自動化生產(chǎn)線設(shè)計匯總十篇

序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇自動化生產(chǎn)線設(shè)計范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

1、引言

現(xiàn)代化的自動生產(chǎn)設(shè)備的最大特點是它的綜合性和系統(tǒng)性，在這里，機械技術(shù)、微電子技術(shù)、電工電子技術(shù)、傳感測試技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多種技術(shù)有機地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到生產(chǎn)設(shè)備中；而系統(tǒng)性指的是，生產(chǎn)線的傳感檢測、傳輸與處理、控制、執(zhí)行與驅(qū)動等機構(gòu)在微處理單元的控制下協(xié)調(diào)有序地工作，有機地融合在一起。可編程序控制器（PLC）以其高抗干擾能力、高可靠性、高性能價格比且編程簡單而廣泛地應(yīng)用在現(xiàn)代化的自動生產(chǎn)設(shè)備中，擔(dān)負著生產(chǎn)線的大腦——微處理單元的角色。因此，培養(yǎng)掌握機電一體化技術(shù)，掌握PLC技術(shù)及PLC網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的技術(shù)人材是當(dāng)務(wù)之急。

而一套基于PLC技術(shù)的自動化生產(chǎn)線實訓(xùn)考核設(shè)備可以模擬一個與實際生產(chǎn)情況十分接近的控制過程，使學(xué)習(xí)者得到一個非常接近于實際的教學(xué)設(shè)備環(huán)境，從而縮短了理論教學(xué)與實際應(yīng)用之間的距離。自動分揀站需完成對上一單元送來的已加工、裝配的工件進行分揀。使不同顏色的工件從不同的料槽分流的功能。當(dāng)輸送站送來工件放到傳送帶上并為入料口光電傳感器檢測到時，即啟動變頻器，工件開始送入分揀區(qū)進行分揀。

2、系統(tǒng)的硬件設(shè)計

自動分揀站是自動化生產(chǎn)線的最末單元，主要結(jié)構(gòu)組成為：傳送和分揀機構(gòu)，傳動帶驅(qū)動機構(gòu)，變頻器模塊，電磁閥組，接線端口，PLC模塊，按鈕/指示燈模塊及底板等。

2.1 傳送和分揀機構(gòu)

傳送和分揀機構(gòu)主要由傳送帶、出料滑槽、推料（分揀）氣缸、漫射式光電傳感器、光纖傳感器、磁感應(yīng)接近式傳感器組成。傳送已經(jīng)加工、裝配好的工件，在光纖傳感器檢測到并進行分揀。傳送帶是把機械手輸送過來加工好的工件進行傳輸，輸送至分揀區(qū)。導(dǎo)向器是用糾偏機械手輸送過來的工件。兩條物料槽分別用于存放加工好的黑色、白色工件或金屬工件。

傳送和分揀的工作原理：當(dāng)輸送站送來工件放到傳送帶上并為入料口漫射式光電傳感器檢測到時，將信號傳輸給PLC，通過PLC的程序啟動變頻器，電機運轉(zhuǎn)驅(qū)動傳送帶工作，把工件帶進分揀區(qū)，如果進入分揀區(qū)工件為白色，則檢測白色物料的光纖傳感器動作，作為1號槽推料氣缸啟動信號，將白色料推到1號槽里，如果進入分揀區(qū)工件為黑色，檢測黑色的光纖傳感器作為2號槽推料氣缸啟動信號，將黑色料推到2號槽里。自動生產(chǎn)線的加工結(jié)束。

2.2 傳動帶驅(qū)動機構(gòu)

傳動帶驅(qū)動機構(gòu)采用的三相減速電機，用于拖動傳送帶從而輸送物料。它主要由電機支架、電動機、聯(lián)軸器等組成。三相電機是傳動機構(gòu)的主要部分，電動機轉(zhuǎn)速的快慢由變頻器來控制，其作用是帶傳送帶從而輸送物料。電機支架用于固定電動機。聯(lián)軸器由于把電動機的軸和輸送帶主動輪的軸聯(lián)接起來，從而組成一個傳動機構(gòu)。

2.3 電磁閥組和氣動控制回路

分揀站的電磁閥組使用了三個由二位五通的帶手控開關(guān)的單電控電磁閥，它們安裝在匯流板上。這三個閥分別對金屬、白料和黑料推動氣缸的氣路進行控制，以改變各自的動作狀態(tài)。分揀一氣缸、分揀二氣缸和分揀三氣缸。分別在各分揀氣缸的前極限工作位置安裝磁感應(yīng)接近開關(guān)。每個分揀氣缸的電磁閥都分別對應(yīng)一個電磁控制端。

自動分揀站設(shè)備機械裝配和傳感器安裝效果圖，如圖1所示。

2.4 PLC控制

設(shè)備的工作目標(biāo)是完成對白色芯金屬工件、白色芯塑料工件和黑色芯的金屬或塑料工件進行分揀。為了在分揀時準確推出工件，要求使用旋轉(zhuǎn)編碼器作定位檢測。并且工件材料和芯體顏色屬性應(yīng)在推料氣缸前的適應(yīng)位置被檢測出來。

圖1自動分揀站效果圖

設(shè)備上電和氣源接通后，若工作單元的三個氣缸均處于縮回位置，則 “正常工作”指示燈HL1常亮，表示設(shè)備準備好。否則，該指示燈以1Hz 頻率閃爍。

若設(shè)備準備好，按下啟動按鈕，系統(tǒng)啟動，“設(shè)備運行”指示燈HL2常亮。當(dāng)傳送帶入料口人工放下已裝配的工件時，變頻器即啟動，驅(qū)動傳動電動機以頻率固定為30Hz 的速度，把工件帶往分揀區(qū)。

如果工件為白色芯金屬件，則該工件對到達1號滑槽中間，傳送帶停止，工件對被推到1號槽中；如果工件為白色芯塑料，則該工件對到達2號滑槽中間，傳送帶停止，工件對被推到2號槽中；如果工件為黑色芯，則該工件對到達3號滑槽中間，傳送帶停止，工件對被推到3號槽中。工件被推出滑槽后，該工作單元的一個工作周期結(jié)束。僅當(dāng)工件被推出滑槽后，才能再次向傳送帶下料。

如果在運行期間按下停止按鈕，該工作單元在本工作周期結(jié)束后停止運行。

分揀站PLC選用S7-224 XP AC/DC/RLY主單元，共14點輸入和10點繼電器輸出。選用S7-224 XP主單元的原因是，當(dāng)變頻器的頻率設(shè)定值由HMI指定時，該頻率設(shè)定值是一個隨機數(shù)，需要由PLC通過D/A變換方式向變頻器輸入模擬量的頻率指令，以實現(xiàn)電機速度連續(xù)調(diào)整。S7-224 XP主單元集成有2路模擬量輸入，1路模擬量輸出，有兩個RS-485通信口。可滿足D/A變換的編程要求。

3、系統(tǒng)的軟件設(shè)計

PLC 梯形圖程序的設(shè)計方法有經(jīng)驗法和順序控制法兩種。順序控制設(shè)計法的基本思想是將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為若干個順序相連的步， 用編程元件（ 例如存儲器位M） 來代表， 在任何一步內(nèi)各輸出量的狀態(tài)不變。 使系統(tǒng)由當(dāng)前步進入下一步的信號稱為轉(zhuǎn)換條件， 它可以是外部的輸入信號， 如按鈕、 限位開關(guān)的通斷等。也可以是 PLC 內(nèi)部產(chǎn)生的信號， 如定時器和計數(shù)器的觸點信號。 使用順序控制設(shè)計方法時，首先根據(jù)系統(tǒng)的工藝流程， 畫出順序功能圖， 再根據(jù)順序功能圖畫出梯形圖來完成程序設(shè)計。

參考文獻

[1]田淑珍.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社.2005.

