先进制造技术(英文版第三版)唐一平-第一章翻译(共2页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上P1制造技术已经存在很多年了。这些年来，它经历了许多变化，从简单到复杂，背后的驱动力的变化是人的欲望提高的基本需要，如食物，衣服，住房，娱乐。为了满足这些愿望，方法已经从简单的生产设备，如获取食物到今天的现代制造系统的武器的发展，使用计算机来生产电视机和空间飞行器等项目。计算机正在成为制造系统中越来越重要的作用。计算机能够接收和处理大量的数据，再加上其快速的处理时间，使系统成为不可缺少的方法。使用计算机的制造，现在时代的到来。计算机应用在制造业的生产控制的物理过程，通常被称为计算机辅助制造（CAM）。它是建立在数控系统的基础上，交流，机器人，自动导引车系统（AGVS），自动存储/检索系统（AS / RS），柔性制造系统（FMS）。一些新的用途进行简要讨论如下。在以后的章节中更详细的讨论，提出了。许多相互关联的生产活动共同构成了一个特殊的应用系统，可以称为生产和控制系统（PACS）。制造活动为PACS的分组从一个生产环境的不同而不同。PACS系统是在全球制造环境子系统。它可能是一个单一的子系统，也可能是一组复杂的子系统。例PACS在全球制造系统的工作是显示在图1-1。PACS系统满足设计功能要求，设计时应独立于其他系统功能。同时，系统应该能够在一个全集成制造环境的其他PACS集体工作。P2在全系统各PACS可以在总系统中的其他系统都有影响，和系统规划方法必须考虑以下原因：防止效应使重要信息通过有效地通过系统允许每个PACS知道别人的关系的重复和它如何影响他人使整个生产系统的功能更有效和高效的计算机是迄今为止用于集成和操纵的一系列相互关联的PACS最强大的单一方法。他们带来的制造技术成为时代的“智能”的机器。生产技术的进步带来了计算机技术和制造技术，提高了制造技术的发展。这种婚姻是计算机辅助生产和控制系统的基础上，这是（研究）计算机驱动的研究。因此，研究增加了智能机的更加亲密的交流等的设计，生产，财务，人事功能之间的相互作用，和市场营销。在生产经营的概念，形式化，排出的方式正在改变，并进行研究。P3在制造典型CAPACS如下：CAD计算机辅助设计：该隐：计算机辅助检测CAM：计算机辅助制造CAPP：计算机辅助工艺规划CAQC：计算机辅助质量控制中心：计算机集成生产管理系统：直接数字控制技术：成组技术图1-2对研究相关的功能的概述，从集成的数据库系统的工作。设计数据，通过研究之间产生相互作用，是一个收集的所有资料，介绍产品及相关业务。它是制造系统的中心。的CAD系统采用工程在履行其职责的主要工具。车轮的辐条是由参与活动的研究种类。每个cspacs具有通信链路控制数据库，将捕捉到的数据形成自己的分布式P4数据库。增加了分布式数据库的价值以满足其预期的用户需要和要求。CAPACS制造过程的应用使整个系统来提高生产效率，减少浪费，并产生了不能够使。因此，新技术，对高质量和降低生产成本，产品的需求，在一个竞争的社会需要改进技术造成了广泛使用CAPACS。1.1.1自动化概念自动化可以被定义为一个系统，是相对自主经营。这样的一个系统，包括复杂的机械和电子设备和计算机为基础的系统，以观察，努力的地方，并由操作者决定。这是一个系统，有人按照预先确定的行动或应对编码指令。1.1.2计算机过程控制过程控制是指在制造过程中的控制变量，其中一个或任何组合的材料和设备生产或修改产品，使其更加有用，因此更有价值。在过程控制系统中，计算机作为控制机构自动控制连续操作。两种控制系统是开环和闭环。在一个开环控制系统，计算机本身并没有自动化的过程。那是，没有自我修正。这个过程是人类操作员的直接控制之下，谁读从各种信息来源如仪器，建立校准盘的过程监管，改变控制的媒介。闭环控制系统使用计算机的过程自动化。计算机直接在充电的过程中。调整所有控件提供的信息B传感装置以保持这一过程所需的技术规格，使用一个反馈机制。P3反馈是衡量实际和预期的结果和利用这种差异，以推动实际向所期望的结果之间的差异的作用。期限反馈来自测量样本的输出过程（生产）功能，成为投入的控制功能。那是，输出的控制功能，满足特殊要求设计的控制系统的输入。因此，信号从控制生产函数和两端的生产投入。过程系统的典型功能是监测，数据记录，质量控制，输出的最大化，利润最大化对于一个给定的输出，监控，和工厂信息系统（FIS）。