单元五柔性制造系统（FMS）和应用

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1、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I

2、SO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5-1FMS的总体框架图5-2ISO制造企业层次模型22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–

3、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5-1FMS的总体框架图5-2ISO制造企业层次模型22图5-3FMS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5-4FMS系统平面布置图22

4、图5-5产教结合型FMS现场照片2.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5-6FMS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。223）相对制造环境的独立性，系统适用于多种制造环境。4）相对计算机的独立性。相对于操作系统的独立性：系统可在、或稍加改动即可在不同操作系统上运行；相对于硬件结构的独立性：控制系统可以适应不同类型的计算机

5、和网络系统。（2）递阶分布式控制结构制造资源图5-7FMS的递阶分布式控制结构计划&调度工装管理FMS通用数据库派送&监视通用加工物理对象专用物理对象通用运输物理对象专用物理对象通用储存物理对象专用物理对象数控机床加工中心缓冲区区装卸站小车机器人人内部资源订单管理基于客户/服务器方式数据传输基于CORBA的报文传输机制基于物理对象传输协议指令传输FMS控制器设备控制器单元控制器内机器人人部资源产教结合型FMS控制系统将整个控制任务按照控制层次分为尽可能独立的、递阶分布的功能单元，如图5-7，每一个功能单元决定该制造控制系统内的一个确定的功能范围（如车间层的作业计划、单元层的调度执行等）。按照制

6、造信息标准（MMS）中有关服务的定义，功能单元提供一系列的对象为其它单元使用。随着控制层次的深入，功能单元与设备的相关性增加。在每一层次中，都有一个运行控制模块协调其所在层次所有单元之间的运行，并唯一负责同上层运行控制模块联系；在同一层次中，各个功能单元之间能直接通讯，这就加强了系统的稳定性。这样的递阶分布式控制结构既可以支持整体系统的实现，又能以功能单元的形式实现某一单项功能，从而具有控制任意层次上生产系统的可能。二、产教结合型FMS系统的功能1．FMS功能体系结构22产教结合型FMS系统功能体系结构有三个分系统：FMS控制分系统、FMS信息分系统和底层设备分系统组成。根据美国国家标准局关于

7、自动化功能体系结构控制模型的四层递阶控制的结构，其主要的功能可概括如下：1)工厂层：包括生产任务及相关生产经营信息的下达、技术信息编制等。2)车间层：定单管理、工艺装备管理、工艺计划数据管理、数控数据管理、车间作业计划的编制及其调度执行。3)单元层：可编程设备的上层控制和监测。4)设备层：可编程设备的自动化控制。产教结合型FMS系统功能结构框图，如图5-8。图5-8FMS的功能结构框图（1）FMS