簡介:工業(yè)控制計算機及其應用IPC(INDUSTRIALPERSONALCOMPUTER),,第一章工業(yè)控制計算機的發(fā)展歷見參考書三,§11概述工業(yè)控制計算機的發(fā)展大致可分為以下幾個階段1工控機的開創(chuàng)階段5060年代2小型工控機的發(fā)展時期6070年代3工業(yè)微型計算機測量、控制系統(tǒng)和分散型工業(yè)控制系統(tǒng)發(fā)展時期70年代中期4工業(yè)控制總線發(fā)展時期80年代中期如STD總線;S100總線5一體化的智能控制發(fā)展時期機電一體化計控一體化人機一體化,§12計算機與工業(yè)自動化,一、電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展和完善,促進了1工廠自動化(FA)2農(nóng)業(yè)自動化(BA)3辦公自動化(OA)4住宅自動化(HA)“4A”技術(shù)已經(jīng)成為國際上的熱門話題,二、工業(yè)控制計算機的應用領(lǐng)域工業(yè)過程的測、控自動化工業(yè)過程控制是計算機的一個重要的應用領(lǐng)域,也是一種不同于一般計算機應用的領(lǐng)域。工控機正是為了滿足這一特定的應用領(lǐng)域而發(fā)展起來的。工控機現(xiàn)代工業(yè)實現(xiàn)自動化不可缺少的工具。包括航空、航天、核能、電力、煤炭、石油、化工、冶金、機械、電子、交通、輕工、紡織等舉例1、電力生產(chǎn)2、化工過程3、航空航天4、樓宇綜合自動化系統(tǒng)5、其他,三、工業(yè)控制計算機的關(guān)鍵技術(shù)(9個方面),,,,,,,,,,,,,環(huán)境考慮,過程I/O總線,性能,應用接口,可靠性/可用性,遷移策略,多供應商計算機聯(lián)用,網(wǎng)絡支持和管理,安全性,工業(yè)控制計算機的關(guān)鍵技術(shù),,§13我國工控機的研制與發(fā)展對策,一、我國工控機的發(fā)展概況我國工控機有30多年的發(fā)展歷史,可分如下四個階段,二、工控機的發(fā)展對策,我國工控機的發(fā)展對策為(1)建立產(chǎn)業(yè)(2)發(fā)展階段性原則(3)以應用促發(fā)展(4)技術(shù)上要突出開放系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)可靠性技術(shù)硬件工程工程化技術(shù)軟件工程測試工藝(5)確定發(fā)展重點功能模板、系統(tǒng)產(chǎn)品、實時軟件、配套外圍產(chǎn)品A、分散型網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)、中小型用戶同時發(fā)展B、實時軟件的發(fā)展軟件工程是是今后的重要任務C、外部設(shè)備是工控機的人機聯(lián)系設(shè)備,要突出重點的發(fā)展。(6)加快引進技術(shù)的消化吸收,做好國產(chǎn)化工作,,,,,,,,,§14工控機系統(tǒng)的基本組成,,第二章工控機的體系結(jié)構(gòu)(參考書二),§21工控機的特點工控機工業(yè)控制機工業(yè)計算機IPC用于工業(yè)過程檢測、過程控制、數(shù)據(jù)采集處理(1)可靠性高要求平均無故障時間(MTBF)達到幾萬小時平均故障修復時間(MTTR)盡可能低(2)實時性好工控機需要配有實時多任務操作系統(tǒng)(RTDOS)(3)環(huán)境適應性強工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境惡劣,表現(xiàn)在▲電磁干擾▲供電系統(tǒng)波動▲接“地”系統(tǒng)復雜▲共模、串模干擾▲溫度/濕度變化大▲另外要求防塵、防腐蝕、防震動、耐沖擊,(4)過程輸入和輸出配套較好具有豐富的多種功能的I/O配套模板如模擬量、開關(guān)量、脈沖量、頻率量的I/