生产过程控制综合实验指导书.docx

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生产过程控制综合实验指导书

实验指导书

课程名称：

_生产过程控制综合实验

开课实验室：

___机械系CAD/CAM实验室_

执笔人：

____________

审定人：

______________

修（制）订日期：

____________

实验1自动化生产系统（APS）实验教学平台的讲解与演示

1实验性质

    讲解与演示实验

2实验目的与要求

    通过向学生讲解与演示自动化生产系统（APS）实验教学平台，使学生了解自动化生产系统（APS）实验教学平台的概念、功能和特点以及自动化生产系统（APS）实验教学平台的使用方法。

要求：

每人提交一篇实验报告，在实验报告中要有对于自动化生产系统（APS）实验教学平台的简单介绍与理解。

3实验内容：

3.1实验讲解

向学生讲解自动化生产系统（APS）实验教学平台，具体包括以下四部分内容：

1）自动化生产系统教学实验平台的组成和结构；

2）MES制造执行系统的概念、模型、结构和功能；

3）APS自动化生产监控系统涉及的组态技术；

4）APS自动化生产系统涉及的各个单元（供料单元、工件检测单元、工件加工单元、工件搬运单元、装配单元和工件分类单元）的组成与特点。

3.2实验平台演示

实验平台演示主要包括：

供料单元；工件检测单元；工件加工单元；工件搬运单元；装配单元；工件分类单元各个单元的单步工作演示以及联网同步工作演示。

3.2.1仓储供料单元操作方法

本工作站操作面板于与其他工作站相同（见图1），从左到右分别为：

“运行”按钮、“复位”按钮、“功能”按钮、“自动/单步”旋钮、“单机/联网”旋钮、“停止”按钮、“退出”按钮、“急停”按钮。

除“急停”按钮以外所有按钮都是点动控制，“急停”按钮为自锁旋开式。

自动/单步”旋钮向右为打开单步，向左为关闭单步打开自动。

“单机/联网”旋钮向右为联网状态打开，向左为联网状态关闭。

图1APS操作面板图

本站的机械动作分为6步：

第1步：

摆臂右摆，让出库位；

第2步：

自动化料仓上料；

第3步：

摆臂左摆；

第4步：

真空阀开，吸工件；

第5步：

摆臂右摆，将工件送向下一单元；

第6步：

真空阀断，放下工件，摆臂左摆；

3.2.1.1工作状态复位

接通电源按下退出按钮，系统退出急停状态，PLC输出部分通电，复位按钮灯闪烁，按下复位按钮机构回到初始位置（摆臂处于左边，直线气缸缩，真空阀断），复位灯灭，运行灯亮。

注意：

无论单步还是自动开始操作前必先复位。

3.2.1.2仓储供料单元单步控制操作方法

单步旋钮打开联网旋钮关闭时方可退出急停状态，复位后进入单步操作。

当料仓为空时加进一个工件后进入单步状态时每次按下运行按钮依次完成1-2-3-4-5-6六个步骤。

若当料仓为空时加进多个工件后进入单步状态时依次完成1-2-3-4-5-6六个步骤如此往复。

3.2.1.3仓储供料单元自动控制操作方法

单步旋钮关闭联网旋钮关闭时方可退出急停状态，复位后进入自动操作。

所谓自动状态即按一下运行按钮系统连续完成一次动作循环。

3.2.2工件检测单元操作方法

本工作站操作面板于与其他工作站相同（见图1），从左到右分别为：

“运行”按钮、“复位”按钮、“功能”按钮、“自动/单步”旋钮、“单机/联网”旋钮、“停止”按钮、“退出”按钮、“急停”按钮。

除“急停”按钮以外所有按钮都是点动控制，“急停”按钮为自锁旋开式。

“自动/单步”旋钮向右为打开单步，向左为关闭单步打开自动。

“单机/联网”旋钮向右为联网状态打开，向左为联网状态关闭。

本站的机械动作分为5步：

第1步：

检测工件，检测台上升；

第2步：

高度检测杆下降，测量；

第3步：

高度检测杆缩回；

第4A步：

推杆伸出，推工件，缩回；

第5A步：

检测台下降；第4B步：

检测台下降；

第5B步：

推杆伸出，推工件，缩回。

3.2.2.1工作状态复位

接通电源按下退出按钮，系统退出急停状态，PLC输出部分通电，复位按钮灯闪烁，按下复位按钮推料杆升出一秒后缩回确保检测台上没有工件，机构回到初始位置（检测台下位，推杆伸出后缩回，工作台上没有工件），复位灯灭，运行灯亮。

