目錄

第1章緒論..............................................2

第2章智能傳感技術(shù)......................................5

第3章智能控制技術(shù)......................................11

第4章智能加工技術(shù).....................................15

第4章智能物聯(lián)技術(shù).....................................19

第6章工業(yè)智能軟件應(yīng)用.................................22

第7章智能制造方案設(shè)計.................................27

第1章緒論

1.1請列舉近年來我國工業(yè)和信息化部公布的“智能制造試點示范項目名單”，并搜集相關(guān)資料就其

中3項其智能制造項目的內(nèi)涵和特征進(jìn)行列表說明。

答：

（1）2018年試點下項目

附件

2018年智能制造試點示范項目名單

序號項目名稱申報單位項目所在地

1家具大規(guī)模個性化定制試點示范曲美家居集團(tuán)股份有限公司北京市

2無菌注射劑數(shù)字化車間試點示范悅康藥業(yè)集團(tuán)有限公司北京市

3汽車多車型智能化柔性制造試點示范北京寶沃汽車有限公司北京市

4頂驅(qū)裝置智能制造試點示范北京石油機械有限公司北京市

5動力電池智能制造試點示范天津市力神電池股份肓限公司天津市

6高效太陽能光伏組件數(shù)字化車間試點示范*晶澳太陽能有限公司河北省

7無的粉針及口服制劑智能制造試點示范華北制藥股份有限公司河北省

8植物提取物智能制造試點示范晨光生物科技集團(tuán)股份有限公司河北省

9高速動車組車體智能制造試點示范中車唐山機車車輛有隈公司河北省

也可以選取最新的：2020年制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展試點示范名單

（2）內(nèi)涵與特征

項FI名稱內(nèi)涵特征

家具大規(guī)模個性化定制試3D打樣以及水性漆家具生產(chǎn)系統(tǒng)等家具生產(chǎn)環(huán)節(jié)的智能滿足客戶的個性化定制

點示范化，實現(xiàn)了離散式生產(chǎn)、總裝式工廠、智能生產(chǎn)。需求

汽車多車型智能化柔性制“柔、精、嚴(yán)”是寶沃智能工廠的三大生產(chǎn)核心理念。其中，實現(xiàn)復(fù)雜零件的高品質(zhì)

造試點示范全球首條8種不同車型柔性生產(chǎn)線將生產(chǎn)效率最大化，3分制造與組裝

鐘之內(nèi)即可完成沖壓線自動換模。而擁有222套柔性NC機

器人定位系統(tǒng)還可滿足同一條生產(chǎn)線不同車身的定位，加之

17套集中顏色供應(yīng)系統(tǒng)，更能快速滿足客戶定制需求。

高速動車組車體智能制造利用大數(shù)據(jù)、人工智能、互聯(lián)網(wǎng)+等互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)新應(yīng)用，保證高效率的同時，實

試點示范全面布局智慈中車建設(shè)，全力推動智能制造發(fā)展現(xiàn)可持續(xù)制造

1.2請用思維導(dǎo)圖畫出機加工企業(yè)、家電裝配企業(yè)不同的設(shè)備配置情況。

答：（略）

1.3三維立方體企業(yè)模型中的“三維”分別指向什么？

答：

（1）生命周期維：建立企業(yè)需求分析、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)實施和運行維護(hù)四階段的建模方法學(xué)，并

確定各階段的研究重點和不同建模階段之間的模型映射方法。包含需求分析、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)實施和運

行維護(hù)四個重要部分。

（2）視圖模型維：研究集成化的企業(yè)建模視圖結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)以過程視圖（工作流模型）為核心,

其它視圖（功能視圖、信息視圖、組織視圖、資源視圖）為軸助視圖來統(tǒng)一集成建模，最終形成具有一

定柔性的動態(tài)企業(yè)模型。

（3）通用性層次維：研究不同建模階段、不同建模視圖的基本構(gòu)件形式，從而建立基本構(gòu)件模型

屋，并以不同的行業(yè)為背景建立企業(yè)參考模型,并在企業(yè)中建立專用的企業(yè)特定模型。

需求分析

系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)實施

系統(tǒng)維護(hù)

參考模型層

圖1三維立方體企業(yè)模型

1.4請繪制工作流元模型圖，并以你所熟悉的制造業(yè)企業(yè)來進(jìn)行說明。

答：

工作流元模型圖如所示

圖1工作流元模型

第2章智能傳感技術(shù)

