机械制造自动化技术及工程应用讲稿2

1、现代制造系统的典型特征：现代制造系统的典型特征：分散化、集成化、智能化分散化、集成化、智能化（图）（图）车间企业公司社会全球运作空间柔性范围企业互联网、企业内联网全球制造智能制造绿色制造信息高速公路敏捷制造虚拟制造CIMS并行工程精益生产设备自动化FMS70年代80年代90年代制造系统的模式发展趋势设备、技术 管理、市场 组织、人员制造系统三网集成结构IntranetLonTalk/IPServerInfranetInfranetInternetLonTalk/IPServer远程访问 现代制造系统呼唤新一代控制系统现代制造系统呼唤新一代控制系统 敏捷制造对制造过程控制系统提出了新敏捷制造对制

2、造过程控制系统提出了新的挑战的挑战 目前目前缺乏从系统的高度，特别是对网络缺乏从系统的高度，特别是对网络化制造环境下的控制系统理论和方法的化制造环境下的控制系统理论和方法的系统化研究系统化研究 n（1 1）系统控制结构）系统控制结构n（2 2）信息的综合管理）信息的综合管理n（3 3）信息的实时处理）信息的实时处理n（4 4）生产过程及现场设备的远程访问与控制）生产过程及现场设备的远程访问与控制 新一代控制系统新一代控制系统NCS (New Control System)NCS (New Control System)不不仅应包括数据采集和处理、基本过程控制，而仅应包括数据采集和处理、基本过程

3、控制，而且应包括先进的生产管理、调度、优化、诊断且应包括先进的生产管理、调度、优化、诊断及高级控制等。基本内涵：及高级控制等。基本内涵： 柔性化、扁平化的体系结构；柔性化、扁平化的体系结构； 全分散式动态结构；全分散式动态结构； 系统的实时控制能力；系统的实时控制能力； 现场自治能力；现场自治能力； 现场设备的互操作性；现场设备的互操作性； 系统智能化。系统智能化。n* *总体技术与集成支撑技术的研究总体技术与集成支撑技术的研究n* *通用智能检测控制前端的研究通用智能检测控制前端的研究n* *先进控制策略的研究先进控制策略的研究n* *面向生产目标的建模与优化集成控制技面向生产目标的建模与优

4、化集成控制技术的研究术的研究n* *智能监控与故障诊断技术的研究智能监控与故障诊断技术的研究n* *综合管理技术的研究综合管理技术的研究n* *制造自动化系统的体系结构研究制造自动化系统的体系结构研究n* *NCSNCS体系结构研究体系结构研究n* *NCSNCS集成机制集成机制n* *NCSNCS生产过程建模研究生产过程建模研究客户订单需求预测技术预测竞争状况企业能力资金来源社会需求生产能力经营目标产品开发经营计划技术劳动力劳动对象劳动手段生产技术准备生产控制存贮控制质量控制成本控制生产用户用户用户用户销售产出转换投入决策调查主机主机小型机小型机基于I n ternet、Intranet、E

5、 xtranet的企业网控制器工控机控制器控制器IntranetInternetFCS基于主机的集中模式基于工作组的分层结构客户/ 服务 器网络模式终端终端集中控制远程传感器和执行机构远程传感器和执行机构递阶控制基于现场总线的网络控制现场总线智能自治节点企业信息网络控制网络企业应用层（如经营）自动化应用层（如控制、监视、诊断）设备应用层（如线性化、现场逻辑、现场控制）第1 层第3 层第2 层服务器工作站Internet/IntranetLAN WAN路由器路由器现场总线IntranetLonTalk/IPServerInfranetInfranetInternetLonTalk/IPServe

6、r远程访问制造企业1制造企业n.AgentAgentInternetAgentAgentAgentAgentAgentAgent产品开发与设计采购生产营销与服务财务管理AgentLAN/IntranetAgentAgent1Agent2AgentnLAN/IntranetInfranet模拟量前端软PLCDCS智能仪表数字量前端模拟量前端软PLCDCS智能仪表数字量前端车间现场控制与管理.n 从上面的分析可以看出：从上面的分析可以看出：n 现代制造系统的组织和管理模式现代制造系统的组织和管理模式正在向正在向“扁平化扁平化”方向发展，系统方向发展，系统的结构正向简单、实用、开放的网的结构正向简单

