哈尔滨工业大学工程训练中心 雷呈喜 chxlei@126.com 柔性制造系统 哈尔滨工业大学工程训练中心 雷呈喜 chxlei@126.com.

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1 哈尔滨工业大学工程训练中心 雷呈喜 chxlei@126.com
柔性制造系统 哈尔滨工业大学工程训练中心 雷呈喜

2 基础知识 柔性制造单元(FMC) 柔性制造系统发展方向:
柔性制造系统(Flexible Manufacturing System)，英文缩写为FMS。 信息控制系统 物料储运系统 数字控制加工设备 能适应加工对象变换的自动化机械制造系统 柔性制造单元(FMC) 1～2台数控机床与物料传送装置， 有独立的工件储存站和单元控制系统， 能在机床上自动装卸工件，甚至自动检测工件， 可实现有限工序的连续生产， 多品种小批量生产。 柔性制造系统发展方向: 各种工艺内容的柔性制造单元和小型FMS； 完善FMS的自动化功能； 扩大FMS完成的作业内容，并与计算机辅助设计和辅助制造技术(CAD/CAM)相结合，向全盘自动化工厂方向发展。

3 教学系统简介 机、光、电、液、气一体化柔性系统 完整的，灵活的，模块化，易扩展的教学实训系统。
利用多种机械传动方式模拟完成现代化加工、装配过程的柔性生产系统。 系统中展现了实际工业生产中的典型部分，如：实际工业生产中的电气控制部分、各种传感器的应用和现代生产中的组态控制，工业总线等都充分展示在该系统中。 我们可以通过对该系统学习到各种机械传动技术、电气控制技术，工业现场总线、PLC控制技术、过程控制技术、传感器技术，气动技术以及计算机监控技术。 超精密加工技术在国防工业和民用工业中具有广泛的应用前锦

4 第一节 机电一体化柔性实训系统概述 进行机电一体化柔性系统培训的必要性 1.机电一体化人才的需要和工业发展的需要
第一节 机电一体化柔性实训系统概述 进行机电一体化柔性系统培训的必要性 1.机电一体化人才的需要和工业发展的需要 2.传统毕业生实践能力的重要性

5 教学系统功能 以自动化物料传输、加工和装配装置为对象体现常用的控制、检测，机械传动原理的应用，装置的选择、调试和系统的总调等。
微机、数控、组态编程、工业总线、测试与控制技术、气动、机械制动、传感器、机器人等课程 利用本系统完成气动、传感器、电子技术、可编程控制器、总线技术以及其它自动化控制技术的实验和技能培训，目的就是使我们在校期间就了解现代化生产过程的实际情况，学习生产线布局，开发设计，包括机械、电气、检测等多方面在实际工业生产中应用的技术，可以学到更多的实践知识，拓展思维，提高动手和实际操作的能力，以便毕业后就可直接进行生产实践，改变传统毕业生动手能力差的缺点，以适应现代机电一体化技术的要求。 系统特点： 涵盖课程：

6 1.1系统的结构 （1）立体化仓库 （2）小型数控铣单元 （3）上料单元 （4）下料单元 （5）加盖单元 （6）转角单元 （7）穿销钉单元
（8）液压换向单元 （9）加工单元 （10）图像识别单元 （11）综合检测单元 （12）废品分拣单元 （13）条形码识别单元 （14）伸缩换向出入库机构 （15）总控单元

7 1.2 系统涉及的知识 （1）基本机械传动原理包括： “O”型皮带传动 扁平皮带传动 辊传动 齿轮、齿条差动升降机构 丝杠、丝母机构
螺杆调节机构 间歇机构 链轮、链条差动机构 同步齿型带传动机构 滚珠丝杠传动机构 链条长度补偿机构 蜗轮、蜗杆减速机构

8 （2）电气技术包括: 现场总线技术 变频调速技术 可编程控制器的编程及应用 电机传动 各种传感器的应用 步进电机控制 气动控制 伺服电机控制
继电器控制 计算机组态、计算机控制的技术

9 （3）物流及其他技术包括： 物流仓储技术 条形码识别技术 现场实时监控技术 电子标签物料识别技术 机器人运行及控制技术

10 第二节 PROFIBUS工业现场总线控制系统
现场总线发展的状况 现场总线是用于过程控制现场仪表与控制室之间的一个标准的、开放的、双向的多站数字通信系统。 20世纪90年代以来，现场总线技术以及基于该技术的控制系统（FCS）在国内外引起人们的高度重视，成为世界范围内自动化技术发展的热点。据不完全统计，世界上有近200种现场总线技术，经过十几年的竞争和完善，较具生命力的有几十种。德国西门子公司的PROFIBUS，Echelon公司的LON Works，Rober Bosch公司的CAN，Rosemounr公司的HART，法国的FIP，以及国际标准组织-基金会现场总线FF：FieldBus Foundation，WorldFIP，BitBus，美国DeviceNet与ControlNet等

11 PROFIBUS现场总线简介 PROFIBUS自1984年开始研制现场总线产品，现以成为欧洲首屈一指的开放式现场总线系统，欧洲市场占有率大于40%，广泛应用于加工自动化、楼宇自动化、过程自动化、发电与输配电等领域。 PROFIBUS家族包括PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS三个成员。其中PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery）是一种高速和便宜的通信连接，用于自动控制系统和设备级分散的I/0之间进行通信。

12 总线控制系统的结构 该系统共有两层网络结构，采用PROFIBUS-DP数据传输模型，运用RS-485传输技术。
（2）上层（人机交互层）为WINCC监控层。

13 2.2 总线控制系统的硬件开发 硬件开发步骤

14 硬件开发示意图

15 2.3 总线控制系统的软件开发 控制系统软件开发程序流程图

16 第3节 PLC控制原理以及编程的应用 3.1 PLC的定义
可编程序控制器是在继电器控制和计算机控制的基础上开发的产品，逐渐发展成以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。早期的可编程序控制器在功能上只能进行逻辑控制，因而称为可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC。 发展方向 方便灵活和小型化 近来，为了满足工业生产的不同需要，小型机功能不断增加，例如数值运算、模拟量处理、与上位计算机联网通讯、CRT编程器等功能。 大容量和高功能化 机电一体化 通讯和网络标准化

17 3.2 PLC编程的应用 编程准备 在编程前首先要完成PLC300和PLC200与计算机的连接。将CP5611接口卡插入计算机扩展槽中并联结MPI通讯电缆至PLC300的MPI插口上，然后启动计算机与PLC 300即可完成计算机与PLC 300的通讯连接；PLC200必须利用软件STEP7-MicroWIN4.0来完成与计算机的连接。

18 编写程序 PLC300的程序使用STEP7 V5.2软件根据程序流程图设置I/O口通讯编写，PLC200的程序根据本站的动作和信号编写。

19 3.3 监控软件与系统设备间的通讯及连接 （1）WINCC与SIMATIC S7的通讯过程

20 （2）通讯数据 工业以太王和TCP/IP通道单元支持通过Hard net和Soft net模块所进行的通讯。下表列出了各种通讯处理器所需的驱动软件程序

21 下表列出了可由WINCC站中安装的每个通讯处理器寻址的PLC数：