篇（2）

中圖分類號：TP23 文獻標(biāo)識碼：A

1引言

自動化生產(chǎn)線因其效率高，柔性好，已經(jīng)成為現(xiàn)代制造業(yè)的重要發(fā)展方向。自動化生產(chǎn)線將機械工程與電子工程結(jié)合，使得待加工的產(chǎn)品能夠自動的在機械加工裝置上完成預(yù)定的各個工序和工藝過程，大大的提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動成本。一個典型的自動化生產(chǎn)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(huán)節(jié)，在這些環(huán)節(jié)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(chǎn)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(zhí)行機構(gòu)，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(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計，實現(xiàn)工件的夾取搬運放置這三個工作環(huán)節(jié)。實驗結(jié)果表明，該裝置很好的模擬了實際加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)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(chuàng)新性。該設(shè)計能讓學(xué)生更好的接觸實際工作中的整機設(shè)備，能夠系統(tǒng)的培養(yǎng)電氣設(shè)備的設(shè)計、組裝、調(diào)試和維護等職業(yè)素養(yǎng)，并有效的訓(xùn)練了學(xué)生PLC程序設(shè)計的能力。

2物料搬運站硬件設(shè)計

2.1PLC系統(tǒng)設(shè)計

物料搬運站的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，其主要功能是實現(xiàn)工件的抓取、搬運、放置，在這一環(huán)節(jié)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(jié)構(gòu)如圖1所示。

提取模塊由氣動手抓、薄型單活塞防轉(zhuǎn)氣缸組成，薄型單活塞防轉(zhuǎn)氣缸用于氣動手爪機構(gòu)的提升與下降；在其行程位置處安裝有磁感應(yīng)接近開關(guān)，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(zhí)行機構(gòu)，并在氣動手爪上安裝磁感應(yīng)接近開關(guān)實現(xiàn)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(yīng)接近開關(guān)，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(shè)計

物料搬運站的執(zhí)行機構(gòu)是氣動控制系統(tǒng)，其方向控制閥的控制方式為電磁控制或手動控制。各執(zhí)行機構(gòu)的邏輯控制功能是通過PLC控制實現(xiàn)的。

從氣源出來的氣體經(jīng)過二聯(lián)件處理后進入到匯流板。通過相應(yīng)的電磁換向閥可進入氣動執(zhí)行元件，分別驅(qū)動磁性耦合式無桿氣缸的左右運動，薄型單活塞防轉(zhuǎn)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(tǒng)的3個氣缸全部采用出氣節(jié)流調(diào)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(tài)；2Y2得電2Y1失電，電磁閥處于右位工作，氣爪處于夾緊狀態(tài)。

3A為薄型活塞桿防轉(zhuǎn)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(tài)；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(tài)。3物料搬運站軟件系統(tǒng)設(shè)計

物料搬運站的控制要求是：當(dāng)設(shè)備接通電源與氣源、PLC運行后，首先執(zhí)行復(fù)位動作，夾爪打開、提取模塊上升到上限位處、無桿氣缸驅(qū)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(shè)置復(fù)位、開始指示燈，用于指示系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀態(tài)。3.1流程圖設(shè)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(dāng)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(shè)計流程圖如圖3所示。

3.2PLC程序設(shè)計

物料搬運站的PLC程序設(shè)計，可采用順序控制指令實現(xiàn)，也可采用移位指令實現(xiàn)，在此根據(jù)搬運站工作流程圖，采用移位指令來實現(xiàn)，物料搬運站PLC控制程序如圖4所示。

4結(jié)論

搬運工作站設(shè)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(diào)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(lián)機調(diào)試。

經(jīng)試驗運行測試，基于PLC控制的物料搬運站能夠?qū)崿F(xiàn)將物料從上一工作站搬運到下一工作站的功能，并且能夠?qū)崿F(xiàn)物料的自動循環(huán)搬運。在調(diào)試運行時，應(yīng)該有人守侯在設(shè)備旁，時刻注意設(shè)備的運行情況，一旦發(fā)生執(zhí)行機構(gòu)相互沖突的事件，應(yīng)及時操作保護設(shè)施，如切斷設(shè)備執(zhí)行機構(gòu)的控制信號回路、切斷氣源等，以避免造成設(shè)備的損壞。

參考文獻

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[2]向丹，殷國富，崔靜，等.PLC在自動化生產(chǎn)傳輸中的應(yīng)用[J].機電一體化.2005，32（11）：49-51.

[3]趙華軍，五軸機械手控制設(shè)計[J].機電工程技術(shù).2010，39（6）：39-40.

篇（3）

為了確保生產(chǎn)業(yè)的柔性和效率得到同步提高，縮小產(chǎn)品生產(chǎn)時間，減少生產(chǎn)成本，柔性自動化系統(tǒng)由此誕生。柔性自動化生產(chǎn)線的裝置能得到有效的利用，生產(chǎn)水平保持穩(wěn)定，提高生產(chǎn)質(zhì)量，工作靈活，加強產(chǎn)品應(yīng)變能力。如今在國外，對柔性自動化生產(chǎn)線領(lǐng)域的研究已經(jīng)十分成熟，同時得到廣泛運用。而我國大部分自動化生產(chǎn)線還沒有自行研發(fā)的權(quán)力，依然是以模仿國外自動化生產(chǎn)線為中心，因此，我們有必要提高自動化生產(chǎn)線研究工作的效率，推進我國柔性自動化生產(chǎn)線的發(fā)展。

1 PLC工作原理

PLC工作程序可以分為三個步驟：上電處理、PLC掃描過程和出錯處理。

PLC上電之后對PLC系統(tǒng)進行第一步工作，其中需要進行的工作有：硬件系統(tǒng)設(shè)為默認狀態(tài)、檢查I/O模塊裝置的工作形式以及其它一些還原默認值的處理等。這些均是PLC內(nèi)部工作，程序在PLC出廠的時候就己經(jīng)確定好了的，與客戶的程序控制沒有關(guān)系，通常都比較穩(wěn)定，運轉(zhuǎn)時間不長。

