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緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發表網為您精選了8篇自動化生產線設計，愿這些內容能夠啟迪您的思維，激發您的創作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
隨著現代工業的飛速發展，消失模鑄造技術是推動工業發展的技術之一，相應地對消失模鑄造技術則提出了更高的要求。目前，現代工業領域消失模鑄造生產線多數為開放線，滿足了規模較小化工企業的生產需求，但是對于規模較大企業，尤其是企業在鑄造生產批量大、生產周期短的情況下，開放線難以滿足企業生產需求，而消失模鑄造自動化生產線的設計恰恰能夠彌補開放線的種種生產弊端，自動化生產可以大幅提高生產效率，并能保證鑄件質量。因此對消失模鑄造自動化生產線的設計進行分析研究對推動工業的發展有著十分重要的現實意義。
1.自動化生產線生產規格要求
生產企業要根據客戶對鑄件的需求，如尺寸規格、材質設計砂箱尺寸，確定產品生產綱領，進而根據企業車間的實際生產能力設計生產線，對生產線進行整體布局。有關技術人員要計算出生產線每天每小時的產量，以此計算出生產線每天每小時的砂處理量，分析數據進而選取適合生產線生產的消失模砂處理系統。生產規格計算主要分為以下幾個步驟： 第一，生產綱領計算；第二，根據鑄件圖樣對工藝進行分析；第三，結合生產綱領、企業生產水平，擬定鑄件的報廢率、造型及制模報廢率；第四，對砂箱尺寸及每箱樣模鑄件數量進行確定；第五，計算出真空系統、砂處理系統的規格型號、技術參數及數量；第六，合理選擇鑄造生產線的生產線布局形式，合理設置生產線的生產節拍。
2. 消失模鑄造全自動化生產線的砂處理系統分析
2.1.落砂篩分
落砂篩分主要分為兩級。一級篩分是通過振動篩分機對篩箱子中的雜物進行篩除處理，主要是篩除直徑大于5mm的雜物；二級篩分是分層直線振動篩分機將砂箱中直徑在10目到100目的雜物及細沙篩除，其目的是為了增加砂子的透氣性能。
2.2.風選、磁選功能
通過調節風機功能將干熱砂風設置為風幕狀下落，干熱砂分級主要是靠調節閥調量大小控制；永磁分離滾筒將砂、鐵分離，磁選分離后的干砂流入到下一工序設備中，磁選分離出干砂中摻雜的雜物，并流入廢料箱中。分離工藝過程中產生的粉塵通過風機口進入除塵系統。
2.3.二級舊砂冷卻方式可確保生產線的連續生產。
熱砂冷卻技術是消失模鑄造生產線設計的重要核心技術之一，熱砂冷卻技術水平將關系著鑄造自動化生產線設計質量。由于消失模生產過程中，熱砂具有冷卻速度較慢的特點，因此該設計將選用二級舊砂冷卻的方式作為設計思想。鑄造落砂時通常要經此工藝將熱砂的溫度將下來。此工藝一級冷卻采用水冷式沸騰冷卻床冷卻，二級冷卻采用砂溫調解器調節有關設備冷卻熱砂。其中，沸騰冷卻床冷卻過程中熱交換的形式較為多樣，包括水與熱砂、空氣與熱砂等熱交換形式。呈沸騰狀態的熱砂熱交換的效率較高，固采用二級舊砂冷卻方式。熱交換過程中沸騰的熱砂所產生的風塵將隨著熱空氣被吸入除塵器，冷卻后的干砂純度較高，即保證了干砂的透氣性能，又起到了降溫的作用。砂溫調節器主要是通過砂子和循環水管間接觸發生熱交換起到降低砂溫度的作用，宜用于自動化生產線，實現生產線的自動化生產。
2.4.砂輸送環節
砂輸送在落砂時溫度極高，振動輸送機可有效將高溫砂子輸送到指定位置。此外冷卻中的砂可通過帶式提升機或者是皮帶輸送機將砂子提升到一定高度及水平距離輸送。
2.5.生產線控制
采用PLC系統實現生產線的自動控制。包括：計算機控制模、擬屏控制和觸摸屏控制方式。
2.6.除塵系統
消失模鑄造是目前較為先進的鑄造工藝，該工藝的主要優勢在于綠色、環保。消失模鑄造生產線在砂處理過程中所使用的除塵系統，應根據砂處理量及生產線的生產能力選取設備。根據砂處理系統除塵風量確定除塵器風機功率。除塵系統設計完畢后，每個揚塵點要設置風量調節閥，目的是確保每個管路風量適合生產需求。
3. 消失模鑄造自動化生產線的砂箱運行
砂箱在液壓推箱機、電動過渡小車及全自動液壓翻箱子機的作用下實現了砂箱在系統軌道上的全自動運行。通過計算設置各設備參數，砂箱運行節拍和生產線節拍保持一致。觸摸屏控制運行節拍，砂箱全自動化運行。
4. 真空負壓系統
消失模鑄造鑄件的造型及澆筑都是在真空條件下進行。真空負壓系統是由特制砂箱和負壓系統共同組成，形成一個封閉的系統。在真空消失模鑄造工藝中真空泵是最基本最主要的設備。真空負壓系統主要組成部件包括；真空泵、穩壓罐、濕法除塵器和汽水分離器。選取真空本時要保證其吸氣量大，而對于真空泵的其它要求并不是很嚴格。其中真空泵吸氣量大小可根據澆鑄件體積、鑄件的金屬材質、砂箱的體積及澆注過程中所用的砂箱數量進行選擇判斷。
5. 消失模鑄造自動化生產線加砂方式
消失模鑄造的加砂方式主要有軟管人工加砂、螺旋給料加砂及雨淋加砂。其中，雨淋加砂是目前消失模鑄造自動化生產線中應用最為廣泛的加砂方式。該加砂方式主要是通過對多孔板中動板、靜板相對位置的調節來改變漏沙孔橫截面積。進而控制砂雨的大小。該加砂方式加砂速度快、加砂均勻，提高了消失模鑄造自動化生產線的生產效率及產品質量。
6.結語
消失模鑄造技術是目前鑄造業中應用最為廣泛的技術，加強對消失模鑄造技術的研究，科學合理地設計出消失模鑄造生產線自動化運行方案對提高行業的生產效率有著十分重要的現實意義。
參考文獻：
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[2] 格萊特?米奇爾.金屬制品失泡沫壓力鑄造方法[P].中國專利：1990―09一l0.
