清華制造系統(tǒng)實驗：中央主控小組實驗指導書

1、 中央主控小組實驗指導書一實驗目的：1通過設計整體加工流程以及控制加工過程，了解CIMS工作的基本原理和步驟。2通過調整系統(tǒng)加工的時間，體會如何優(yōu)化生產過程，提高生產效率。3通過與其它各分組的合作，完成加工，發(fā)揚團隊合作精神。二實驗內容1按系統(tǒng)實際工作順序，需要進行的內容包括：1） 設計工作場地的模擬圖；2） 編制零件加工工藝；3） 人工確定零件在CIMS中的加工順序；4） 系統(tǒng)根據(jù)輸入加工零件的個數(shù)自動生成工作的GANT圖；5） 確定GANT圖的正確性，修改，無誤后保存或系統(tǒng)發(fā)布執(zhí)行。 2整體組聯(lián)調，能成功順利地加工出一個零件。3利用本組的車間場地，設計4個不同零件（見零件圖）的加工，并且進

2、行時間的優(yōu)化，達到加工時間最短。4 其他組聯(lián)調，能成功加工出4個不同零件，并且比較實際加工時間與設計時間的不同。三設備情況介紹系統(tǒng)主要由兩臺PC機組成，即主機（host）和單元計算機（cell）。運行在WINDOWS95的操作系統(tǒng)上，應用軟件由DENFORM公司自行開發(fā)。 主機控制整個CIMS，位于控制層的頂層，能夠直接將所有單元和局域網(wǎng)聯(lián)系起來，它作為用戶和整個制造過程的交互工具，用于制造過程的初始化、控制和監(jiān)視下層單元的工作。單元計算機用于控制和監(jiān)視各個機械系統(tǒng)的實時事件。本次實驗加工的零件需要先經(jīng)過車削、然后銑削，最后測量入庫，因此，與總控相關的設備有：傳送帶（Conveyor），車削單

3、元的機器人、NC車床，銑削單元的機器人、NC銑床，自動貨架，AGV小車，CMM單元機器人。四實驗步驟：Process PlannerShop Floor DesignRoute PlannerSchedulerDispatcher圖1系統(tǒng)軟件的操作流程注：一旦上層的模塊要更改，那么隨后下層的所有模塊都要重新操作。打開Host主機，在桌面上找到CIM HOST圖標，打開會看到五個模塊的圖標，分別為：Shop Floor Design（生產場地設計模塊），Process Planner（過程規(guī)劃模塊），Route Planner（路徑規(guī)劃模塊），Scheduler（調度模塊），Dispatcher

4、（發(fā)布模塊）。按以下操作細則，完成整體系統(tǒng)的設計。各模塊更詳細的操作細則可參見相應的手冊。1. 運行Shop Floor Design設計生產場地Shop Floor Design模塊是整個系統(tǒng)的基礎，用于分析和設計生產場地的布局，以抽象的圖形塊表示實際系統(tǒng)中需要使用的各個設備，在此需1） 繪制生產場地繪制conveyor外形，尺寸不必太大約占繪圖區(qū)的四分之一即可；在conveyor上根據(jù)工作需要添加 工位（Station）位置，此實驗中放五個工位，分別對應于上載下載工件(工位1)、車削單元(工位2)、銑削單元(工位3)、監(jiān)視器（工位4）、延時等待(工位5)。在Conveyor附近的

5、適當位置依次添加Lathe、Miller、Robot、AS/RS、Clock、Code-tag對應的圖標；繪制AGV運行路線；在AGV路線上添加CMM、Robot圖標。最后的生產場地布局如圖2：圖2 生產場地布局2） 調整各圖標的相互位置，保證Robot的“可達性”除目測外可用軟件中View/Robot Reach菜單選項查看詳情；見圖3。圖3 View/Robot Reach3） 用View/TransportNetwork菜單選項，可瀏覽工件在整個系統(tǒng)中物流傳輸網(wǎng)絡，見圖4。若發(fā)現(xiàn)在繪圖環(huán)境下有的設備沒有按照你設想的與其它設備相關聯(lián)，可以到繪圖環(huán)境下調整位置到合格；圖 4 View/Tra