在進行上電處理之后進入PCL掃描過程。第一，完成輸入工作，第二，處理好和外設(shè)的通訊系統(tǒng)。第三，更新時鐘、寄存器。當(dāng)CPU為RUN模式的情況下，它會反復(fù)進行掃描；為STOP模式的情況下，實行自我檢查的工作。掃描步驟可以三個階段：輸入采樣階段，程序?qū)嵤╇A段，輸出更新階段。

輸入采樣階段第一步是掃描一切連接終端，同時把各個連接終端的狀態(tài)存入內(nèi)存相對的寄存器中。這時，寄存器就會刷新。然后進入程序?qū)嵤╇A段，在程序?qū)嵤╇A段和輸出更新階段，寄存器和外界是隔離狀態(tài)，不管輸入的信號怎樣改變，它的內(nèi)容不會被改變，一直到開始下一次輸入采樣階段，才可以重新輸入內(nèi)容。

按照PLC梯形圖程序的掃描標(biāo)準，在程序?qū)嵤╇A段PLC是以先左后右、先上后下的規(guī)律進行掃描的。如果出現(xiàn)程序跳轉(zhuǎn)命令時，就會按照跳轉(zhuǎn)條件來確定程序的跳轉(zhuǎn)位置。當(dāng)命令中關(guān)系到輸入、輸出的狀態(tài)時，PLC就應(yīng)該從寄存器中“讀入”上一次階段采用的相應(yīng)連接終端的狀態(tài)，然后進行相關(guān)運算，將其結(jié)果存入寄存器中。對于寄存器而言，每個元件的狀態(tài)都會跟隨程序?qū)嵤┑牟襟E進行改變。

輸出更新階段是指完成所有命令之后，寄存器中一切輸出繼電器的狀態(tài)在輸出更新時期就會存到輸出存儲器，通過某些方法輸出同時帶動外部負載。在PLC每個掃描過程中都要實行一次自我檢查，來保證PLC自身的正常狀態(tài)，如果自診斷中檢查出錯誤，中央處理器面板上的LED和異常繼電器就會接通，在特殊的寄存器中存入錯誤的代碼。當(dāng)檢查出嚴重錯誤時，CPU強迫調(diào)制為STOP模式，終止一切掃描工作。

2 柔性自動化生產(chǎn)線

柔性生產(chǎn)線是將很多臺能夠調(diào)整的機床相連起來，安置自動運送設(shè)備構(gòu)成的生產(chǎn)線。它通過計算機進行管理，并且把各種生產(chǎn)方式融合在一起，進而可以降低生產(chǎn)成本，讓產(chǎn)品和利益得到最大化。柔性自動化生產(chǎn)線通常包含物流系統(tǒng)、控制系統(tǒng)與實施系統(tǒng)。

物流系統(tǒng)一定要可以自行完成物質(zhì)的存儲、運輸、卸運、管理等工作，所以把物流系統(tǒng)分成三個子系統(tǒng)，也就是物質(zhì)的存儲、運輸及卸運系統(tǒng)。實施系統(tǒng)完成物件的加工、檢驗和包裝等生產(chǎn)活動，每條柔性自動化生產(chǎn)線，它們的實施系統(tǒng)也不一樣，而且對于物件的處理系統(tǒng)也不同。[2] 控制系統(tǒng)就是進行柔性自動化生產(chǎn)線上的管理、監(jiān)控工作，還包括生產(chǎn)中監(jiān)督過程。

3 柔性自動化生產(chǎn)線的工作過程

3.1 最開始，物件放在上料檢定站的盤里。開始運轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)動推桿把物件送到物件槽中，然后被汽缸提起來，完成整個送料過程。

3.2 裝運站接到上料檢定站發(fā)出的信息，運作機械手，伸出機械手臂，手爪下降把物件夾起，上升，收回機械手臂后反轉(zhuǎn)，然后把物件放在加工盤上，完成這個裝運過程。在收回裝運站的機械手的時候，轉(zhuǎn)盤自動旋轉(zhuǎn)，進行加工；加工完之后，轉(zhuǎn)盤又自行旋轉(zhuǎn)到最開始的位置等待下一個物件。

3.3 如果安裝站未檢驗到物件，則此工作站的機械手不進行工作；只有檢驗到物件同時分別向安裝站和分類站發(fā)出信息后，機械手才可以開始工作。下降機械手夾住物件，上升抬起，由步進電機驅(qū)動器帶動進行旋轉(zhuǎn)，把物件放至安裝平臺上之后再上升。

3.4 安裝站將篩選的物件用小吸盤吸緊，轉(zhuǎn)動機械安裝臂，把物件送到安裝平臺包裝再還原。機械手把包裝好的物件夾住上升，步進電機驅(qū)動器帶動工作，把物件送到分類站的物件槽中，然后上升回到最初位置，完成整個安裝工作。

3.5 分類站按照物件的性質(zhì)進行歸類，分別推入與之相應(yīng)的槽中，并使其有序地分布。

4 柔性自動化生產(chǎn)線對設(shè)備的要求

通常而言，不是隨便什么設(shè)備都能夠歸入柔性自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)的，柔性自動化生產(chǎn)線對其設(shè)備的具體要求是有以下幾點：

4.1 工序集中

工序集中是柔性自動化生產(chǎn)線中設(shè)備最主要的特點，因為柔性自動化生產(chǎn)線是自動化要求很高的生產(chǎn)線，成本高，所以要求生產(chǎn)線中設(shè)備的數(shù)量盡可能少，通過可以接受高負荷的工作。另外，工作少還可以降低運送的負擔(dān)，還能夠確保工作的生產(chǎn)質(zhì)量。

4.2 高柔性與高生產(chǎn)率

以柔性化機械制件加工生產(chǎn)線所使用的制造機器為例，為了達到生產(chǎn)柔性化和生產(chǎn)率高的標(biāo)準，這幾年來對于制造機器的研究出現(xiàn)了兩個發(fā)展趨勢：柔性化結(jié)合制造機器、模塊化再生產(chǎn)中心。柔性化結(jié)合制造機器又叫做可調(diào)式機床，它是把以前用于大批量生產(chǎn)的車床進行柔性化。模塊化再生產(chǎn)中心就是把再生產(chǎn)中心也建設(shè)成通過許多通用零件、規(guī)范模塊構(gòu)成，按照加工目標(biāo)的不同需要構(gòu)成不一樣的再生產(chǎn)中心。

4.3 易控制性

柔性自動化生產(chǎn)線是通過計算機管控的集成化生產(chǎn)線體系，所運用的一切設(shè)備必須能夠納入整個管控體系。所以，生產(chǎn)線的管控系統(tǒng)必須可以自動控制，當(dāng)生產(chǎn)目標(biāo)發(fā)生改變時可以自行調(diào)整。[3]

5 結(jié)束語

柔性自動化生產(chǎn)線是關(guān)系很多學(xué)科、各種技術(shù)，其中包括計算機、通信技術(shù)等等。此系統(tǒng)的重要部分就是控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)運用PLC控制器作為主要控制部位，運用57-200PLC作為控制器來進行自動化生產(chǎn)的工作。經(jīng)過實驗證明，發(fā)現(xiàn)這一系統(tǒng)很值得參考。

