《机械制造工程学》课程教学课件（实验指导）03 计算机集成制造（CIMS）实验指导书.doc_大学文库

实验概述本实验课是通过在一个小型的CIMS实验系统上进行几个简单零件的加工，使学生亲身了解制造系统的生产过程，并能够从系统的角度加深对数控车、数控铣、测量、物流及总控五个过程的理解，学习制造系统各部分的操作、编程与调试，以及制造过程中的协同工作，切实地体验自动化加工的优点和现存的不足之处。实验所使用的 CIM小型系统由DENFORD公司开发，该系统主要用于对 CIM系统的进一步研究以及提供工业标准的培训设施，系统软件对硬件和第三方软件有广泛的兼容性，并为教学提供一个完整的 CIM系统。整个Denford CIM的开发采用了4个设计标准：1）软件的高度兼容性；2）系统的成本低；3）软件设计的模块化；4）系统有可扩展性。系统的控制部分是两台PC机，分别运行着Host和Cells 程序，通过PC机和各Cell中所带的通讯装置相互协调，实现自动化加工其中Host是CIM系统的控制核心，直接与所有单元通讯及传送指令，负责对各个单元的初始化设置、运行时的实时控制及监视，同时，用户也主要通过Host界面控制整个加工过程图1计算机集成制造系统图本系统主要有以下部分组成：计算机控制系统、自动仓库、自动导引小车、三坐标测量仪、车中心、铣中心、3个机器人、传送带、传感装置。其中，机器人1与车中心构成单元1；机器人2与铣中心构成单元2：机器人3与三坐标测量仪构成单元3。计算机控制系统包括主机（Host）和单元机（Cel1)。主机除了作为上层控制计算机外，还控制自动仓库、小车、单元3、传感装置。单元机控制传送带，单元1和单元2。如图1所示。在实验加工中，试件材料为铝材，其特点是重量轻，容易切削，其加工工艺路线为：检测从库中取毛坏车削铣削零件入库本实验加工4个零件，其中零件1和零件2应该良好配合，零件3和零件4应该良好配合。零件图如图2所示

- 2 - 一、实验概述本实验课是通过在一个小型的 CIMS 实验系统上进行几个简单零件的加工，使学生亲身了解制造系统的生产过程，并能够从系统的角度加深对数控车、数控铣、测量、物流及总控五个过程的理解，学习制造系统各部分的操作、编程与调试，以及制造过程中的协同工作，切实地体验自动化加工的优点和现存的不足之处。实验所使用的 CIM 小型系统由 DENFORD 公司开发，该系统主要用于对 CIM 系统的进一步研究以及提供工业标准的培训设施，系统软件对硬件和第三方软件有广泛的兼容性，并为教学提供一个完整的 CIM 系统。整个 Denford CIM 的开发采用了 4 个设计标准：1）软件的高度兼容性；2）系统的成本低；3）软件设计的模块化；4）系统有可扩展性。系统的控制部分是两台 PC 机，分别运行着 Host 和 Cells 程序，通过 PC 机和各 Cell 中所带的通讯装置相互协调，实现自动化加工。其中 Host 是 CIM 系统的控制核心，直接与所有单元通讯及传送指令，负责对各个单元的初始化设置、运行时的实时控制及监视，同时，用户也主要通过 Host 界面控制整个加工过程。图 1 计算机集成制造系统图本系统主要有以下部分组成：计算机控制系统、自动仓库、自动导引小车、三坐标测量仪、车中心、铣中心、3 个机器人、传送带、传感装置。其中，机器人 1 与车中心构成单元 1；机器人 2 与铣中心构成单元 2；机器人 3 与三坐标测量仪构成单元 3。计算机控制系统包括主机（Host）和单元机（Cell）。主机除了作为上层控制计算机外，还控制自动仓库、小车、单元 3、传感装置。单元机控制传送带，单元 1 和单元 2。如图 1 所示。在实验加工中，试件材料为铝材，其特点是重量轻，容易切削，其加工工艺路线为：本实验加工 4 个零件，其中零件 1 和零件 2 应该良好配合，零件 3 和零件 4 应该良好配合。零件图如图 2 所示。从库中取毛坯车削铣削检测零件入库