注意：

无论单步还是自动开始操作前必先复位。

3.2.2.2工件检测单元单步控制操作方法

单步旋钮打开联网旋钮关闭时方可退出急停状态，复位后进入单步操作。

每次按下运行按钮若工件高度合格系统依次完成1、2、3、4A、5A五个动作，若工件高度不合格系统依次完成1、2、3、4B、5B五个动作。

3.2.2.3工件检测单元自动控制操作方法

单步旋钮关闭联网旋钮关闭时方可退出急停状态，复位后进入自动操作。

所谓自动状态即按一下运行按钮系统连续完成一次动作循环。

工件高度合格的情况下按一下运行键系统连续完成1、2、3、4A、5A五个动作，工件高度不合格系统连续完成1、2、3、4B、5B五个动作。

3.2.3工件加工单元操作方法

本工作站操作面板于与其他工作站相同（见图1），从左到右分别为：

“运行”按钮、“复位”按钮、“功能”按钮、“自动/单步”旋钮、“单机/联网”旋钮、“停止”按钮、“退出”按钮、“急停”按钮。

除“急停”按钮以外所有按钮都是点动控制，“急停”按钮为自锁旋开式。

“自动/单步”旋钮向右为打开单步，向左为关闭单步打开自动。

“单机/联网”旋钮向右为联网状态打开，向左为联网状态关闭。

本站的机械动作分为8步：

第1步：

回转台回转90度；

第2步：

钻头转；

第3步：

钻头下降，加工工件；

第4步：

钻头上升；

第5步：

钻头停；

第6步：

检测头伸出，检测；

第7步：

检测头缩回。

3.2.3.1工作状态复位

接通电源按下退出按钮，系统退出急停状态，PLC输出部分通电，复位按钮灯闪烁，按下复位按钮机构回到初始位置（回转台转到位，钻头上升到位并停止，检测头缩回），复位灯灭，运行灯亮。

注意：

无论单步还是自动开始操作前必先复位。

3.2.3.2工件加工单元单步控制操作方法

单步旋钮打开联网旋钮关闭时方可退出急停状态，复位后进入单步操作。

每次按下运行按钮系统依次完成以上七步动作。

3.2.3.3工件加工单元自动控制操作方法

单步旋钮关闭联网旋钮关闭时方可退出急停状态，复位后进入自动操作。

所谓自动状态即按一下运行按钮系统连续完成一次动作循环。

本站在首次进入自动状态时因为三点钟工位还没有工件所以检测头不会伸出，非首次进入自动状态时检测头会与第3步（钻头下降，加工工件）同步完成，检测头缩回会与第5步（钻头停）同步完成。

3.2.4工件搬运单元操作方法

本工作站操作面板于与其他工作站相同（见图1），从左到右分别为：

“运行”按钮、“复位”按钮、“功能”按钮、“自动/单步”旋钮、“单机/联网”旋钮、“停止”按钮、“退出”按钮、“急停”按钮。

除“急停”按钮以外所有按钮都是点动控制，“急停”按钮为自锁旋开式。

“自动/单步”旋钮向右为打开单步，向左为关闭单步打开自动。

“单机/联网”旋钮向右为联网状态打开，向左为联网状态关闭。

本站的机械动作共分10步：

第1步：

回转臂左转；

第2步：

水平臂伸出；

第3步：

垂直臂伸出；

第4步：

真空阀开，吸工件，垂直臂缩回；

第5步：

水平臂缩回；

第6步：

回转臂右转；

第7步：

水平臂伸出；

第8步：

垂直臂伸出；

第9步：

真空阀断，放下工件，垂直臂缩回；

第10步：

水平臂缩回。

3.2.4.1工作状态复位

接通电源按下退出按钮，系统退出急停状态，PLC输出部分通电，复位按钮灯闪烁，按下复位按钮机构回到初始位置（回转臂右位，水平臂、垂直臂缩回，真空阀断），复位灯灭，运行灯亮。