參考文獻

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【中圖分類號】G 【文獻標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2012）04C-0058-02

自動化生產(chǎn)線的廣泛使用將會大大提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，由此企業(yè)對熟悉自動化生產(chǎn)線的維護人員的需求也將增加，目前適應(yīng)這種崗位的技術(shù)型、技能型人才非常緊缺，這對高職教育提出了一個新問題。自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程是一門綜合性和實踐性很強的工程應(yīng)用性課程，它包含了機械傳動、氣動控制、傳感器、電機驅(qū)動與PLC控制、觸摸屏及變頻器等知識和技能，開設(shè)并上好這門課對于培養(yǎng)自動線人才具有重要意義。要使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中擁有相關(guān)技能、提高學(xué)生的專業(yè)綜合能力、實現(xiàn)學(xué)校與企業(yè)的無縫對接，做好課程設(shè)計是關(guān)鍵。

一、課程設(shè)計的基本思想

美國著名的教育心理學(xué)家和杰出的教學(xué)設(shè)計理論家加涅提出“為學(xué)習(xí)設(shè)計教學(xué)”，意指是運用系統(tǒng)方法分析教學(xué)問題和確定教學(xué)目標(biāo)，建立解決教學(xué)問題的策略方案、試行解決方案、評價試行結(jié)果和對方案進行修改的過程，是在教學(xué)之前對教學(xué)過程中的一切預(yù)先籌劃、安排教學(xué)情境，以期達到教學(xué)目標(biāo)的系統(tǒng)設(shè)計。現(xiàn)代教學(xué)設(shè)計突出以學(xué)生學(xué)習(xí)活動為中心，重視對學(xué)生學(xué)習(xí)心理的分析和研究，依據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的規(guī)律設(shè)計教學(xué)活動，從而最大幅度地提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率，促進學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的全面發(fā)展。

基于工作過程的課程設(shè)計以行動體系為基礎(chǔ)，將學(xué)習(xí)領(lǐng)域轉(zhuǎn)化為行動領(lǐng)域，讓受訓(xùn)者經(jīng)歷完整的工作過程，在完成典型的具有綜合性的工作任務(wù)過程中獲取工作過程知識，解決“在工作中學(xué)習(xí)”和“在學(xué)習(xí)中工作”的問題。基于此理論確立課程設(shè)計的基本思想為：以實際崗位為參照，按照“校企合作、工學(xué)結(jié)合、專業(yè)教育與職業(yè)教育融通，工學(xué)交替、實境育人”的思路，根據(jù)專業(yè)職業(yè)崗位能力要求，以仿真工業(yè)現(xiàn)場——實訓(xùn)平臺為載體，采用項目化教學(xué)，強調(diào)以工作任務(wù)為依托組織教學(xué)內(nèi)容，以學(xué)生為主體開展教學(xué)活動，確立學(xué)生的中心角色和教師的主導(dǎo)作用，以服務(wù)專業(yè)能力的培養(yǎng)為中心。

二、課程設(shè)計

（一）典型的工作任務(wù)分析

通過開展電氣自動化專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)崗位的調(diào)研，并結(jié)合行業(yè)、企業(yè)和本地區(qū)對人才需求的狀況，歸納出柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣自動化技術(shù)專業(yè)首次就業(yè)崗位是自動化生產(chǎn)線的維修電工、調(diào)試員、機電設(shè)備維修員等，未來發(fā)展崗位是車間電氣技術(shù)員、PLC程序設(shè)計員及系統(tǒng)維護技術(shù)骨干和班組長等基層管理者。以上職業(yè)崗位要求具有運行分析、故障檢測、維修保養(yǎng)及編寫整理技術(shù)文檔、設(shè)備技術(shù)改造等專業(yè)技能。針對首次就業(yè)崗位和發(fā)展崗位工作任務(wù)分析，依據(jù)在實際工作中出現(xiàn)的頻率、重要性，所能承載的知識、技能程度，確定本課程的典型工作任務(wù)是：機械設(shè)備的安裝與調(diào)試、電氣設(shè)備的規(guī)劃與安裝、傳感器的安裝與使用、氣動回路的安裝與調(diào)試、PLC程序的編制與調(diào)試、HMI（人機界面）的設(shè)計、設(shè)備故障的判斷與排除等。

（二）課程目標(biāo)

亞龍YL-335B自動生產(chǎn)線及亞龍YL-221柔性生產(chǎn)線訓(xùn)練裝置歸納、總結(jié)了現(xiàn)代生產(chǎn)線的技術(shù)特點，與實際生產(chǎn)情況十分接近，因此我們選用這兩個裝置作為教學(xué)載體，在課程教學(xué)中使學(xué)生具有安裝如送料、加工、裝配、輸送、分揀等工作單元的技能，具備構(gòu)成一個典型的自動生產(chǎn)線的機械平臺并聯(lián)機調(diào)試的技能；理解并掌握在系統(tǒng)中的氣動控制技術(shù)、機械技術(shù)（機械傳動、機械連接等）、傳感器應(yīng)用技術(shù)、PLC控制和組網(wǎng)、步進電機位置控制和變頻器技術(shù)等實際應(yīng)用，具備熟練運用這些技術(shù)的能力。

（三）學(xué)習(xí)情景的創(chuàng)設(shè)

采用基于行動導(dǎo)向的方法進行設(shè)計，經(jīng)多方面調(diào)研、探討，開發(fā)設(shè)計了9個學(xué)習(xí)情境，每個情景由若干任務(wù)構(gòu)成。每一個情境的實施都是一個完整的工作過程，并按認知規(guī)律和職業(yè)成長規(guī)律，由淺入深、由易到難、循序漸進，具有可重組和遷移性。

如圖1所示，該課程設(shè)置了參觀企業(yè)整體生產(chǎn)線工作過程、拆裝調(diào)試亞龍335B自動線各工作站、聯(lián)機調(diào)試亞龍221柔性生產(chǎn)線三大部分漸進學(xué)習(xí)。每一部分的教學(xué)學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)情境明確，課程教學(xué)載體由易到難，從簡單拆裝到氣路連接，從硬件設(shè)計到軟件實現(xiàn)，從機械控制到人機界面，激發(fā)學(xué)生的興趣，讓學(xué)生掌握技術(shù)的同時也對今后的就業(yè)崗位有所了解，增強學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性和責(zé)任感，實現(xiàn)技能提高與素質(zhì)教育雙贏。