【思考與練習(xí)題】

2.1請闡述傳感器的組成，并以圖2-53所示的測溫槍為例來說明。

圖2-53題2.1圖

答：

傳感器的?般組成如圖1所示，敏感元件是在傳感器中直接感受被測量的元件，這里為紅外測溫元

件。這一非電量通過轉(zhuǎn)換元件被轉(zhuǎn)換成電參量。轉(zhuǎn)換電路的作用是將轉(zhuǎn)換元件輸出的電參量轉(zhuǎn)換成易于

處理的電壓、電流或頻率量，這里是電壓或電流信號，然后輸出顯示到液晶屏上。

電信號

圖1傳感器組成框圖

2.2請闡述傳感器的技術(shù)指標(biāo)，請下載測溫槍的說明書，說明其中3個技術(shù)指標(biāo)含義。

答：

1.輸出線性度

它是指傳感器輸出量與輸入量之間的實際關(guān)系曲線偏離直線的程度，有零基線性度、端基線性度、

獨立線性度及絕對線性度等四種表示方法。

2.靈敏度

傳感器輸出的變化量4Y與引起此變化量的輸入變化量4X之比即為靜態(tài)靈敏度。

3.輸出平滑性

輸出平滑性是指傳感器在測量時，輸出信號隨時間的穩(wěn)定性。

4.降功耗曲線

傳感器的輸出功率與溫度之間的關(guān)系稱為降功耗曲線。

5.遲滯

傳感器在正反行程中的輸出輸入曲線不重合性稱為遲滯。

6.重復(fù)性

重復(fù)性是指傳感器在輸入按同一方向做全量程連續(xù)多次變動時所得的特性曲線不一致的程度。

7.分辨率與閥值

分辨率是指傳感器在規(guī)定測量范圍內(nèi)能檢測出被測輸入量最小變化值。

8.穩(wěn)定性

穩(wěn)定性乂稱長期穩(wěn)定性，即傳感器在相當(dāng)長的時間內(nèi)保持其原性能的能力。

9.漂移

漂移指在一定時間間隔內(nèi)，傳感器的輸出存在著與被測輸入量無關(guān)的，不需要的變化。

10.精確度

通常精確度是以測量誤差的相對值來表示的。

測溫槍的其中三個技術(shù)指標(biāo)（以HT-F03B為例）：分辨率0.1C；消耗功率W50mW；測量距離

50nlm。

2.3力傳感器的應(yīng)用場合有哪些？

答：

力傳感器主要應(yīng)用在各種電子衡器、工業(yè)控制領(lǐng)域、在線控制、安全過載報警、材料試驗機等領(lǐng)域。

2.4應(yīng)變式、壓阻式、壓電式和電容式力傳感器的工作原理分別是什么？

答：

應(yīng)變式力傳感器就是利用應(yīng)變片受力后產(chǎn)生形狀的改變，從而導(dǎo)致其電阻值的改變這一物理現(xiàn)象來

實現(xiàn)力的測量。

壓阻式傳感器就是利用被測壓力的變化引起壓阻薄膜的變形，從而導(dǎo)致膜電阻值的改變這一物理現(xiàn)

象來實現(xiàn)壓力的測量的。

壓電式壓力傳感器是利用被測壓力的變化引起傳感器感應(yīng)電荷量的變化，從而導(dǎo)致傳感器敏感元件

輸出電壓的改變這一物理現(xiàn)象來實現(xiàn)測量的。

電容式力及壓力傳感器是利用被測量的變化引起電容量的變化這一物理現(xiàn)象來實現(xiàn)力或者壓力的測

量的。

2.5位移傳感器在機床加工中的作用是什么？請說出幾種常見的機床加工位移測量傳感器。

答：

（I）測最位移主要是為了控制加工工件或刀具的移動距離、速度或加速度，進(jìn)而控制它的空間位置

或姿態(tài)，以實現(xiàn)加工過程的自動化。

（2）常見的機床加工位移測量傳感器：

光柵尺就能夠提供當(dāng)前絕對位置的數(shù)據(jù)，德國HEIDENHAIN、日本三豐MITUTOYO.西班牙

FAGOR等公司的絕對式光柵尺，

容柵測量主要優(yōu)點是生產(chǎn)成本低、功耗小、速度快，所以在機床加工量具量儀上得到廣泛應(yīng)用，H

本MITUTOYO防護(hù)等級為IP65的防水卡尺CD-G系列。

2.6旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的速度測量方式有哪幾種？

答:

（1）磁電式傳感器按圖2所示的各種方法設(shè)置磁體，將它們和霍爾開關(guān)電路組合起來可以構(gòu)成各種

旋轉(zhuǎn)傳感器?；魻栯娐吠姾螅朋w每經(jīng)過霍爾電路一次，便輸出一個電壓脈沖。

（a）徑向磁極

圖2旋轉(zhuǎn)傳感器磁體設(shè)置

（2）光電式速度傳感器，如圖3所示。測量用器件封裝后，固定裝在貼近信號盤的位置，當(dāng)信號盤

轉(zhuǎn)動時，光電元件即可輸出正負(fù)交替的周期性脈沖信號。信號盤旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生的脈沖數(shù)，等于其上的齒

