武汉工程大学。
计算机集成制造》（cim)作业。
专业班级过程自动化01班。
学号1104160135
姓名周权。指导老师李离。
2024年4月2日。
第二章感器的分类和类型。
2.0 介绍。
工作站，工作单元，和工作中心代表协调生产系统的集群。生产机器和几个过程被认为是一个工作站。机床也被认为是一个工作站。
集成工作站组成一个工作单元。几个互补的工作站可以构造一个组合在一起工作单元。同样，集成工作单元可能形成一个中心工作。
这个结构是一个柔性制造建模的基本概念系统。柔性制造系统是基石电脑一体机的生产策略(图2.1)。
我们的目标是提供管理和项目，开发团队在规划要解决的主要任务，，计算机集成制造的设计、实现和操作阶段加工、检验和装配系统。如果有一个清晰的理解传感器和控制系统在电脑一体机制造策略，金融和技术灾难是可以避免的。
传感器在工作站中大量应用，并经营制造体系，并作为唯一跟踪其业绩的唯一可行手段。
传感器和控制系统在制造业提供集成的方式不同，正确地定义流程创建预期的输出作为输入。输入可能是原材料和/或数据处理等各种辅助组件工具，夹具，夹紧装置。传感器提供反馈的数据来描述每个进程的状态。
输出也可能是数据和/或材料，可以通过进一步加工制造系统的细胞。柔性制造系统，其中包含工作站、工作细胞，和工作中心和配备合适的传感器和控制系统，是一个分布式管理信息系统，连接子系统的加工、包装、焊接、绘画、火焰切割、钣金制造、检验、装配与**和存储过程。
图2-1 工作站工作单元工作中心。
在设计不同的工作站，工作单元，和工作中心在柔性制造系统在电脑一体机制造策略，基本任务是创建各种各样的传感器不同**系统连接，比如机器人，自动导引车系统、传送和托盘装载装卸车，允许他们进行数据处理网络成功和系统集成。
图2.2演示了几个工作站组成的单元的输入和输出，表明其在执行基本功能转换过程中，存储工件、链接**系统的其他细胞，并提供数据通信控制系统。
数据处理与数据库链接与沟通包含部分程序，检查程序，机器人程序，包装程序，加工数据和实时控制通过合适的传感器数据。数据处理链接也可以沟通的反馈数据的高层控制层次结构。因此，整个工作单元设施配备当前数据实时分析和故障恢复。
图2-2 转换过程中的一个制造过程。
automated warehouse 自动化仓库 stacker crane 塔式起重机 vertical machining centers 立式加工中心 automated pallet changer 自动化切换托盘 horizontal machining centers 卧式加工中心 setting area 设置区域 finished work discharge conveyor 完成输送卸料。
一群特定的生产制造单元组合在一起操作称为一个工作中心。各种工作中心可以通过卫星通信链路连接在一起不管每个中心的位置。制造业中心可以相隔几百英尺或相隔几千英里。
足够的传感器和控制系统与有效的沟通链接将提供实用的实时数据分析进一步确定。
该单元的输出是柔性制造系统的模块的产物。它由一个成品或半成品的一部分，以及在将指示下一个单元格如何实现它的输出要求计算机可读格式的数据。该数据通过分布式通信网络传送。
如果，例如，需要一个部分进行浮现在特定小区中的特定数据，传感器将被调整在堆焊过程中读取所需的可接受的原点。一旦操作成功完成，部分必须再次被转移到另一个小区进行进一步的加工或检验过程。下一单元格不一定是物理上相邻的，它可以是前面的小区，作为编程为所需的转换过程。
的主要原因强调将传感器和控制系统集成到每一个生产操作是全球需求成倍增加的错误生产操作。传感器和控制技术可以达到令人印象深刻的成果只有有效地集成与企业制造战略。
可以实现以下好处；
生产力。更大的产出和较低的单位成本。
质量。产品更均匀和一致的。生产可靠性。智能自动修正和负反馈增加系统的整体可靠性。
交货时间。部件可以在一个批次或大量生产中随机产生减少50 - 75%。
费用。总资本费用要低5 - 10%。在辅助制造中的传感器和负反馈相结合的系统比单独使用传感器和负反馈所用的成本更少。
更高的利用率。集成制造是唯一可用的技术可以利用机床的利用率高达85%，时间的减少也可以超过90%。
相比之下，部分(从原料到成品)只花5%的时间在机床上，实际的卓有成效的工作只占5%中的30%。有效用工作的时间在集成传感器和控制系统上的机器上只占可用时间的1%和1.5%(见表2.