（四）教學(xué)實施策略

實施過程中依照“任務(wù)、分析、制定、優(yōu)化、實施、評價”六步工作方法組織教學(xué)，以行動導(dǎo)向法為主要教學(xué)方法，對不同的知識點綜合運用引導(dǎo)文法、團隊學(xué)習(xí)法、頭腦風(fēng)暴法、成果展示法、案例分析法、崗位體驗法等各種恰當(dāng)、有效的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生獨立思考，積極實踐，促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提高教與學(xué)的效果。項目以小組形式完成，每組4人為宜，在構(gòu)成組員時，應(yīng)把握學(xué)生的層次、不同個體的差異，即針對不同學(xué)生的個體特征與心理傾向，不同的知識基礎(chǔ)與接受能力，將基礎(chǔ)好、動手能力強、活躍的學(xué)生與相反的學(xué)生組合在一起。這樣，既能保證項目活動按時完成，又有利于學(xué)生間互相交流，有助于專業(yè)較差學(xué)生的水平得到提高。

實施過程中，要做到“師生角色轉(zhuǎn)換”，教師起發(fā)動、組織、協(xié)調(diào)、伴隨作用，教師不能包辦代替，而是應(yīng)注重發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能及集體智慧，充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，著重培養(yǎng)學(xué)生的能力，讓學(xué)生有機會應(yīng)用他們所學(xué)的知識解決實際問題；將真實的工作場所模擬到學(xué)習(xí)環(huán)境中，使學(xué)生感受到企業(yè)員工的身份，得以在其中進行自由探索、強調(diào)“協(xié)作學(xué)習(xí)”，學(xué)生在教師的組織和引導(dǎo)下共同討論和交流，進行協(xié)商和辯論，先內(nèi)部協(xié)商，然后再相互協(xié)商，強調(diào)信息資源的利用。為了使學(xué)生主動探索，教師必須為學(xué)生提供各種信息資源，包括各種類型的教學(xué)媒體和教學(xué)資料，強調(diào)教學(xué)過程的最終目的是讓學(xué)生獲取工作知識、工作技能，而非完成教學(xué)任務(wù)。

實施過程中，應(yīng)兼顧專業(yè)能力、方法能力、社會能力的培養(yǎng)，尤其注重學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生的分析問題、解決問題的能力，使學(xué)生從學(xué)習(xí)中得到成功的體驗，增強學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)的信心，從而實現(xiàn)課程的培養(yǎng)目標(biāo)。

（五）課程考核

課程成績評定基于發(fā)展的教學(xué)評價觀，包含過程性的考核和結(jié)果性的考核。過程性考核包含工作態(tài)度的評價、工作過程步驟與方法評價、知識的應(yīng)用評價等。結(jié)果性考核包含項目所涵蓋的應(yīng)知部分的評價、應(yīng)會部分的評價、項目工作中的問題記錄和解決問題的方法、成果展示等。在過程性考核中，對每個學(xué)習(xí)任務(wù)中通過學(xué)生自我評價、團隊評價、教師評價的方式進行，全面客觀地評價學(xué)生在實施過程中的表現(xiàn)情況，注重學(xué)生答辯及講演，提高學(xué)生語言表達與交流的社會能力；注重學(xué)生動手能力和實踐中分析問題、解決問題能力的考核，對在學(xué)習(xí)和應(yīng)用上有創(chuàng)新的學(xué)生應(yīng)予特別鼓勵。

三、高素質(zhì)的教師隊伍是取得良好效果的有力保障

工學(xué)結(jié)合實施的關(guān)鍵是要有一支理論基礎(chǔ)扎實、技術(shù)應(yīng)用能力較強的“雙師型”師資隊伍。在實施項目化教學(xué)中，教師應(yīng)具備這樣的素質(zhì)：一是具有良好的師德；二是具有較深厚的理論功底，較寬的專業(yè)知識面和很強的綜合能力；三是具有較強的實踐經(jīng)驗。

教師素質(zhì)和技能的高低直接關(guān)系到課程教學(xué)的質(zhì)量和水平，工學(xué)結(jié)合必須有足夠數(shù)量和水平的“雙師型”教師作保障。德國職業(yè)教育之所以居于領(lǐng)先地位，是因為他們具備大量既懂專業(yè)知識，又有豐富實踐經(jīng)驗的“雙師型”人才。當(dāng)前從事職業(yè)教育的教師最為缺乏的是實踐經(jīng)驗，“雙師型”教師數(shù)量不足，他們對新技術(shù)新工藝缺乏了解。對此，應(yīng)通過以下途徑來彌補：一是制訂“雙師型”教師建設(shè)目標(biāo)和規(guī)劃；二是選派專任教師到企業(yè)擔(dān)任管理和指導(dǎo)人員，全程參與生產(chǎn)管理，接觸專業(yè)前沿知識和最新技術(shù)，扎扎實實地實踐新技術(shù)；三是制定政策，通過高待遇，爭取當(dāng)?shù)仄髽I(yè)的支持，聘請富有實際工作經(jīng)驗的專業(yè)技術(shù)人員和能工巧匠在校內(nèi)外實訓(xùn)現(xiàn)場做指導(dǎo)教師；四是引入企業(yè)具有“雙師”素質(zhì)的技術(shù)人員到校任教，建設(shè)一支素質(zhì)優(yōu)良的專兼職教師隊伍。

課程的教學(xué)設(shè)計是一項復(fù)雜的工作，每一個環(huán)節(jié)都值得去探討，教師下的工夫越多，教學(xué)效果就越好。教學(xué)設(shè)計是教師教學(xué)準備工作的重要組成部分，也是課程建設(shè)的重要內(nèi)容之一。工作過程導(dǎo)向的課程依托載體，實現(xiàn)了理論與實踐一體化，把學(xué)生放在主體地位，有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)能力。

【參考文獻】

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中圖分類號：TP278 文獻標(biāo)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(fā)展的科學(xué)技術(shù)為依托，機械制造業(yè)中的自動化生產(chǎn)技術(shù)也取得了更加廣泛的運用，所據(jù)地位變得越來越重要。近年來各種各樣的自動化生產(chǎn)線已經(jīng)在汽車制造業(yè)、電子電氣行業(yè)、食品行業(yè)、化工行業(yè)、冶金行業(yè)等領(lǐng)域研究和制造出并投入使用。隨著自動化生產(chǎn)線投入的使用，不僅提高了產(chǎn)品品質(zhì)和生產(chǎn)效率、同時也在改善作業(yè)員工作環(huán)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(chǎn)線設(shè)計

1.1 自動化生產(chǎn)線設(shè)計流程

自動化生產(chǎn)線的設(shè)計需要在熟悉產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上得以實現(xiàn)，首先只有在熟悉產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的及產(chǎn)品特點的基礎(chǔ)上來對自動化生產(chǎn)線進行設(shè)計，同時產(chǎn)品生產(chǎn)工藝也是一個產(chǎn)品裝配過程的完整體現(xiàn)，產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的每一道工序都對產(chǎn)品的每一步生產(chǎn)進行詳細的要求與說明，并對相應(yīng)的規(guī)格標(biāo)準進行說明。因此，在對自動化生產(chǎn)線進行設(shè)計之前首先要對產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝進行分析、熟悉。