注意：

无论单步还是自动开始操作前必先复位。

3.2.4.2工件搬运单元单步控制操作方法

单步旋钮打开联网旋钮关闭时方可退出急停状态，复位后进入单步操作。

每次按下运行按钮系统依次完成以上10步动作。

若在第7步之前按下功能键（模拟废料工件信号）则系统省略第7步和第10步，将工件放入废料槽。

3.2.4.3工件搬运单元自动控制操作方法

单步旋钮关闭联网旋钮关闭时方可退出急停状态，复位后进入自动操作。

所谓自动状态即按一下运行按钮系统连续完成一次动作循环。

按一下运行按钮系统连续完成以上10步动作。

若在第7步之前按下功能键（模拟废料工件信号）则系统省略第7步和第10步，将工件放入废料槽。

3.2.5工件安装单元操作方法

本工作站操作面板于与其他工作站相同（见图1），从左到右分别为：

“运行”按钮、“复位”按钮、“功能”按钮、“自动/单步”旋钮、“单机/联网”旋钮、“停止”按钮、“退出”按钮、“急停”按钮。

除“急停”按钮以外所有按钮都是点动控制，“急停”按钮为自锁旋开式。

“自动/单步”旋钮向右为打开单步，向左为关闭单步打开自动。

“单机/联网”旋钮向右为联网状态打开，向左为联网状态关闭。

本站的机械动作共分18步：

第1步：

摆臂右摆，让出小工件库位；

第2步：

黑色小工件上料；

第3步：

摆臂左摆；

第4步：

电机开动，将大工件传送到装配位；

第5步：

真空阀开，吸黑色小工件；

第6步：

摆臂右摆，将黑色小工件放到大工件内；

第7步：

真空阀断，放黑色下小工件，灰色小工件上料；

第8步：

摆臂左摆；

第9步：

电机开动，将大工件传送到装配位；

第10步：

真空阀开，吸灰色小工件；

第11步：

摆臂右摆，将灰色小工件放到大工件内；

第12步：

真空阀断，放灰色下小工件，白色小工件上料；

第13步：

摆臂左摆；

第14步：

电机开动，将大工件传送到装配位；

第15步：

真空阀开，吸白色小工件；

第16步：

摆臂右摆，将白色小工件放到大工件内；

第17步：

真空阀断，放白色下小工件；

3.2.5.1工作状态复位

接通电源按下退出按钮，系统退出急停状态，PLC输出部分通电，复位按钮灯闪烁，按下复位按钮机构回到初始位置（摆臂左位，推杆缩回，真空阀断，电机停），复位灯灭，运行灯亮。

注意：

无论单步还是自动开始操作前必先复位。

3.2.5.2工件安装单元单步控制操作方法

单步旋钮打开联网旋钮关闭时方可退出急停状态，复位后进入单步操作。

每次按下运行按钮系统依次完成以上17步动作。

3.2.6分类存储及立体仓库单元操作方法

本工作站操作面板于与其他工作站相同（见图1），从左到右分别为：

“运行”按钮、“复位”按钮、“功能”按钮、“自动/单步”旋钮、“单机/联网”旋钮、“停止”按钮、“退出”按钮、“急停”按钮。

除“急停”按钮以外所有按钮都是点动控制，“急停”按钮为自锁旋开式。

“自动/单步”旋钮向右为打开单步，向左为关闭单步打开自动。

“单机/联网”旋钮向右为联网状态打开，向左为联网状态关闭。

本站的机械动作分为9步：

第1步：

旋转气缸转到水平方向；

第2步：

双联气缸伸出，气爪抓工件；

第3步：

机构提升并且双联气缸缩回；

第4步：

旋转气缸转到垂直方向；

第5步：

X轴，Y轴步进电机运动，将工件送到库位；

第6步：

双联气缸伸出；

第7步：

气爪松开，将工件放入库位；

第8步：

双联气缸缩回；

第9步：

X轴、Y轴步进电机运动，回到零点位置；

3.2.6.1工作状态复位

接通电源按下退出按钮，系统退出急停状态，PLC输出部分通电，复位按钮灯闪烁，按下复位按钮机构回到初始位置（旋转气缸处于垂直位置，双联气缸缩回，气爪松开，X轴、Y轴步进电机回到零点位置），复位灯灭，运行灯亮。

