FMS柔性生产线的控制和管理系统
柔性制造系统FMS方案
柔性制造系统（FMS）方案一、建设目标采用工业标准的主流设备和器件，以真实工程零件为加工对象，构建一个企业型的高精度、高可靠性与高安全性的柔性制造生产、教学平台。
二、功能要求1. 加工对象：以工程零件为加工对象，在该系统下能实现转向螺母的全自动加工，加工的零件符合图纸的各项精度指标要求。
同时，该系统还能完成同类型5-6个真实零件的加工。
2. 操作模式：具有“联机/单机”两种操作模式，可单机训练也可整体控制。
即系统中的每个加工执行单元（物流传输线、机器人、立体仓储、检测设备等）既能独立完成加工，利于学生的参与；又能联机自动加工，生产出合格的零件。
3. 软硬件接口：系统具备开放兼容的软硬件接口，在每个控制电控柜单元都留有扩展接口，以便系统有条件通过外接其它品牌的PLC 或单片机对系统进行控制与通讯。
整套系统从软、硬件到结构都具有很强的开放性，便于扩展更多模块或外接外部工业设备。
4. 管理模式：采用数字化系统管理模式，每一台设备均采用网络型式对外联接，由服务器统一管理生产过程当中的各种数字联接任务，具有现代化柔性制造加工系统的特征，可进行小批量多品种柔性加工、无人值守加工。
5. 硬件性能：核心元器件均采用进口知名品牌，如机器人、可编程控制器、变频器、视觉系统、传感器、气动原件、伺服电机、继电器、人机界面、滚珠丝杠、直线导轨等，以确保设备的高精度、可靠性与安全性。
系统可以最终实现从综合控制监控中心、加工装配自动线、检测分拣系统、到最终的整套物流循环系统功能。
可将大型现代化制造自动化现场的技术应用与工程项目完整涵盖。
三、加工零件及技术要求图1 零件图1图2 零件图2图3 加工部位示意图零件外径尺寸基本在Φ50-Φ200之间，长度在80-200之间，材料为20CrMnTi。
（导管孔、螺旋滚道不加工）加工工艺表（人工单台数控机床加工用，仅供编排全自动加工工艺时参考）工序1工序2工序3工序7四、课程建设要求该项目能满足传感器的原理及运用、生产自动化及制造系统、机电传动与控制、液气压传动、电气控制及PLC、工业机器人、计算机辅助设计及制造、数控技术、自动化仓储物流技术、现场总线控制等实践课程教学需要。
第一章 FMS柔性生产制造实训系统使用说明书
第一章 FMS柔性生产制造实训系统使用说明书一、引言FMS柔性生产制造实训系统是我公司为提高学生动手能力和实践技能而设计、生产的一套实用性实训设备。
该装置由10套各自独立而又紧密相连的工作站、一套工业化输送线和一套主控单元组成。
这10个单元分别为：供料检测单元、操作手单元、加工单元、搬运单元、图像检测单元、提取单元、安装单元、液压冲压单元、三菱6自由度工业机器人单元、自动仓储单元组成。
该实训装置的一大显著特点是：采用模块化结构设计、具有较好的柔性，即每个单元各有一套PLC控制系统独立控制。
将10个模块分开培训可以容纳较多的学员同时学习。
在基本单元模块培训完成以后，通过组建PROFIBUS DP网络，又可以将相邻的两个单元、三个单元……直至多个单元连在一起，学习复杂系统的控制、编程、装配和调试技术。
由于该系统囊括了机电一体化专业学习中所涉及的诸如电机驱动、气动、PLC（可编程控制器）、传感器、等多种技术，给学生提供了一个典型的综合科技环境，使学生将学过的诸多单科专业知识在这里得到全面认识、综合训练和相互提升。
因此该套装置非常适合对在校学生和初上岗位的工程技术人员进行培训，是培养机电一体化人才的理想设备。