1.2 自動化生產(chǎn)線的設(shè)計原則

在自動化生產(chǎn)線的設(shè)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(yōu)化，使設(shè)計過程最簡化、設(shè)計成本最小化。在自動化生產(chǎn)線的設(shè)計過程中對于自動化生產(chǎn)線所使用的各個零件如傳感器、PLC 等的部件應(yīng)當(dāng)盡量選擇統(tǒng)一的標(biāo)準，從而在降低自動化生產(chǎn)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(chǎn)線機械手發(fā)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(xiàn)促進了生產(chǎn)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(shè)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(xiàn)不同的預(yù)想動作，在結(jié)構(gòu)和功能上就能同時擁有人和機械手種種的優(yōu)點。常用的機械手一般由手部、活動機構(gòu)兩大部分組成。手部的首要任務(wù)就是實現(xiàn)工件的抓取，然后按照被抓取工件的材質(zhì)、尺寸大小、形狀、重量和動作需要設(shè)計成如托取型、吸貼型、夾持型等滿足要求的各種結(jié)構(gòu)類型。運動機構(gòu)也就是讓手部按照不同的角度不同運動軌跡進行翻轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)移或混合運動來滿足產(chǎn)品的加工需要。運動機構(gòu)的伸展與收縮、上升與下降、旋轉(zhuǎn)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(tài)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(shè)計時必須謹慎合理地考慮的重要參數(shù)。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(jié)構(gòu)也越復(fù)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(chǎn)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(tǒng)穩(wěn)定好、使用方便，同時還可以適時快速便捷地監(jiān)控生產(chǎn)實際情況。當(dāng)然對企業(yè)來講最大的優(yōu)勢就是能夠降低長期帶來的人工成本，提高企業(yè)利潤率。

3 自動化生產(chǎn)線操作手單元的機械結(jié)構(gòu)及控制程序設(shè)計

3.1 操作手單元的機械結(jié)構(gòu)

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(diào)節(jié)。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(guān)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(diào)節(jié)。

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(jié)構(gòu)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(shè)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(dāng)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(qū)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(yīng)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(diào)試，經(jīng)過調(diào)試修改完善控制程序。

結(jié)語

隨著自動化生產(chǎn)線的廣泛應(yīng)用，隨著自動化控制技術(shù)發(fā)展的日新月益，對自動化生產(chǎn)線操作手單元機械組成的分析，可以為今后設(shè)備的調(diào)試、維護與排故奠定良好的基礎(chǔ)。對控制程序的設(shè)計及分析，可以有效擴展單元的功能，提高生產(chǎn)率。

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篇（6）

自動化生產(chǎn)線是在流水線的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來的，是一種先進的生產(chǎn)組織形式，是能實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)過程自動化的一種機器體系。自動化生產(chǎn)線由工件傳送系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，它不僅要求線體上各種機械加工裝置能自動地完成預(yù)定的各道工序及工藝過程，使產(chǎn)品成為合格的制品，而且要求按照規(guī)定的程序自動地進行工作。

PLC（可編程序控制器）是采用微機技術(shù)研制的工業(yè)自動化裝置，作為新一代的工業(yè)控制器，以其通用性強、靈活性好、運行可靠、易學(xué)易用、抗干擾性強等明顯特點，越來越廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化領(lǐng)域，成為自動控制的三大技術(shù)支柱（PLC、機器人、CAD/CAM）之一。用PLC來控制自動化生產(chǎn)線這樣較復(fù)雜的生產(chǎn)設(shè)備，是理想的選擇。

為適應(yīng)教學(xué)的需要，使學(xué)生更好地掌握PLC在工業(yè)自動化生產(chǎn)線上的應(yīng)用，我院教學(xué)人員研制了基于PLC控制的自動化生產(chǎn)線教學(xué)設(shè)備，可以模擬企業(yè)中鋁電解電容器裝配自動生產(chǎn)的過程。該自動化生產(chǎn)線綜合應(yīng)用了多種技術(shù)知識，如氣動控制技術(shù)、機械技術(shù)、傳感器應(yīng)用技術(shù)、PLC控制和組網(wǎng)、步進電機位置控制和變頻器技術(shù)等，模擬一個與實際生產(chǎn)情況十分接近的控制過程。

一、自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)的組成

鋁電解電容器裝配自動化生產(chǎn)線的組成：自動化生產(chǎn)線安裝在鋁合金導(dǎo)軌式實訓(xùn)臺上，由供料站、裝配站、加工站、輸送站和分揀站共5個工作站組成，其組成結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。各工作站均設(shè)置一臺西門子S7-200系列PLC承擔(dān)其控制任務(wù)，各PLC的具體型號標(biāo)示在圖上。另外，鋁電解電容器裝配自動化生產(chǎn)線設(shè)備是一套半開放式的設(shè)備，用戶在一定程度上也可根據(jù)自己的需要選擇設(shè)備組成工作站的數(shù)量、類型，最多可由5個工作站組成，最少時一個工作站即可自成一個獨立的控制系統(tǒng)。

設(shè)備中的各工作站均安放在實訓(xùn)臺上，便于各個機械機構(gòu)及氣動部件的拆卸和安裝、控制線路的布線、氣動電磁閥及氣管安裝。其中，輸送站采用了最為靈活的拆裝式模塊結(jié)構(gòu)：組成該單元的按鈕/指示燈模塊、電源模塊、PLC模塊、步進電機驅(qū)動器模塊等均放置在抽屜式模塊放置架上；模塊之間、模塊與實訓(xùn)臺上接線端子排之間的連接方式采用安全導(dǎo)線連接，最大限度地滿足了綜合性實訓(xùn)的要求。

二、自動化生產(chǎn)線的工作流程

首先是鋁電解電容器的組成結(jié)構(gòu)。鋁電解電容器由鋁殼、素子和膠粒組成，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

鋁電解電容器裝配自動化生產(chǎn)線實訓(xùn)教學(xué)設(shè)備的工作流程如圖3所示：供料站供料，將鋁殼（由黑、白二種顏色的塑料件代替）自動送出到物料臺上，由輸送站的機械手將鋁殼抓取送往裝配站的物料臺；裝配站將素子（由小圓柱塑料件代替）嵌入鋁殼完成裝配后，再由輸送站的機械手將裝配好的工件送到加工站的沖壓機構(gòu)下面，完成一次沖壓加工操作后（模擬膠粒的封閉），然后再由輸送站的機械手將工件抓取送往分揀站的傳送帶；分揀站將加工后的成品進行分揀，使加工好的黑、白色的工件從不同的料槽分流。

輸送站是自動化生產(chǎn)線中最為重要同時也是承擔(dān)任務(wù)最為繁重的工作站，其機械手是一個能實現(xiàn)4個自由度運動（即上升下降、伸出縮回、夾緊松開及旋轉(zhuǎn)）的裝置，該裝置整體安裝在步進電機傳動組件的滑動溜板上，在傳動組件帶動下作直線往復(fù)運動，精確定位到指定工作站的物料臺，在物料臺上抓取工件輸送到指定地點然后放下。步進電機由步進電機驅(qū)動器進行驅(qū)動，其脈沖信號和驅(qū)動方向信號由輸送站的PLC控制，如圖1所示。