6、nsportNetwork4） 用View/CellStructure菜單選項對生產場地中的設備進行控制分配，見圖5。車、銑單元和傳送帶均由Cell計算機控制，AGV、CODETAG、AS/RS、CMM單元由Host控制，在相應的“Supervising computer：”文本框中輸入控制計算機名Cell或Host；DELAY則不需更改。圖5 View/CellStructure5） 檢查確認無誤后，輸入文件名（文件名以實驗組名為標識）以系統(tǒng)默認的路徑存盤。每一步都必須按要求做，否則，將對以后的工作產生極大的影響。存盤后，生成后綴為*.sfl，*.cel，*.net三類文件。2. 運行Pro

7、cess Planner進行過程規(guī)劃此模塊只是一個記錄工具，用于描述生產的零件。此處僅需在Part Name對話框中輸入一個零件名稱（名稱按組名，如part_1）即可,見圖6。系統(tǒng)提供了優(yōu)化分類模塊對所需加工的零件根據(jù)外形歸類成組，可以不使用，對后續(xù)的加工和整個系統(tǒng)的運行不會產生任何影響。存盤生成*.pp 后綴的文件。圖6 Process Planner3. 運行Route Planner進行路徑規(guī)劃1） 要創(chuàng)建一條路徑，用戶必須通過按下Load Process Plan和Load Shop Floor菜單選項或按鈕來加載一個場地設置和一個工藝過程規(guī)劃。通過鼠標點選物流的路徑，此實驗路徑如下：

8、AS/RS、Conveyor上的Station1、Codetag、車削單元，銑削單元，Station4、Clock、AS/RS、AGV、CMM單元、AGV、AS/RS。使用GRAPH圖標查看所選路徑，并可從右邊的LIST框中查看設備情況，若有不完備的設備可通過DELETE、INSTERT進行更改，直到滿意。見圖7。使用View/The Bill of Processes對每一個Cell 中的細節(jié)進行修改，當每選中一個Process后系統(tǒng)會有特征對話框提供修改界面，此實驗需修改：（1） Load Station 1 from ASRS項的Instruction文本框中輸入改為1 FROM * （

9、添加零件名稱，與在Process Planner中輸入的零件名稱相同,如part1）TO CONVEYOR。（2） CodeTag Inspection 項的Instruction文本框中輸入改為3 0 *（按托盤的實際標識名稱更改，如pallet）。（3） 車削單元的Load/Process/Unload Sequence for LATHE項的Instruction文本框中輸入：*.seq（文件名稱按組名，如lpart1.seq）。（4） 銑削單元的Load/Process/Unload Sequence for MILL項的Instruction文本框中輸入：*.seq（文件名稱按組名，

10、如mpart1.seq）。（5） 將AGV的AGV moving part #PART# to Station7和AGV moving part #PART# to Station6的Instruction文本框中分別改為1 2、2 1以表示兩次不同的位置。（6） CMM單元的Load/Process/Unload Sequence for CMM項的Instruction文本框同車銑單元一樣加入*.seq（文件名稱按組名，如part1.seq）。（7） Loading ASRS from station6 項的Instruction文本框中輸入改為1 FROM AGV TO * （添加零件名

11、稱，與在Process Planner中輸入的零件名稱相同,如part1）。（8） 在資源管理器中找到某個*.seq修改，修改后存為相應的*.seq（文件名稱按組名，如lpart1.seq ，mpart1.seq, part1.seq）。同樣方式修改*.tap文件，存儲文件名稱按組名，如lpart1.tap ，mpart1.tap。將lpart?.Seq以及l(fā)part?.tap存儲到CELL單元微機的c:cimcell1目錄下，將mpart?.Seq以及 mpart?.tap存儲到CELL單元微機的c:cimcell2目錄下。將part?.Seq存儲到HOST主機的c:cimcell3目錄下。