數(shù)。因此，脈沖信號的頻率大小就反映了信號盤轉(zhuǎn)速的高低。

（3）光纖速度傳感器，如圖4所示。圖中1為固定支架，起到固定傳感器的作用：2是電機調(diào)速電

源，可對電動機進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)整；3為電動機；4是傳感器光纖，它是反射光強調(diào)制型光纖；5為光纖的光

源；6是光纖傳感器的光電轉(zhuǎn)換裝置模塊，它將反射光轉(zhuǎn)換成電壓信號；輸出的電壓信號經(jīng)差動放大和

低通濾波器濾波后由示波器和頻率計顯示出來，根據(jù)輸出信號的頻率可得電機的轉(zhuǎn)速。

圖4轉(zhuǎn)速溺量系統(tǒng)原理框圖

2.7測量電動機的溫度一般用那種傳感器？請說明原因。

答：熱電阻和熱敏電阻。熱電阻主要用于產(chǎn)品生產(chǎn)現(xiàn)場（這里是指電動機線圈）的溫度檢測，熱敏

電阻則主要用于生產(chǎn)設(shè)備關(guān)鍵部件（這里是指電動機線圈）及電子電路中的關(guān)鍵器件的溫度控制。前者

精度高于后者。

2.8電感傳感器用于振動測量有何優(yōu)越性？

答：由于渦流效應(yīng)不直接接觸，所以，電渦流式位移傳感器可以實現(xiàn)非接觸式位移測量，當(dāng)材料給

定時，耦合系數(shù)與距離d有關(guān)，其函數(shù)特征為“S”型曲線，但可以選取它近似為線性的一段。所以電

渦流傳感器一般用來測量金屬表面的位移變化或振動現(xiàn)象。

2.9應(yīng)用超聲波傳感器探測工件時，在探頭與工件接觸處要有?層耦合劑，請問這是為什么？

答：超聲信號，從超聲換能器到工件，如果中間通過空氣耦合，效率是非常低的。因為換能器到空

氣是一個全反射面，空氣到工件也是一個全反射面。所以如果不加耦合劑，就沒有辦法傳播超聲信號，

也就沒有辦法完成檢測。所以必須加耦合劑。

2.10請用圖來表示模塊式智能傳感器的構(gòu)成原理。

答：

傳感器i

程控A/D

多轉(zhuǎn)換器

路放大器

傳感器2

開模擬累

關(guān)輸出

/電？I

傳感器〃

圖5

2.11請問圖2-54所示的3種溫度傳感器選擇合適的產(chǎn)品組成智能溫度傳感器。

12341234

"*RTD3-WireRTD4-Wire

RTD

UH一

圖2-54題2.II圖

答:

如圖6所示將RTD3線或TC傳感器接到溫控儀上，組成智能溫度傳感器。

220VAC

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)RTD3線SSR

(11)1|TC

(15)負(fù)載

(16)□3

圖6

①（PV）顯示器（紅）

?顯示測量值。

?根據(jù)儀表狀態(tài)顯示各類提示符。

②給定值（SP）顯示器（綠）

?顯示給定值。

?根據(jù)儀表狀態(tài)顯示各類參數(shù)。

③指示燈

?門整定指示燈（AT）（綠）T作時閃爍c

?控制輸出燈（OUT）（綠）工作輸出時亮。

?報警輸出燈（ALM）（紅）工作輸出時亮。

④功能鍵

?參數(shù)的調(diào)出，參數(shù)的修改確認(rèn)。

⑤、⑥數(shù)字調(diào)整鍵或自整定進(jìn)入鍵

⑤⑥?用于調(diào)整數(shù)字或進(jìn)入門整定狀態(tài)。

圖7

第3章智能控制技術(shù)

【思考與練習(xí)題】

3.1請闡述PLC的IEC組織定義，根據(jù)定義來說明其應(yīng)用功能。

答：

PLC是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它可采用可編程序的存儲器,

用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的命令，并通過數(shù)字式、模

擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械和生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)

成一個整體，易于擴(kuò)充功能的原則而設(shè)計。

應(yīng)用功能：

（1）順序控制：取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制。

（2）程控：在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液體、速度、電流和

電壓等，可編程控制器有A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，這樣，可編程控制器可以作模擬控制用于程控。