二、中央主控小组实验指导书（一）实验目的1.通过设计整体加工流程以及控制加工过程，了解CIMS工作的基本原理和步骤。2．通过调整系统加工的时间，体会如何优化生产过程，提高生产效率。3．通过与其它各分组的合作，完成加工，发扬团队合作精神。（二）实验内容1.按系统实际工作顺序，需要进行的内容包括：1）设计工作场地的模拟图；2）编制零件加工工艺：3）人工确定零件在CIMS中的加工顺序4）系统根据输入加工零件的个数自动生成工作的GANT图；5）确定GANT图的正确性，修改，无误后保存或系统发布执行。2．整体组联调，能成功顺利地加工出一个零件。3.利用本组的车间场地，设计4个不同零件（见零件图）的加工，并且进行时间的优化，达到加工时间最短，4．与其他组联调，能成功加工出4个不同零件，并且比较实际加工时间与设计时间的不同。（三）设备情况介绍系统主要由两台PC机组成，即主机（host）和单元计算机（cel1）。运行在WINDOWS95的操作系统上，应用软件由DENFORM公司自行开发主机控制整个CIMS，位于控制层的顶层，能够直接将所有单元和局域网联系起来，它作为用户和整个制造过程的交互工具，用于制造过程的初始化、控制和监视下层单元的工作。单元计算机用于控制和监视各个机械系统的实时事件。本次实验加工的零件需要先经过车削、然后铣削，最后测量入库，因此，与总控相关的设备有：传送带（Convevor），车削单元的机器人、NC车床，铣削单元的机器人、NC铣床自动货架，AGV小车，CMM单元机器人。（四）实验步骤打开Host主机，在桌面上找到CIM HOST图标，打开会看到五个模块的图标，分别为：ShopFloorDesign（生产场地设计模块），ProcessPlanner（过程规划模块），RoutePlanner（路径规划模块），Scheduler（调度模块），Dispatcher（发布模块）。按以下操作细则，完Shop Floor DesignProcess PlannerRoute Planner图1系统软件的操作流程注：一旦上层的模块要更Scheduler改，那么随后下层的所有模块都要重新操作。Dispatcher成整体系统的设计。各模块更详细的操作细则可参见相应的手册。4

- 4 - 二、中央主控小组实验指导书（一）实验目的 1．通过设计整体加工流程以及控制加工过程，了解 CIMS 工作的基本原理和步骤。 2．通过调整系统加工的时间，体会如何优化生产过程，提高生产效率。 3．通过与其它各分组的合作，完成加工，发扬团队合作精神。（二）实验内容 1．按系统实际工作顺序，需要进行的内容包括： 1）设计工作场地的模拟图； 2）编制零件加工工艺； 3）人工确定零件在 CIMS 中的加工顺序； 4）系统根据输入加工零件的个数自动生成工作的 GANT 图； 5）确定 GANT 图的正确性，修改，无误后保存或系统发布执行。 2．整体组联调，能成功顺利地加工出一个零件。 3．利用本组的车间场地，设计 4 个不同零件（见零件图）的加工，并且进行时间的优化，达到加工时间最短。 4．与其他组联调，能成功加工出 4 个不同零件，并且比较实际加工时间与设计时间的不同。（三）设备情况介绍系统主要由两台 PC 机组成，即主机（host）和单元计算机（cell）。运行在 WINDOWS95 的操作系统上，应用软件由 DENFORM 公司自行开发。主机控制整个 CIMS，位于控制层的顶层，能够直接将所有单元和局域网联系起来，它作为用户和整个制造过程的交互工具，用于制造过程的初始化、控制和监视下层单元的工作。单元计算机用于控制和监视各个机械系统的实时事件。本次实验加工的零件需要先经过车削、然后铣削，最后测量入库，因此，与总控相关的设备有：传送带（Conveyor），车削单元的机器人、NC 车床，铣削单元的机器人、NC 铣床，自动货架，AGV 小车，CMM 单元机器人。（四）实验步骤打开 Host 主机，在桌面上找到 CIM HOST 图标，打开会看到五个模块的图标，分别为： Shop Floor Design（生产场地设计模块），Process Planner（过程规划模块），Route Planner （路径规划模块），Scheduler（调度模块），Dispatcher（发布模块）。按以下操作细则，完成整体系统的设计。各模块更详细的操作细则可参见相应的手册。 Shop Floor Design Process Planner Route Planner Scheduler Dispatcher 图 1 系统软件的操作流程注：一旦上层的模块要更改，那么随后下层的所有模块都要重新操作

