (17)7.7 模型中的各种方法 (18)7.7.1 Megettask方法 (18)7.7.2 控制小车方向的方法 (19)7.7.3 控制小车当前位置改变的方法 (19)7.7.4 控制工件从缓冲到小车的方法 (19)7.7.5 控制工件从小车到缓冲的方法 (20)7.7.6 控制设备加工时间的方法 (20)7.8 Chart (21)8、模型分析与优化 (22)8.1 基本模型的运行分析 (22)8.2 订单按时间分批投入 (23)8.3 订单按顺序循环投入 (23)8.4 多小车模型的优化 (24)8.5 提高小车速度 (28)8.6 改变设备缓冲容量 (28)9、优化方案 (28)1、设计内容与目的本课程设计是与物流工程专业教学配套的实践环节之一，结合《现代生产管理》、《设施布置与规划》、《离散系统建模与仿真》等课程的具体教学知识点开展。
《新型码垛机气动伺服系统的设计及动态仿真》范文
《新型码垛机气动伺服系统的设计及动态仿真》篇一一、引言随着自动化技术的发展，码垛机已成为工业生产中不可或缺的重要设备。
为了提升码垛机的作业效率及精度，本文提出了一种新型的码垛机气动伺服系统设计，并对其进行了动态仿真分析。
该系统结合了气动技术和伺服控制技术，具有高精度、高效率、高稳定性的特点，能够满足现代工业生产的需求。
二、新型码垛机气动伺服系统的设计1. 系统结构设计新型码垛机气动伺服系统主要由气动执行机构、伺服控制系统、传感器及上位机控制系统等部分组成。
其中，气动执行机构采用高精度、高速度的气缸和活塞结构，实现快速、准确的码垛动作。
伺服控制系统则采用先进的伺服控制算法，实现对气动执行机构的精确控制。
2. 控制系统设计控制系统是新型码垛机气动伺服系统的核心部分。
该系统采用PLC作为主控制器，通过与传感器和执行机构的实时通信，实现对码垛过程的精确控制。
同时，通过上位机控制系统，可以实现人机交互，方便操作人员对系统进行监控和调整。
3. 伺服算法设计伺服算法是新型码垛机气动伺服系统的重要部分。
该系统采用先进的PID控制算法，结合前馈控制和反馈控制，实现对气动执行机构的精确控制。
同时，为了进一步提高系统的动态性能和稳定性，还采用了模糊控制、神经网络控制等先进控制策略。
三、动态仿真分析为了验证新型码垛机气动伺服系统的性能，我们采用了MATLAB/Simulink软件进行了动态仿真分析。
仿真结果表明，该系统具有高精度、高效率、高稳定性的特点，能够满足现代工业生产的需求。
同时，该系统的响应速度快，控制精度高，能够实现对码垛过程的精确控制。
四、结论本文提出了一种新型的码垛机气动伺服系统设计，并对其进行了动态仿真分析。
该系统结合了气动技术和伺服控制技术，具有高精度、高效率、高稳定性的特点，能够满足现代工业生产的需求。
通过动态仿真分析，验证了该系统的性能优越性。
因此，该系统具有广泛的应用前景和推广价值。
五、未来展望随着工业自动化技术的不断发展，对码垛机的性能要求也越来越高。
《新型码垛机气动伺服系统的设计及动态仿真》范文
《新型码垛机气动伺服系统的设计及动态仿真》篇一一、引言随着工业自动化程度的不断提高，码垛机作为物流和仓储领域的重要设备，其性能和效率的优化显得尤为重要。
新型码垛机气动伺服系统作为码垛机的核心部分，其设计及动态仿真研究对于提高码垛机的工作效率、稳定性及可靠性具有十分重要的意义。
本文旨在介绍新型码垛机气动伺服系统的设计方法及进行动态仿真分析，为相关领域的研发和应用提供理论支持和指导。
二、新型码垛机气动伺服系统的设计1. 系统总体设计新型码垛机气动伺服系统主要由气动执行机构、控制系统、传感器等部分组成。
其中，气动执行机构负责完成码垛任务，控制系统负责控制气动执行机构的运动，传感器则负责实时监测系统的工作状态。
整个系统采用模块化设计，便于后期维护和升级。
2. 气动执行机构设计气动执行机构是码垛机的核心部分，其设计直接影响到整个系统的性能。
在设计过程中，需考虑机构的运动范围、运动速度、负载能力等因素。
同时，为提高机构的运动精度和稳定性，采用气动伺服技术，通过控制气压来实现机构的精确运动。
3. 控制系统设计控制系统是整个系统的“大脑”，负责控制气动执行机构的运动。
在设计过程中，需考虑控制系统的稳定性、响应速度、抗干扰能力等因素。
采用先进的控制算法和控制器，实现精确控制气动执行机构的运动。
同时，为方便操作和维护，控制系统采用人机交互界面，实现可视化操作和监控。
4. 传感器设计传感器在系统中起到实时监测的作用，对于保证系统的稳定性和可靠性具有重要意义。
设计过程中，需考虑传感器的精度、稳定性、抗干扰能力等因素。
根据实际需求，选用合适的传感器，如位置传感器、压力传感器等，实时监测系统的运行状态。
三、动态仿真分析为验证新型码垛机气动伺服系统的性能，进行动态仿真分析。
采用先进的仿真软件，建立码垛机的三维模型，并设置相应的材料属性、约束条件和载荷等。
通过仿真分析，可以得到码垛机在不同工况下的运动轨迹、速度、加速度等参数，以及系统的动态响应特性。
基于Flexsim的柔性制造系统仿真平台的设计与实施
该系统主要是进行上盖 、下箱 、销钉的加工 、装配 、 检测和水晶雕刻 ,码垛机从立体仓库中取料至传送带 , 各工序识别加工零件 、进行加工 、装配 ,然后进行清洗 、 热处理 、打标签 、综合检测 、废品分拣 ,最后合格成品回 库形成一个闭环的 FMS,实现了物料流和信息流的自 动化 。 2. 2 相关仿真数据监测