作者簡介：
關鍵詞：自動化生產線實驗系統；物料搬運站；設計方案；可編程控制器
中圖分類號：TP23 文獻標識碼：A
1引言
自動化生產線因其效率高，柔性好，已經成為現代制造業的重要發展方向。自動化生產線將機械工程與電子工程結合，使得待加工的產品能夠自動的在機械加工裝置上完成預定的各個工序和工藝過程，大大的提高了生產效率，降低了勞動成本。一個典型的自動化生產過程主要包括原料供給、自動加工裝配、自動檢測、自動包裝等環節，在這些環節之間，物料（加工工件）的傳輸是依靠物料搬運站完成的，因此物料搬運的運行效率直接影響整個生產線的效率，本文以S7-200PLC作為物料搬運站的控制器，以氣動元件作為執行機構，詳細論述了以2-自由度機械操作手為核心的物料搬運站控制系統和執行系統的設計，實現工件的夾取搬運放置這三個工作環節。實驗結果表明，該裝置很好的模擬了實際加工生產環節中工件的運輸過程，采用移位指令編寫的梯形圖程序，具有一定的創新性。該設計能讓學生更好的接觸實際工作中的整機設備，能夠系統的培養電氣設備的設計、組裝、調試和維護等職業素養，并有效的訓練了學生PLC程序設計的能力。
2物料搬運站硬件設計
2.1PLC系統設計
物料搬運站的結構示意圖如圖1所示，其主要功能是實現工件的抓取、搬運、放置，在這一環節中包含的動作有：氣動手抓的打開與夾緊，提取模塊的帶動氣動手抓的上升與下降，滑動模塊的左移和右移。物料搬運站的結構如圖1所示。
提取模塊由氣動手抓、薄型單活塞防轉氣缸組成，薄型單活塞防轉氣缸用于氣動手爪機構的提升與下降；在其行程位置處安裝有磁感應接近開關，用于判斷其提升與下降運行的到位情況。氣動手爪：用于夾取工件的執行機構，并在氣動手爪上安裝磁感應接近開關實現其張開的限位檢測。 滑動模塊主要由磁性耦合式無桿氣缸和固定支架組成，其主要作用是在夾取工件完成后，將提取模塊輸送到行程位置。在無桿氣缸的兩個行程位置安裝有磁感應接近開關，用于判斷其左移與右移的到位情況。＼
2.2物料搬運站氣動控制回路設計
物料搬運站的執行機構是氣動控制系統，其方向控制閥的控制方式為電磁控制或手動控制。各執行機構的邏輯控制功能是通過PLC控制實現的。
從氣源出來的氣體經過二聯件處理后進入到匯流板。通過相應的電磁換向閥可進入氣動執行元件，分別驅動磁性耦合式無桿氣缸的左右運動，薄型單活塞防轉氣缸的上升下降運動、氣動手抓的抓料和松料動作。整個氣動系統的3個氣缸全部采用出氣節流調速，電磁閥采用1個三位五通閥和2個二位五通閥。選用集裝式電磁換向閥，將所有電磁換向閥由電磁閥島集裝在一起，以減小占用空間。物料搬運站氣動控制回路原理圖如圖2所示。
2A為氣動手抓控制回路，氣動手抓的動作分為兩種：2Y1得電2Y2失電，電磁閥處于左位工作，氣爪處于松開狀態；2Y2得電2Y1失電，電磁閥處于右位工作，氣爪處于夾緊狀態。
3A為薄型活塞桿防轉氣缸氣動控制回路：3Y1得電，電磁閥切換到左位工作，薄型單活塞桿氣缸伸出下降狀態；3Y1失電，電磁閥自動切換右位工作，薄型單活塞桿氣缸縮回上升狀態。3物料搬運站軟件系統設計
物料搬運站的控制要求是：當設備接通電源與氣源、PLC運行后，首先執行復位動作，夾爪打開、提取模塊上升到上限位處、無桿氣缸驅動提取模塊移動到最左端。接下來進入工作運行模式，按啟動按鈕，夾爪下降并夾取工件，上升后移向右工位，到達最右端后夾爪下降釋放工件，之后夾爪上升并移動到最左端，等待下一個工作信號。在工作過程中設置復位、開始指示燈，用于指示系統當前的工作狀態。3.1流程圖設計
物料搬運站動作簡單，動作主要由長行程無桿缸和氣動夾爪部完成，當接受到工作指令后夾爪開始下降，下降到為后夾爪閉合，夾取工件后開始上升，上升到位后向右邊橫向移動到位后夾爪下降并打開，將工件放置到下一站后上升并橫向左移至最左端。設計流程圖如圖3所示。
3.2PLC程序設計
物料搬運站的PLC程序設計，可采用順序控制指令實現，也可采用移位指令實現，在此根據搬運站工作流程圖，采用移位指令來實現，物料搬運站PLC控制程序如圖4所示。
4結論
搬運工作站設計完成后，先進性硬件的組裝、電氣線路和氣動控制回路連接。然后用Step7編程軟件編寫程序并下載至PLC中進行單站調試運行。單站運行無誤后，可采用PPI通訊方式與其他工作站進行聯機調試。
經試驗運行測試，基于PLC控制的物料搬運站能夠實現將物料從上一工作站搬運到下一工作站的功能，并且能夠實現物料的自動循環搬運。在調試運行時，應該有人守侯在設備旁，時刻注意設備的運行情況，一旦發生執行機構相互沖突的事件，應及時操作保護設施，如切斷設備執行機構的控制信號回路、切斷氣源等，以避免造成設備的損壞。
參考文獻
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關鍵詞：《自動化生產線安裝與調試》；職業教育；試驗臺；教學效果