O模板具有多種類型的信號調(diào)理功能如隔離型、非隔離型信號調(diào)理各類熱電偶、熱電阻信號輸入調(diào)理電流、電壓信號輸入/輸出信號調(diào)理(5)系統(tǒng)的可擴展性好(6)系統(tǒng)開放性好便于主機接口、網(wǎng)絡通訊、軟件兼容、升級等方面遵守開放性原則,便于系統(tǒng)擴充、異機種連接、軟件的可移植和互換等,(7)控制軟件包功能強要求工控軟件包人機交互方便畫面豐富具有系統(tǒng)組態(tài)和系統(tǒng)生成功能實時和歷史趨勢記錄功能實時報警及事故追憶功能具有豐富的控制算法如經(jīng)典PID、模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡、優(yōu)化、自適應、自整定、在線自診斷等,(9)后備措施齊全包括供電后備存儲器信息保護手動/自動操作后備緊急事故切換裝置等(10)具有冗余性例如雙機工作(雙CPU)雙機系統(tǒng)雙控制站雙操作站雙網(wǎng)通信雙供電系統(tǒng)雙電源雙機切換功能雙機監(jiān)視軟件,,工控機圖片,,CONTEC公司產(chǎn)品,第三章PC總線工業(yè)控制機(參考書二),§31PC總線工控機的機械結(jié)構(gòu)PC總線ISA總線、VESA總線、PCI總線的統(tǒng)稱工業(yè)PC(IPC)是以PC總線為基礎(chǔ)構(gòu)成的工業(yè)計算機,工控機機械結(jié)構(gòu)圖,§32工控機的底板例14槽PC/AT總線底板,,§33PC總線標準規(guī)范,一、概述1ISA總線就是AT總線,是在XT總線基礎(chǔ)上擴充設(shè)計的16位總線,尋址空間最大16MB,數(shù)據(jù)傳輸率16MBPS2EISA(EXTENDINDUSTRIALSTANDARDARCHITECTURE)總線是32位總線,數(shù)據(jù)傳輸率32MBPS3VLBUSVESA也稱VESA總線,是ISA總線的簡單擴充,可以與ISA、EISA同時使用4PCI總線是1993年INTEL公司主導推出的,它支持并發(fā)CPU和總線主控部件操作,支持64位奔騰(PENTIUM)處理器。這是目前普遍應用的總線。,5比較結(jié)論目前在市場上,最成熟的總線ISA總線發(fā)展主流總線PCI總線理由ISA總線結(jié)構(gòu)的I/O接口卡種類多、品種全,已經(jīng)發(fā)展了很多年。ISA總線已被絕大多數(shù)的工控機工作人員接受和掌握。ISA總線基本能夠滿足多數(shù)工業(yè)控制領(lǐng)域的要求。ISA總線產(chǎn)品價格便宜。在要求速度高的外設(shè)使用中,可采用PCI總線,一般的總線底板有45個PCI插槽。結(jié)論總之,目前市場上還是以ISA總線、PCI總線為主。,§33PC總線工控機主要類型,(參考書一第11頁)一、工控機的主要類型及功能PC總線工控機1國內(nèi)主要工控機產(chǎn)品STD總線工控機VME總線工控機其中PC總線工控機發(fā)展最快,所以在此介紹PC總線工控機。影響較大的三家工控機公司臺灣研華公司(ADVANDECH)ADVANTECH日本康泰克公司(CONTEC)ICT北京康拓公司CONTROLCHINA深圳研祥EVOC北京中泰ZTIC臺灣威達大眾等,,二、工控機主要類型,BOXPC(盒式工業(yè)控制機)PANEL(盤式工業(yè)控制機)ISA總線IPC機VESA總線IPC機PCI總線IPC機工業(yè)級工作站新型工業(yè)控制計算機PC104總線工控機,二、工控機主要類型,,二、工控機主要類型,,二、工控機主要類型一體化工控機,,二、工控機主要類型,。,二、工控機主要類型,,二、工控機主要類型,,新型結(jié)構(gòu)工業(yè)控制計算機特點(1)WINDOWS監(jiān)控畫面與實時性相結(jié)合問題WINDOWS操作系統(tǒng)的人機界面是十分友好的,但是實時性較差。