实际中的制造系统是非常复杂的 ,目前有很多情 形都无法仅用数学解析的方法来解决 ,而仿真技术则 给解决这类问题提供了新的手段 。离散事件仿真方法 目前是制造系统的评估工具中用得最广 的方 法 [ 2 ] 。 在传统的仿真方法中 ,通常是用工具 M atlab或者编写 仿真程序进行仿真 ,但是这些只能用于小规模系统的 仿真 ,而且它们忽略了许多要考虑的因素 ,其实这些因
Flexsim 仿真建模有下列 5个基本步骤 : (1) 设置布局 。根据建模前设计好的物理系统 , 将对象从“对象库 ”中拖拽到仿真视图窗口中的适当 位置 。 (2) 定义“流 ”。根据对象之间的逻辑关系 ,连接 相应的端口 ,构建仿真模型的逻辑流程 。 (3) 参数设定 。根据每个对象所要描述的物理系 统的特征 ,设定对象的参数 。 (4) 运行模型 。先编译模型 ,然后重新设置并运 行此模型 [ 9 ] 。 (5) 仿真结果分析 。根据输出的仿真结果 ,对系 统方案进行评价 。从仿真目标出发 ,对系统的部分参数 进行修改 ,形成不同的系统方案 。对各个方案进行运 行比较 ,达到优化的目的 [ 10 ] 。
柔性制造及虚拟实验系统的设计与实现
柔性制造及虚拟实验系统的设计与实现尹念东;李艳丽;何彬【摘要】柔性制造及虚拟实验系统是将柔性制造技术与虚拟实验技术集成在一起的先进实验系统。
设计与构建的柔性制造及虚拟实验系统双向映射，既可独立运行，也可以并行运行。
可在虚拟的柔性制造环境下对柔性生产过程的加工、输送、控制、运动等过程进行实时仿真，具有实验无危险、可重复、费用低的特点。
柔性制造及虚拟实验系统为学生提供了一个开放、创新、交互的实验平台，满足学生使用先进制造技术进行应用、开发和系统集成的要求。
%Flexible manufacture and virtual experiment system is an advanced integration of flexible manu-facture and virtual experiment technology.In the paper,flexible manufacture and virtual experiment sys-tem was designed and constructed which can run independently and concurrently with bidirectional map-ping.The virtual system has the following characteristics:low risk,repeatable and low cost in conducting experiments,by which the flexible manufacturing process can be simulated in real time under virtual flexi-ble manufacture environment.Flexible manufacture and virtual experiment system can provide students with an open,innovative and interactive experiment platform and satisfy students’need for mastering ap-plication,development and system integration of advanced manufacturing technology.【期刊名称】《湖北工业大学学报》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】4页(P88-90,111)【关键词】柔性制造;虚拟实验;实时仿真【作者】尹念东;李艳丽;何彬【作者单位】湖北理工学院机电工程学院，湖北黄石 435003;湖北理工学院机电工程学院，湖北黄石 435003; 湖北工业大学机械工程学院，湖北武汉 430068;湖北理工学院机电工程学院，湖北黄石 435003【正文语种】中文【中图分类】TG315柔性制造系统是能适应加工对象变化的自动化机械制造系统，由统一的信息控制系统、物料储运系统和数字控制加工设备组成，是现代信息、先进制造、自动控制、计算机技术在机械电子系统中的集成应用。
柔性制造系统的建模与仿真研究
已知：FMS的加工系统由10台加工中心组成；
加工系统可以加工20种不同的产品； 市场需求是动态变化的，即所要生产的产品数量是动态 变化的； 产品在市场上是比较畅销的，即出售的概率大致相同。
用户所能提供的数据：
① 加工中心的单位使用费用（已包含折旧、保养等），见 表 5.1 ② 各产品的加工时间，见表5.2
20
个
均
匀
分
C
Contrl
布Leabharlann 的增益数
1
分裂成两个数
2
分裂成两个数
20
分裂成两个数
number
C：一个常数，1000000（一百万）； Contrl：通过滑动条来改变增益值，可以精确到小数点后五位； 分裂方式：254160分裂成246与510，其中246作为抽取随机 数的首位编号，510作为抽取随机数的间距； 本仿真系统运行一次，就抽取随机数20次，每次20个数据。
