典型机械设备自动化解决方案指南

本书以二十多种常用机械设备为例，介绍了设备的用途和发展趋势、机械结构和工艺要求，着重讲解了如何利用自动化、运动控制和驱动系统实现设备的工艺动作，并给出了每种机型对应的自动化与驱动系统解决方案；结合机械设备制造和使用领域人工智能技术的发展现状，介绍了人工智能技术在某些机械设备上的应用；介绍了工业产品、生产设备、自动化与驱动产品及解决方案之间的依赖和促进关系，阐释了如何将机电一体化、数字化双胞胎、虚拟调试等新技术用于生产设备和生产线；介绍了常用的机器安全标准、机器接口数据标准OMAC及其应用、生产线及企业网络的结构和功能，论述了如何利用标准化的OMAC机器接口数据自动产生和显示生产线的绩效指标、故障及报警等实用信息；介绍了工业云的概念、组成和结构，阐述了人工智能应用软件、工业云和边缘设备的综合运用给企业带来的好处，并通过详细案例进行了讲解；介绍了产品全生命周期管理和数字化企业的基本概念，以及企业如何结合自身实际逐步实施数字化转型的基本路径。第3章配有大量相关典型机械设备工艺过程的视频讲解，读者只须扫描书中的二维码，即可观看相应的视频讲解内容。 本书适合自动化与驱动产品生产及销售企业的销售人员、业务开发人员、工程师及管理人员，系统集成商和生产机械制造商的销售人员、工程技术人员和管理人员，以及大专院校及高职院校的教师和高年级学生阅读。

张春林，1982年毕业于中国人民解放军信息工程大学计算机工程系。2003年加入西门子中国（有限）公司数字化工厂集团工厂自动化部门，负责生产机械行业的业务发展管理工作。掌握先进的工业自动化控制理念，以及驱动、软件等产品知识。作为业务发展经理，曾深入到国内多种行业的产品生产和机械生产企业，与各级技术和管理人员进行技术和业务交流，了解机械设备和生产线的工艺原理以及相关的自动化、驱动和网络系统，了解企业生产和管理网络、企业效率等现存状况；针对设备工艺需要和企业管理需求，并参考欧美同行对同类设备和企业网络解决方案的先进经验，与西门子的销售及工程师一道为国内企业提供多种机械设备以及生产线的自动化与驱动系统解决方案及咨询服务。

第2版前言 第1版前言 第1章概述1 1.1典型机械设备的发展和现状 1 1.2典型机械设备的种类及其动态变化2 1.3市场对机械设备的要求3 1.3.1市场对产品的要求3 1.3.2产品生产商对机械设备的要求4 第2章机电一体化与数字化制造6 2.1机械设备的模块化6 2.2机械设备模块间的协调配合7 2.3机械设备的灵活性8 2.4生产线联网和机械设备运行状态的 采集9 2.5机械设备的数字化双胞胎与虚拟 调试10 2.6人工智能和扩展现实在机械设备领域 的应用14 2.6.1工业领域常用的AI、VR、AR等 技术简介15 2.6.2当前AI、VR、AR等技术在机械设备 领域的典型应用17 第3章典型机械设备的工艺及自动化 解决方案19 3.1机械设备与自动化方案的相互促进及 发展现状 19 3.2典型机械设备的工艺及其自动化和驱 动方案21 3.2.1涂布机21 3.2.2轮转式凹版印刷机26 3.2.3卫星式柔版印刷机36 3.2.4商业轮转印刷机42 3.2.5旋转刀49 3.2.6立式袋成型、填充、封口机53 3.2.7枕式包装机58 3.2.8吹瓶机64 3.2.9洗瓶机70 3.2.10灌装机74 3.2.11杀菌机84 3.2.12贴标机87 3.2.13装箱机94 3.2.14收缩膜包装机99 3.2.15泡罩包装机103 3.2.16塑杯成型、灌装、封切机107 3.2.17装盒机110 3.2.18透明膜三维包装机114 3.2.19码垛机116 3.2.20传送带123 3.2.21多载体输送系统简介及案例 分析130 第4章机器安全140 4.1机器安全的概念140 4.1.1机器的安全法规和标准140 4.1.2安全机器的认定过程141 4.2机器的安全等级142 4.2.1机器的SIL等级142 4.2.2机器的PL等级143 4.2.3SIL等级与PL等级的对应 关系143 4.3安全系统144 4.3.1安全系统的组成144 4.3.2计算安全系统的安全等级147 4.4集成安全功能的控制与驱动产品148 4.4.1什么是集成安全功能的控制与驱 动产品148 4.4.2在驱动产品中集成的安全 功能150 4.4.3具有安全功能的机械设备 举例154 第5章控制系统标准化156 5.1生产线控制系统标准不统一的 问题156 5.2自动化系统标准化的范围158 5.2.1OMAC标准161 5.2.2机械设备及生产企业常用的网络 通信协议177 5.2.3生产线数据的采集、存储、分析 和显示179 第6章提升绩效的方法与数字化企业 简介184 6.1生产线的组成184 6.2整线的控制方式184 6.2.1集中控制方式186 6.2.2非集中控制方式188 6.3OEE的概念和计算191 6.3.1可用性191 6.3.2性能191 6.3.3质量192 6.3.4用机器的OMAC状态计算实 时OEE192 6.4生产线的仿真、虚拟调试和优化193 6.5企业网络、SCADA、MES及ERP 系统195 6.5.1利用企业网络和软件提高企业 管理水平195 6.5.2OMAC、SCADA、MES和ERP的 作用及相互关系196 6.6工业云简介197 6.6.1什么是工业云197 6.6.2企业为什么要接入工业云199 6.6.3工业云的构成和架构201 6.6.4工业云实例203 6.6.5将工业云、边缘计算、AI、VR、AR 用于预测性维护、培训和巡检205 6.7产品全生命周期管理及数字化工厂 简介207 6.7.1数字化工厂注重产品全生命周期 的数字化208 6.7.2数字化工厂需要OT和IT的 融合210 6.7.3数字化工厂的特征和可扩充性212