计算机过程控制的好处是提高生产率，提高产品质量，提高了工作效率，安全，舒适，方便。1.1.3管理信息系统（mis0管理信息系统，用来辅助管理功能的性能。这些系统产生的计算机系统和开发管理人员提供了有关企业运作的最新信息。必要时，使用信息系统来辅助管理决策职能的企业。查看CIM（计算机集成制造）作为企业决策的信息系统，cspacs必须信息互联。因此，有许多软件包相关的研究由这些都是典型的DCS和CAD，CAPP，FIS。MIS的概念是一个设计目标，其目的是得到正确的信息在正确的时间，以适当的。因此，管理信息系统的实施有很大的差别，因为制造企业之间的各组织的功能，生产类型，信息资源，与组织承诺管理。P41.1.4工程计算机广泛应用在大多数工程功能。工程是一种专业的自然科学知识的应用与判断满足开发利用自然材料和能量的途径。是设计，工艺规划典型的工程使用，综合分析，优化，评价和文件，仿真，建模，和质量控制计划。在工程使用cspacs增加工程师的生产力并提高设计质量。例如，计算机的应用到工程设计的过程是由一个CAD系统工程师完成和彻底测试的概念迅速和简单地从一个工作站的设计。计算机允许工程师把概念从原来的设计，通过试验的数值控制（NC）输出，或结合步骤之间。他们进行复杂的科学和工程计算精度高，在实际的部分，提供了一种快速计算的物理特性，来创建模型的联系实际部分是由之前提供一个快速简便的方法，创造最复杂的零件模型的简易方法。电脑已经影响到了产品设计的方式，记录和发布生产。随着技术的发展，工程业务越来越自动化，许多繁琐的人工计算工程师。1.1.5企业在今天的制造环境，计算机在支持各种业务功能中扮演着重要的角色。在制造企业中的关键业务职能，典型的是生产计划与控制，财务会计，销售管理，维护调度和控制，管理信息系统，数据处理，和产品规划。计算机协助或帮助在这些函数中执行各种operationd应用称为计算机辅助业务室）。P9电脑是影响制造企业开展业务的方式的改变和管理生产函数。电脑有助于通过有效的管理为目标的完成计划。他们协助规划和建立在哪里，如何，当各种各样的活动，是一个长期计划的一部分进行。他们帮助规划者产生优化的调度，提高生产线的效率，并使用制造资源计划（MRP），这是一个正式的规划和管理一个生产函数的资源系统。计算机的使用已经超越了计算工资或花哨的电动打字机，可以通过纸的吨产品报告。计算机已导致许多劳动密集型任务的救济，复杂的程序，协助设计过程和工厂自动化。计算机改变生产组织的内部结构，他们的操作方法，以及他们对社会的外部关系。他们协助所有制造业务。在这种情况下，所有的活动都发生在工程在新产品构思，然后呈现给潜在客户。计算机有一个关键的作用，而且是计算机图形学的一个核心工具。它是在概念或初步设计迭代开发产品后进行迭代的惯例。分析与仿真的方法也借鉴了计算机支持。使用图形软件包提供了这些功能，或者它的接口程序，将提供这些功能。当一个概念被卖给一个客户，程序控制开发项目的所有功能的主计划和预算。设计并生产的肉对骨骼的概念。制造工程准备工具计划和工艺方案。材料采购订单在物料清单（BOM）的定义。工具设计准备设计完成生产计划和工具制造构建工具。然后生产控制问题的制造和装配订单确保P是在正确的地方在正确的时间和一个产品是created.quality保证检查零件和装配体与工程一致性P10定义的产品，并交付给客户完成。整个过程的核心是工程设计。整合需要工程设计的所有用户，甚至工程本身，与主图文件在导致最终产品的事件链的数据提取接口功能。还有其他的协助这个过程。典型的如工具NC处理器，图形系统，工程/科学CADCAM处理器，工作站，和有限元求解器。1.6制造系统的计算机控制计算机控制的制造系统利用计算机作为控制的一个组成部分。因此，计算机控制是通过产品设计在现代制造自动化产品从概念使用，所有的操作过程，包括产品的运输和支持。他们控制的独立的系统，如机器人焊接，喷漆，加工计划，加工。他们提供的资源利用最优控制生产销售的产品组合以满足销售预测，为公司创造利润。他们控制的复杂系统，如自动存储/检索系统（AS / RS），自动导引车系统（AGVS），柔性制造系统（FMS）。这些概念将在后面章节讨论。计算机控制系统已经开始控制了整个生产周期的许多操作，运行的生产线，并在整个工厂的控制。更具挑战性的是计算机控制的数据通信，数据库的管理和使用，在整个企业自动化的许多岛屿的整合。未来的工厂建在一个集成的控制系统（ICS）的概念，在制造一个新的推力开始意味着控制概念的一个显着的变化。