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柔性制造系统若干关键技术研究与实现

作　者: 张功
导　师: 张洁
学　校: 上海交通大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 柔性制造系统 遗传算法 生产调度 分布式递阶控制 AGV OPC技术 信息集成
分类号: TH165
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 124次
引　用: 2次
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内容摘要


激烈的市场竞争促使企业产品的生产向多品种,中、小批量的生产类型过渡,为了应对这种新的竞争环境,柔性制造系统应运而生。在柔性制造系统中,生产调度、物流系统自动化控制以及信息集成是它的三个关键技术,这些技术对于柔性制造系统提高效率,降低成本以及形成更深层次的柔性化和自动化都非常有意义。本论文针对一种带有单AGV系统,并且机床无缓冲区,仅有一个集中物料存储区的柔性制造系统研究了以上的关键问题。首先提出了基于遗传算法的单AGV/集中物料存储区的生产系统调度算法,并加以优化。同时把工件调度和AGV调度进行集成,给出了AGV的行走优化路径。然后在比较了各种控制结构的基础上,选择了分布式递阶控制结构作为控制结构,并将控制系统各层控制逻辑模块化,结合AGV的行走优化路径,给出了AGV以及自动仓库的自动控制过程。之后采用OPC XML-DA技术为实现手段对柔性制造系统信息集成平台进行了设计,建立了平台架构模型,阐述了服务端、客户端和系统信息集成等主要技术。最后针对上海交通大学CIMS研究所协同制造实验室的柔性制造系统进行原型系统开发,并对上述研究内容了进行验证。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-12
第一章 绪论  12-20
  1.1 课题背景及意义  12-13
  1.2 柔性制造系统概述  13-15
  1.3 国内外研究现状  15-19
    1.3.1 柔性制造系统的生产调度  15-17
    1.3.2 柔性制造系统的控制技术  17-18
    1.3.3 柔性制造系统的数据集成和网络通信  18-19
  1.4 本论文的主要研究工作  19-20
第二章 基于遗传算法的柔性制造系统生产调度  20-34
  2.1 引言  20
  2.2 遗传算法  20-22
    2.2.1 遗传算法的基本原理  20
    2.2.2 遗传算法的基本概念  20-22
  2.3 柔性制造系统生产调度模型建立  22-26
    2.3.1 问题的描述  22
    2.3.2 数学模型的建立  22-26
  2.4 基于遗传算法的调度模型求解过程  26-29
    2.4.1 染色体编码  26-27
    2.4.2 染色体选择、交叉、变异操作  27
    2.4.3 保持最优染色体操作  27-28
    2.4.4 优化的遗传算法  28-29
  2.5 实验结果与分析  29-32
    2.5.1 实验数据  29-30
    2.5.2 结果及分析  30-32
  2.6 本章小结  32-34
第三章 柔性制造系统物流系统的自动控制  34-46
  3.1 引言  34
  3.2 柔性制造系统主要的物流设备  34-37
    3.2.1 自动仓库  34-36
    3.2.2 自动导向小车  36-37
  3.3 柔性制造系统控制结构  37-40
    3.3.1 集中式控制结构  37-38
    3.3.2 分层递阶控制结构  38
    3.3.3 分布式递阶控制结构  38-40
  3.4 柔性制造系统物流系统总体控制方案  40-43
    3.4.1 控制系统需求分析  40
    3.4.2 控制系统总体控制方案  40-43
  3.5 柔性制造系统物流系统的控制过程  43-45
    3.5.1 系统的控制过程  43-45
    3.5.2 系统的协同机制  45
  3.6 本章小结  45-46
第四章 基于OPC 技术的柔性制造系统信息集成  46-57
  4.1 引言  46
  4.2 柔性制造系统信息集成平台方案选择  46-50
    4.2.1 平台需求分析  46-47
    4.2.2 平台方案选择  47-50
  4.3 柔性制造系统信息集成平台架构  50-53
  4.4 柔性制造系统信息集成平台设计  53-56
    4.4.1 硬件平台  53-54
    4.4.2 OPC XML-DA 服务端  54-55
    4.4.3 OPC XML-DA 客户端  55-56
  4.5 本章小结  56-57
第五章 原型系统设计与实现  57-82
  5.1 引言  57
  5.2 原型系统软件架构  57-59
    5.2.1 柔性制造系统的建立  57-58
    5.2.2 原型系统软件架构  58-59
  5.3 基于遗传算法的生产调度的实现  59-63
    5.3.1 运动指令编码设计  59-61
    5.3.2 计划调度算法实现  61-63
  5.4 实时控制层软件设计与实现  63-67
    5.4.1 编程环境介绍  63
    5.4.2 系统组态页面  63-66
    5.4.3 运动指令派发器设计  66-67
  5.5 设备层控制软件设计与实现  67-77
    5.5.1 设备层硬件控制器  67-68
    5.5.2 AGV 程序设计  68-72
    5.5.3 自动仓库程序设计  72-77
  5.6 系统网络通信设计和数据集成的实现  77-81
    5.6.1 基于工业以太网的组网过程  77-78
    5.6.2 基于OPC 的数据集成  78-81
  5.7 本章小结  81-82
第六章 总结与展望  82-84
  6.1 总结  82-83
  6.2 展望  83-84
致谢  84-85
攻读学位期间的学术成果  85-86
参考文献  86-89

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械制造工艺 > 柔性制造系统及柔性制造单元
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