本仿真系统运行一次，就相当于连 续仿真了20次，并在此基础上求得一个 平均值。如果用户对求得的平均值还不 满意，可以滑动Contrl后，再运行，求 得精确性更高的平均值。
本仿真系统的仿真结果，从统计学
上来说是行之有效的，但在实际的加工 系统运作过程中，难免会有一定的偏差。 所以，只能给企业决策者提供一定的参 考价值。
建模仿真之前必须解决的核心问题：
对市场需求的动态变化进行模拟，使仿真系统更贴近实际
解决方法：
在仿真系统中建立一个能产生随机数据的功能模块，然后 通过多次随机抽取数据(本例中采用抽取20次)，得出有关经 济性指标的平均值。
这个功能模块大致由两个部分组成：数字库和随机抽取器 数字库(number base)由一万个数字组成（1-1000循环 10次），并将其转换成一维行向量以及对每个数字进行编号 （1-10000） 随机抽取器工作原理：
《新型码垛机气动伺服系统的设计及动态仿真》
《新型码垛机气动伺服系统的设计及动态仿真》篇一一、引言随着自动化技术的发展，码垛机已成为物流和制造业中不可或缺的设备。
而气动伺服系统作为码垛机的核心部分，其性能的优劣直接决定了码垛效率、稳定性以及安全性的高低。
本文将着重介绍新型码垛机气动伺服系统的设计原理和设计流程，同时将结合动态仿真结果进行验证分析，旨在为码垛机技术的发展提供理论支持和设计参考。
二、新型码垛机气动伺服系统的设计（一）系统设计要求新型码垛机气动伺服系统设计应满足以下要求：高效率、高稳定性、低能耗、高精度以及良好的可维护性。
同时，系统应具备快速响应、自动纠错和自我保护等功能。
（二）系统设计流程1. 需求分析：根据码垛机的使用环境和任务需求，确定气动伺服系统的基本功能和性能指标。
2. 硬件设计：根据需求分析结果，设计气动伺服系统的硬件结构，包括气动执行元件、传感器、控制器等。
3. 软件开发：编写控制程序，实现系统的智能化控制和精确运动。
4. 系统集成：将硬件和软件进行集成，进行系统调试和性能测试。
（三）关键技术及实现方法在新型码垛机气动伺服系统的设计中，关键技术包括气动执行元件的选择和控制策略的制定。
气动执行元件应具备高响应速度和高稳定性，控制策略则需保证系统的高精度和高效率。
为实现这些关键技术，可采用先进的气动元件和控制器，以及优化的控制算法。
三、动态仿真分析为了验证新型码垛机气动伺服系统的性能，我们采用了动态仿真方法。
通过建立系统的数学模型，模拟实际工作过程中的各种工况，分析系统的动态特性和性能指标。
（一）仿真模型建立根据系统设计，建立包括气动执行元件、传感器、控制器等在内的仿真模型。
通过设定不同的工作条件和任务要求，模拟码垛机在实际工作过程中的各种情况。
（二）仿真结果分析通过对仿真结果的分析，我们可以得出以下结论：新型码垛机气动伺服系统具有高效率、高稳定性、低能耗和高精度等特点，完全满足设计要求。
同时，系统具备快速响应、自动纠错和自我保护等功能，有效提高了码垛机的安全性和可靠性。
柔性制造系统的建模与仿真研究
柔性制造系统的建模与仿真研究柔性制造系统（FMS）是一种能够适应不同生产需求的灵活生产系统。
在当前快速变化的市场环境下，柔性制造系统的建模与仿真研究具有重要意义。
本文将介绍柔性制造系统的概念和特点，探讨建模与仿真的方法，并讨论柔性制造系统建模与仿真研究的应用和未来发展趋势。
柔性制造系统是一种多功能生产系统，能够适应不同产品的生产需求。
其特点包括高度灵活性、自适应性和多功能性。
柔性制造系统可以根据生产任务的不同，通过调整设备、工艺和流程来完成各种生产任务。
这种灵活性使得柔性制造系统成为当前企业提高生产效率和应对市场变化的重要工具。
在柔性制造系统的研究中，建模与仿真是一种重要的方法。
建模是指将实际系统抽象为数学或逻辑模型的过程，而仿真是指通过计算机模拟实际系统的运行过程，并进行性能评估。
建模与仿真能够帮助研究人员分析生产系统的结构和运行规律，评估不同策略的性能，优化系统的设计和运行参数。
在柔性制造系统的建模过程中，需要考虑多个因素，例如设备、工艺、流程和资源等。
首先，需要对柔性制造系统的结构进行建模。
这包括对设备和工作站的建模，描述其类型、数量、功能和连接关系。
其次，需要对生产流程进行建模，包括物料流和信息流。
这可以通过流程图、Petri网和时序图等方法进行描述。
此外，还可以考虑资源分配和调度问题，以优化生产效率和资源利用率。
在柔性制造系统的仿真过程中，需要考虑不同层次的仿真模型。
首先，可以采用离散事件仿真方法，对柔性制造系统进行整体仿真。
这可以帮助研究人员了解系统的整体性能和效果。
其次，可以采用物理仿真方法，对柔性制造系统的具体设备、工艺和流程进行仿真。
这可以帮助研究人员研究系统的局部性能，并优化系统的设计和运行参数。
柔性制造系统的建模与仿真研究在实际应用中具有重要意义。
首先，建模与仿真可以帮助企业优化生产系统的设计和运行参数，提高生产效率和产品质量。
其次，建模与仿真可以用于系统的规划和决策，帮助企业预测市场需求和优化资源分配。
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摘要柔性制造系统（FMS）是集成了自动控制技术、人工智能、计算机语言编程组态监控等现代化技术的生产设备。