12、見圖8。也可將lpart?.fnl車數(shù)控程序，mpart?.fnc銑數(shù)控程序拷貝到以上的相應目錄下以備加工時使用。圖7 View/Graph查看路徑連接例lking.seq文件（部分）【注：實驗時，用save as菜單選項存文件為所需文件名如20lpart?.seq?？烧{用mking.seq經(jīng)改動，存為mpart?.seq。3 調用king.seq經(jīng)改動，存為part?.seq。】MACHINE NUMBER COMMAND NUMBER COMMAND PARAMETERLoad/Unload Lathe (Part1)611-0-22-0-12-0-24-0-15lking.tap 修改成

13、lpart?.tap 【注：part?.seq的修改：調king.seq 13-文件，將king改為part?,另存即可。】0-例 lking.tap文件【注：實驗時，用save as菜單選項存文件為所需名如lpart?.tap】$machine from lking.fnl 修改成lpart?.fnl圖8舉例說明文件的修改2） 在單調成功后，用上述方法，用本組的場地分別再做3個不同零件的加工路徑。4運行Scheduler進行調度，合理安排系統(tǒng)加工選擇File/New菜單選項，會提供了一個文件選擇對話框，選擇場地文件確定生產場地。然后顯示Order Entry對話框，圖9。它有三項內容：零件名

14、稱，數(shù)量和優(yōu)先級。輸入所要加工的零件名稱（零件加工工藝和加工路徑已完成）數(shù)量，先后順序（優(yōu)先值），系統(tǒng)自動生成加工的GANT或HISTOGRAM圖，圖10。在圖形環(huán)境下可進行“所見即所得”的交互編輯，修改加工時間，加工數(shù)控程序等工藝參數(shù)，不僅可以加工同種類型的多個零件，還可加工不同外形尺寸的零件，但必須單獨編制該零件的加工工藝，并以相同的Shop-Floor編制零件的加工路徑，最后在生成GANT圖時，只需在相應菜單中使用添加功能，同時輸入所加工件的所需順序，系統(tǒng)自動對所有待加工零件按先后順序排出GANT圖。確認無誤后保存，或進行發(fā)布加工。圖9 Order Entry圖 10 甘特圖鼠標點擊圖1

15、0的左側圖的某一工件名稱后，就會變?yōu)閳D10的右側圖，通過拉動彩條的長度可改變此工序的時間，或用鼠標單擊彩條，會出現(xiàn)Process Characteristics對話框，通過更改對話框中的Duration數(shù)值，改變某一工序的時間，參見圖11。圖 11 Process Characteristics對話框使用View/Schedule菜單返回圖10的左側圖狀態(tài)。調度器會提問你對這個工件做的改變是否對所有相同的工件也進行，根據(jù)需要回答Yes或No。對一次加工四個不同類型零件的加工時間，進行優(yōu)化，使生產時間最短。將最后優(yōu)化最佳的加工調度保存下來，文件后綴為*.shd（名稱按組名，單個零件時，如part

16、1；四個零件時，如group1）。以便實際加工時使用。5 運行Dispatcher發(fā)布運行用File/Open裝載“part?.shd或group?.shd”加工計劃。檢查無誤后，把HOST系統(tǒng)和CELL系統(tǒng)（兩臺裝有應用程序PC機）中對整個系統(tǒng)初始化的模塊打開，依次啟動RESET功能，并根據(jù)實際需要設定初始化參數(shù)；在立體倉庫中放入毛坯；待各單元進入正常工作狀態(tài)后即可執(zhí)行發(fā)布命令。圖12 Dispatcher窗口備注：本組加工零件單調成功后，需記錄下各工序所走的實際時間，以便優(yōu)化參考。對于不同的小組，需交流零件各工序所走的實際時間，以便設計同時加工不同的零件時，進行優(yōu)化。五實驗結果要求1指令發(fā)布后，能夠完整的執(zhí)行整個加工過程；2路線行走準確、完整；3各單元控制合