通过该套系统可以学到：1.各个单元的工作原理2.各种传感器的使用3.气动元件的使用和调整4.技术技能5.学习方法等在实训过程中，通过这套系统还可以培训和发展学员如下能力；团队精神、合作精神和组织能力。
课程的进行和培训形式可按下述方式进行：1.计划2.安装3.编程4.调试5.操作6.系统维护和故障检测培训内容包括：（一）机械1.机械结构、传动原理。
2.气缸、气阀等气动控制原理。
（二）电子1.电子元件的正确连线。
单元五柔性制造系统(FMS)及应用
单元五柔性制造系统（FMS）及应用5． 1 产教结合型柔性制造系统5．1．1、产教结合型FMS系统的组成产教结合型FMS系统由控制分系统、信息分系统和底层设备分系统构成。
整个FMS系统，在网络、数据库及CORBA的基础上，建成了一个以计算机控制技术和通信技术为支持的、以两台数控加工设备为基本的生产单位、集成化信息管理与系统总控系统为中枢的计算机控制自动化制造系统。
图5–1为产教结合型FMS的总体框架，它几乎概括了一个自动化车间生产的所有基本活动。
1. 产教结合型FMS总体结构的逻辑模型产教结合型FMS系统是由计算机对制造过程进行监测和控制的自动化系统，即计算机过程监测和控制系统。
参照图5-2所示的ISO制造企业层次模型，其中“企业”对应最高层级，“设备”对应最低层级，同时考虑到纯递阶控制的先天缺陷，因此设计的产教结合型FMS系统是一个多级递阶分布控制的模式，如图5-3。
图5-1 FMS的总体框架图5-2 ISO制造企业层次模型FMS信息及数据管理详细计划调度仿真单元控制单元控制单元控制单元控制机床机器人运输系统装卸站其它。
也可以是以上重复项目。
企业、车间层单元层设备层制造过程图5-3 FMS总体结构逻辑模型2.产教结合型FMS系统的平面布置产教结合型FMS系统平面布置如图5-4。
图5-4 FMS系统平面布置图图5-5 产教结合型FMS 现场照片3. 产教结合型FMS 控制系统的设计特点 （1）软件结构产教结合型FMS 采用如图5-6所示的模块化积木式软件结构，为控制系统的软件开发提供多层次的开放性。
图5-6 FMS 的开放式软件结构其特点主要有：1） 相对应用过程的独立性。
系统的控制功能不仅仅局限于制造领域，它也应该为装配或辅助工装准备等领域提供过程控制。
2） 相对控制层次的独立性，系统可用于任何一个递阶控制层次上。
任务对象标准通讯接口总控系统开发环境对象数据库存取通讯任务1任务2对象A 对象E 对象D 对象C对象B通讯层应用开发层应用层总控系统造总统制控系配总统装控系操作系统图形用户界面数据库编程语言系统开发层3）相对制造环境的独立性，系统适用于多种制造环境。
柔性制造系统基本组成
柔性制造系统基本组成FMS由制造工作站、自动化物料储运系统和FMS管理与控制系统三个主要部分组成。
制造工作站则主要包括机械加工工作站、清洗站和测量站。
1．机械加工工作站。
一般在柔性制造系统中主要的机械加工设备是加工中心，常带有机附刀库，可实现主轴和机附刀库的刀具交换，同时还带有自动托盘交换装置。
加工中心要集成到FMS中，需要满足以下的基本条件：（1）硬接口托盘自动交换装置（Automated Pallet Changer，APC）和第二刀具交换点；APC采用多种方式，最为常见的双交换台有平行式和回转式两种类型。
第二刀具交换点的功能是使加工中心机附刀库通过刀具机器人实现与外界交换刀具。
（2）软接口具有通过计算机网络或其它通信接口实现与上级控制计算机通信的功能，通常称FMS接口。
接口的功能是接收上级控制机发给加工中心的各种命令和数据，同时也能把各种数据和状态上传给控制机。
2．清洗站清洗站可以放在柔性制造系统的生产线内，也可分开。