CcodeC MCnoia Do图6Process Planner运行 Route Planer 进行路径规划1）要创建一条路径，用户必须通过按下Load Process Plan和 Load Shop Floor菜单选项或按钮来加载一个场地设置和一个工艺过程规划。通过鼠标点选物流的路径，此实验路径如下：AS/RS、Conveyor上的Stationl、Codetag、车削单元，镜削单元，Station4、Clock、AS/RS、AGV、CMM单元、AGV、AS/RS。使用GRAPH图标查看所选路径，并可从右边的LIST框中查看设备情况，若有不完备的设备可通过DELETE、INSTERT进行更改，直到满意。见图7。使用View/TheBillof Processes对每一个Cel1中的细节进行修改，当每选中一个Process后系统会有特征对话框提供修改界面，此实验需修改：（1）LoadStation1fromASRS项的Instruction文本框中输入改为1FROM**（添加零件名称，与在ProcessPlanner中输入的零件名称相同，如part1）TO CONVEYOR。（2）CodeTagInspection项的Instruction文本框中输入改为30*（按托盘的实际标识名称更改，如pallet)。（3）车削单元的Load/Process/Unload Sequencefor LATHE 项的 Instruction文本框中输入：*.seg（文件名称按组名，如partl.seq)。（4）铣削单元的Load/Process/Unload Sequence for MILL项的Instruction文本框中输入：*.seq（文件名称按组名，如mpartl.seq）。(5）将 AGV 的 AGV moving part #PART# to Station7 和 AGV moving part #PART#to Station6 的 Instruction 文本框中分别改为 12、2 1以表示两次不同的位置。（6）CMM单元的Load/Process/Unload Sequencefor CMM项的Instruction文本框同车铣单元一样加入*seg（文件名称按组名，如part1.seg)（7）LoadingASRSfromstation6项的Instruction文本框中输入改为1FROMAGVTO*（添加零件名称，与在Process Planner中输入的零件名称相司，如part1）。（8）在资源管理器中找到某个*seg修改，修改后存为相应的*。seg（文件名称按组名，如lpart1l.seg，mpartl.seq，partl.seq)。同样方式修改*。tap文件，存储文件名称按组名，如lpart1.tap，mpartl.tap。将lpart?.Seg以及Ipart?.tap存储到CELL单元微机的c:cimlcelll目录下，将7

- 7 - 图 6 Process Planner 3. 运行 Route Planner 进行路径规划 1）要创建一条路径，用户必须通过按下 Load Process Plan.和 Load Shop Floor. 菜单选项或按钮来加载一个场地设置和一个工艺过程规划。通过鼠标点选物流的路径，此实验路径如下：AS/RS、Conveyor 上的 Station1、Codetag、车削单元，铣削单元，Station4、Clock、AS/RS、AGV、CMM 单元、AGV、AS/RS。使用 GRAPH 图标查看所选路径，并可从右边的 LIST 框中查看设备情况，若有不完备的设备可通过 DELETE、INSTERT 进行更改，直到满意。见图 7。使用 View/The Bill of Processes 对每一个 Cell 中的细节进行修改，当每选中一个 Process 后系统会有特征对话框提供修改界面，此实验需修改：（1） Load Station 1 from ASRS 项的 Instruction 文本框中输入改为 1 FROM ** （添加零件名称，与在 Process Planner 中输入的零件名称相同,如 part1） TO CONVEYOR。（2） CodeTag Inspection 项的 Instruction 文本框中输入改为 3 0 **（按托盘的实际标识名称更改，如 pallet）。（3）车削单元的 Load/Process/Unload Sequence for LATHE 项的 Instruction 文本框中输入：*.seq（文件名称按组名，如 lpart1.seq）。（4）铣削单元的 Load/Process/Unload Sequence for MILL 项的 Instruction 文本框中输入：*.seq（文件名称按组名，如 mpart1.seq）。（5）将 AGV 的 AGV moving part #PART# to Station7 和 AGV moving part #PART# to Station6 的 Instruction 文本框中分别改为 1 2、2 1 以表示两次不同的位置。（6） CMM 单元的 Load/Process/Unload Sequence for CMM 项的 Instruction 文本框同车铣单元一样加入*.seq（文件名称按组名，如 part1.seq）。（7） Loading ASRS from station6 项的 Instruction 文本框中输入改为 1 FROM AGV TO ** （添加零件名称，与在 Process Planner 中输入的零件名称相同,如 part1）。（8）在资源管理器中找到某个*.seq 修改，修改后存为相应的*.seq（文件名称按组名，如 lpart1.seq ，mpart1.seq, part1.seq）。同样方式修改*.tap 文件，存储文件名称按组名，如 lpart1.tap ，mpart1.tap。将 lpart?.Seq 以及 lpart?.tap 存储到 CELL 单元微机的 c:\cim\cell1 目录下，将