柔性制造實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)【電控制PLC】【說明書+CAD+SOLIDWORKS】,電控制PLC,說明書+CAD+SOLIDWORKS,柔性制造實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)【電控制PLC】【說明書+CAD+SOLIDWORKS】,柔性,制造,實(shí)驗(yàn),試驗(yàn),裝置,設(shè)計(jì),控制,節(jié)制,plc,說明書,仿單,cad 中文譯文 智能信息管理， 2011,3,186-189 DOI：10.4236/iim.2011.35022線上發(fā)表于2011年9月(http://www.SciRP.org/journal/iim) AutoMod 軟件的柔性制系統(tǒng)與仿真 1陳紫霞 2江長濱 1中國宜賓宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2中國杭州浙江工商大學(xué) 電子郵件： czx@mail.zjgsu.edu.cn， jcb@mail.zjgsu.edu.cn 收稿于 20116.2； 修正于2011.7.4； 公認(rèn)于2011.7.15 摘要 柔性制造系統(tǒng) （FMS）是一高度自動(dòng)化，復(fù)雜的系統(tǒng)。 模擬設(shè)計(jì)或者分析 FMS 是一個(gè)證明行之有效的方法。 在 FMS 中的射頻識(shí)別（RFID）系統(tǒng)的配置產(chǎn)生大量的RFID數(shù)據(jù)流，提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)，改善 FMS 的操作。 在本文使用RFID數(shù)據(jù)流在FMS下模擬的結(jié)構(gòu)。 模擬與 AutoMod 軟件一起運(yùn)行。 技術(shù)上的細(xì)節(jié)也被呈現(xiàn)。 本文的結(jié)構(gòu)是遵從下列的步驟：第 1 步, AMHS 、 FMS 和 AutoMod 的介紹；第 2 步， FMS 模擬AutoMod 軟件；第 3 步，通過RFID數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)的仿真框架；第 4 步，結(jié)論。 關(guān)鍵詞： FMS（柔性制造系統(tǒng)） 、 RFID 、數(shù)據(jù)流，模擬， AutoMod 軟件 1. 介紹 1.1. 航空交通服務(wù)訊息處理系統(tǒng)（AMHS）和 FMS AMHS是一個(gè)自動(dòng)化的材料處理系統(tǒng)。它通過改變自己的形式和包裝從而通過存儲(chǔ)，檢索和運(yùn)輸材料的過程。 它主要依賴于自動(dòng)化設(shè)備的裝置處理這些材料。 AMHS，像是在物流業(yè)或其他自動(dòng)化材料處理系統(tǒng)中的存儲(chǔ)和檢索系統(tǒng)（AS/RS），在這個(gè)競爭激烈的環(huán)境中發(fā)揮著重要的作用[1,2]。因此，改善航空交通服務(wù)訊息處理系統(tǒng)具有極大的價(jià)值。 柔性的制造業(yè)的系統(tǒng) （FMS）在 AMHS 擔(dān)任一個(gè)越來越重要的角色。 圖 1 展示了柔性制造系統(tǒng)進(jìn)行處理金屬零部件的過程。（S/RM）的存儲(chǔ)/檢索機(jī)從儲(chǔ)物架上檢索托盤的原料，并將其放置在輸送機(jī)上的每個(gè)通道。然后操作員從托盤上消除了部分，并扣緊到相鄰輸送機(jī)的夾具上。輸送機(jī)輸送到拾取點(diǎn)，在那里它們被加載到自動(dòng)搬運(yùn)車（AGV）的夾具上。 圖1：柔性制造系統(tǒng)的例子 這個(gè)系統(tǒng)由6個(gè)計(jì)算機(jī)數(shù)字控制（CNC）加工零件。變化器的頭部也可用于鉆孔的部件。 AGV運(yùn)輸夾具到所需的CNC或頭站。當(dāng)已完成所有處理的一部分時(shí)，AGV返回，而其夾具的一部分輸送到附近的存儲(chǔ)機(jī)架。操作員移除已完成的部分。并把它從夾具上返回用于機(jī)架上用于存儲(chǔ)的托盤上?？諍A具然后在傳送帶上接受一個(gè)新的原始部分循環(huán)。 FMS是一個(gè)典型的離散事件系統(tǒng)。雖然這很難評(píng)估其效率與傳統(tǒng)的方法，因?yàn)殡S機(jī)因素和計(jì)算的復(fù)雜性，仿真設(shè)計(jì)與分析FMS是一個(gè)行之有效的方法。 1.2.FMS中的FRID數(shù)據(jù)采集 RFID是一種強(qiáng)大的數(shù)據(jù)收集方法，該方法可以用在產(chǎn)品控制和材料處理或其他材料的流動(dòng)過程[3]。柔性制造系統(tǒng)中的RFID系統(tǒng)的部署，加強(qiáng)了運(yùn)轉(zhuǎn)控制的流程與更好的可視性。流通過FMS柔性制造系統(tǒng)的托盤，箱或其他負(fù)載都貼有RFID標(biāo)簽。RFID閱讀器在預(yù)先分配的位置讀取存儲(chǔ)的處理信息的標(biāo)簽。傳感器（RFID讀取器）收集信息材料流經(jīng)進(jìn)程，然后把此信息發(fā)送到數(shù)據(jù)庫中。