機械制造自動化技術及工程應用講稿2

1、現(xiàn)代制造系統(tǒng)的典型特征：現(xiàn)代制造系統(tǒng)的典型特征：分散化、集成化、智能化分散化、集成化、智能化（圖）（圖）車間企業(yè)公司社會全球運作空間柔性范圍企業(yè)互聯(lián)網、企業(yè)內聯(lián)網全球制造智能制造綠色制造信息高速公路敏捷制造虛擬制造CIMS并行工程精益生產設備自動化FMS70年代80年代90年代制造系統(tǒng)的模式發(fā)展趨勢設備、技術 管理、市場 組織、人員制造系統(tǒng)三網集成結構IntranetLonTalk/IPServerInfranetInfranetInternetLonTalk/IPServer遠程訪問 現(xiàn)代制造系統(tǒng)呼喚新一代控制系統(tǒng)現(xiàn)代制造系統(tǒng)呼喚新一代控制系統(tǒng) 敏捷制造對制造過程控制系統(tǒng)提出了新敏捷制造對制

2、造過程控制系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn)的挑戰(zhàn) 目前目前缺乏從系統(tǒng)的高度，特別是對網絡缺乏從系統(tǒng)的高度，特別是對網絡化制造環(huán)境下的控制系統(tǒng)理論和方法的化制造環(huán)境下的控制系統(tǒng)理論和方法的系統(tǒng)化研究系統(tǒng)化研究 n（1 1）系統(tǒng)控制結構）系統(tǒng)控制結構n（2 2）信息的綜合管理）信息的綜合管理n（3 3）信息的實時處理）信息的實時處理n（4 4）生產過程及現(xiàn)場設備的遠程訪問與控制）生產過程及現(xiàn)場設備的遠程訪問與控制 新一代控制系統(tǒng)新一代控制系統(tǒng)NCS (New Control System)NCS (New Control System)不不僅應包括數(shù)據采集和處理、基本過程控制，而僅應包括數(shù)據采集和處理、基本過程

3、控制，而且應包括先進的生產管理、調度、優(yōu)化、診斷且應包括先進的生產管理、調度、優(yōu)化、診斷及高級控制等?；緝群杭案呒壙刂频??；緝群?柔性化、扁平化的體系結構；柔性化、扁平化的體系結構； 全分散式動態(tài)結構；全分散式動態(tài)結構； 系統(tǒng)的實時控制能力；系統(tǒng)的實時控制能力； 現(xiàn)場自治能力；現(xiàn)場自治能力； 現(xiàn)場設備的互操作性；現(xiàn)場設備的互操作性； 系統(tǒng)智能化。系統(tǒng)智能化。n* *總體技術與集成支撐技術的研究總體技術與集成支撐技術的研究n* *通用智能檢測控制前端的研究通用智能檢測控制前端的研究n* *先進控制策略的研究先進控制策略的研究n* *面向生產目標的建模與優(yōu)化集成控制技面向生產目標的建模與優(yōu)

4、化集成控制技術的研究術的研究n* *智能監(jiān)控與故障診斷技術的研究智能監(jiān)控與故障診斷技術的研究n* *綜合管理技術的研究綜合管理技術的研究n* *制造自動化系統(tǒng)的體系結構研究制造自動化系統(tǒng)的體系結構研究n* *NCSNCS體系結構研究體系結構研究n* *NCSNCS集成機制集成機制n* *NCSNCS生產過程建模研究生產過程建模研究客戶訂單需求預測技術預測競爭狀況企業(yè)能力資金來源社會需求生產能力經營目標產品開發(fā)經營計劃技術勞動力勞動對象勞動手段生產技術準備生產控制存貯控制質量控制成本控制生產用戶用戶用戶用戶銷售產出轉換投入決策調查主機主機小型機小型機基于I n ternet、Intranet、E

5、 xtranet的企業(yè)網控制器工控機控制器控制器IntranetInternetFCS基于主機的集中模式基于工作組的分層結構客戶/ 服務 器網絡模式終端終端集中控制遠程傳感器和執(zhí)行機構遠程傳感器和執(zhí)行機構遞階控制基于現(xiàn)場總線的網絡控制現(xiàn)場總線智能自治節(jié)點企業(yè)信息網絡控制網絡企業(yè)應用層（如經營）自動化應用層（如控制、監(jiān)視、診斷）設備應用層（如線性化、現(xiàn)場邏輯、現(xiàn)場控制）第1 層第3 層第2 層服務器工作站Internet/IntranetLAN WAN路由器路由器現(xiàn)場總線IntranetLonTalk/IPServerInfranetInfranetInternetLonTalk/IPServe

6、r遠程訪問制造企業(yè)1制造企業(yè)n.AgentAgentInternetAgentAgentAgentAgentAgentAgent產品開發(fā)與設計采購生產營銷與服務財務管理AgentLAN/IntranetAgentAgent1Agent2AgentnLAN/IntranetInfranet模擬量前端軟PLCDCS智能儀表數(shù)字量前端模擬量前端軟PLCDCS智能儀表數(shù)字量前端車間現(xiàn)場控制與管理.n 從上面的分析可以看出：從上面的分析可以看出：n 現(xiàn)代制造系統(tǒng)的組織和管理模式現(xiàn)代制造系統(tǒng)的組織和管理模式正在向正在向“扁平化扁平化”方向發(fā)展，系統(tǒng)方向發(fā)展，系統(tǒng)的結構正向簡單、實用、開放的網的結構正向簡單