目前实践教学作为教学过程中的一个环节，是工科院校培养跨世纪创造性人才必不可少的。
为配合卓越工程师试点工作中的课程改革，结合教学研究任务，本设计针对学校实验室的柔性制造系统中的立体仓库环节进行实验前期准备工作。
本设计主要由三层12仓位的立体仓库和四自由度码垛机械手两部分组成。
其中码垛机械手由机械传动部分和电气控制两部分组成，电气控制是由西门子S7-200 CPU224XP型可编程控制器(PLC)、步进电机驱动器、开关电源、位置传感器等器件组成。
在设计过程中，不断参阅相关电气设计规范的资料，参照现有的码垛机的工作模式及控制方法，最终完成PLC为控制核心的码垛单元的PLC控制系统设计，并应用组态软件制作监控仿真界面。
关键词：柔性制造系统；码垛机；立体仓库；PLC；组态ABSTRACTA Flexible manufacturing systems (FMS) is the production equipment, which integrates the automatic control technology, artificial intelligence, computer programming language configuration and monitoring modern technology.The current practice of teaching as teaching process of a part is the training of cross century creative talents in Colleges of engineering is essential. As with outstanding engineer pilot work in the curriculum reform, combined with teaching and research tasks, the design for the school laboratory in the flexible manufacturing system of stereoscopic warehouse links in experimental preparations.This system is mainly composed of three layers of 12 positions of the warehouse and four degrees of freedom palletizing manipulator. The palletizing manipulator is composed of a mechanical drive and an electric control. The electrical control is formed by Siemens S7-200 CPU224XP programmable logic controller (PLC), stepper motor drive power modules, switching power supply, sensors and other devices.During the design process, the author refers a lot of the materials concerning the electrical design specification, refer to the existing palletizer work mode and control method, finally completed the PLC as control core Palletizing unit PLC control system design, and the application of configuration software production control simulation interface.Key words: Flexible manufacturing systems; Palletizer; Stereoscopic warehouse;PLC; Configuration目录摘要²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²I Abstract²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²II 第1章绪论²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²11.1 课题背景²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²11.2 码垛机的概述²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²11.2.1 码垛机在国外的研究现状²²²²²²²²²²²²²²²²²²11.2.2 码垛机在国内的研究现状²²²²²²²²²²²²²²²²²²21.2.3 