《自動化生產線安裝與調試》是工科類高等職業院校一門重要的、實踐性很強的專業課程，要求學生不但能夠很好的掌握自動化生產線的理論知識，（包括硬件結構，各元器件的作用，氣動回路的構成，氣缸的結構、工作原理），而且能夠熟練的利用編程軟件對PLC進行現場編程，對設備進行聯機調試，在設備運行過程中能夠自主并且快速的確定并排除故障。目前隨著我國自動化生產線的不斷發展和完善，大中型企業在生產中使用生產線的比例不斷提高，所需要的人工操作崗位越來越少，也就是說所需要的熟練操作工人數量在不斷減少，柔性自動化設備的操作和維護人員的比例在不斷的提高，這就需要培養出理論和實際操作能力都很強的高素質技能型人才，而高等職業教育的特點是既重視講授理論知識，又突出實踐操作技能的訓練，以培養高素質技能型人才為目標。實踐操作訓練主要形式是實驗實訓教學。從2003年評估開始，很多高職院校都陸續建立了自動化生產線實驗室，花費巨資購置了自動化生產線實驗實訓設備。但通過這幾年的調研和教學發現，在實現實驗教學計劃及教學實施過程中存在一些問題：
1、 實踐教學環節不足
《自動化生產線安裝與調試》課程的實踐環節主要包括相關實驗和實習，但目前很多院校因為設備、場地、課時分配等原因不能保證足夠的實踐教學，教學內容和教學計劃都過于“理論化”，沒有突出課程“實踐性”和“應用性”的教學特點，不利于實現本課程在高職院校中的教學目標。
2、實驗設備不夠
目前各院校都加強了實驗室建設，購買大量的實驗設備，但隨著各院校招生規模的擴大及實踐教學環節的加強，需要的實驗設備缺口很大，而一臺實驗設備動輒幾十萬，大部分高職院校由于經費有限，購置的生產線設備仍不能滿足教學需求，有的學校甚至沒有相關的實驗設備。
3、實驗設備不合適
很多院校購置了生產廠家生產的成品實驗裝置，而這些設備往往和實際教學脫節，有的設備功能單一，結構簡單，只能進行“簡單驗證式”和“非真實器件模擬”的實驗，不能使學生深刻理解生產線的工作原理，全面了解真實的控制過程，不能實現學生畢業后“零距離上崗”的最終目標。
4、實驗教學方式的呆板及滯后
在一些學校至今仍沿用老師編好詳盡的實驗指導書，講固定的程序，缺乏多模式多層次的實驗教學方法，而學生“依葫蘆畫瓢”，學生只需要進行簡單的程序輸入就可以完成實驗，不能達到培養學生創新思維和綜合職業能力的目的。
因此，我們急需設計一種綜合性強，價格低廉，能夠培養學生創新思維和綜合職業能力，在同行業中各項技術和指標都比較先進，既能做各種模擬演示實驗又能展示工廠實際生產過程的自動化生產線綜合實驗臺。同時結合我們的實驗臺，要調整實踐和理論課時的比例，加強實踐教學環節，調整實驗內容，使其能更好的完成對于高素質技能型人才的培養目標。
在我國，高等職業教育規模已經很大，高職院校有1000多所，大部分院校由于教學經費問題，不能及時的更換或者購買最新的實驗設備，導致教學實驗臺和工廠實際的生產線存在著不小的差距，從而直接影響到高職學生的就業和擇業，而本課題將研究設計一種自動化生產線實驗平臺，達到以下目標：
（1）具有綜合性和真實性：既能做自動化生產線真實過程的展示實驗，又能做PLC一般演示實驗，能解決高職院校實驗設備不合適的問題。
（2）具有可開發性：可以根據實驗情況，引出PLC的I/O插口，為平臺開發出其他實驗，由學生自己動手，設計實驗項目，調動學生自我能動性，進行設計開發，可以解決實驗教學方式呆板落后的問題。
（3）能真實展現自動化生產線工作的實際過程，同時學生可以自主設計設備動作過程和動作順序，通過動作過程和動作順序，自主設計出相應的控制程序，以提高學生的動手能力和PLC編程能力；
參考文獻
[1]李斯興 加強技能素質培訓 培養高等技術應用性人才。 職教縱橫，2001
【關鍵詞】教學設計 系列微課 自動化生產線 電氣自動化技術
【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889（2016）12C-0161-02
自動化生產線安裝與調試是高職電氣自動化技術、機電一體化技術專業的核心課程，它綜合性強，涵蓋光、機、電、氣、信等學科領域，綜合了機械技術、傳感技術、PLC技術、變頻調速技術、伺服驅動技術、人機界面技術和工業網絡通信技術等多種專業核心技術知識。正因為如此，在專業課程體系中它存在既“重要”又“難學”的矛盾。如何有效化解這一矛盾成為當前亟需解決的教學改革熱點問題。
“微課”是近幾年來興起并得到快速發展的教學視頻載體，它具有短小精悍的特點，推動了“翻轉課堂”教學模式改革。它主要將課程的教學重點、難點、易忘點、易混淆點等以視頻形式進行呈現，學生可以反復觀看、模仿學習和實踐，有利于學生進行自主學習。“微課”資源的開發應用對高職課程改革注入了一針久違的“強心劑”，如何開發、設計并制作整門課程的微課（即“系列微課”）資源對于課程的教學改革具有重要的現實意義，而微課的教學設計也必將成為微課資源開發的重中之重。
一、微課的內涵解析和教學設計的意義
（一）微課的內涵解析