根據(jù)一定的規(guī)則，有意義的事件流程，這可以用來驅(qū)動(dòng)供應(yīng)鏈管理（SCM）[4]，企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）或制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）信息系統(tǒng)。面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA）和事件驅(qū)動(dòng)架構(gòu)（EDA）在這一領(lǐng)域占主導(dǎo)地位[5，6]。RFID閱讀器可以提供即時(shí)的物料流信息，如該對(duì)象系統(tǒng)中的探測器。這些信息包括項(xiàng)目的信息，位置，加工精度和到達(dá)時(shí)間。它可以被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)流中，數(shù)據(jù)庫中或數(shù)據(jù)倉庫。 對(duì)于FMS，如圖1所示，RFID閱讀器可以設(shè)置在AS/RSI/O站，數(shù)據(jù)工作站和AGV拾取點(diǎn)。標(biāo)簽標(biāo)記在貨盤和夾具上。當(dāng)托盤或夾具流經(jīng)系統(tǒng)，讀寫器讀取和創(chuàng)建數(shù)據(jù)記錄如表1所示。然后這些記錄被RFID處理。最后，大容量的記錄將被存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)流的RFID數(shù)據(jù)倉庫[7]。因此，RFID數(shù)據(jù)成為連接到虛擬世界的橋梁。 1.3.FMS仿真面臨的挑戰(zhàn) FMS經(jīng)營所處的環(huán)境是隨機(jī)的性質(zhì)。因此，在設(shè)計(jì)和分析FMS，這自然必須被考慮。仿真是一個(gè)功能強(qiáng)大的工具，以解決隨機(jī)的情況[8]。有商業(yè)軟件產(chǎn)品可以用于模擬的FMS。 表1 RFID標(biāo)簽記錄 標(biāo)簽ID 負(fù)載類型 項(xiàng)目 時(shí)間 （hh:mm:ss:ms） 閱讀器ID EE07000001A34621 托盤 原料 1 14:01:45:35 1 EE07000001A34622 托盤 原料 2 14:01:45:55 2 EF01000001A34621 夾具 P1 14:05:05:55 3 EF01000001A34622 夾具 P2 14:05:06:15 4 EF01000001A34623 夾具 P3 14:05:07:05 5 但是模擬仍然是一個(gè)需要人才的工作，尤其是當(dāng)目標(biāo)系統(tǒng)是復(fù)雜的時(shí)候。一般情況下，商業(yè)仿真軟件包可以大幅緩解這些工作，因?yàn)槲覀兛梢杂盟鼈儊斫MS的可視化實(shí)體和組件的圖形用戶界面（GUI）的，但無形的數(shù)據(jù)或I/O數(shù)據(jù)，不是一個(gè)有效的建模方式。在很多情況下，一個(gè)偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器是唯一用來驅(qū)動(dòng)FMS仿真的方式。 模擬中使用的隨機(jī)數(shù)引入到一個(gè)模型中，來表現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界的變化。產(chǎn)品達(dá)到間隔時(shí)間，處理時(shí)間，時(shí)間，知道機(jī)器故障，和維修時(shí)間是一個(gè)真正的系統(tǒng)的整個(gè)操作過程中的持續(xù)時(shí)間而變化的事件的例子。構(gòu)建模型時(shí)，必須決定如何代表在模擬隨機(jī)發(fā)生的事件。一種流行的方法是嘗試，以適應(yīng)估計(jì)或歷史的真實(shí)世界的數(shù)據(jù)到分配。丹對(duì)于FMS，意味著大批量的，高吞吐量的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分析是很困難的。另一方面，這么多的過程數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在MES或其他企業(yè)的形成系統(tǒng)中，特別是與RFID系統(tǒng)的部署。這個(gè)數(shù)據(jù)可以用在正式的FMS仿真中。 在本文的以下部分，我們將討論FMS模擬使用商業(yè)軟件。也可以預(yù)先給出一個(gè)使用RFID數(shù)據(jù)流的模擬框架。 2.FMS仿真AutoMod的軟件 AutoMod的套件是世界領(lǐng)先的工業(yè)仿真軟件，該軟件是由一家美國應(yīng)用材料公司開發(fā)。它成功應(yīng)用在許多領(lǐng)域，如汽車，半導(dǎo)體，航空航天和國防，造紙，物流等。許多世界500強(qiáng)企業(yè)中已經(jīng)使用AutoMod來模擬他們的生產(chǎn)物流，以提高運(yùn)行效率部門，減少庫存和現(xiàn)金流動(dòng)[9,10]. AutoMod實(shí)際上是兩個(gè)方案的組合：構(gòu)建包和運(yùn)行時(shí)包。構(gòu)建包包括物理和邏輯模型的定義。在用戶定義的物理和邏輯組件模型下，它將被編譯成一個(gè)可執(zhí)行程序，模擬和動(dòng)畫同時(shí)運(yùn)行?？