（3）數(shù)據(jù)處理：可以很方便地對生產(chǎn)過程中的資料進(jìn)行處理。川PLC可以構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)

采集和處理、控制生產(chǎn)過程、控制各種機械的位置控制。

（4）通信聯(lián)網(wǎng)：某些控制系統(tǒng)需要多臺PLC連接起來使用或者由一臺計算機與多臺PLC組成分布式

控制系統(tǒng)。

3.2IEC61131-3中對于編程語言的規(guī)范是。么？

答：

IEC61131-3規(guī)定了二大類編程語言：文本化編程語言和圖形化編程語言。前者包括指令清單語言

（IL）和結(jié)構(gòu)化文本語言（ST）,后者包括梯形圖語言（LD）和功能塊圖語言（FBD）。至于順序功能圖（SFC）,

標(biāo)準(zhǔn)不把它單獨列入編程語言的一種，而是將它在公用元素中予以規(guī)范。

3.3請舉例說明目前主流FLC都支持IEC61131-3中的哪些規(guī)范。

答；

以西門子S7-1200/1500系列PLC為例,支持了IEC61131-3的規(guī)范有:

（1）函數(shù)定義名稱一致：如ABS、SQRT、LOG>LN、EXP、SIN等。

（2）標(biāo)準(zhǔn)功能塊一致：如雙穩(wěn)觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器、定時器、計數(shù)器、通訊功能塊。

（3）輸入輸出地址一致：如％10.（）、為Q0.0等。

3.4PLC對于智能制造的意義有哪些？

答：

（1）越來越多的傳感器被用來智能制造過程中的監(jiān)控環(huán)境、設(shè)備的健康狀態(tài)和生產(chǎn)過程的各類參數(shù),

這些工業(yè)大數(shù)據(jù)的有效采集，都需要PLC的分布式I/O。

（2）各類智能部件普遍采用嵌入式PLC,或者微小型PLC,盡可能地在現(xiàn)場完成越來越復(fù)雜的控制

任務(wù)。

（3）應(yīng)用軟件編程的平臺化，進(jìn)一步發(fā)展工程設(shè)計的自動化和智能化。

（4）大幅提升無縫連通能力，相關(guān)的控制參數(shù)和設(shè)備的狀態(tài)可直接傳輸至上位的各個系統(tǒng)和應(yīng)用軟

件，甚至送往云端。

3.5模糊控制中PLC的作用是什么？請舉例說明洗衣機模糊控制的工作原理。

答：

模糊控制是建立在大量的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)上，有了PLC,就可以將輸入輸出聯(lián)系起來，實現(xiàn)邏輯控制。

洗衣機模糊控制的工作原理（僅供參考）：

（1）利用負(fù)載、質(zhì)料質(zhì)料、水位水位、水溫以及洗滌劑等檢測水所得到的信息。

（2）建立模糊推理系統(tǒng)FIS的過程，使用模糊工具箱。

（3）建立FIS之前先確定了每個步驟所需要的具體方法，比如確定模糊控制系統(tǒng)為雙輸入單輸出系

統(tǒng)，對輸入輸出變最的模糊化采用三角形隸屬度函數(shù)。

（4）編寫模糊規(guī)則，前提之間通過取小運算，得到每一條規(guī)則總前提的可信度。用eva：fis函數(shù)求

得最后結(jié)果等。

3.6請用流程圖來說明水溫模糊控制的過程。

答：

參考如下圖。

3.7三相電動機的變頻控制優(yōu)點是什么？

答：

（1）節(jié)能。

（2）可以軟啟動，節(jié)能且延長使用壽命。

（3）控制系統(tǒng)簡單化，

（4）減少機械磨損和損耗。

3.8如何實現(xiàn)機床主軸的速度控制、進(jìn)給機構(gòu)的定位控制?

答：

主軸速度控制采用變頻器或伺服傳動，進(jìn)給機構(gòu)的定位控制可以采取步進(jìn)或伺服傳動。

在控制方式上可以采取如下方式：（1）主軸速度CNC（或NC）控制方式；（2）主軸速度的

殊S碼控制方式；（3）主軸速度PMC（或PLC）控制方式。

3.9電動機自身有哪些參數(shù)需要進(jìn)行辨識？

答：

定子電阻、定子電感、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子電感和定子轉(zhuǎn)子之間的互感等參數(shù)。

3.10電動機的變頻與伺服控制如何做到智能化？請舉例說明。

答：

由于變頻矢量控制或伺服控制時都依賴于電動機參數(shù)的精確辨識，但事實上任何一臺電動機即使蟄

號一致，但也存在著電動機電阻、感抗的細(xì)微差別，以及使用年限的變長，這些參數(shù)會逐漸變化，因此

需要進(jìn)行智能化參數(shù)辨識，以完成最佳速度或位置控制。

3.11變頻器和伺服驅(qū)動器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有何區(qū)別？為什么會有這種區(qū)別？