微課簡稱微課堂，廣義講它是一個完整的“課堂”教學過程，包括教學的目的、教學內容、教學過程、課后作業和教學反思等。但它又區別于傳統的教學課堂，傳統的教學課堂主要以教師現場的講授、操作、組織實施完成，一般不具有“重復性”，教學過程中的一些重點、難點需要反復強調，學生要有針對性地做筆記，而學生對其中感興趣的內容也不可再現。而“微課”以視頻為載體，將整個教學目的、教學內容、教學過程、課后作業和教學反思等“傳統課堂”這一完整教學過程以視頻的形式進行呈現，繼承了傳統教學課堂的優點，學生可以不受時間、地點和環境的限制，通過PC機、手機等操作終端進行觀看學習。同時，“微課”又具有很好的“重復性”，可以反復播放學習，加深理解，特別是一些動手實踐的內容，學生可以邊學邊做，提升學生學習自主性和能動性。
（二）教學設計的意義
“微課”是一種特殊的“微視頻”，雖以視頻形式呈現，但并非是普通的視頻文件，而是內含豐富的教學設計。可以說沒有教學設計的“微課”不能稱之為“微課”，而是“微視頻”。教學設計的意義就在于發揮“傳統的課堂”的優點，將完整的教學過程植入“微課堂”，為微課的開發、設計和制作打下堅實的基礎。
二、微課教學設計方法及步驟
按照本課程的教學大綱和專業人才培養方案要求，將整門課程的教學內容按照必須掌握的知識點、重點、難點、易忘點、易混淆點設計了29個微課，每個微課的教學設計過程包括教學設計思路、學情分析、教學策略的安排、教學過程的組織和教學反思等環節。
（一）微課的選題
微課的選題非常重要，也是微課資源開發的首要任務。也就是說首先要考慮設計什么內容，這些內容選題不能太大，也不能太小，還要考慮整門課程的微課是否能夠形成系列，既要考慮微課選題的整體性，也要考慮其個體性，使兩者得到很好的統一。自動線安裝與調試是一門綜合實訓課程，內容多，專業知識抽象，技術性強，要求掌握供料、加工、裝配、分揀和輸送等5個工作站的工作原理、電氣安裝及編程調試，最后能完成整體聯機調試。在微課的選題上，要做到“全”“精”“益”。一是“全”，即選題全面，所有選題要覆蓋整門課程大綱規定的必須掌握的知識點，力爭通過這些微課視頻的輔助，能夠使學生自主完成相應的實訓任務并掌握必備的專業知識和技能。二是“精”，即每個微課的選題盡可能做到精煉，且獨一無二，沒有重復。三是“益”，即微課選題要有意義，要建立以學生為中心的理念，對他們的學習有幫助。根據“全、精、益”的設計思想，自動化生產線安裝與調試課程的系列微課選題包括生產線的整體認識、各工作站的電路安裝、氣路安裝、編程設計和聯機調試等五個模塊，共計29個微課選題，見表1所示。
（二）微課的教學設計思路
選題確定后，接下來第二步是構思教學設計的設計思路，即要回答“為什么做”“做什么”“怎么樣做”這三個問題。針對當前教學過程中存在的一些問題、困難或典型事例等進行改革創新，力爭通過本設計來解決當前存在的若干問題。例如，針對“供料站的單站運行”這一微課選題，其設計思路是要讓學生充分了解供料站的功能和工藝控制過程，包括正常的啟動工作過程，正常的停止工作過程和異常工作狀態，建立良好感性認識。具體的教學過程則圍繞這幾個方面來安排。
（三）微課的學情分析
教學設計還要考慮學情，即授課的對象是高年級學生還是低年級學生，是高職學生還是中職學生，根據他們的學歷層次、學習經歷、學習能力進行教學內容的安排、教學策略設計。
（四）微課的教學策略
微課的教學策略包括教學目標、教學內容、教學的重點和難點、學習環境和學習資源設計、教學方法手段等幾個方面。以“供料站的單站運行”微課為例，教學目標分為知識、能力和素質三大目標。知識目標為理解供料站的工藝控制過程；能力目標為具有一定工業控制觀察能力和理解能力；素質目標為培養良好的職業道德和素養、積極的工作態度和責任感、良好的溝通交流能力和團隊合作精神。教學內容為供料站的單站啟動、供料站的單站停止、供料站的異常運行狀態。教學重點是供料站的單站啟動、停止，教學難點是供料站的異常運行狀態。學習環境有電子教室、局域W、因特網、校園網。學習資源類型有課件、多媒體資源庫和仿真軟件等。教學方法包括演示法和任務驅動法。
（五）微課的教學過程
微課的教學過程是微課視頻制作的“理論指導”，是微課視頻拍攝、錄制和制作過程的文字表述。整個過程一般包括片頭、課題引入、任務描述、任務展開、小結和片尾等幾個步驟。各部分的作用、教學手段及用時見表2所示。
（六）微課的教學反思
教學反思是教學設計的最后環節，是一種微課教學過程的反饋和思考，根據教學的效果進行反思，如存在哪些問題，還有哪些需要改進，需要怎樣去進一步解決，同時思考如何更進一步將本微課應用于教學，提高學生的積極性和學習興趣。
微課作為一種新興的教學資源，已逐漸深入人心，也引發了廣大高職院校教學一線教師投入制作微課的熱潮。如何開發整門課程、特別是專業核心課程的系列微課資源已成為當前高職院校專業教師任重道遠的一項任務和使命。因此設計課程系列微課的教學設計變得更加重要，因為它是系列微課資源開發的理論指導和制作前提條件。