注意：

无论单步还是自动开始操作前必先复位

3.2.6.2分类存储及立体仓库单元操单步控制作方法

单步旋钮打开联网旋钮关闭时方可退出急停状态，复位后进入单步操作。

每次按下运行按钮系统依次完成以上9步动作。

注意：

由于分类信号来自于组态程序所以本站没有自动运行程序。

3.2.7组态联网运行操作方法

图2组态联网程序运行界面

要进入组态联网程序必须先将各个单元的状态设置为“监视模式”，保证各单元之间RS485线连接正确，将RS232线和上位机电脑相连。

然后将每个单元的“自动/单步”旋钮打到自动位置，“单机/联网”旋钮打到联网位置,然后将各站急停、退出、复位依次完成.。

这时打开力控软件可进入组态联网运行程序。

如图2所示，打开操作界面，点击“清零”按钮使所有变量归零。

若此时各站都处于“等待”状态则程序“开始”按钮出现。

若某个单元不处于“等待”状态，则“开始”键不会出现，这时需检查该站点的复位情况。

点击“开始”按钮联网程序开始运行，各站互相配合循环完成所有动作，直至仓储供料单元无料或分类存储及立体仓库单元储仓工件放满方停止。

在运行过程中可以点击“暂停”按钮，使系统暂停所有动作，系统处于暂停状态下点击“继续”按钮可以使系统继续运行。

“退出”按钮用于退出程序，停止所有动作。

3.2.8MES连接APS操作方法

（1）打开MES系统（用户名：

010；密码：

1111），进入【物料需求计划】下面的【生产订单维护】功能界面，制定生产订单。

在维护界面上面填写相应的物料编码、计划数量、计划下达日期和计划交货日期等信息。

（2）进入【物料需求计划】下面的【能力需求计划】功能界面，在“工作中心能力占用情况”一栏中可以查看工作中心的目前能力设置情况，在“未确认定单”栏中选择未确认的订单，进行能力运算后，点击“确认订单”或者“全部确认”按钮确认该未确认的订单，已确认订单在“已确认的生产订单”栏中显示。

（3）进入【车间作业计划】下面的【车间作业计划分解】界面，点击“开始运算”按钮，进行生产订单分解。

在【车间作业计划】下面的【车间作业计划维护】界面可以看到分解出来的车间作业计划，当然也可以直接维护车间作业计划（选择相应工段物料编码信息、工作中心、计划开工日期、计划交货日期、计划数量等信息）。

（4）进入【车间调度管理】下面的【车间作业调度】界面，点击“下达”按钮，下达派工单任务。

（5）进入【生产线管理】下面的【工序报完工】界面，进行工序报完工。

首先点击“切换”按钮，弹出界面输入员工编号（010）和密码（1111），工序报完工主界面显示该员工的加工任务，选择相应的一条派工任务，点击“正常加工”按钮，工序报完工主界面显示该条派工单的加工情况（包括派工单编号、物料编码、名称、计划数量、已报合格数量、工废、料废数量、工作中心、计数器数量等信息）。