答：

伺服驅(qū)動淵是變頻技術(shù)的前提下，在驅(qū)動器內(nèi)部的電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)（變頻器沒有該環(huán)）

都進(jìn)行了比一般變頻更精確的控制技術(shù)和算法運算，在功能上也比傳統(tǒng)的變頻強大很多。通過上位

控制器發(fā)送的脈沖序列來控制速度和位置（有些伺服內(nèi)部集成了控制單元或通過總線通訊的方式直

接將位置和速度等參數(shù)設(shè)定在驅(qū)動器里）。

原因：伺服驅(qū)動器的本質(zhì)是進(jìn)行精確位置控制，變頻器的木質(zhì)是進(jìn)行速度控制。

第4章智能加工技術(shù)

【思考與練習(xí)題】

4.1請闡述數(shù)控機床的組成部分。如果將數(shù)控機床作為智能制造系統(tǒng)的一個組成部分，它的哪一部

分將通過哪種方式上位管理系統(tǒng)相連？

答：

數(shù)控機床的組成部分如圖1所示，具體解釋略。

圖1數(shù)控機床的組成

它可以通過PLC或計算機數(shù)控裝置與上位管理系統(tǒng)相連。

4.2數(shù)控系統(tǒng)的主要功能是什么？在智能制造中，將會如何生產(chǎn)數(shù)控加工代碼？

答：

（1）主要功能包括如下：插補功能、進(jìn)給功能、主釉功能、刀具補償功能、操作功能、輔助功能

（2）智能制造中數(shù)控加工代碼可以自動生成：

首先將被加工零件的幾何圖形及有關(guān)工藝過程用計算機能夠識別的形式輸入計算機，利用計算

機內(nèi)的數(shù)控編程系統(tǒng)對輸入信息進(jìn)行翻譯，形成機內(nèi)零件的幾何數(shù)據(jù)與拓?fù)鋽?shù)據(jù)；然后進(jìn)行工藝處

理，確定加工方法、加工路線和工藝參數(shù)。通過數(shù)學(xué)處理計算刀具的運動軌跡，并將其離散成為一

系列的刀位數(shù)據(jù)；根據(jù)某一具體數(shù)控系統(tǒng)所要求的指令格式，將生成的刀位數(shù)據(jù)通過后置處埋生成

最終加工所需的NC指令集；對NC指令集進(jìn)行校驗及修改；通過通訊接口將計算機內(nèi)的NC指令

集送入機床的控制系統(tǒng)。實現(xiàn)自動編程的CAM軟件常用的有UG,PRO/E,MASTERCAM,

Powermill,CAXA制造工程師等，可以實現(xiàn)多軸聯(lián)動的自動編程并進(jìn)行仿真模擬。

4.3機床的智能加工技術(shù)中，虛擬化加工和防碰撞是怎么實現(xiàn)的？

答：

這里選用Vericut仿真軟件進(jìn)行虛擬化加工流程如下:

1）前期準(zhǔn)備。明確機床數(shù)控系統(tǒng)的型號、機床結(jié)構(gòu)形式和尺寸、機床工作原理、主軸行程、坐標(biāo)系

統(tǒng)及毛坯、刀具和夾具等。

2）機床構(gòu)建。軟件中提供7常見的幾種機床模型，可供調(diào)用，但?般不能滿足需求。此時用戶需自

己構(gòu)建機床。

3）機床控制系統(tǒng)設(shè)置。用戶可以根據(jù)實際使用機床的控制系統(tǒng)從Yericul進(jìn)行選擇，如果控制系統(tǒng)

不存在，也可以根據(jù)IEC61131-3的規(guī)則定制相關(guān)的控制系統(tǒng)。

4）建立機床刀具庫。

5）設(shè)置機床系統(tǒng)參數(shù)。

防撞工作流程如圖2所示。

刀具卡具、毛斑等

所育播作

圖2智能防撞技術(shù)