方法為了提高實時性,在體系結(jié)構(gòu)上采用多處理機結(jié)構(gòu),這些處理機均掛接在PC總線上。主處理機運行WINDOWS操作系統(tǒng),用于支持人機界面,多個從處理機分別執(zhí)行是市、實時數(shù)據(jù)采集、順序控制功能。IPC90可支持6個從處理機并行工作,極大的提高了整機的實時性。(2)VEM工業(yè)結(jié)構(gòu)(直插式結(jié)構(gòu))與PC總線相結(jié)合每一個模塊均帶有小型的指示面板,便于運行維護及部件的維修更換。,(3)標準化的模塊式體系結(jié)構(gòu)便于故障模塊的更換,特別是能夠進行模塊的帶電插拔。例如主控模塊、顯示模塊、網(wǎng)絡模塊、軟盤模塊、硬盤模塊、模擬量、數(shù)字量輸入/輸出模塊、通用智能I/O模塊等(4)IPC與PLC接線方式結(jié)合(5)標準的通信網(wǎng)絡,便于構(gòu)成DCS系統(tǒng)。,總線型網(wǎng)絡的DCS系統(tǒng),,環(huán)型網(wǎng)絡的DCS系統(tǒng),,,,,,,,§34外圍接口產(chǎn)品,(參考書一,P18)一、概述1、應用計算機對生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備進行檢測,首先要把各種測量參數(shù)送入計算機,計算機對這些采樣數(shù)據(jù)進行一系列的計算機處理后將結(jié)果數(shù)據(jù)輸出。計算機的輸出結(jié)果是以數(shù)字量的形式輸出的,還必須轉(zhuǎn)換成可對生產(chǎn)過程進行控制的量。因此,構(gòu)成一個工業(yè)控制系統(tǒng),除了IPC主機外,還需要配備各種用途的I/O接口產(chǎn)品。這類產(chǎn)品的性能優(yōu)劣同樣對整個系統(tǒng)具有舉足輕重的影響,選購時應該考慮的問題質(zhì)量軟件支持能力價格后繼開發(fā)和服務能力不能選擇過渡性質(zhì)的試驗產(chǎn)品,輸入信號被測參數(shù)(壓力、溫度、液面高度等)測量一次元件變送器電信號(電流或電壓)信號轉(zhuǎn)換(如05V的電壓信號)模擬量輸入模板(模/數(shù)轉(zhuǎn)換)數(shù)字量輸入模板(整形)計算機輸出信號計算機處理后的輸出(數(shù)字量)數(shù)字量輸出模(標準的電壓信號)模擬量輸出模板(數(shù)/模轉(zhuǎn)換)執(zhí)行機構(gòu),,,二、模擬量輸入模板,1、模/數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)簡述在當前的數(shù)據(jù)采集/轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中,多采用專用的A/D轉(zhuǎn)換芯片。對應的常用轉(zhuǎn)換方式為計數(shù)比較式線路簡單,轉(zhuǎn)換速度慢;雙斜率積分式精度高,也常被采用;逐次逼近式模/數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)兼顧速度和精度,應用最為普遍。逐次逼近式模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成逐次逼近寄存器數(shù)字/電壓轉(zhuǎn)換器比較器時序控制電路等,,4.舉例A/D轉(zhuǎn)換板PC-6330PC6330,三、模擬量輸出模板,四、數(shù)字量通道板和其它配套模板,1、數(shù)字量輸入/輸出模板開關(guān)量信號生產(chǎn)現(xiàn)場的各種兩態(tài)開關(guān)信號,即高低電平信號。數(shù)字量模板完成工業(yè)現(xiàn)場的各類開關(guān)信號的輸入/輸出控制。是進行順序控制所必須的。