可以独立，也可与装卸站并为一体。
所谓清洗，主要指清除切屑和清洗油污，清洗对象包括零件、夹具和托盘。
清洗不包括去除零件毛刺，通常去毛刺工作在生产线外进行，因为它对装卸工作有干扰。
通过清洗保证零件在下一工序中的定位，装夹和顺利加工。
3．测量站检验工序有在线和离线两种方式，各有优点。
在线检验仪可由编程令其投入工作，以判定加工误差并直接经由中央计算机进行刀具补偿调整。
在线检验的最大优点是能迅速确定制造中的问题，但由于一般检验的速度比生产速度低很多，难于做到在线100％的检验。
离线检验则由于检验工位离得远，零件定位和夹紧费时，或缺少自动检验装置等原因具有滞后性。
柔性制造系统FMS方案
柔性制造系统（FMS）方案一、建设目标采用工业标准的主流设备和器件，以真实工程零件为加工对象，构建一个企业型的高精度、高可靠性与高安全性的柔性制造生产、教学平台。
二、功能要求1.加工对象：以工程零件为加工对象，在该系统下能实现转向螺母的全自动加工，加工的零件符合图纸的各项精度指标要求。
同时，该系统还能完成同类型5-6个真实零件的加工。
2.操作模式：具有“联机/单机”两种操作模式，可单机训练也可整体控制。
即系统中的每个加工执行单元（物流传输线、机器人、立体仓储、检测设备等）既能独立完成加工，利于学生的参与；又能联机自动加工，生产出合格的零件。
3.软硬件接口：系统具备开放兼容的软硬件接口，在每个控制电控柜单元都留有扩展接口，以便系统有条件通过外接其它品牌的PLC 或单片机对系统进行控制与通讯。
整套系统从软、硬件到结构都具有很强的开放性，便于扩展更多模块或外接外部工业设备。
4.管理模式：采用数字化系统管理模式，每一台设备均采用网络型式对外联接，由服务器统一管理生产过程当中的各种数字联接任务，具有现代化柔性制造加工系统的特征，可进行小批量多品种柔性加工、无人值守加工。
5.硬件性能：核心元器件均采用进口知名品牌，如机器人、可编程控制器、变频器、视觉系统、传感器、气动原件、伺服电机、继电器、人机界面、滚珠丝杠、直线导轨等，以确保设备的高精度、可靠性与安全性。
系统可以最终实现从综合控制监控中心、加工装配自动线、检测分拣系统、到最终的整套物流循环系统功能。
可将大型现代化制造自动化现场的技术应用与工程项目完整涵盖。
、加工零件及技术要求图1零件图1耳-14¥1——貝曙闵星于埋盏話秦黑空畫益扯二弓X S 晞盂囂釁s i i s m s p l -薪器•雷+器書“ 匸至E:劈期5&沪「二70」徒叭眇他嘰*皆強堂工n*+5H三1—X L -L .1-sj ri.H 啊*"•甘・>1I ；群i 更“6fifjl*010毎*ltllKit.钻孔、攻丝铁平而k端而，内孔外圆及外圆 槽图3加工部位示意图零件外径尺寸基本在①50-①200之间，长度在80-200之间，材料为20CrMnTi。
十四.柔性制造系统(FMS)
刀具: 模块式(TMS):刀柄,刀杆,接长杆,接上套,刀夹,刀 模块式(TMS):刀柄,刀杆,接长杆,接上套,刀夹,刀 体,刀头,刀刃等. 整体式(TSG):镗铣类整体数控工具系统 整体式(TSG):镗铣类整体数控工具系统 夹具:统一基准,敞开性好 夹具:统一基准,敞开性好
– – 托盘:运输载体,各单元的接口. 托盘:运输载体,各单元的接口. 组合夹具:
ISO托盘的标准:ISO/DIS8526-1(2) ISO托盘的标准:ISO/DIS8526完全标准化的元件组合而成. 基本元件8 基本元件8大类:基础件,支承件,定位件,导向件,压紧 件,紧固件,合件,其他件. 两大类型: 槽系组合夹具:键和槽定位. 孔系组合夹具:孔,销定位.
1.