蓤?zhí)行模型速度非?？?，是完全可以互動(dòng)的，它可以停在任何時(shí)刻在模擬的時(shí)間來查看統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和模型狀態(tài)。提供數(shù)據(jù)庫的最新版本AutoMod的I/O功能和模式的通訊模塊，該模塊支持OPC（用于過程控制的OLE）或套接字通訊。 FMS的可視組件，可以很容易地模擬專業(yè)AutoMod的模塊，如AS/RS，處理，輸送和路徑子系統(tǒng)。如果沒有現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)，F(xiàn)MS模型通常是由偽隨機(jī)流或簡單的示例數(shù)據(jù)，簡化了輸入或過程中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)獲取代碼被嵌入在AutoMod的邏輯文件。 3.RFID數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)的仿真框架 有DEVS（離散事件系統(tǒng)）模擬使用RFID數(shù)據(jù)在不同類型的應(yīng)用程序。例如，RFID數(shù)據(jù)被用來模擬和分析醫(yī)院的經(jīng)營和資源利用率。從上面，我們知道，RFID數(shù)據(jù)代替?zhèn)坞S機(jī)流或簡單的樣品中，可以驅(qū)動(dòng)虛擬AutoMod模型。了解如何使用RFID在FMS運(yùn)行期間收集的數(shù)據(jù)流是我們需要解決的問題。根據(jù)不同的RFID數(shù)據(jù)源，使用RFID數(shù)據(jù)流的FMS仿真有兩種方式。在下面的部分中，在每種模式下，一個(gè)單獨(dú)的框架將提交。技術(shù)細(xì)節(jié)也將被提及。 在這兩種模式中，模擬軟件專注于操作的RFID標(biāo)簽和標(biāo)記對(duì)象的名稱，如到達(dá)時(shí)間到達(dá)位置的字符。在標(biāo)簽的其他信息還沒有發(fā)送到軟件。傳送的信息必須是正式的，并可以被拆解成有意義的事件，這可以由軟件理解。具有前仿真，透明的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議必須遵守。 3.1.離線模式（歷史RFID數(shù)據(jù)） 在離線模式下，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的歷史RFID將驅(qū)動(dòng)仿真模型。在這種模式下，處理的RFID數(shù)據(jù)已被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中。AutoMod的模型FMS運(yùn)行時(shí)，它會(huì)讀取自動(dòng)的MOD數(shù)據(jù)庫I/O功能（如開放式數(shù)據(jù)庫連接性功能），并剖析RFID數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)化為若干具有意義的AutoMod事件，圖2展示框架的離線模式。 3.2.在線模式（模擬） 在在線模式下，當(dāng)使用RFID數(shù)據(jù)流，F(xiàn)MS模型交互實(shí)時(shí)RFID的數(shù)據(jù)流。這是一種實(shí)物仿真與模擬的硬件。在這種模式下，與現(xiàn)實(shí)世界的設(shè)備相結(jié)合的虛擬的仿真模型與橋接的是RFID數(shù)據(jù)流。整個(gè)FMS分為兩部分。這種方法是非常有用的。當(dāng)我們想改變部分時(shí)，F(xiàn)MS就好像一個(gè)臨時(shí)的存儲(chǔ)倉庫。如果AS/RS計(jì)劃取代手動(dòng)高貨架倉庫，AS/RS需建立在AutoMod的軟件基礎(chǔ)上。I/O從現(xiàn)實(shí)中的RFID閱讀器的臨時(shí)儲(chǔ)存?zhèn)}庫的RFID數(shù)據(jù)源用于驅(qū)動(dòng)FMS仿真關(guān)系。因此，可以很容易的得到進(jìn)行模擬的幫助。 圖2：離線模式下的FMS模擬；注：RFID數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的預(yù)處理記錄是從RFID閱讀器（同構(gòu)或異構(gòu)）。數(shù)據(jù)庫程序可以執(zhí)行特殊的數(shù)據(jù)視圖以此應(yīng)用于模擬中 圖3：FMS模擬在線模式 AutoMod的軟件提供最新的OPC或套接字通信模型通信模塊（MCM或MCM+）。工業(yè)RFID閱讀器使用TCP/IP，OPC或其他工業(yè)通信協(xié)議。該框架可以被實(shí)現(xiàn)為圖3。在這種模式下，所有讀取失敗的小標(biāo)簽將被忽略，就好像錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。 4.結(jié)論 本文介紹了不同的FMS仿真中使用RFID的框架。盡管如此，還是有復(fù)雜工作的運(yùn)行，特別是對(duì)閱讀的例外情況。但是這個(gè)框架已經(jīng)成功的測試。模擬設(shè)計(jì)或分析FMS是一個(gè)行之有效的方法。它是利用有價(jià)值的數(shù)據(jù)流，以提高FMS的操作。