【參考文獻】
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[3]黃愛科.高校經濟管理專業微課教學設計思路探討[J].教育與職業，2015（23）
【基金項目】2015年柳州鐵道職業技術學院立項課題“自動化生產線安裝與調試課程的微課資源設計、開發與應用”（2015-B16）
[關鍵詞]自動化生產線；操作手單元；機械結構；控制程序設計
中圖分類號：TP278 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）22-0095-01
引言
至今時期，因為有著高速發展的科學技術為依托，機械制造業中的自動化生產技術也取得了更加廣泛的運用，所據地位變得越來越重要。近年來各種各樣的自動化生產線已經在汽車制造業、電子電氣行業、食品行業、化工行業、冶金行業等領域研究和制造出并投入使用。隨著自動化生產線投入的使用，不僅提高了產品品質和生產效率、同時也在改善作業員工作環境、減小能源消耗、降低原料成本等方面均取得了顯著的成效。
1 自動化生產線設計
1.1 自動化生產線設計流程
自動化生產線的設計需要在熟悉產品生產工藝的基礎上得以實現，首先只有在熟悉產品生產工藝的及產品特點的基礎上來對自動化生產線進行設計，同時產品生產工藝也是一個產品裝配過程的完整體現，產品生產過程中的每一道工序都對產品的每一步生產進行詳細的要求與說明，并對相應的規格標準進行說明。因此，在對自動化生產線進行設計之前首先要對產品的生產工藝進行分析、熟悉。
1.2 自動化生產線的設計原則
在自動化生產線的設計過程中需要在滿足使用功能的前提下盡可能的對工藝步驟進行優化，使設計過程最簡化、設計成本最小化。在自動化生產線的設計過程中對于自動化生產線所使用的各個零件如傳感器、PLC 等的部件應當盡量選擇統一的標準，從而在降低自動化生產線成本的同時能夠方便的對其進行管理、互換。
2 自動化生產線機械手發展概述
在科技日新月益的推進更新下，機械工作的靈活度與耐用度日益增強，機械手的出現促進了生產工作的進步。機械手可以惟妙惟肖地效仿人手和臂的部分行為功能，依設定程序進行拿取、搬送物品或操控工具的自動操作裝置。只需我們利用編寫程序來實現不同的預想動作，在結構和功能上就能同時擁有人和機械手種種的優點。常用的機械手一般由手部、活動機構兩大部分組成。手部的首要任務就是實現工件的抓取，然后按照被抓取工件的材質、尺寸大小、形狀、重量和動作需要設計成如托取型、吸貼型、夾持型等滿足要求的各種結構類型。運動機構也就是讓手部按照不同的角度不同運動軌跡進行翻轉、轉移或混合運動來滿足產品的加工需要。運動機構的伸展與收縮、上升與下降、旋轉等獨自活動形式，被叫做機械手的自由度。要能夠拿取任何地方或不同狀態的工件，只要擁有 6 個或以上自由度的機械手就可以做到。因此機械手的自由度就最初設計時必須謹慎合理地考慮的重要參數。機械手的自由度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結構也越復雜。普通專用機械手有 2～3 個自由度。投入使用機械手，可以使生產線完全自動化，不僅能大幅削減人工，同時勞動強度也大大降低，而且系統穩定好、使用方便，同時還可以適時快速便捷地監控生產實際情況。當然對企業來講最大的優勢就是能夠降低長期帶來的人工成本，提高企業利潤率。
3 自動化生產線操作手單元的機械結構及控制程序設計
3.1 操作手單元的機械結構
操作手單元主要由支架模塊、滑槽模塊、Pic Alfa 模塊、I/O 接線端口，CPV 閥組、控制面板組成。
3.1.1 支架模塊
接收上一個單元傳送來的工件，并由漫射式光電傳感器檢測工件顏色。
3.1.2 Pic Alfa 模塊
該模塊由氣抓手、氣動無桿氣缸、漫射式光電傳感器等組成。主要完成工件的提取和傳送。該模塊具有高度的靈活性，末端位置傳感器的安裝位置可以任意調節。在提取裝置上裝有氣抓手，通過給不同的缸體送氣，控制氣抓手的打開和關閉。
3.1.3 滑槽模塊
在本單元中有兩個滑槽模塊，可以存儲多個工件，其傾斜角度可以任意調節。
3.1.4 CPV 閥組
本單元的閥組由 3 個閥組成，分別控制無桿氣缸、提升缸和氣抓手。在結構上，它們都是帶手控裝置的單控電磁閥。
3.2 操作手單元的程序設計
工件到達支架后，由支架上的漫射式光電傳感器檢測工件顏色。檢測到工件后，氣抓手打開，操作手臂下行，到達工件位置。當氣抓手上的漫射式光電傳感器檢測到有工件后，氣抓手閉合夾住工件，操作手臂上行提取工件。在水平軌道上移動到達下一個工位上方，操作手臂下行到工位，打開氣抓手將工件放置在 ROBOTINO（機器人）單元的檢測區域。操作手臂上升，氣抓手閉合，手臂返回到初始的左限位置。
按圖1的控制流程，應用 PLC 編程，將所編寫程序通過通信電纜下載到 CPU 中，進行實際運行調試，經過調試修改完善控制程序。
結語