理想的FMS应具有8 理想的FMS应具有8种柔性:
运行柔性 系统处理其局部故障并维持继续生产原定工件族的 能力 6. 批量柔性: 在成本核算上适应不同批量的能力 7. 扩展柔性: 根据生产需要方便地模块化进行组建和扩展能力 8. 生产柔性: 系统适应生产对象变换的范围和综合能力5.二, Nhomakorabea成和类型:
基本组成: 1. 由计算机控制和管理 2. 采用了CNC控制为主的多台加工设备和其 采用了CNC控制为主的多台加工设备和其 他生产设备. 3. 系统中的加工设备和生产设备通过物料输 送装置连接.
FMS基本组成 FMS基本组成
FMS的两个主要特点:柔性和自动化 FMS的两个主要特点:柔性和自动化
柔性制造系统组成
柔性制造系统组成柔性制造系统（FMS）是一种集成了计算机控制技术、自动化技术、信息技术和生产技术的生产模式。
它包括计算机控制的生产设备集成在一起，通过自动化程度高、柔性性强、信息化程度高的技术手段实现生产工艺的灵活高效。
柔性制造系统能够进行多品种、小批量的生产，并可以快速调整生产的生产能力和生产计划。
下面是柔性制造系统组成的详细介绍。
一、计算机控制系统计算机控制系统是指通过计算机进行生产流程控制的系统。
它包括计算机硬件、软件等基础设施，具有数据采集、处理、传输等功能。
计算机控制可以对生产过程进行实时在线监控，同时实现对生产工艺的在线管理和控制。
二、生产设备生产设备是柔性制造系统的核心组成部分。
它包括各种生产设备，如数控加工中心、机器人、自动装卸系统、搬运机器人等。
这些设备通过计算机集成在一起，形成生产线，能够实现高效、自动的生产。
三、工作站工作站是指生产作业的工作场所，包括机器操作员、手动装配人员等.在柔性制造系统中，工作站可以采用自动化技术，实现部分和全自动操作，从而确保生产过程高效、准确、稳定。
四、机器人机器人是柔性制造系统的重要组成部分，可以根据程序控制实现自动化操作。
在生产过程中，机器人可以代替人手完成复杂的生产任务，从而提高生产效率并降低生产成本。
五、自动化运输系统自动化运输系统是指通过计算机控制的自动化运输设备，如AGV、立体仓库等。
这些设备能够自动地搬运半成品和成品，并在不同的工作站之间进行自动运输。
六、信息系统信息系统是柔性制造系统的关键组成部分。
它包括生产计划编制系统、生产执行系统、质量管理系统等。
信息系统通过对生产数据的采集、分析和处理，可以实现生产和生产管理的有效控制。
七、生产计划编制系统生产计划编制系统是柔性制造系统中的一个核心部分，它可以采用人工、电脑或者是两者结合的制定生产计划方法来确定各个生产环节的制造流程和生产计划，并在计划期间进行跟踪控制，及时的调整生产进度，确保生产计划能够按照计划时间完成。
柔性制造系统FMS简介
物流系统物流系统，指由多种运输装置构成，如传送带、轨道一转盘以及机械手等，完成工件、刀具等的供给与传送的系统，它是柔性制造系统主要的组成部分。
信息系统信息系统，指对加工和运输过程中所需各种信息收集、处理、反馈，并通过电子计算机或其他控制装置(液压、气压装置等)，对机床或运输设备实行分级控制的系统。
软件系统软件系统，指保证柔性制造系统用电子计算机进行有效管理的必不可少的组成部分。
它包括设计、规划、生产控制和系统监督等软件。
柔性制造系统适合于年产量1000～100,000件之间的中小批量生产。
三、柔性制造系统的优点与发展趋势柔性制造系统的优点柔性制造系统是一种技术复杂、高度自动化的系统，它将微电子学、计算机和系统工程等技术有机地结合起来，理想和圆满地解决了机械制造高自动化与高柔性化之间的矛盾。
具体优点如下。
第一，设备利用率高。
一组机床编入柔性制造系统后，产量比这组机床在分散单机作业时的产量提高数倍。
第二，在制品减少80%左右。
第三，生产能力相对稳定。
自动加工系统由一自或多台机床组成，发生故障时，有降级运转的能力，物料传送系统也有自行绕过故障机床的能力。
第四，产品质量高。
零件在加工过程中，装卸一次完成，加工精度嵩，加工形式稳定。
第五，运行灵活。
有些柔性制造系统的检验、装卡和维护工作可在第一班完成，第二、第三班可在无人照看下正常生产。
在理想的柔性制造系统中，其监控系统还能处理诸如刀具的磨损调换、物流的堵塞疏通等运行过程中不可预料的问题。