在分揀站中，采用異步電動機拖動傳送帶輸送物料。異步電動機的轉(zhuǎn)速及方向由變頻器來控制，而變頻器的啟停是由分揀站PLC控制，如圖1所示。

三、自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)

鋁電解電容器裝配自動化生產(chǎn)線教學(xué)設(shè)備的控制系統(tǒng)采用STEP7 Micro/WIN V4.0的編程軟件。這是一款專為西門子公司S7-200系列小型PLC而設(shè)計的編程工具軟件，為用戶開發(fā)、編輯和監(jiān)控自己的應(yīng)用程序提供了良好的編程環(huán)境。它簡單易學(xué)，能夠解決復(fù)雜的自動化任務(wù)；同時支持STL、LAD、FBD三種編程語言，用戶可以根據(jù)自己的喜好隨時在三者之間切換；軟件包提供無微不至的幫助功能，即使初學(xué)者也能容易地入門；包含多國語言包，可以方便地在各語言版本間切換；具有密碼保護功能，能保護代碼不受他人操作和破壞。使用該軟件可根據(jù)控制系統(tǒng)的要求編制控制程序并完成與PLC的實時通信，進行程序的下載與上傳及在線監(jiān)控。

四、PLC控制系統(tǒng)的通信

S7-200的通信接口為RS-485，通信協(xié)議使用PLC自帶標(biāo)準的PPI協(xié)議進行數(shù)據(jù)通信。在使用PPI協(xié)議進行通信時，只能有一臺PLC或其他設(shè)備作為通信發(fā)起方，稱為主站，其他的PLC或設(shè)備只能被動地傳輸或接收數(shù)據(jù)，稱為從站。

在鋁電解電容器裝配自動化生產(chǎn)線中，5臺PLC分別控制5個工作站，因此需要將5臺PLC聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)5臺PLC之間的數(shù)據(jù)傳送，完成自動化生產(chǎn)線的自動控制。在網(wǎng)絡(luò)中，指定輸送站為主站，其余各站為從站。各臺PLC之間通過RS-485串行通信實現(xiàn)互連，構(gòu)成分布式的控制系統(tǒng)，如圖1所示。

鋁電解電容器裝配自動化生產(chǎn)線各工作站實現(xiàn)PPI通信組網(wǎng)的操作步驟如下：

1.設(shè)置各臺PLC的系統(tǒng)塊參數(shù)

使用PPI/RS485編程電纜分別對PPI網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每一臺PLC設(shè)置系統(tǒng)塊參數(shù)，即PLC地址和波特率的參數(shù)設(shè)置。PLC地址一般將輸送站的CPU系統(tǒng)塊的端口0設(shè)為1號站（主站），而將供料站、裝配站、加工站和分揀站的CPU系統(tǒng)塊的端口0分別設(shè)為2、3、4、5號站（從站），如圖1所示。另外，將5臺PLC的波特率統(tǒng)一設(shè)為187.5kbit/s，如果波特率不一致，可能會產(chǎn)生通信錯誤或失敗的現(xiàn)象。將5臺PLC的系統(tǒng)塊參數(shù)設(shè)置后，分別下載到各自的CPU。

2.計算機與主站、主站與從站之間的網(wǎng)絡(luò)連接

使用西門子專用的網(wǎng)絡(luò)連接器和連接線將每臺PLC連接成PPI網(wǎng)絡(luò)；將RS-485/RS-232PPI編程電纜插到主站PLC的帶編程接口的連接器上，運行STEP7-Micro/WIN軟件，刷新PPI網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每一臺PLC及其相應(yīng)地址。若網(wǎng)絡(luò)通信正常，會在該窗口顯示出PPI網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每一臺PLC及其相應(yīng)的地址。

3.編寫主站網(wǎng)絡(luò)讀/寫程序段

借助網(wǎng)絡(luò)讀寫向?qū)С绦颍梢钥焖俸唵蔚嘏渲脧?fù)雜的網(wǎng)絡(luò)讀/寫指令（NETR/NETW）操作，并初始化指定的PLC為PPI主站模式，同時使能網(wǎng)絡(luò)讀/寫操作。在PPI網(wǎng)絡(luò)中，只有主站程序中使用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令來讀寫從站信息，而從站程序沒有必要使用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令。輸送站擔(dān)任著主站的角色，它接收來自按鈕/指示燈模塊的系統(tǒng)主令信號，讀取網(wǎng)絡(luò)上各從站的狀態(tài)信息，加以綜合后，向各從站發(fā)送控制要求，協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的工作。

4.編寫控制程序并運行調(diào)試

編寫各站的控制程序，分別下載到各自的PLC，進行自動化生產(chǎn)線的整體程序運行及調(diào)試。

五、結(jié) 語

基于PLC的鋁電解電容器裝配自動化生產(chǎn)線教學(xué)設(shè)備在實訓(xùn)室通過調(diào)試、運行，現(xiàn)已投入課堂教學(xué)，取得了良好的教學(xué)效果。此設(shè)備可以根據(jù)生產(chǎn)需要由學(xué)生自己編程并調(diào)試，不但使學(xué)生掌握氣動技術(shù)、PLC編程技術(shù)、傳感器與檢測技術(shù)、電機控制技術(shù)及自動化生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試技術(shù)的綜合應(yīng)用，而且使學(xué)生掌握自動化生產(chǎn)線設(shè)備現(xiàn)場管理和故障排除等技能，從而更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和動手實踐能力。

參考文獻：

篇（7）

關(guān)鍵詞： 柔性自動化生產(chǎn)線；工作過程；課程建設(shè)

Key words： flexible automatic production line；working process；course construction

中圖分類號：G712 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2015）05-0255-02

0 引言

隨著自動化技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，以柔性自動化生產(chǎn)線為代表的先進自動化設(shè)備在企業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用越來越廣泛，為了適應(yīng)企業(yè)需求，培養(yǎng)出符合企業(yè)崗位要求的技術(shù)技能型人才，實現(xiàn)學(xué)校與企業(yè)的對接，完成《柔性自動化生產(chǎn)線調(diào)試》課程建設(shè)成為高等職業(yè)教育解決問題的關(guān)鍵。

《柔性自動化生產(chǎn)線調(diào)試》課程是電氣自動化技術(shù)專業(yè)的核心課程之一，是一門綜合性和實踐性很強的工程應(yīng)用性課程，傳統(tǒng)的授課方法能夠把相關(guān)知識點講授給學(xué)生，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，動手的機會較少，難以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，實踐技能方面很難有大幅度提高。基于工作過程的課程以企業(yè)的工作過程為依據(jù)，以實際技能操作為主線，提高學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和實踐技能。

1 課程設(shè)計思路

本課程的建設(shè)如圖1所示，第一步是與行業(yè)企業(yè)技術(shù)人員共同分析崗位需求，列出這些職業(yè)或崗位的主要工作任務(wù)，確立崗位職業(yè)能力與工作過程。根據(jù)對典型工作任務(wù)分析的結(jié)果，對教學(xué)內(nèi)容進行重組，并以此確定學(xué)習(xí)領(lǐng)域，再采用一定的教學(xué)方法，將學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)的基本規(guī)律與課程系統(tǒng)化、學(xué)生專業(yè)能力、方法能力和社會能力相結(jié)合，形成以工作過程為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心、教師引導(dǎo)、教學(xué)做一體化的課程。

