1. 计算机的控制功能
柔性制造系统的运转是由计算机控制完成的,在柔性制造系统中,计算机可完成以下八类功能:
(1) 各制造工作站的控制,在全自动化柔性制造系统中标,各个加工、处理或装置工作站通常在计算机控制下运转,对机械加系统,采用CNC控制各个机床。
(2) 把控制指令分散给各工作站,在机械加工的柔性制造系统中,零件程序必须直接下达给加工机床,以按程序完成规定加工。
(3) 生产控制,它包括对零件个各种工件进入制造系统的输入率的决策,决策的基础是进入计算机的数据。如要求每天各种零件的生产率。毛坯件的数量和相应的托盘数,计算机完成托盘流动顺序,装卸工件的生产控制功能,并向操作者提供指令进行坯件的装载,数据进入单元在装卸区提供操作者与计算间的通信。
(4) 传输控制,实质上是柔性制造系统的物流控制。
(5) 往返控制,复杂完成第二物料传输系统对各工作站上下料和与第一物料传输系统往返交换的控制,为工作站服务。
(6) 工件传输与装卸系统的监视,对于第一与第二物料传输系统的运输装置(自动导向车)与托盘及在制造系统中的各种工件状态进行监视。
(7) 刀具控制,柔性制造系统中的计算机系统,一个重要的功能是监视和控制刀具的状态即对FMS加工用的每种刀具的定位、安装、更换和刀具使用寿命与破损状况的监视,同时包括刀具的管理。换刀和刀具识别等。
(8) 对柔性制造系统性能的监视控制及报告计算机系统在性能监视传感系统支持下可对FMS的工作性能进行监视与控制,同时可按管理要求提供各种报告与数据。
通常,柔性制造系统采取分层(级)、分布式集中管理的控制结构,图52-76表示了以多级计算机体系与结构数据库共享支撑下的分级管理塔。每一级计算机辅助一个相应的管理层,计算机分为两层或几层,图52-76为3级(层)计算机结构,图52-77为4级计算机结构,一般公司级控制多用4级控制网络,工厂级控制多用3级分层控制网络。对于柔性制造系统,比较先进的采用3级控制网络。有时把计算机分层的级称为控制级。
这类分级(层)控制系统,其最高级(层)是支持管理数据处理的管理信息活动的。应该着重指出多层管理必须在数据库共享的条件下才有意义。预测、市场、生产流程和运行管理组成最高控制级的子系统,由这一级协调工厂级分层通信和对居于局域生产控制级的垂直通信,中间控制级又称单元控制级,供工厂局部监督和协调用,他们复杂生产控制。装配与质量保证,监督最低控制层(设备层)并利用生产数据和资源状况信息辅助生产决策,最底层控制级(设备级)由工艺和几何控制模块组成,它们有机器与设备专用控制算法。若所有级间有明确的分隔。则可获得控制系统的可控性、柔性和可扩展性,近来大量的开发活动是使通信网络。编程语言,。数据库和集成元器件标准化,标准化将使计算机控制的各级装备极大简化,未来的监督系统特征将是提高各控制级的智能化水平,自适应控制,优化自适应控制,自优化和自学习控制将成为分级(层)控制的一部分功能,为使分级系统组成有机网络,还需要各级计算机互连装备,专用介面和通信装置。
2. 制造的分级(层)控制
采用单级控制的复杂控制(任务)系统不可能保证其有效性。为此,如FMS、CIM等复杂制造系统应根据分级控制的思想,把它们分为不同的控制模块,为不同的控制功能服务。分级(层)方法如下:
(1) 工厂结构分层,把整个工厂按地域分成不同的系统。
(2) 组织分层,由多个分布式子系统组成一个组织单元。
(3) 管理分层,工厂的管理靠不同的控制级支撑。
(4) 信息分层,从不同的控制级获取信息和数据,并以此为根据进行决策。
(5) 制造装备结构的分层,按制造装备构造整个制造系统,例如,整个系统可以由加工中心,CNC机床等单台设备组成。
(6) 控制分层,从控制角度把整个系统分级,并把它们互联起来合成系统。
上述分层方法的应用没有严格的规则。因此,即使相同的工厂,也可以有不同分层方案。
图52-78所示是北京机床研究所的JCS-FMS-1柔性制造系统的控制级的控制结构框图。中央管理级由主控机和物流控制计算机组成,主计算机硬件为FM-11AD2+微型计算机,配置了OS-9操作系统,软件采用C语言。物流控制用PMS微型计算机,该FMS有三个单元级控制,每个单元直接通过局域网络与主计算机连接,接受中央计算机的指令,并把它们分配给设备控制级的5台机床,其物流系统由15台仓库托盘站构成的平面仓库,加工单元托盘站、无人自动搬运小车等组成,根据主计算机的运行指令完成物流运行与管理,其设备级采用DNC/FMC型控制,通信采用光纤电缆传输,并在全线上布置了5个监视摄像系统和工业电视对物流与设备进行监视。
3. 通信连接网络
分级控制制造系统的柔性和效率取决于连接分布式处理单元的通信系统的利用率。为此,要努力使过程控制通信系统标准化。现已开发了不同的通信协议和大量的通信通路(总路)系统,并已运用于工业界。其多数利用不同通信级的协议层次,这些协议设有;过程中通信协议,总线存取协议。传输协议,逻辑连接级协议和物理连接级协议。这些协议一部分配置在硬件中,另一部分配置在软件中。通信网络可显星形结构,也可以是开放式总线结构或环形结构,多数微机制造厂家供应与其系统兼容的通信芯片,该芯片控制总线的使用,同时也声成不同连接级的协议。存取信号。并完成主从功能。
借口界面标准化的对象是硬件接插件。接插件的管脚和管脚位置。工厂用的连接网络有IEEE488总线,PDV总线和以太网等。IEEE488总线在最高数据率下通信距离最大为20m,PDV总线呈环形的传输距离为1~3Km,以太网可进行长距离传输,它采用50Ω的同步电缆,最大连接站数据为1024个。