1.6.1计算机集成控制系统一个集成的理念是绑在一起的业务子系统，P11工程和生产，在整个生产周期来创建一个平滑的制造业务，是machine.121，ICS占所有变量在做生意的过程中，这些变量之间的相互关系。集成控制系统是针对改变控制词义的细微差别的概念是在制造企业中的各种功能的应用。他们也针对捆绑在一起的生产产品所需要的企业和各种处理功能的管理目标。总之，icses旨在创建和控制一个单一的，经营设施和生产合作的综合计划，劳动关系和谐企业的各部分之间。如计算机系统，通信系统技术，可编程逻辑控制器（PLC），分布式控制系统，和面向用户的信息系统已经开发，完善，和正在销售的计算机芯片。这些系统通过完善设备，如传感器，传感器，变送器，接收器，支持测量手段，传播媒介。这些元件和系统的计算机集成控制系统的典型技术工具。1.6.2控制水平未来工厂的成功实施将由分层控制结构，实现自上而下的设计如图1.3所示。这样的概念架构应该是一个自下而上的方式逐步实现。P12在最低一级，3级，系统集中在个别机器或过程控制。这一水平更高级别的控制系统或运营商接收指令。它是控制的初级阶段，通常是最快的表演水平。2级的时候，相关的或连续的机器或过程是联系在一起的动态。这一层提供进程间的协调，产生最佳的测序，吞吐量最大化，以及资金和材料使用的改进。仿真预测的冷门，瓶颈或帮助工程师提高业务开始出现。通常，比3级2级控制需要更长的时间来响应一个行动。在某些情况下，控制作用是以人为本。全系统一起出现在1级。采用资源规划系统，高层次的动态模拟器，维护规划系统和其他工具，整个复杂的可以控制住。这一级别的控制仍然是用于实时控制。然而，控制行动是在天阶缓慢。建筑可以被定义为任何设计或排列有序的人，即，认为目前，物理，和计算机的逻辑安排。图1.4所示的结构是通过快速，可靠P13通信技术和一个单一的，明确的数据库。这种架构的一个缺点是，如果任何垂直的线断了，整个系统的一部分是孤立的。1.6.3分布式控制图1.3回顾显示控制分布如图1.4所示。因此，分布式控制意味着分权。分布式控制的基本要求是将信息从一台液位控制器到另一个或从一台电脑到另一。因此，互信息是通过对等计算机或控制器间的协调机械和过程功能的产品从生产过程到下一步。实时机械工业过程控制要求的相关过程元素的感觉输入和协调毫秒的响应。它是使分权概念如此重要的实时性要求。监控和管理功能，实时通信不那么关键，不得干扰时间的关键控制回路。1.6.4厂沟通沟通是传递情报的来源和接收点之间的information.131有其独特的语法，数据通信序列或结构的改变。数据通信通常涉及计算机编码信息的运动电传动装置。一个工厂通信系统的心脏是一个数字计算机或一组相互连接，每一个可能有人类，数据库，机器，和终端接口。这些设备的范围从简单到智能。他们是连接到一个主机和一个完整的终端，集中器，远程处理器，机，调制解调器，多路网络，以形成一个复杂的系统。每台计算机在其履行在其位置的任务要求的基础上选择的能力。个体在不同处理器P14速度，界面，语言，和其他特性。然而，重要的是，他们在分配给他们的责任绩效是有效的。作为一个结果，一个工厂通信系统是一个复杂的综合系统，必须在一个中央位置之间的双向数据传输（主机）和远程终端，计算机，数据库，机器，等等。在计算机的控制下，系统必须得到可靠的和高质量的数据用户在正确的时间。通信的一个关键问题是获得了在工厂车间的控制系统分数据和所有其他操作消除代价高昂的错误，提高产品质量，并提高生产率。1.6.1网络架构期限结构是目前常用的描述网络。一种网络体系结构，如图1.5所示，描述了网络中的组件，它们如何运作，以及他们采取什么形式。一个网络包括硬件，软件，数据链路控制（DLC），拓扑结构和协议标准，。1。硬件网络中的物理设备称为硬件。P15典型的设备有电脑，调制解调器，电话，终端，机，控制器，等。2软件。软件由一组程序，程序，有时，对通信系统运行相关的文件。通信软件（CSW），应用程序（AP），网络控制程序（NCP），操作系统（OS），和数据库管理系统（DBMS）的软件。3协议。一个协议定义了如何建立通讯网络组件，数据交换，并终止通信。协议本质上是惯例，正式设置或规则，在通讯过程中关于被交换的格式和内容的信息。实施和使用复杂的网络更方便，更高级别的协议可能在一个分层的方式使用低层协议。4数据链路控制。数据链路包括电子设备，以数字形式的许可证信息自动传输。