數(shù)字量模板非隔離型TTL電平,抗干擾能力差隔離型光電隔離、磁電隔離數(shù)字量輸入板數(shù)字量模板數(shù)字量輸出板數(shù)字量雙向通道板(用于系統(tǒng)中的輸入點和輸出點較少時)使用注意“輸入共陰”信號源的一端與光隔離的某一點相連,另一端接電源的負極“輸出共陽”將輸出的一端與電源的正極相連,另一端與負載相連。,,,舉例開關(guān)量輸入卡6405,2、信號調(diào)理(SIGNALCONDITIONING)板,作用(1)將現(xiàn)場來的輸入信號經(jīng)過隔離、放大,成為工控機所能接受的統(tǒng)一信號電平(2)將計算機的輸出信號經(jīng)過放大、隔離,轉(zhuǎn)換成工業(yè)現(xiàn)場所需的信號電平。進行電平的移位。例如開關(guān)型測量信號頻率脈沖型測量信號調(diào)理成標準信號05V、01V連續(xù)型信號計算機的數(shù)據(jù)端口,,,。,3、通信模板,屬于外圍模板作用溝通PC與PC之間、PC與其它設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信分為智能型、非智能型兩種通信方式484/232方式或兩種方式兼而有之通信口416通道不等可供選擇通信波特率7556000BPS不等,5、遠程I/O模塊,遠程I/O模塊是近年來新發(fā)展起來的新型模板,它可以直接被放置在現(xiàn)場,將現(xiàn)場信號轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號,然后經(jīng)遠程通信線路傳送給計算機作進一步的處理。由于各模塊均是隔離的,因此,可將這些來自不同模塊的信號成組地與通信網(wǎng)絡連接,大大減少了現(xiàn)場接線的成本。目前,遠程I/O模塊的通信網(wǎng)絡采用RS485標準總線,今后將向現(xiàn)場總線(FIELDBUS)方向發(fā)展。,。,5、遠程I/O模塊,,,。,。,遠程I/O模塊連接圖,第四章控制系統(tǒng)中的采集控制軟件§41概述(參考書一),在實時工業(yè)控制系統(tǒng)中,高質(zhì)量的硬件體系固然是十分重要的,但是,要完成控制任務,最終還要靠控制軟件的執(zhí)行來完成。因此,應用軟件的性能優(yōu)劣與整個系統(tǒng)關(guān)系是極大的,并在很大程度上決定了整個控制系統(tǒng)的運行效率和各項性能指標的最終實現(xiàn)。也就是說,為了實現(xiàn)特定的目標,需要進行應用程序的設(shè)計和開發(fā)。過去現(xiàn)在的做法,3、控制軟件包ONSPECCONTROLPACK控制軟件包用來在電腦里直接數(shù)字控制(DIRECTDIQITALCONTROL)。(1)算法包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡控制1FOR3ANN標準PIDSTANDARDPID誤差平方ERRORSQUAREDPID積分分離INTEGRALTRACKINGPID斜波RAMP積分INTEGRATOR超前滯后LEADLAG二階濾波SECONDORDERFILTER純滯后DEADTIME線性LINEAR比率RATIO,高選(HIGHSLECT)低選(LOWSLECT)中選(MIDDLESLECT)限制(LIMIT)輸入(LOADER)(2)控制結(jié)構(gòu)包括反饋控制(FEEDBACKCONTROL前饋控制FEEDFORWARDCONTROL串級控制CASCADECONTROL史密斯濾波SMITHPREDICTOR比率控制RATIOCONTROL監(jiān)督控制SUPERVISORYCONTROL設(shè)定值控制SETPOINTCONTROL,4、PID自適應調(diào)節(jié)包(ONSPECPIDSELFTUNER)該軟件包括以下功能在線閉環(huán)調(diào)節(jié)ONLINECLOSELOOPTUNING在線開環(huán)調(diào)節(jié)ONLINEOPENLOOPTUNING批量觸發(fā)調(diào)節(jié)BATCHBASEDTUNING過程模型分析PROCESSMODELANALYSIS用戶調(diào)節(jié)指導ADVISORYMODE自動熱啟動AUTOMATICSTARTUPWARMSTART,§44實時工業(yè)控制軟件包FIX,FIXDMACS控制軟件由美國INTETTUTION公司推出,是一種執(zhí)行數(shù)據(jù)采集和控制、報警圖形數(shù)據(jù)顯示等功能的完整的工業(yè)自動化軟件。