柔性制造系统底层模块的研究与应用

论文摘要

随着社会对产品多样化、低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切,并由于微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备的发展,也促使柔性制造技术日臻成熟,基于计算机的集成制造(CIMS)时代的到来,柔性制造系统(FMS)已成为各工业化国家机械制造自动化的研制发展重点,它对快速响应市场需求、促进机械制造业的发展和进步发挥了重要作用。柔性制造系统因其独特的"柔性"和"自动化"特征,在现代制造业中获得了广泛的应用。FMS的实施是一个复杂的系统工程,本文结合工程实践就FMS系统的底层模块所涉及的FMS系统构成、理论建模、实时通信、监控等问题进行了研究和探讨,成功解决了FMS研制过程中系统布局、复杂程序编制、系统通讯、监控等关键技术,完成了FMS设计、连线、调试、试运行整个底层模块的开发研制工作,本论文涉及的主要研究内容包括:1、应用Petri网数学工具进行系统建模。FMS是一种典型的离散型动态系统,结构组成多样,事件触发频繁,控制对象多,控制信息量大,系统结构复杂。Petri网能方便地描述离散动态系统的并发、冲突、同步等特点,具有直观、简洁、运用方便的特征,因此选用Petri网作为系统的建模工具。2、采用现场总线控制技术实现系统的实时通信。选择了FCS解决FMS单元层与设备层、单元层与管理层之间的通信问题,论文详细描述了系统实时通信的物理结构、具体技术和实现方法。3、监控系统的开发。通过对现场设备信号的采集,实时的跟踪系统状态,以动态的画面传递现场信息,从而完成各监控模块的设计与开发。4、通过对零件进行实际加工,对系统所具有的功能进行了验证。最后,提出了系统有待进一步扩展研究的相关问题。本论文研究所涉及的相关技术和方法对FMS的进一步开发设计提供了有益的借鉴。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 柔性制造系统的发展现状、背景及研究意义
• 1.1.1 柔性制造系统的发展现状及背景
• 1.1.2 教学用柔性制造系统的研究意义
• 1.1.3 教学用柔性制造系统的特点
• 1.2 课题来源及主要研究内容
• 2 系统的总体设计
• 2.1 系统总体结构与布局
• 2.1.1 系统总体结构
• 2.1.2 系统总体布局
• 2.2 系统各组成部分
• 2.2.1 控制系统
• 2.2.2 物流系统
• 2.2.3 测量系统
• 2.2.4 加工系统
• 3 基于PETRI 网的系统建模
• 3.1 问题的提出
• 3.2 PETRI 网原理与应用
• 3.2.1 Petri 的基本理论
• 3.3 PETRI 网在FMS 中的应用
• 3.3.1 系统模型的建立
• 3.3.2 系统模型的验证
• 3.3.3 系统模型到PLC 程序的实现
• 4 系统通信方法的研究及其实现
• 4.1 柔性制造系统的通信发展现状
• 4.2 现场总线控制系统的特点
• 4.3 PROFIBUS 现场总线
• 4.2.1 PROFIBUS 的分类
• 4.2.2 PROFIBUS-DP 协议结构
• 4.2.3 PROFIBUS-DP 的传输技术
• 4.2.4 PROFIBUS-DP 的系统构成和配置
• 4.4 FCS 体系结构在FMS 中的应用
• 4.5 本章小结
• 5 FMS 中监控系统的设计与研究
• 5.1 监控系统的功能
• 5.2 监控系统的实现方案
• 5.2.1 系统构成及硬件通讯
• 5.2.2 定义数据变量
• 5.2.3 系统动画连接
• 5.2.4 数据库访问
• 6 系统运行实现
• 7 总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文情况