第六，产品应变能力大。
刀具、夹具及物料运输装置具有可调性，且系统平面布置合理，便于增减设备，满足市场需要。
柔性制造系统的发展趋势柔性制造系统的发展趋势大致有两个方面。
一方面是与计算机辅助设计扣辅助制造系统相结合，利用原有产品系列的典型工艺资料，组合设计不同模块，构成各种不同形式的具有物料流和信息流的模块化柔性系统。
另一方面是实现从产品决策、产品设计、生产到销售的整个生产过程自动化，特别是管理层次自动化的计算机集成制造系统。
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1.2 堆垛机控制方式 堆垛机是用来搬运工件的，它可以在机床与机床之间、机床与立体仓库之 间自动搬运工件，并且能使工件准确定位。它设有维修、手动、单机自动及 联机自动 4 种控制方式。 (1)维修方式:采用开关控制堆垛机的水平和垂直运动及货叉的伸缩运动。 此时运行和起升运行状态为即停方式(类似点动) ，用于维修、调试和故障 状态。 (2) 手动方式:采用开关控制堆垛机的水平和垂直运动及货叉的伸缩运动。 此时运行和起升运行可根据有无物料自动停准，存放物料时为连动顺序完成 (与自动相同)用于人随车手动对物料的存取操作。 (3) 单机自动方式:通过地面操作台输入作业命令(一次可输入多条作业命 令)，堆垛机自动完成作业后返回原位并等待下次作业。 (4) 在线全自动控制方式:由监控计算机发出的作业命令经通信装置发送 给堆垛机，堆垛机在接到指令后自动完成一次作业并在原地等待下一条作业 命令。堆垛机的 PLC 及时将堆垛机的运行状况通过远红外通信装置返回监控 计算机，监控计算机通过彩色监视器将各设备的运行状态实时显示。 2 FMS 的管理系统 管理系统包括生产计划、仓储物流、任务调度、设备监控及通讯。首先是生 产调度人员根据机床的加工能力和饱和程度，做出产品生产计划单。在计划 单中，根据所要生产的产品数量，计算出所需要的毛坯原料的数量和所在的
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FMS 柔性生产线的控制和管理系统
垛机，完成某一工件或统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加 工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统(Flexible ManufacturingSystem: FMS)。FMS 综合了微电子技术、计算机技术、通信技 术、机械与控制设备等先进技术，作为当今世界制造自动化技术发展的前沿 科技，将成为 21 世纪制造业的主要生产模式。
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1 FMS 的控制系统 主要用来控制机床的动作、工件在不同平台之间的传递(机床-机床、机床立体仓库等)。 1.1 机床控制方式 (1) 单机控制:单独控制机床完成工件的所有加工工序。 (2) 多机分步控制:几台机床分步完成同一工件的多道加工工序。 (3) 机床隔离维修控制:把机床与总控系统脱开，进行机床维修工作。 (4) 联机控制:由监控计算机发出的作业命令经通信装置发送给机床与堆
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立体仓库中的货位情况。如果需要的原料不在立体库中，把空闲的托盘号码 预分配给毛坯原料装盘，这样可以更好地在毛坯原料直接送人机床加工前， 能够指挥操作人员将原料及数量放人对应的托盘号码，减少人为的判断错误。 一般情况下加工生产任务是按照数控机床中已存的加工程序分配机床加工。
由江苏新瑞机械有限公司和中国科学院沈阳计算技术研究所合作开发的 国产 FMS 目前已完成了设计，制造和装配正在积极推进中。该 FMS 主要由 3 台江苏新瑞机械有限公司自己研制的高速卧式加工中心为基本组成单元，加 上立体仓库、物流的运输及管理系统、计算机控制系统、上料站、下料站等 组成。其中的一项关键技术控制和管理系统为自主开发。下面就这一系统作 一介绍。