隨著自動化生產線的廣泛應用，隨著自動化控制技術發展的日新月益，對自動化生產線操作手單元機械組成的分析，可以為今后設備的調試、維護與排故奠定良好的基礎。對控制程序的設計及分析，可以有效擴展單元的功能，提高生產率。
參考文獻
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【關鍵詞】氣動 PLC 裝配下料 自動化
1前言
我校自主研發的自動化生產線是一套基于PLC控制的教學系統，也是一套模塊化的生產實訓系統。它集電氣控制、PLC應用、傳感器、氣動等多種技術于一體，由自動上料、傳輸檢測、真空分揀、顏色分揀、位置調整、配件供給和裝配下料等七個工作站組成。裝配下料站的功能是對部件進行壓裝并完成自動下料動作。
2系統的硬件設計
2.1動作過程
裝配下料單元主體由氣動機械手、壓裝氣缸和下料氣缸組成。主要功能是控制氣爪，把經傳輸帶傳送過來的由位置調整和配件供給單元配對成功的工件成功抓取，然后放到壓裝缸下。壓裝缸把配對成功的工件壓緊，然后下料缸將壓裝完畢的工件打到工件盒內。
2.2氣動回路設計
在裝配下料單元中，氣動執行機構的主體是氣動機械手和兩個直線氣缸。氣動機械手在結構上由1個氣爪、2個直線氣缸和1個擺動氣缸組成。歸位狀態為：氣爪開，平移缸進，升降缸落，打料缸退。動作順序為：氣爪閉平移缸退升降缸升擺缸1800壓裝缸壓壓裝缸退平移缸退打料缸打打料缸退一擺缸00升降缸落平移缸進氣爪開。工作原理如圖1所示。
圖1中氣動機械手可實現手臂平移、升降、擺轉、抓取和松放動作。由安裝每個氣缸上的磁性接近開關來檢測直線氣缸的兩個極限工作位置。4個二位五通的帶手控開關的雙電控電磁閥集中安裝在匯流板上，分別控制機械手的手臂進行平移、升降、擺動、氣爪的夾緊和松開動作。匯流板中兩個排氣口末端均連接了消聲器。
2.3 PLC控制
在裝配下料單元中，檢測各氣缸工作位置的磁性開關、檢測配對后的裝配件位置的電感式接近開關，加上保證生產線連續動作的各種標志輸入和兩個控制按鈕后在內，PLC共需15個輸入端子接收外界信號。電磁閥控制的輸出動作，加上故障信號和標志信號共需15個輸出端子。選用S7-226主單元。其I／O接線原理如圖2所示。本單元在自動模式須與其它單元聯機才能完成動作，手動模式無需聯機。
3系統的軟件設計
PLC梯形圖程序的設計方法有經驗法和順序控制法兩種。根據裝配下料站氣動機械手的動作過程，采用順序控制法編寫的自動運行程序如圖3所示。
參考文獻：
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關鍵詞：水泥生產 全集成自動控制 PLC DCS
中圖分類號：X951 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）09（c）-0064-02
水泥大規模集成自動化生產過程是一個復雜的理化反應過程，不僅其調控系統具有大慣性、純滯后、非線性等特點，同時整個生產線的運行工況較為復雜多變、設備相互間聯鎖眾多、各種檢測信號間相互影響較大，如果采用常規的現地人工控制或繼電器儀表靜態監視控制，很難達到現代化水泥生產工藝自動化控制要求。本文針對水泥生產線自動控制需求，采用以PLC可編程控制器為核心的DCS控制系統，設計具有面向水泥全廠總生產過程在線監控的全廠計算機監控系統，通過實現水泥生產全過程各階段動態監控管理一體化，使水泥在生產過程中不僅具有先進的過程控制自動化水平，同時為水泥生產管理信息化提供重要信息源。
1 全集成自動控制系統總體方案
水泥生產線中主流控制系統依然以PLC+DCS控制系統為主，且PLC+DCS控制系統將會在很長一段時間內在水泥全集成生產線中發揮非常良好的應用效果。尤其在網絡集成集約化功能需求的當今，具有聯網數據信息通信共享的PLC控制器已成為控制系統的核心，能夠有效支持現場總線協議，實現水泥生產線中DCS與PLC在全過程在線監視控制系統中的有效集成。根據現代化水泥集成自動化生產線實際功能需求，筆者提出一套水泥生產線全過程各環節計算機在線監控與管理方案，全線采用具有聯網通信功能的PLC控制器+DCS構筑完善的水泥生產線在線監控系統。基于CAN總線的水泥生產線全集成自動化控制系統總體方案如圖1所示。
從圖1可知，以PLC為核心的現場站完成控制系統各環節中的模擬量/數字量數據采集和集中控制功能。工程師站和操作員工作站主要實現在中控室對現地所有監控設備遠程操控、故障報警、運行狀態仿真顯示、運算數據分析存儲、統計分析報表、趨勢顯示，可以根據系統運行需求和調控要求定時或隨時打印出監控人員所需的各種運行工況狀態數據信息。可設總工程師和廠長指揮信息管理系統、生產調度系統等，使總工程師和廠長能夠實時掌握和了解現場水泥生產線的運行工況狀態，便于其制定科學合理的調控決策，提高全廠科學合理、高效經濟的管理水平。
2 全集成自動控制系統硬件設計