有單機及分布式版本,可對生產(chǎn)過程進行全面的控制。FIXDMACSWINDOWS是在WINDOWS環(huán)境中運行的版本。1、主要功能(1)數(shù)據(jù)采集和控制功能FIXDMACS提供了一個幫助監(jiān)控生產(chǎn)過程的實時數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)可以以文本、模擬量或數(shù)字量的形式從控制現(xiàn)場采集到,通過對實時數(shù)據(jù)的操作實現(xiàn)監(jiān)視或控制功能。,(2)統(tǒng)計過程控制統(tǒng)計選項提供圖表和基于實時處理數(shù)據(jù)的報警功能,操作員可以監(jiān)視和調(diào)整生產(chǎn)過程。(3)圖象化組態(tài)FIXDMACS允許使用圖象化的組態(tài)方式進行系統(tǒng)控制配置而不需編程,容易開發(fā)和維護應用系統(tǒng)。(4)報警和報警管理FIXDMACS對生產(chǎn)過程進行持續(xù)的監(jiān)視并對潛在的問題環(huán)節(jié)進行及時報警。使用者可通過報警組態(tài)定義所需的報警上下限值。報警信息可由畫面或打印機輸出,并形成報警文件予以存儲,并自動記錄操作信息。FIXDMACS的操作員畫面為生產(chǎn)過程提供了快速的、直觀的分析工具。,,據(jù)此,操作員可以很快進行確認,分析和判斷報警,進行需要的過程調(diào)整操作,并可直接從計算機上根據(jù)圖象監(jiān)視調(diào)整結(jié)果。(5)歷史趨勢FIXDMACS提供的歷史數(shù)據(jù)和趨勢顯示功能可供進行離線分析過程數(shù)據(jù)之用。歷史趨勢顯示功能可用曲線方式表示各種趨勢,并可表現(xiàn)不同變量之間動態(tài)關(guān)系。由歷史數(shù)據(jù)形成的歷史文件也可被輸出到其他的管理程序中,以便進行進一步的詳細分析。(6)安全保護FIXDMACS提供了用戶操作的安全功能,使之能夠控制對系統(tǒng)應用和數(shù)據(jù)的訪問。用戶可被定義為獨立特權(quán)和組特權(quán),系統(tǒng)同時自動生成跟蹤文件。,(7)交叉平臺集成功能FIXDMACSFORWINDOWS可以很容易地與FIXDMACS的DOS,OS/2,VMS版本連接在一起,由FIXDMACS采集的實時數(shù)據(jù)可被連接到同一網(wǎng)絡中的所有平臺共享這種靈活性使用戶可兼顧考慮不同的操作系統(tǒng)的成本和相應的功能,選擇其中所需功能進行最優(yōu)化混合組態(tài),取得最佳效果。FIXDMACSGUI上生成的數(shù)據(jù)庫、操作員畫面和歷史文件能夠在不同的操作平臺(WINDOWS,OS/2,VMS)之間實現(xiàn)傳遞和共享,從而大大簡化了多個操作系統(tǒng)共存時的網(wǎng)絡設(shè)置。(8)分布式數(shù)據(jù)庫管理FIXDMACS可根據(jù)應用需要將數(shù)據(jù)發(fā)送到需要這些數(shù)據(jù)的節(jié)點機上。這樣,在網(wǎng)絡的每一個節(jié)點上,不需要數(shù)據(jù)庫的拷貝,使網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流量減至最少,并確保當前數(shù)據(jù)就是用于決策分析的所需數(shù)據(jù)。FIXDMACS的分布式結(jié)構(gòu)還允許在不停機的情況下方便地擴充系統(tǒng)配置。