1和2.2)。
表2-1带有传感器和控制系统集成制造中心的时间。
表2-1 不带有传感器和控制系统的制造中心的时间。
active 操作时间 idle 闲置百分比
maching process 加工操作 maintence 维修。
为了达到显示在表2-1令人印象深刻的结果，带有感知和控制反馈系统的集成制造系统必须保持高度的灵活性。如果任何单元因为任何原因而分解，生产计划和控制系统可以改变次序和重新安排生产，或者换句话说，重新分配的系统环境。只有方法和部分的次序可以编程才能实现。
感知和控制系统将提供瞬时的描述部分生产和计划系统的状态。
如果将不同的工艺刚性的集成到一个特殊用途，高生产力的系统，例如用于大批量的身产线，无论模块化如何发展，也不可能灵活的操作。
然而，如果单元和它的的通信链接通向外部世界是可编程的，很多有用的反馈数据可能能获取。由刀具寿命数据，加工表面进程的计量和生产控制，故障恢复学习自己的限制，和反馈给他们的一部分程序员。该数据也可以是非常有用柔性制造系统作进一步分析，在非实时，时间控制系统中，数据通常不能被收集，除非通过手工的方法，但这是耗时的，不可靠的。
2.1控制流程分分类。
一种工程集成系统可以定义为负责某些产品输出，控制器执行某些命令和感知确定该生产过程状态的的机器，该机预计将提供特定的产品作为一个输出，如计算机数字控制机（cnc)，包装机，和高速冲压机。该控制器提供某些命令设置在设计用于特定操作的特定顺序。控制器发送的命令中的信号的形式，通常是电脉冲。
该机器配有各种装置，如电磁阀和步进电机，其接受信号，并响应它的功能。传感器提供了机械性能状态的一个清晰描述，提供每一个生产操作的细节。
一旦成功执行一个过程，根据一个特定的可恢复的操作序列，控制器可以发送额外的命令进一步执行过程，直到所有过程。这就完成一个周期。每个周期结束时，一个命令发送到一个新的开始循环，直到满足生产需求。
图2-3 传感器提供的机器状态。
reflex light barrier 光线反射检验 conveyor belt 传送带 ejector 推出器。
wrongly positioned part 错误的定位部分 correctly positioned part 正确的定位部分。
在一个自动加工过程中，机器，控制器，和传感器通过交换信息来相互影响。主要的是，控制器和其他系统相互影响有两种方式，一种时通过闭环系统实现，另一种是通过开环系统实现。
开环控制系统可以定义为是一个没有反馈的系统，电动机按照所输入命令稳定的运行，步进电动机就是开环控制的一个例子。
闭环系统可以被定义为一个输出相对于要求，结果是用于强制输出跟随命令的系统，伺服系统是闭环系统的一个例子。
图2-4 开环系统。
diaturbance variables 干扰 auxiliary energy 辅助能 input variable 输入 mass flow
质量流 correcting device 校正装置 open sequence of action 闭环控制。
图2-5 闭环系统。
actuator 执行器 correcting variable 校正变量 regulated control path监管控制路径。
measureing device 测量仪器。
2.2 开闭环控制系统。
在开环系统中，图2-4中的实际值可能会不同与系统中的基准值。在一个闭环系统中，该实际值是对于基准值持续监测的反映。
图2-6中所示的质量流量，描述了在单位时间内流过调节管道的量。流动速率可以由测量装置记录，并且一个校正装置，如阀可被设置为一个特定的速率。该系统中，如果让它自己工作，可能遭受波动和干扰这将改变流率。
在这样的开环系统中，当前流量的读数是实际值，而参考值的流率是预期值。参考值可以从实际中得到，然后保持不变。
如果压力下降，导致流速下降，低于参考值，如图所示2-7，阀门必须进一步开放以保持所需的实际值。凡扰动发生时，整个过程中必须连续观察。当调整为了不断接近实际值时，测量，比较，调整，产生作用整个过程称为闭环。
图2-7质量流量的调节。
actual value 实际值 reference value 参照值。
图2-7 参照值。
comparison between reference value and actual value 实际值和参考值的比较。
2.3 了解光电传感器。
为了成功的实现自动化的过程，有必要获得其状态的信息。该传感器是负责收集和准备过程状态数据，并将数据传递到一个处理器控制系统的一部分。
2.3.1工作原理。
光电控件使用光来检测存在或不存在对象。所有光电控件包括一个传感器，一个控制单元，和输出装置。逻辑模块或其他配件可添加到基本控制以增加通用性。
该传感器由信号源和检测器组成。信号源是发光二极管，该二极管发出的强大光束不是红外线就是紫外线。检测器通常是一个发光二极管，检测光是否存在。
所有的光电检测放大器控制被设计成响应与由光源发射的光，包括阳光达3100，不影响操作。
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