4.4請列表說明常見的3D打印方法。

答：

類燃累積技術(shù)基本材料

擠壓打印熔融沉積式（FDM）熱期性期料，共晶系統(tǒng)金屬、可食用材料

線打印電子束自由成理制造（EBF）幾乎任何令金

日接金屬激光燒結(jié)（DMLS）兒乎任何合金

電子束熔化成型（EBM）鈦合金

粒狀打卬選擇性激光熔化成型（SLM）鈦合金、鉆錦合金、不銹鋼、鋁

選擇性熱燒結(jié)（SHS）熱塑性粉末

選擇性激光燒結(jié)（SLS）熱物性期料、金屬粉末、陶瓷粉末

粉末層噴頭3D打印石膏3D打?。≒P）石膏

層壓打印分層實體制造（LOM）紙、金屬膜、冽料薄膜

立體光固化成甲［（5LA）光固化樹脂

光聚合打印

數(shù)字光處理（DLP）光固化樹臟

4.5請舉例說明在智能制造中為何需要3D打?。?/p>

答：

智能制造的一個特點是小訂單生產(chǎn)。在產(chǎn)品的設(shè)計階段，采用3D打印技術(shù)后，產(chǎn)品的研發(fā)人員可

以借助3D打印技術(shù)制作出相應(yīng)的產(chǎn)品模型，在縮短產(chǎn)品研發(fā)周期的同時,產(chǎn)品研發(fā)成本也降低了許多。

而在產(chǎn)品的制造過程中，借助3D打印前沿技術(shù)，傳統(tǒng)制造流程中不必要的環(huán)節(jié)被有效剔除，材料的利

用率也得到了進(jìn)一步提高。

4.6闡述復(fù)合加工方式常見三種類型的工作原理。

答：

激光加工：利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對材料進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打孔、增材加工

及微加工等的一門加工技術(shù)。

電子束加工：利用能量密度較低的電子束轟擊高分子材料，使其分子鏈切斷或重新聚合，從而使高

分子材料的化學(xué)性質(zhì)和分子量產(chǎn)生變化，進(jìn)行加工。

超聲波加工：利用工具端面作超聲頻振動，通過磨料懸浮液加工硬脆材料的一種加工方法。

4.7工業(yè)機器人的分類方式有幾種？具體怎么分類？

答：

工業(yè)機器人的種類很多，其功能、特征、驅(qū)動方式、應(yīng)用場合等不盡相同。關(guān)于機器人的分類，國

際上沒有制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。從不同的角度，會有不同的分類方法。

（1）按機器人的結(jié)構(gòu)特征劃分

機器人的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，典型機器人的運動特征用其坐標(biāo)特性來描述。按結(jié)構(gòu)特征來分，工業(yè)

機器人通常可以分為直角坐標(biāo)機器人、柱面坐標(biāo)機器人、球面坐標(biāo)機器人、多關(guān)節(jié)機器人、并聯(lián)機器人、

雙臂機器人、AGV移動機器人等。

（2）按控制方式劃分

按照機器人的控制方式可把機器人分為非伺服控制機器人和伺服控制機器人兩種。

（3）按驅(qū)動方式劃分

根據(jù)能量轉(zhuǎn)換方式的不同，工業(yè)機器人驅(qū)動類型可以劃分為液壓駟動、氣壓驅(qū)動、電力驅(qū)動和新蟄

驅(qū)動四種類型。

4.8請從網(wǎng)上下載一份國產(chǎn)機器人的資料，并舉例說明其核心指標(biāo)。

答：（略）

4.9圖4-45所示為二臺機器人為6臺機床上下料服務(wù)，請說明機器人的關(guān)節(jié)移動方式以及如何協(xié)