7、、實用、開放的網絡化發(fā)展。絡化發(fā)展。n 現(xiàn)代制造自動化系統(tǒng)的目標是實現(xiàn)代制造自動化系統(tǒng)的目標是實現(xiàn)制造系統(tǒng)的信息化。現(xiàn)制造系統(tǒng)的信息化。NCSNCS體系結構體系結構* *開放性開放性* *分布性分布性* *動態(tài)性動態(tài)性* *并行性并行性* *集成性集成性 * *人機和諧性人機和諧性NCSNCS體系結構體系結構n A 廣域網控制服務器處于最高層n B 控制客戶n C 局域網控制服務器位于中間層n D 現(xiàn)場控制節(jié)點Inter/Intranet廣域控制服務器控制客戶機局域控制服務器控制節(jié)點局域控制網絡TCP/IPInfranetNCSNCS體系結構體系結構計劃執(zhí)行與跟蹤物料跟蹤動態(tài)任務調度工程文件管

8、理設備跟蹤人員管理SPC流程建模工具MSSQL Server模型庫批量生產管理與 控制配方管理生產調度設備跟蹤SPC工程設計建模工具模型庫實時數(shù)據庫在線監(jiān)測動畫仿真歷史數(shù)據分析報警智能診斷集中控制 優(yōu)化 與 調 度智能調節(jié) 軟PLC大范圍聯(lián)鎖控制過程控制I/O ServerWebServerMS IIS瀏覽器Internet現(xiàn)場總線現(xiàn)場智能I / O 模塊 、 PL C 、D C S 、 智 能 儀表等管 理信息層（流程）管 理信息層 （離散）NCSMRP/ ERP接 口自動化應用層設 備應用層離散企業(yè)管理流程企業(yè)管理監(jiān)控與診斷控制與優(yōu)化NCSNCS體系結構體系結構Web 服務器JavaHTT

9、PHTMLScript分廠（車間）管理數(shù)據庫MS SQL Server制造過程模型庫建模環(huán)境InTrackInBatch實時數(shù)據庫生成動態(tài)實時數(shù)據庫DDEODBCSQLLonmakerLns DDEInTouchInControlNCSNCS體系結構體系結構RouterModem Server 服務器Database數(shù)據庫遠程主機生產調度優(yōu)化生產調度監(jiān)視生產計劃優(yōu)化Office PC監(jiān)控站PC監(jiān)控站MCC多變量約束控制RT-OPT在線優(yōu)化軟測量便攜機Router andRepeaterLONWORKSGatawayFFLONWORKS(LonTalk)智能前端智能前端智能前端.智能前端智能前端

10、智能前端智能前端自動化應用層企 業(yè) 應 用(管理信息) 層WANSatelliteATM/ETelephoneATM設 備應用層I/OI/OI/O制 造 過 程對 象 Ethenet( TCP/IP)NCSNCS體系結構體系結構n * *基于拓展基于拓展C/SC/S結構的兩層管理與控制結構的兩層管理與控制系統(tǒng)系統(tǒng)n * *管控一體化管控一體化n * *全分散式控制全分散式控制 n * *基于瀏覽器基于瀏覽器/Web/Web服務器結構的集成服務器結構的集成機制機制NCSNCS的集成機制的集成機制應用客戶X應用客戶Y應用客戶Z驅動程序服務器 A驅動程序驅動程序驅動程序驅動程序驅動程序服務器 B服務

11、器 N驅動程序應用客戶X應用客戶Y應用客戶ZOPC 接 口服務器 A服務器 B服務器 N(a)(b)NCSNCS的集成機制的集成機制web服務器SQL Server數(shù)據庫車間監(jiān)控系統(tǒng)/實時數(shù)據庫智能節(jié)點智能節(jié)點用戶LonWorks現(xiàn)場總線Internet用戶用戶ODBCJavaApplet讀取數(shù)據NCSNCS的生產過程建模的生產過程建模n 按照對象的動態(tài)行為和特點，NCS中的對象可分成被動對象和主動對象；n 從功能和實現(xiàn)的角度出發(fā)，NCS的對象分為功能對象和運行對象；NCSNCS的生產過程建模的生產過程建模n 按照NCS擔負的測試與控制的基本任務劃分，NCS有以下幾種對象：n A 用戶服務對象

12、n 該對象屬于運行對象，它提供系統(tǒng)與用戶之間的界面服務，并完成控制管理、故障處理等功能。n B 算法管理對象n 該對象屬于功能對象，它提供測控任務的算法支持，如數(shù)字信號處理算法、先進控制算法與數(shù)據分析算法等。NCSNCS的生產過程建模的生產過程建模n C 設備驅動對象n 該對象屬于功能對象，它提供對各種設備的驅動功能。n D 測控參與對象該對象屬于運行對象，它是為完成復雜的測控任務而設立的。一些大型測控系統(tǒng)，可以分解為若干子系統(tǒng)，測控參與對象可以看作是這些子系統(tǒng)的代理，它們既可以通過物理實物實現(xiàn)，也可以提供仿真實現(xiàn)。NCSNCS的生產過程建模的生產過程建模 我們對過程模型的主要組成對象作如下定義：NCSNCS的生產過程建模的生產過程建模NCSNCS的生產過程建模的生產過程建模流程線單元連接設備狀態(tài)處理類傳輸類設備段能力屬性能力屬性處理標記傳輸標記單元標記 連接 標記過程控制系統(tǒng)主配方控制配方設備標記NC