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第1篇 柔性制造系统原理1

第1章 CIMS概论1

1.1 CIMS的产生与历史背景1

1.1.1 计算机在产品制造业中的应用2

1.1.2 计算机在产品设计中的应用2

1.1.3 计算机在经营管理中的应用2

1.1.4 计算机在各单元技术上的应用3

1.2 CIM和CIMS的基本概念及组成3

1.2.1 CIMS的由来3

1.2.2 CIM和CIMS的含义3

1.2.3 CIMS包含的四个要素4

1.2.4 CIMS包含的两个特征5

1.2.5 CIMS的核心在于集成5

1.3 CIMS技术集成关系6

1.4 CIMS的体系结构8

1.4.1 CIMS体系功能构成8

1.4.2 CIMS体系分系统9

1.4.3 面向功能和控制的体系结构15

1.4.4 面向生命周期的体系结构16

1.4.5 面向集成平台的体系结构17

1.5 CIMS的递阶控制体系18

1.6 CIMS的发展现状20

1.6.1 国外CIMS发展简况20

1.6.2 我国CIMS发展情况26

1.7 CIMS研究中的新思想及管理模式31

1.7.1 并行工程(CE--Concurrent Engineering)31

1.7.2 精良生产(LP--Lean Production)33

1.7.3 敏捷制造(AM--Agile Manufacturing)35

1.7.4 智能制造(IM--Intelligent Manufacturing)36

1.7.5 虚拟制造(VM--Virtual Manufacturing)37

1.7.6 全球制造(GM--Global Manufacturing)39

1.7.7 制造网络化与绿色制造(Green Manufacturing)42

思考题43

第2章 CIMS环境下的FMS45

2.1 FMS的起源47

2.2 FMS的定义48

2.3 FMS的形成与发展49

2.3.1 计算机数控系统(CNCS--Computerized Numerical Control System)50

2.3.2 柔性制造单元(FMC--Flexible Manufacturing Cell)52

2.3.3 柔性制造生产线(FML--Flexible Manufacturing Line)54

2.3.4 柔性制造系统(FMS--Flexible Manufacturing System)55

2.4 FMS分类及特点57

2.4.1 FMS分类57

2.4.2 FMS的特点57

2.5 FMS的组成、原理及作用58

2.5.1 FMS的一般组成58

2.5.2 FMS的工作原理60

2.5.3 FMS单元控制系统61

2.5.4 FMS的生产计划调度与控制系统框架64

2.5.5 FMS中的监控与诊断系统66

2.6 FMS的自动加工系统69

2.6.1 FMS对加工设备的要求69

2.6.2 各类自动化加工设备71

2.6.3 自动化加工设备在FMS中的控制与集成71

2.7 FMS的物料输送与贮存系统72

2.7.1 物料的输送与控制系统72

2.7.2 自动存贮与检索系统87

2.7.3 刀具流支持系统90

2.8 FMS的信息流系统93

2.8.1 FMS的信息流模型93

2.8.2 FMS的信息流要素、联系和特征95

2.9 FMS中的计算机网络技术与通信97

2.9.1 局部网络通信及协议98

2.9.2 OSI体系结构及网络协议99

2.9.3 MAS网络结构及通信特点101

2.9.4 MAP/TOP网络通信协议102

2.10 Petri网及其在FMS中的应用105

2.10.1 Petri网的基本理论105

2.10.2 Petri网在FMS建模中的应用108

2.10.3 Petri网在FMS分析中的应用109

2.10.4 Petri网在FMS调度和控制中的应用109

2.10.5 Petri网与面向对象技术的结合趋势110

思考题110

第2篇 柔性制造系统实践112

第3章 典型FMS的实例112

3.1 种加工回转体零件的柔性制造系统112

3.1.1 系统组成112

3.1.2 信息流系统及其工作原理112

3.1.3 加工系统及其工作原理114