,§45實時工業(yè)控制軟件包__組態(tài)王,制作一個工程的一般過程建立新組態(tài)王工程的一般過程是1設(shè)計圖形界面(定義畫面)2定義設(shè)備3構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(定義變量)4建立動畫連接5運行和調(diào)試需要說明的是,這五個步驟并不是完全獨立的,事實上,這四個部分常常是交錯進行的。在用組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)編制工程時,要依照此過程考慮三個方面圖形用戶希望怎樣的圖形畫面也就是怎樣用抽象的圖形畫面來模擬實際的工業(yè)現(xiàn)場和相應的工控設(shè)備。數(shù)據(jù)怎樣用數(shù)據(jù)來描述工控對象的各種屬性也就是創(chuàng)建一個具體的數(shù)據(jù)庫,此數(shù)據(jù)庫中的變量反映了工控對象的各種屬性,比如溫度,壓力等。連接數(shù)據(jù)和圖形畫面中的圖素的連接關(guān)系是什么也就是畫面上的圖素以怎樣的動畫來模擬現(xiàn)場設(shè)備的運行,以及怎樣讓操作者輸入控制設(shè)備的指令。,§55工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟,一、確定系統(tǒng)任務必須針對控制對象的工作過程和工藝流程進行分析歸納,明確具體要求,確定系統(tǒng)所要完成的任務形成說明書。二、選擇工控機主機和外圍設(shè)備主機考慮運算速度、尋址范圍、環(huán)境適應性等都滿足要求;外形涉及到安裝方式。三、確定總體方案1、確定主要的控制算法,確定控制對象的各種控制量,并描述好與其對應的輸出量間的數(shù)學關(guān)系,這就是控制量的數(shù)學形式,也稱為控制算法。軟件產(chǎn)品中帶有算法庫可供調(diào)用,用戶也可以添加一些特殊的算法進去。2、根據(jù)控制要求和算法需要進行存儲器容量、主要是內(nèi)存區(qū)域分配。,3、確定過程輸入輸出通道,是總體設(shè)計的重要內(nèi)容。應根據(jù)控制對象的要求確定I/O通道點數(shù)和類型。包括I/O通道中的位數(shù)長度、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳輸速率,數(shù)據(jù)采集和傳輸所需的I/O通道的數(shù)量等。4、中斷方式和優(yōu)先級別的確定程序處理中斷靈活,但速度慢用硬件處理中斷響應速度快,但要配備中斷控制部件用中斷處理的專用模板來解決5、系統(tǒng)總線的選擇,第六章其它工控機應用,§61計算機集成制造系統(tǒng)一、計算機集成制造或計算機集成制造系統(tǒng)的含義計算機集成制造和計算機綜合制造(CIMCOMPUTERINTEGRATEDMANNUFACTURING)是在1973年由美國JOSEPHHARRINGTON博士首先提出的。20多年來,CIM的概念不斷豐富,但是至今尚無權(quán)威性的定義。計算機集成制造是一種組織、管理與運行企業(yè)生產(chǎn)的新哲理。它借助計算機硬、軟件技術(shù),綜合運用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)、將企業(yè)生產(chǎn)全過程中人、技術(shù)、經(jīng)營管理三大要素及其信息與物流有機集成并優(yōu)化運行,以實現(xiàn)產(chǎn)品的高質(zhì)量、地消耗,從而使企業(yè)在激烈的市場競爭中保持不敗。圖61是計算機集成制造的三要素示意圖。,,圖61計算機集成制造的三要素示意圖,計算機集成制造系統(tǒng)(CIMSCOMPUTERINTEGRATEDMANNUFACTURINGSYSTEMS)是基于CIM組成的系統(tǒng)。