調(diào)控制機床和機器人之間的動作。

圖4-45題4.9圖

答：

關(guān)節(jié)移動方式有：移動、擺動、回轉(zhuǎn)、抓手動作、行走機構(gòu)移動等。

機床CNC與機器人之間的協(xié)調(diào)舉例如F（流程可以參考）：

（1）按下啟動按鈕，機器人伺服使能，機器人啟動，發(fā)出機器人上料開始信號。

（2）機器人接到上料開始信號，機器人搬運工件到達(dá)1-6個中其中一個CNC正前方50cm處，

發(fā)出機器人上料完成信號。

（3）CNC接到上料完成唁號，CNC門打開，CNC門開到位，發(fā)出機器人送料開始信號。

（4）機器人接到送料開始信號，機器人將工件送入CNO,返回CNC正前方50cm處，發(fā)出機

器人送料完成信號。

（5）CNC接到送料完成信號，CNC門關(guān)閉，CNC門關(guān)到位，CNC加工開始，CNC加工完成,

CNC門打開，CNC門開到位，發(fā)出機器人取料開始信號。

（6）機器人接到取料開始信號，機器人將CNC內(nèi)的工件取出，發(fā)出機器人取料完成信號。

（7）CNC接到機器人取料完成信號，CNC門關(guān)閉，CNC門關(guān)閉到位，發(fā)出機器人入倉裝配開

始信號。

（8）機器人接到入倉裝配開始信號，機器人把工件放入倉庫的凹槽中，機器人移動到裝配臺夾取

配件，待裝配完成，發(fā)出機器人裝配完成信號。

（9）機器人接到裝配完成信號，機器人回原點，若倉庫裝配完的工件數(shù)超過一定數(shù)量后，則機器

人停止搬運，待清倉與加料加配件后，按卜復(fù)位按鈕，系統(tǒng)繼續(xù)運行。若倉庫裝配完的工件數(shù)低于預(yù)定

數(shù)量則系統(tǒng)繼續(xù)運行。

（10）暫停：按下暫停按鈕，機器人停止搬運，按下復(fù)位鍵后一切運行正常。

第4章智能物聯(lián)技術(shù)

【思考與練習(xí)題】

4.1簡述什么是二維碼？

答：

二維碼是指在一維條碼的基礎(chǔ)上擴(kuò)展出另一維具有可讀性的條碼，使用黑白矩形圖案表示二進(jìn)制數(shù)

據(jù)，被設(shè)備掃描后可獲取其中所包含的信息。二維碼有一維條碼沒有的“定位點”和“容錯機制”。容錯

機制在即使沒有辨識到全部的條碼、或是說條碼有污損時，也可以正確地還原條碼上的資訊。

4.2RFID的基本原理是什么？其系統(tǒng)工作在什么頻段？

答：

RFID的基本原理就是將RFID電子標(biāo)簽安裝在被識別的物體上，讀寫器通過發(fā)射天線發(fā)射一定頻率

的射頻信號，當(dāng)被標(biāo)識的物體進(jìn)入讀寫器的閱讀范圍時，利用電磁耦合或者電磁反向散射耦合進(jìn)行通訊。

適用于低頻和中頻。例如：125KHZ,13.56MHZ等，作用距離有限。

4.3RFID的天線有哪些？其作用是什么？

答：

RFID標(biāo)簽天線由于導(dǎo)線材質(zhì)、材料結(jié)構(gòu)與制造工藝不同，大致可以分成以下幾大類：蝕刻天線、

E1刷天線、繞線天線、加成天線、陶瓷天線等。

在標(biāo)簽與讀寫器數(shù)據(jù)通信過程中起關(guān)鍵作用是天線，一方面，標(biāo)簽的芯片啟動電路開始工作，需要

通過天線在讀寫器產(chǎn)生的電磁場中獲得足夠的能最;另一方面，天線決定了標(biāo)簽與讀寫器之間的通信信道

和通信方式。

4.4藍(lán)牙的應(yīng)用模式有哪些？

答：

文件傳輸模式、因特網(wǎng)網(wǎng)橋模式、頭戴式設(shè)備模式、藍(lán)牙手機模式、局域網(wǎng)訪問模式。

4.5WiFi應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)實基礎(chǔ)是什么？

答：

（1）能采集到數(shù)據(jù)；

（2）云端或服務(wù)器端的支持

（3）非封閉空間中的信號支持

4.6ZigBee是怎么定義的？

答：

ZigBee是?種開放式的基于IEEE802.15.4協(xié)議的無線個人局域網(wǎng)（WirelessPersonalAreaNetworks）

標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.15.4定義了物理層和媒體接入控制層，而ZigB”則定義了更高層，如網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層等。

ZigBee無線可使用的頻段有3個，分別是2.4GHz的ISM頻段、歐洲的868MHz頻段以及美國的915MHz

頻段，而不同頻段可使用的信道分別是16、1、10個，在中國采用2.4G頻段，是免申請和免使用

費的頻率。ZigBee采取了IEEE802.15.4強有力的無線物理層所規(guī)定的全部優(yōu)點：省電、簡單、成本

又低的規(guī)格；ZigBee增加了邏輯網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)安全和應(yīng)用層。ZigBee和802.15.4標(biāo)準(zhǔn)都適合于低速率數(shù)

據(jù)傳輸，最大速率為250K,與其他無線技術(shù)比較，適合傳輸距離相對較近。

4.7移動通信網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)有哪些部分構(gòu)成？

答：

接入網(wǎng)是由業(yè)務(wù)結(jié)點接口（SNI）用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）之間一系列傳送實體組成，為通信業(yè)務(wù)提供

所需傳送承載能力的設(shè)施系統(tǒng)。

4.8對于傳統(tǒng)設(shè)備如何通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集？請用圖表示。

答：

傳統(tǒng)設(shè)備是指設(shè)備本身不具備數(shù)控單元和傳感系統(tǒng)，無法獲得設(shè)備的各類數(shù)據(jù)信息，且利用智能數(shù)

據(jù)采集終端設(shè)備，并連接傳感器或I/。信號采集裝置，獲取傳統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)等信息。圖1所

示，通過內(nèi)置了云平臺接入API的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)接入企業(yè)云，或直接接入智能制造管理平臺。

企業(yè)外部

智能制造管理平臺

網(wǎng)絡(luò)

云平臺接

入API

企業(yè)云

企業(yè)內(nèi)部工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)!