7、、实用、开放的网络化发展。络化发展。n 现代制造自动化系统的目标是实现代制造自动化系统的目标是实现制造系统的信息化。现制造系统的信息化。NCSNCS体系结构体系结构* *开放性开放性* *分布性分布性* *动态性动态性* *并行性并行性* *集成性集成性 * *人机和谐性人机和谐性NCSNCS体系结构体系结构n A 广域网控制服务器处于最高层n B 控制客户n C 局域网控制服务器位于中间层n D 现场控制节点Inter/Intranet广域控制服务器控制客户机局域控制服务器控制节点局域控制网络TCP/IPInfranetNCSNCS体系结构体系结构计划执行与跟踪物料跟踪动态任务调度工程文件管

8、理设备跟踪人员管理SPC流程建模工具MSSQL Server模型库批量生产管理与 控制配方管理生产调度设备跟踪SPC工程设计建模工具模型库实时数据库在线监测动画仿真历史数据分析报警智能诊断集中控制 优化 与 调 度智能调节 软PLC大范围联锁控制过程控制I/O ServerWebServerMS IIS浏览器Internet现场总线现场智能I / O 模块 、 PL C 、D C S 、 智 能 仪表等管 理信息层（流程）管 理信息层 （离散）NCSMRP/ ERP接 口自动化应用层设 备应用层离散企业管理流程企业管理监控与诊断控制与优化NCSNCS体系结构体系结构Web 服务器JavaHTT

9、PHTMLScript分厂（车间）管理数据库MS SQL Server制造过程模型库建模环境InTrackInBatch实时数据库生成动态实时数据库DDEODBCSQLLonmakerLns DDEInTouchInControlNCSNCS体系结构体系结构RouterModem Server 服务器Database数据库远程主机生产调度优化生产调度监视生产计划优化Office PC监控站PC监控站MCC多变量约束控制RT-OPT在线优化软测量便携机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动化应用层企 业 应 用(管理信息) 层WANSatelliteATM/ETelephoneATM设 备应用层I/OI/OI/O制 造 过 程对 象 Ethenet( TCP/IP)NCSNCS体系结构体系结构n * *基于拓展基于拓展C/SC/S结构的两层管理与控制结构的两层管理与控制系统系统n * *管控一体化管控一体化n * *全分散式控制全分散式控制 n * *基于浏览器基于浏览器/Web/Web服务器结构的集成服务器结构的集成机制机制NCSNCS的集成机制的集成机制应用客户X应用客户Y应用客户Z驱动程序服务器 A驱动程序驱动程序驱动程序驱动程序驱动程序服务器 B服务

11、器 N驱动程序应用客户X应用客户Y应用客户ZOPC 接 口服务器 A服务器 B服务器 N(a)(b)NCSNCS的集成机制的集成机制web服务器SQL Server数据库车间监控系统/实时数据库智能节点智能节点用户LonWorks现场总线Internet用户用户ODBCJavaApplet读取数据NCSNCS的生产过程建模的生产过程建模n 按照对象的动态行为和特点，NCS中的对象可分成被动对象和主动对象；n 从功能和实现的角度出发，NCS的对象分为功能对象和运行对象；NCSNCS的生产过程建模的生产过程建模n 按照NCS担负的测试与控制的基本任务划分，NCS有以下几种对象：n A 用户服务对象

12、n 该对象属于运行对象，它提供系统与用户之间的界面服务，并完成控制管理、故障处理等功能。n B 算法管理对象n 该对象属于功能对象，它提供测控任务的算法支持，如数字信号处理算法、先进控制算法与数据分析算法等。NCSNCS的生产过程建模的生产过程建模n C 设备驱动对象n 该对象属于功能对象，它提供对各种设备的驱动功能。n D 测控参与对象该对象属于运行对象，它是为完成复杂的测控任务而设立的。一些大型测控系统，可以分解为若干子系统，测控参与对象可以看作是这些子系统的代理，它们既可以通过物理实物实现，也可以提供仿真实现。NCSNCS的生产过程建模的生产过程建模 我们对过程模型的主要组成对象作如下定义：NCSNCS的生产过程建模的生产过程建模NCSNCS的生产过程建模的生产过程建模流程线单元连接设备状态处理类传输类设备段能力属性能力属性处理标记传输标记单元标记 连接 标记过程控制系统主配方控制配方设备标记NC