当加工完成以后，点击“工序完工”按钮，进行工序报完工；也可以点击“暂停加工”暂停该加工任务，重新选择加工任务。

点击“注销工序”按钮，退出工序报完工界面。

实验二MES制造执行系统软件的使用

1实验性质

    上机实验

2实验目的与要求

    通过本实验学会MES制造执行系统软件的使用。

要求：

每人提交一篇使用MES制造执行系统软件的实验报告，在实验报告中要包含以下内容：

1）MES软件操作过程。

将具体的操作过程保存成图片（利用键盘上的PrintScreen键截屏抓图）插入word文档，并对每张图片加以简单说明。

2）将MES软件输出的报表（在“综合信息查询”主菜单的子菜单中点击输出会产生报表）截图，同样插入word文档，并对每张图片加以简单说明。

3实验内容：

3.1系统管理员操作部分

执行adico_mes文件，登录用户名：

010（目前是系统管理员），密码：

1111（初始密码，登录后可以修改），登录系统。

要使用MES系统，系统管理员必须要做MES系统的数据准备工作，工作如下：

1）在“基础数据管理”选择“公司组织维护”界面：

点击“部门信息”，选择左边树形结构中的“公司”，然后点击“添加”按钮，添加部门编号、部门名称，点击“确定”后添加部门。

按照一般企业的要求添加例如：

计划部、仓库、车间、技术部、采购部等部门。

2）在“基础数据管理”选择“工作中心维护”界面：

点击“添加”按钮，添加工作中心编码、名称信息，点击“确定”按钮，完成添加工作中心。

例如可以添加：

粗加工工作中心、热处理工作中心、装配工作中心、精加工工作中心等。

3）在“基础数据管理”选择“员工信息维护”界面：

点击“添加”按钮，添加员工编码、姓名、选择部门和工作中心即可，其它按照默认设置，点击“确定”按钮完成增加员工操作（一个学生至少一个具有一个用户）。

4）在“系统管理”选择“用户管理”界面：

选择左边各个部门下面的学生，点击“权限设置”对每个学生进行权限设置，以控制每个学生能够进行的菜单权限操作，然后可以把学生进行分组的MES实验。

对于新增的用户，每个用户的初始密码为：

1111，用户登录后在“系统管理”中的“修改密码”可以修改自己的密码。

3.2MES实验操作部分

在我下面讲述的例子中，我设定的部门为计划部、仓库、车间、技术部、采购部，设定的工作中心为粗加工工作中心、热处理工作中心、装配工作中心、精加工工作中心。

员工（即为学生）分配在各个部门中，各个部门的权限分配如下：

计划部：

主生产计划功能模块、物料需求计划模块

采购部：

计划管理模块下的采购计划部分，主要为采购计划的制定和审核工作。

仓库：

仓库管理模块

车间：

车间分为管理人员和操作工，管理人员的模块为车间作业计划和车间调度管理；操作工的模块为生产线管理模块

技术部：

基础数据的维护，主要包括物料基础数据、产品结构树维护和工艺路线制定以及工厂日历的制定。

下面的操作我是按照企业的生产流程来描述的，流程如下：

下面我按照各个部门的分工进行MES操作。

在运行MES系统前，系统必须要做一些数据的初始化工作：

3.2.1系统初始化

●技术部要进行物料的维护（在我们的MES系统中，任何产品或者零件或者工序产成品（在制品）都有一一对应的物料编码。

物料的信息包含基础信息维护、计划信息维护、库存信息维护），依次打开“基础数据管理”下“物料基础数据”下的“基础信息维护”、“计划信息维护”、“库存信息维护”界面：

在物料基础信息维护界面维护物料的基础信息，包括物料编码和物料名称，以及物料类型即可（主要是要标明总成件或者零件就可以）。

在物料计划信息维护主要维护物料的计划信息，主要是要选择是否为主计划物料（主计划物料是能够进行制定主生产计划的物料，其它物料不用选择该选项）。

在物料仓库信息维护界面主要维护物料的类型（主要分为自制、采购、在制品），如果是采购件还要维护供应商（供应商可以在供应商维护界面进行维护）、以及物料的存放仓库（仓库和库位信息可以在仓库管理进行维护）信息。

●定义物料后进行产品结构树的定义，打开“基础数据管理”下的“产品结构树维护”界面：

首先选择左边树中的“所有产品”，然后点击增加需要定义的产品，例如APS000（APS总成），但是该物料必须是定义完整的（该物料必须经过物料计划信息和仓库信息的定义）。

如果需要增加APS000（APS总成）下面的产品结构，则选择该物料，然后点击“增加”，然后选择子物料，并且填写单台数和废品系数等数据，点击“确定”完成子物料的增加，依次类推直至产品结构树完成。

●产品机构树下面的自制零件或者装配件还必须要制定工艺路线，打开“基础数据管理”下的“工艺路线维护”界面：

选择左上角维护信息中的物料，点击“添加”，填写工序名称、工序号、以及工序相关的工时，特别要注意工序物料编码（该物料是表明该工序完成后的物料编码，如我前面所说的我们的系统对于每个只要是发生变化的物料都进行了定义，这样可以精确统计到每一道工序的在制品的数量），还有一个选项是“是否是最后一道工序”，如果是最后一道工序，则该工序的产成品物料编码即为主物料本身，填写完成后点击“确定”按钮。

对于每道工序来说，还必须要填写配料单，即为加工该工序所需要用到的原料或者在制品（从这儿也可以看到，在工人进行车间作业计划加工时必须要先进行领料才能进行加工，不然无法进行工序报完工），依次类推完成一个自制件的加工工艺路线。