码垛机的发展趋势²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²31.3 课题的主要研究内容²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²3 第2章码垛机的总体方案设计²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²42.1 码垛机的总体框图²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²42.2 码垛机的结构组成²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²52.3 码垛机的控制方案²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²62.3.1 码垛机的控制功能要求²²²²²²²²²²²²²²²²²²²62.3.2 码垛机的控制方案确定²²²²²²²²²²²²²²²²²²²62.3.3 码垛机的定位方案确定²²²²²²²²²²²²²²²²²²²72.4 本章小结²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²9 第3章码垛机的硬件设计选型及介绍²²²²²²²²²²²²²²²²103.1 电动机的计算选取²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²103.1.1 码垛机的已知参数²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²103.1.2 根据已知参数对电动机的选型计算²²²²²²²²²²²²²103.2 步进电机驱动器的介绍²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²113.3 可编程控制器的选型及I/O分配²²²²²²²²²²²²²²²²²133.3.1 可编程控制器的选型²²²²²²²²²²²²²²²²²²²133.3.2 可编程控制器的I/O分配²²²²²²²²²²²²²²²²²133.4 导轨的形式介绍²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²143.5 滚珠丝杠的介绍²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²153.6 本章小结²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²15第4章码垛机的软件设计²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²164.1 编程软件介绍及使用²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²164.2 码垛机的PLC程序设计²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²184.2.1 码垛机的工作流程²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²184.2.2 码垛机的软件设计²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²204.3 本章小结²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²37 第5章组态王仿真画面的设计²²²²²²²²²²²²²²²²²²²385.1 组态王监控软件介绍²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²385.2 组态王监控软件仿真设计²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²385.2.1 建立组态软件与PLC之间的通讯连接²²²²²²²²²²²²395.2.2 组态画面及监控元素的设计²²²²²²²²²²²²²²²²405.3 本章小结²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²46 结论²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²47参考文献²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²48致谢²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²50附录²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²51第1章绪论1.1 课题背景码垛机是自动化仓库的主要搬运码垛设备，而立体仓库的产生和发展是现代物流体系的要求和信息技术进步的结果，它是在不直接进行人工干预的情况下自动地存储和取出物流的系统，替代了人工搬运码垛，只需定位抓起点和摆放点，两点之间的轨道全由电脑控制，两点直线运动，定位十分准确。