3.1.4 物流系统及其工作原理114

3.2 系统运行及操作实践115

3.2.1 开启文件服务器115

3.2.2 开启中央计算机116

3.2.3 设置加工系统CNC机床119

3.2.4 运行物流系统120

3.2.5 启动工作站1计算机121

3.2.6 启动工作站2计算机124

3.2.7 开启计算机视觉系统126

3.2.8 系统正常关机128

3.2.9 系统暂停和复位129

3.3 系统及设备维护130

3.3.1 加工类设备常见故障130

3.3.2 CNC系统的维护和故障处理131

思考题134

第4章 FMS信息流系统135

4.1 FMS中的信息流及网络通信结构135

4.1.1 MAS网络系统的互联结构135

4.1.2 网络通信方式的选择138

4.1.3 事件控制块(ECB)143

4.1.4 事件服务例程(ESR)146

4.1.5 SPX通信协议的功能及连接过程148

4.1.6 SPX的事件服务例程ESR的实现149

4.2 FMS中的Novell NetWarc结构与技术特性150

4.2.1 ET-FMS-I的NetWare网分层结构及通信协议150

4.2.2 ET-FMS-I的NetWare IPX/SPX协议151

4.2.3 ET-FMS-I的NetWare网络的应用访问接口153

4.2.4 ET-FMS-I的网络通信接口154

4.3 集成化FMS的建模与Petri网结构157

4.3.1 建立ET-FMS-I的Petri网模型的方法158

4.3.2 以传输带为MHS的Petri网模型159

4.4 FMS实时调度与控制决策161

4.4.1 FMS调度基本理论161

4.4.2 FMS管理与控制系统结构163

4.4.3 具有计算机视觉的FMS调度与控制决策165

4.4.4 ET-FMS-I实时调度的具体实现169

4.4.5 智能调度及仿真174

4.5 FMS视觉系统183

4.5.1 计算机视觉系统的基本工作原理183

4.5.2 学习模式原理及应用190

4.5.3 运行模式原理及应用194

4.5.4 样品零件数据库管理系统196

4.5.5 计算机视觉在FMS中的几个关键问题200

4.6 系统准备与维护功能205

4.6.1 各类数据文件格式205

4.6.2 系统专用数据编辑器设计及实现209

4.6.3 全屏幕文本编辑器设计及实现217

思考题221

第5章 FMS物流传输系统223

5.1 物料传输系统(MHS)223

5.1.1 传输线及其控制机理223

5.1.2 可编程逻辑控制器(PLC)226

5.1.3 ET-FMS-I系统PLC实时检测与控制229

5.2 工业机器人控制系统及路径编程232

5.2.1 机器人示教232

5.2.2 机器人路径编程234

思考题237

第6章 FMS自动加工系统238

6.1 CNC机床自动化加工的基本概念和方法238

6.1.1 CNC机床概念、功能及特点238

6.1.2 自动加工系统数控编程239

6.1.3 加工系统数控编程结构与格式242

6.1.4 机床坐标系和运动方向245

6.1.5 编程工艺基础及加工工序设计247

6.2 车削中心的程序编制254

6.2.1 车削中心数控编程规则及特点254

6.2.2 坐标系的确定256

6.2.3 选择切削用量及刀具补偿259

6.2.4 编写加工程序及典型加工编程实例262

6.3 车削中心的操作277

6.3.1 ET-FMS-I的LEADWELL LTC-10AP CNC控制面板277

6.3.2 操作步骤281

6.3.3 程序输入和执行方法286

6.4 加工中心的程序编制289

6.4.1 加工中心结构特点和编程特点289

6.4.2 机床坐标系统295

6.4.3 编写程序码表及指令300

6.4.4 典型编程实例318

6.5 加工中心的操作326

6.5.1 ET-FMS-I的LEADWELL MCV-OP CNC控制面板326

6.5.2 手动操作步骤331

6.5.3 程序的输入和执行335

6.6 DNC加工338

6.6.1 DNC内涵、特点及接口338

6.6.2 DNC功能的扩展及新型的DNC结构341

6.6.3 DNC程序加工方法342

思考题352

参考文献354