根據水泥生產線操作、監視、控制等實際功能需求，在全集成自動化控制系統設計過程中力求功能結構的簡明清晰、投資性價比較高、運行安全可靠性較高、功能集成完善的特性，按照分層分布式結構構筑控制系統結構。控制系統按照功能結構要求，分為現場設備層、過程控制層、以及主站監控層三層。現場設備層通過過程控制層通信網絡與主站監控層進行數據信息的實時共享。采用光纖以太網技術，通訊速率可以達到100Mbps，同時具有非常良好的抗干擾能力。數據采集系統采用成熟的SuperInfo2.0數據采集智能模塊，其可以滿足水泥生產線自動控制系統數據信息接口、實驗室調速數據接口、人工輸入數據接口等相關工單元共同構成，其中自動控制系統數據接口主要采集水泥生產線中已運行和正在實施的DCS分散集控系統、PLC現地控制單元等控制系統中的實時運行數據信息，同時按照擴容擴展功能需求預留控制系統與其它系統間交互通信的接口，接口均按照網絡通信協議要求配置獨立網關模式，通過TCP/IP網絡通信協議就可以完成不同控制系統間的網絡連接。
2.1 現場設備層
從圖1可知，水泥生產線中的現場監控設備較多，需要采集的數據信號量種類較繁雜、數量較多，主要包含壓力、流量、電流、轉速等信號。數據采集智能模塊先通過內部A/D模數轉換單元，將壓力、流量等模擬量信號轉換成計算機能夠識別的標準點信號后，通過通信通道遠程傳送到水泥生產線集控中心，同時主站監控系統通過網絡通信信號直接額接收現地PLC控制單元發出的對應控制信號，實現對現地設備系統的遠程監視調控。由于水泥生產線較大，有些信號傳輸距離較遠，且現場電磁干擾較為嚴重，所以在控制系統設計時其現場檢測信號宜采用4～20mA標準直流信號表；而溫度測量點是水泥生產線控制的核心，其溫度傳感器集中布設在燒成部分，且溫度范圍在100～1200℃大范圍內波動，因此選用K和E分度的熱電偶和高精度的溫度控制器。
2.2 過程控制層
由于水泥生產線全集成自動化控制系統中的數字量、開關量約占控制系統總輸入輸出接點數的80%左右，同時整個控制過程主要以順序控制、連鎖控制為主，因此，控制系統在設計時選用三菱A系列PLC作為整個水泥生產線過程控制層的控制站，以完成對現地設備數據信息的集成整理和主站控制層控制命令的遠程傳達。
2.3 主站監控層
主站監控層主要完成整個水泥生產線的模擬仿真顯示、過程狀態監視、運行數據記錄分析處理、運行趨勢分析、遠程操控等功能。主站監控層除了上述多種的可視化服務功能外，還可以通過計算機自動分析形成對應的操控決策，通過通信網絡將相應遠程操控命令傳輸到現代操現地電機和各種電器設備，遠程操控完成電機的順序啟動、順序停車、以及事故緊急停車等遠程操作。
3 全集成自動控制系統軟件設計
水泥生產線全集成自動化控制系統中各控制子系統大多具有非線性滯后特性。非線性多變量滯后系統的回路間通常需要相應功能的耦合匹配，因此常規現地分散控制很難滿足水泥生產線集成自動化控制功能。采用神經網絡的BP“自學習訓練”算法，通過對NNC加權處理完成對非線性多變量滯后系統的實時調整，使水泥生產自動控制系統具有較強適應性和自整定特性，進而達到全集成自動化控制功能。
4 系統應用效果分析
水泥生產線全集成自動化控制系統，是結合水泥企業實際生產功能進行開發設計，能在水泥企業實際生產線中成功應用實施，能夠滿足現代化集成大規模水泥生產要求，有助于節省原料和能源量消耗，提高控制系統數據信息綜合利用效率，確保控制系統高效穩定的運行，降低單位產品的綜合生產成本，顯著提高了水泥生產企業水泥生產的社會經濟效益。與改造實施前相比，噸水泥所消耗的能源資源下降了5%，產量提高了65%，設備運轉率提高了5%，工人勞動強度大大降低，所取得的社會經濟效益相當可觀，具有非常好的應用前景。
5 結語
水泥生產現代化、集成化、集約化功能需求，發展基于PLC+DCS總線的全集成自動化控制系統以及生產流程的智能自動化控制算法，將成為水泥行業自動化研究發展的重點。在控制系統設計過程中，只有真正了解水泥生產工藝流程和物料特性，并優選先進而成熟的監控設備和軟硬件系統，才能確保水泥生產系統達到全集成高自動化程度，推動水泥企業安全可靠、節能經濟的進行水泥產品生產。
參考文獻
關鍵詞：項目教學法；自動化設備及生產線；機械手搬運站；MPS
中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2012）12-0102-02
《自動化設備及生產線》是機電一體化專業、數控專業等必修的一門課程，涉及機械技術、電子技術、計算機技術、液壓氣動技術、傳感器技術、可編程控制技術等相關知識，是一門綜合應用能力較強的課程。學生通過課程的學習，要掌握各種自動化設備及生產線的運行控制原理、安裝與調試的基本技能。要想教好、學好這門課程，必須讓學生將相關基礎專業課的知識有機融合在一起，構建一個完整的知識體系。教師采用的教學方法不得當，就不利于學生構建完整的知識體系，往往顧此失彼，不利于培養學生的綜合技能，更不能滿足企業的要求。有鑒于此，在《自動化設備及生產線》課程教學過程中采用項目教學法，能夠調動起學生的學習興趣，高質量地完成教學目標，增強學生的職業技能，并逐步培養學生的辯證思維能力、綜合思考與動手能力、團隊合作精神、創造能力和進取精神。同時，采用項目教學法，符合職業教育“以就業為導向、以能力為本位”的基本要求，符合職業教育的培養目標。筆者擬結合實際案例，闡述項目教學法在《自動化設備及生產線》課程中的應用。