它是通過計算機硬、軟件技術(shù),并綜合運用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)、將企業(yè)生產(chǎn)全過程中人、技術(shù)、經(jīng)營管理三大要素及其信息與物流有機集成并優(yōu)化運行的綜合自動化系統(tǒng)。圖62是計算機集成制造系統(tǒng)及其信息與物流組成的系統(tǒng)示意圖。,,圖62計算機集成制造系統(tǒng)及其信息與物流組成的系統(tǒng)示意圖,值得注意的是,根據(jù)企業(yè)實際情況,各企業(yè)中實現(xiàn)的計算機集成制造系統(tǒng)在規(guī)模、組成、實現(xiàn)途徑及運行模式等方面將各有差異。目前,計算機集成制造系統(tǒng)有多種分類方法。按設(shè)計時間相對產(chǎn)品發(fā)送周期可分為庫存生產(chǎn)型(PRODUCTIONTOSTOCK)、成批生產(chǎn)型(VARIANTMASSPRODUCTION)和作業(yè)定單生產(chǎn)型(JOBORDERPRODUCTION)。按企業(yè)生產(chǎn)方式可分為連續(xù)型、離散型和混合型。按包含的企業(yè)生產(chǎn)過程中環(huán)節(jié)的范圍又可分為局部計算機集成制造系統(tǒng)、全面計算機繼承制造系統(tǒng)等。,二、計算機集成制造系統(tǒng)的組成、功能和結(jié)構(gòu)1、計算機集成制造系統(tǒng)的功能計算機集成制造系統(tǒng)的功能如圖63所示,一般,計算機集成制造系統(tǒng)可分為四個子系統(tǒng)管理經(jīng)營子系統(tǒng)、工程分析/設(shè)計子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)信息管理、與通訊子系統(tǒng)。每個子系統(tǒng)皆由人、硬件、軟件組成。各子系統(tǒng)間有信息流交換與集成。在制造子系統(tǒng)中還有物料(原材料、外購器件、零部件、自制件、外購部件、半成品、產(chǎn)品)及工具的流動。經(jīng)營管理子系統(tǒng)包括(1)經(jīng)營分析決策(企業(yè)規(guī)劃、年度生產(chǎn)經(jīng)營計劃等);(2)銷售管理(市場、定單、合同執(zhí)行、銷售分析等);(3)物料管理(采購、庫存、物料供應等);(4)生產(chǎn)管理(生產(chǎn)計劃、能力平衡、計劃執(zhí)行和評估等);(5)人事管理(工時定額、勞資、勞資、勞動力、培訓計劃等);,(6)財務管理(成本、資金、帳目、收支、財務計劃等);(7)資源管理(物資、設(shè)備等);(8)質(zhì)量管理(質(zhì)量保證體系、質(zhì)量信息、質(zhì)量法規(guī)控制執(zhí)行)等工程分析與設(shè)計子系統(tǒng)包括工程分析、產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃、工具設(shè)計、數(shù)控編程等。對離散型制造業(yè),制造子系統(tǒng)包括車間、單元、工作站作業(yè)調(diào)度與監(jiān)控;工具、加工設(shè)備、倉庫、物料傳遞、測量設(shè)備等的管理與控制;物流系統(tǒng)的調(diào)度與監(jiān)控等。數(shù)據(jù)信息管理與通訊子系統(tǒng)包括基于計算機硬件、系統(tǒng)軟件和支撐軟件的開發(fā)環(huán)境,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)以及網(wǎng)絡通訊調(diào)度協(xié)議與硬件等。,2、計算機集成制造系統(tǒng)遞階控制系統(tǒng)計算機集成制造系統(tǒng)是一個復雜的大系統(tǒng),通常采用遞階控制體系結(jié)構(gòu)。圖64所示的是AMRF五層遞階控制結(jié)構(gòu)。