工上電氣信號

傳

網(wǎng)絡(luò)傳

感

感II

器

器OO

十

下電氣連接

傳統(tǒng)設(shè)備

圖1傳統(tǒng)設(shè)備數(shù)據(jù)采集方式

第6章工業(yè)智能軟件應(yīng)用

【思考與練習(xí)題】

6.1請畫圖并說明ERP系統(tǒng)的軟件架構(gòu)邏輯。

答：

ERP系統(tǒng)軟件架構(gòu)邏輯從層次結(jié)構(gòu)上分主要包括表示層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)邏輯與業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)層等(如

圖1所示)。

(1)表示層。它是由Ul(UserInterface)和UI控制邏輯組成的智能客戶端，可以選用c/s架構(gòu)或b/s

架構(gòu)。

(2)服務(wù)層。一般采用微軟的WCF(WindowsCommunicationFoundation)分布式通信編程框架

平臺，可以構(gòu)建跨平臺、安全、可靠和支持事務(wù)處理的企業(yè)級互聯(lián)應(yīng)用解決方案。

(3)數(shù)據(jù)邏輯與業(yè)務(wù)層。該層封裝了實際業(yè)務(wù)邏輯，包含數(shù)據(jù)驗證、事物處理、權(quán)限處理等業(yè)務(wù)相

關(guān)操作，是整個應(yīng)用系統(tǒng)的核心。

(4)數(shù)據(jù)層。該層是為數(shù)據(jù)源提供一個可供外界訪問的接口，包括平面文本數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、XML、

RSSO

圖1ERP系統(tǒng)的軟件架構(gòu)邏輯

6.2F.RP系統(tǒng)基本部署策略共有幾種？分別進(jìn)行闡述.

答：

1.生產(chǎn)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)部署方案

ERP系統(tǒng)生產(chǎn)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)部署方案就是指數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用服務(wù)器、管理中心等分別單獨部署在專用服務(wù)

器上，不建議用AD目錄服務(wù)器、DNS域名服務(wù)器、Mail郵件服務(wù)器等其他企業(yè)應(yīng)用服務(wù)器兼任，保證

不會發(fā)生多種服務(wù)爭搶服務(wù)器運算資源，以保證ERP系統(tǒng)運行性能。

2.非生產(chǎn)環(huán)境部署方案

ERP非生產(chǎn)環(huán)境部署方案就是指數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用服務(wù)器、管理中心都裝在同一服務(wù)器上，適合于ERP

系統(tǒng)演示、測試、開發(fā)等小型應(yīng)用場景，這些應(yīng)用場景業(yè)務(wù)量較小。

3.數(shù)據(jù)庫群集部署方案

數(shù)據(jù)庫群集部署方案是指用兩臺或多臺服務(wù)器加磁盤陣列柜來構(gòu)成數(shù)據(jù)庫故障轉(zhuǎn)移群集，適合要保

證業(yè)務(wù)不間斷的客戶。

4.多應(yīng)用服務(wù)器系統(tǒng)部署方案

在多應(yīng)用服務(wù)器系統(tǒng)部署方案下，企業(yè)可根據(jù)實際需要，對服務(wù)器的訪問進(jìn)行分流。

6.3ERP系統(tǒng)的倉存是怎么實現(xiàn)其業(yè)務(wù)流程的？

答：

倉存管理系統(tǒng)主要功能是幫助企業(yè)按照事務(wù)類型全程跟蹤企業(yè)內(nèi)部物料的轉(zhuǎn)移過程的系統(tǒng)（如圖2

所示），能夠處理企業(yè)內(nèi)部物料移動的各種業(yè)務(wù)；能夠?qū)ξ锪系氖?、發(fā)、存、調(diào)、移庫、補充提貨和生產(chǎn)

補料等操作進(jìn)行全面的控制和管理.；同存貨核算系統(tǒng)結(jié)合能及時反映出物料資金占用的狀況和結(jié)構(gòu)；采

用分析，使用戶能夠利用有限的人力對倉庫物料抓住重點、高效管理。

業(yè)務(wù)單據(jù)］

憑證模板

出庫單據(jù)

圖2倉庫管理系統(tǒng)應(yīng)用流程

6.4MES系統(tǒng)的核心模塊包括哪些?

答:

表1M