●接下来还必须要制定一个工厂日历，因为系统在进行计划分解时要去掉工厂的休息时间，界面如下：

最简单的方法可以点击“继续加入”添加新的工厂日历，或者你也可以设置周六周日的工作情况，然后生成系统需要的工厂日历。

3.2.2各相关角色操作

3.2.2.1计划人员

1）主生产计划

选主菜单[主生产计划]下的[主生产计划编制]菜单用于编制主生产计划（主生产物料编号为APS000），编制完的主生产计划检查无误后可进行提交。

选主菜单[主生产计划]下的[主生产计划审核]菜单，选择刚才编制的主生产计划，确认可以进行生产后点击“审核通过”按钮。

2）物料需求计划

选主菜单[物料需求计划]下的[主生产计划分解]菜单用于分解主生产计划，主生产计划分解后就得到生产订单和采购订单。

只需要选择生产订单和外购订单选项。

3）生产订单维护

选主菜单[物料需求计划]下的[生产订单维护]菜单用于对分解的生产订单进行维护，主要是根据库存确定生产数量，对于有独立需求的零件也可以直接在生产订单维护界面上维护生产订单。

4）能力需求计划

主要是对主生产计划分解出的生产订单进行能力平衡，以保证生产订单的实施。

选主菜单[物料需求计划]下的[能力需求计划]菜单进行生产能力确认。

3.2.2.2采购人员

1）采购订单维护

选主菜单[物料需求计划]下的[采购订单维护]菜单用于对分解的采购订单进行维护，主要是根据库存确定采购数量，并对确认的采购订单进行提交。

2）采购订单审核

选主菜单[物料需求计划]下的[采购订单审核]菜单，对有外购订单进行审核。

3.2.2.3车间管理人员

1）车间作业计划分解

选主菜单[车间作业计划]下的[车间作业计划分解]菜单，将对生产订单和可销售生产订单进行分解，分解后将得到车间生产作业计划

2）车间作业计划维护

选主菜单[车间作业计划]下的[车间作业计划维护]菜单，将对车间作业计划进行维护，主要是对计划及相应的配料单进行调整，最后对无误的车间作业计划进行审核

3）车间作业计划取消

选主菜单[车间作业计划]下的[车间作业计划取消]菜单，将对不需要的车间作业计划进行取消，取消后的车间作业计划将停止实施。

4）车间调度管理

选主菜单[车间调度管理]下的[车间作业计划调度]菜单，将对车间作业计划进行调度，只有调度下达后的车间作业计划才能进行生产及领料。

3.2.3.4车间操作人员

1）工序报完工

选主菜单[生产线管理]下的[工序报完工]菜单，将对APS下达生产指令，并能实时记下生产数，对已加工完成的可申请完工入库，由于这里操作较复杂，下面进行详细介绍：

1.1）切换

通过员工身份验证，然后进行员工所在的工作中心注册，从而列出员工所在工作中心的可加工派工单。

1.2）注销工序

将清除当前的工作中心注册，操作员可通过切换重新进行注册。

1.3）注销用户

对当前加工的用户进行注销。

1.4）正常加工

对APS发送生产指令，系统处于计数状态。

1.5）调度加工

同正常加工，不同之处在于加工前需进行调度身份验证。

1.6）暂停加工

暂时停止加工，但会将生产的数据累计到下次同意派工单的重新生产中。

1.7）工序完工

对加工完的或部分加工完的派工单进行完工处理，以便于跟踪生产进度或进行产品入库申请。

2）生产线监控

2.1）切换

通过员工身份验证，然后进行员工所在的工作中心注册，从而列出员工所在工作中心的可加工派工单。

2.2）设备情况监视

系统显示APS加工中心各个单元的工作状态，并能进行故障统计。

3.2.2.5仓库管理人员

1）仓库定义

选主菜单[库存管理]下的[仓库定义]菜单，可以定义仓库。

2）库位定义

选主菜单[库存管理]下的[库位定义]菜单，可以定义各仓库下面的不同库位。

3）库位授权

选主菜单[库存管理]下的[库位授权]菜单，可以针对不同的仓库，对不同的操作员取消或授予不