,五層遞階控制結(jié)構(gòu)示意圖,§62智能機器人,機器人ROBOT是一種能夠模仿和執(zhí)行人類四肢操作與運功能動的機電計控一體化的多功能機器。機電計控機械、電子、儀器、計算機、控制智能機器人是一種能夠在各種環(huán)境下自主地或交互地執(zhí)行各種擬人任務的機器人。一、機器人的體系結(jié)構(gòu)1、組成任務四部分環(huán)境控制器執(zhí)行裝置執(zhí)行機構(gòu)高速機構(gòu)關(guān)節(jié)機構(gòu),,,智能機器人系統(tǒng)的典型框圖,二、機器人的分類,1、30年來,機器人經(jīng)歷了3代的發(fā)展。第一代示教再現(xiàn)型機器人第二代感覺型機器人第三代智能型機器人機器人的迅速發(fā)展是在1980年以后才開始的。此后,機器人的產(chǎn)量和產(chǎn)值都以平均每年2030的速度增長,世界機器人的需求每兩年翻兩翻。2、機器人的分類操作機器人操作機器人是指具有移動、操作的控制器和執(zhí)行機構(gòu),由操作人員遙控的機器人;,順序控制機器人順序控制機器人是指按照給出的信息順序操作的機器人;示教再現(xiàn)機器人示教再現(xiàn)機器人是指在操作控制下對機器人進行運動示教,然后可進行重復操作的機器人;數(shù)控機器人數(shù)控機器人是指依照輸入的數(shù)字信息或程序來操作的機器人;智能機器人智能機器人是指通過人工智能決定自己動作的機器人。后三類機器人越來越受到人們的歡迎。,三、機器人的研究領(lǐng)域,,機器人研究領(lǐng)域,傳感與感知系統(tǒng),驅(qū)動建模控制,自動規(guī)劃與調(diào)度,計算機系統(tǒng),其他領(lǐng)域,應用研究,,,,,,,,,1、傳感器與感知系統(tǒng)傳感器與感知系統(tǒng)的研究包括各種新型傳感器的開發(fā),包括視覺、觸覺、聽覺、接近感、力覺、臨場感等;多傳感系統(tǒng)與傳感器融合;惡劣工況下的傳感技術(shù)傳感器數(shù)據(jù)集成連續(xù)語言理解與處理主動視覺與高速運動視覺傳感系統(tǒng)軟化傳感器硬件模塊化,2、驅(qū)動、建模與控制驅(qū)動、建模與控制的研究包括超低慣性驅(qū)動電機直接驅(qū)動與交流驅(qū)動離散事件驅(qū)動系統(tǒng)的建模、控制與性能評價控制機理控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)控制器接口控制算法在線控制和實時控制分組協(xié)調(diào)控制與群控自主操作與自主控制控制系統(tǒng)動力學分析聲音控制與語言控制,3、自動規(guī)劃與調(diào)度環(huán)境模型的描述協(xié)調(diào)操作規(guī)則控制知識的表示裝配規(guī)則路徑規(guī)則基于傳感信息的規(guī)則任務規(guī)則任務協(xié)商與調(diào)度非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的調(diào)度制造系統(tǒng)中機器人的調(diào)度含有不確定性時的規(guī)劃,4、計算機系統(tǒng)智能機器人控制計算機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)神經(jīng)計算機與并行計算機通用與專用計算機語言人機通訊標準化接口5、智能機器人的應用領(lǐng)域機器人在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑和醫(yī)療中的應用機器人在核能、高空、水下和其他危險環(huán)境中的應用采礦機器人,康復機器人軍用機器人排險機器人和抗暴機器人災難救援機器人機器人在CIMS和FMS中的應用微電子機械系統(tǒng)的設(shè)計與超微型機器人產(chǎn)品及其自動加工的協(xié)同設(shè)計機器人,
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