它是一个组件，或安装的设备如电子设备，终端，和机器的接口电路，在一个特定的方式来允许信息交换之间的安装操作。具体操作方法是通过传输代码，定义的传输模式，和方向的控制。在使用链路控制协议两大类今天：（1）异步，即比特流传送和接收率不均匀（异步）。（2）同步，即比特流在发射机和接收机工作在同步时钟固定利率转移。数据流和从许多点和链接在网络必须控制有序。发送和接收站点必须知道识别和被传输的消息在所有测序P16用户。站点之间的连接路径通常是由多个共享作为用户，多点配置。多点线，有时称为多点线，有几个子控制器的线下分享时间通信线路一个中心站点控制。所有这些需求提供数据链路控制。他们管理整个通信路径的数据信息流，或链接。在本质上，它们是由软件和硬件的结合体位于网络中的每个站点协议特殊种类。通过通信链路，DLC协议提供数据终端设备之间的信息交换的可靠性。在网络中典型的DLC功能如下：（1）同步的发送者和接收者。（2）控制的发送和接收数据。（3）传动误差检测和恢复两点之间。（4）维护意识的链接情况。5拓扑结构。拓扑描述的要素组成的通信网络，是平面设计，它是系统的形状。通信系统可以以多种方式实现。典型的通信系统的电话线，无线电连接，网络，串行连接，并联连接和电源线系统调制。拓扑结构的选择取决于因素，如成本，响应时间，吞吐量，负载共享，和能力的需要。6局部区域网络。一个局域网（LAN）是一个在本地运行的通信网络。从几百到几千英尺的建筑物或其他设施内。局域网是由一个人或组织的操作，因此，由联邦通信委员会（FCC）规定不受或州公共事业委员会P17（市局）。局域网连接的资源共享和分布式处理环境中的交际目的设备的各种手段，如图1.6所示。那就是，所有设备必须在一个CIM环境交流可以连接在一起，通过某种形式的公共接口如兰。一个有效的局域网具有特定的特征。典型的有以下这些：是在一个中等大小的地理区域（办公室，实验室，工厂，建筑，工业，或校园，例如）。具有中高速数据通道（S）。提供可靠的通信。拥有和使用由单一组织。连接独立的设备而不是设备及其外围设备。P18局域网通常有四个主要组成部分，服务于终端用户之间的数据传输：用户工作站，协议控制逻辑，介质界面，和物理路径。1）用户工作站用户工作站是用来完成应用程序。该站可以从文字处理器主机电脑什么。2）协议控制逻辑协议控制逻辑接收用户的信息并将其转换成一个协议，可以在局域网内达到所需的位置，协议控制逻辑控制局域网，为最终用户提供的网络接入。3）介质界面介质接口函数产生的电气信号在局域网上传输。路径和协议控制逻辑之间的接口可以采取几种形式，典型的是CATV（有线电视）水龙头，红外通道红外二极管，微波天线和复杂的激光光纤发光半导体。4）物理路径一个局域网的路径可以由同轴电视电缆，同轴电缆基带电缆，双绞线，光纤，微波。有线电视的同轴电缆是用来在许多网络由于具有高容量，一个非常好的信噪比，信号低辐射，低错误率。7拓扑结构的网络。有许多类型和规模的网络。一些局域网系统是由一个组织所拥有。其他的则是由国家或国际公共网络，可以被用户访问所有。在许多情况下，局域网系统也可以连接到公共网络和能够访问它们。网络连接配置（拓扑），当看到图1.7。每种拓扑结构可以构成一个完整的网络或可以是一个大型网络的一部分。P19星网是一个集中的网络中，每个设备连接到一个中央控制点上。一个环网，有时被称为一个循环，是一个网络中，每个设备连接到下一个序列是在一个封闭的，循环的方式。这种拓扑结构有两种可能的路径，在每一个方向。一个总线网络拓扑结构由一个单一的共享线，所有的设备都连接。在一个层次网络，中央根节点在整个网络控制。连接到根的次要节点可以前端处理机（FEP），依次连接意义较小的三节点。层次结构可以由一个大型计算机有几个较小的控制设备连接到自己的终端的整体控制。多连通拓扑需要的任何节点对保证失败的一个路径或节点的事件的可用性和可靠性之间的至少两条路径。无约束的网络很常见。长期无约束仅仅意味着配置并不局限于某一特定种P20连接。今天许多局域网系统是可用的。所有使用基带，宽带，或两者。在基带，行脉冲，在开关条件。因为这些脉冲仍然是方波直流，他们不需要额外的特殊处理和调制，使过程相对便宜。除非模拟语音信号已被数字化是不可能把语音和数据。宽带技术需要一个转化过程，因此更加昂贵。获得的优点是语音，视频，数据都可以在同一信道发送。设施可以共享通过频率信道配置允许所有设备同时操作。流行的调制和复用技术可以因为很宽的频率范围内是可用的。专心-专注-专业