項目教學法概述
項目教學法是以典型產品為載體設計學習項目，以工作過程為線索設置課程教學過程，按照工作的相關性來組織課程的教學內容，以職業能力的形成為依據選擇課程內容并以完成工作任務為主要學習目的的教學模式。項目教學法的最大特點是“以用促學”，即以任務為驅動，將工作作為課程內容的載體，實現理論知識與實踐技能的有效整合，以項目為主線、學生為主體，改變以往“教師講，學生聽”被動的教學模式，創造學生主動參與、自主協作、探索創新的教學模式。
筆者所闡述的項目教學法是在自動化柔性生產線MPS實訓設備的基礎上，以生產線的工作過程和工作站為依據，合理設置項目教學的各個工作任務，把理論知識與實踐技能有效結合，實現自動化設備及生產線課程的一體化教學。
項目教學法的典型應用
自動化柔性生產線MPS實訓設備是一種最為典型的機電一體化、自動化類產品，它是在接近工業生產制造現場基礎上又針對教學進行了專門設計，強化了各種控制技術和工程實踐能力。該實訓設備由8個工作站組成，分別為上料檢測站、機械手搬運站、工件加工站、工件分揀站、工件傳輸站、工件裝配站、裝配搬運站及立體倉庫站，控制系統由西門子PLC完成，具有較好的柔性，即每站各有一套PLC控制系統獨立控制，可以學習簡單的基本工作站的安裝與調試，也可以學習復雜系統的控制、編程、裝配和調試技術。
機械手搬運站是MPS實訓設備中的第二站，主要完成將工件從上料檢測站搬運到工件加工站的待料工位。下面就以機械手搬運站的安裝與調試為例闡述項目教學法在自動化設備及生產線課程中的應用。
創設情境，任務引入 首先教師通過播放MPS正常運行視頻，并正確操作演示MPS工作流程，學生了解柔性加工生產線加工工藝，觀察機械手搬運站的工作過程，并思考如何安裝與調試，通過關鍵問題的引入，分析該工作站的結構組成與調試方法，明確工作目標，引入工作任務。教師活動與學生活動如表1所示。
明確目標，確定任務 通過情境設計，引導學生明確工作目標，布置工作任務，并下發工作任務單。機械手搬運站的安裝與調試主要涉及機械裝置、氣動裝置、控制系統和程序調試四部分，考慮到中職學生的特點和項目主要目標，在該次課設計了兩個工作任務，如表2所示。
分析任務，制定計劃 學生以小組為單位開展工作，每個小組3～4人，其中1名組長，每名成員都有自己的工作角色和工作崗位，組長接到工作任務單后，根據任務要求，進行工作任務細分并制定工作計劃，教師可以指導其開展工作。根據機械手搬運站安裝與調試的工作要求，學生制定的工作計劃如表3所示。
任務實施，互動交流 在明確工作任務和制定工作計劃后，學生在組長帶領下，在教師指導下，協作完成任務，教師深入到學生之中，了解學生的工作情況，指導點撥并幫助學生處理難解決的問題。學生在完成任務之后，在教師引導下對完成的項目任務中所涉及的相關理論知識進行歸納總結，互相交流，并提出知識擴展和創新之處。表5展示了機械手搬運站安裝與調試的任務實施過程。
任務考核，成果展示 任務考核和成果展示，是開展項目教學活動不可或缺的一個環節，考核內容分5S管理、成果展示、項目創新和工作記錄四項。各項目小組將工作成果進行匯報交流與展示，教師對展示小組進行考核和點評，同時小組間互相交流和評價。通過成果展示，小組間互相交流任務完成過程中遇到的問題、困難及解決方法、收獲和體會等。教師通過小組工作任務的驗收和班組成員的表現，給各小組綜合評價。評價的方式在項目匯報完成以后，由教師、組長及學生個人進行評價，讓學生明確在項目學習中自己的優點，更好地激發學生學習的積極性，同時了解存在的問題，完善以后的項目學習。
任務延伸，知識匯總 工作任務完成后，為了項目學習的延續，教師根據下次工作任務，讓學生利用業余時間研究機械手搬運站控制系統的安裝與調試和PLC程序調試等內容，并將本次課所涉及的理論知識點匯總整理，為整個機械手搬運站的安裝與調試做好準備工作。
通過項目教學法在《自動化設備及生產線》課程中的應用，有效地調動了學生的學習積極性，學生變被動學習為主動學習，突出了工作任務的完成，體現了以學生為主體，教師為指導，“做中學，做中教”的教學理念，同時注重開發培養學生的職業能力、強化團隊協作精神、注重工程實踐能力的提高應用，最終使學生具有較強的實踐動手能力、獨立分析問題能力與解決問題的能力，在這個過程中形成良好的職業習慣與職業素養，為今后走上工作崗位打下堅實的基礎。
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