2 課程設(shè)計

2.1 典型工作任務(wù)分析 經(jīng)過對煙臺周邊企業(yè)進行調(diào)研發(fā)現(xiàn)：本課程針對的職業(yè)崗位是自動化設(shè)備與生產(chǎn)線的安裝調(diào)試維修工、PLC程序設(shè)計員、技術(shù)改造員及系統(tǒng)維護技術(shù)員等崗位，在生產(chǎn)一線從事自動化設(shè)備的操作、調(diào)試、維護、生產(chǎn)組織與管理工作及技術(shù)服務(wù)等工作。由此確定了典型工作任務(wù)是：自動化設(shè)備的安裝與調(diào)試、傳感器的安裝與使用、氣動系統(tǒng)的安裝與調(diào)試和PLC程序的編制與調(diào)試等。

2.2 課程載體和目標(biāo) 通過對典型工作任務(wù)的進一步分析，將完成各項工作任務(wù)的知識點和技能點進行拆分重組，并與現(xiàn)有的柔性自動化生產(chǎn)線實訓(xùn)設(shè)備進行反復(fù)對比分析，選擇了湖北眾友ZY36812B柔性自動化生產(chǎn)線作為課程的載體，通過課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生不但能夠掌握自動化生產(chǎn)線及設(shè)備的操作能力、元器件識別和應(yīng)用能力、設(shè)備的安裝調(diào)試能力、故障檢修和設(shè)備維護能力、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)組建能力，自動線的簡單設(shè)計能力，還能夠全面培養(yǎng)其職業(yè)規(guī)范、職業(yè)道德與素養(yǎng)等綜合素質(zhì)。

2.3 學(xué)習(xí)項目的創(chuàng)設(shè) 本課程學(xué)習(xí)項目的創(chuàng)設(shè)是遵循學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)的基本規(guī)律，以工作過程為導(dǎo)向，序化教學(xué)內(nèi)容，精心設(shè)計了8個學(xué)習(xí)項目，每個學(xué)習(xí)項目又分解為2-4個學(xué)習(xí)任務(wù)，共有25個學(xué)習(xí)性工作任務(wù)，以學(xué)生的職業(yè)能力培養(yǎng)為核心，把理論學(xué)習(xí)和技能訓(xùn)練貫穿其中。

如圖2所示，課程主要包括企業(yè)生產(chǎn)線參觀學(xué)習(xí)和眾友ZY36812B柔性自動化生產(chǎn)線學(xué)習(xí)兩大部分。教學(xué)項目的設(shè)計做到了由易到難、由簡到繁和循序漸進。學(xué)生在企業(yè)參觀學(xué)習(xí)中了解生產(chǎn)線的基本功能、結(jié)構(gòu)、組成和應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，在眾友ZY36812B柔性自動化生產(chǎn)線學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生學(xué)習(xí)各單元機械部分的拆卸與安裝、各單元電氣系統(tǒng)的接線、氣動系統(tǒng)的連接和PLC單站程序的編寫，然后，將柔性自動化生產(chǎn)線各單元通過Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)組建工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)并進行通訊控制，在學(xué)習(xí)過程中，逐漸學(xué)會生產(chǎn)線的故障檢測與排除。

2.4 教學(xué)方法與手段 本課程采用工學(xué)交替、任務(wù)驅(qū)動、行動導(dǎo)向、“教、學(xué)、做”一體的教學(xué)組織形式，以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，教師是學(xué)習(xí)過程的組織者、協(xié)調(diào)人和引導(dǎo)人，按照“資訊―計劃―決策―實施―檢查―評價”完整的“行動”方式來組織教學(xué)。根據(jù)項目內(nèi)容靈活運用項目教學(xué)法、引導(dǎo)文法、學(xué)生分組討論法、案例教學(xué)法和現(xiàn)場教學(xué)法等教學(xué)方法，廣泛使用多媒體技術(shù)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時提供網(wǎng)站平臺，培養(yǎng)學(xué)生獨立學(xué)習(xí)能力，通過“工學(xué)交替”、課堂教學(xué)和頂崗實習(xí)相結(jié)合，優(yōu)化教學(xué)過程，提高教學(xué)質(zhì)量和效率，取得實效，既培養(yǎng)了學(xué)生分析問題與解決問題的能力，又鍛煉了學(xué)生的實踐動手能力。

2.5 考核評價 課程考核包括：過程考核和期末考核，過程考核內(nèi)容涵蓋學(xué)生學(xué)習(xí)全過程，包括學(xué)習(xí)態(tài)度（包括學(xué)習(xí)積極性、主動性、自主性）、學(xué)習(xí)能力和制作技能（包括學(xué)習(xí)方式和方法、選擇學(xué)習(xí)資源的合理性和有效性、動手能力、制作熟練程度）、學(xué)習(xí)效果（指獨立完成課程學(xué)習(xí)內(nèi)容、作業(yè)、制作環(huán)節(jié)的數(shù)量與質(zhì)量）三個方面。過程考核成績應(yīng)占考核總成績的50%，其中平日表現(xiàn)占10%，素質(zhì)考核占10%，實操考核占30%。平時表現(xiàn)考核是根據(jù)學(xué)生出勤、學(xué)習(xí)態(tài)度、課堂表現(xiàn)、平時作業(yè)和回答問題情況，評定成績。素質(zhì)考核是根據(jù)學(xué)生的生產(chǎn)紀律、文明生產(chǎn)、團隊合作和小組或團隊評價，評定成績。實操考核是在項目實施過程中根據(jù)學(xué)生的任務(wù)方案、工具使用、操作情況、任務(wù)完成質(zhì)量和6S管理，評定成績。期末考核以閉卷方式（占考核總成績的50%）對學(xué)生理論知識掌握情況、分析計算能力，靈活運用知識能力進行考核。

3 課程特色

3.1 教學(xué)內(nèi)容“五對接” 經(jīng)過對煙臺周邊多家工業(yè)企業(yè)調(diào)研，逐步優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，做到教學(xué)內(nèi)容對接工業(yè)企業(yè)，對接維修電工、電氣設(shè)備安裝工等職業(yè)崗位，對接國家資格標(biāo)準，對接企業(yè)工作過程，對接行業(yè)技術(shù)標(biāo)準。

3.2 教學(xué)模式“三融合” 圍繞自動化設(shè)備安裝與維護的崗位要求，引入維修電工、電氣設(shè)備安裝工等國家職業(yè)資格標(biāo)準，以真實項目為載體，以工業(yè)過程為依據(jù)，完成課程教學(xué)目標(biāo)。

3.3 “學(xué)、練、賽”統(tǒng)一 學(xué)生的學(xué)習(xí)、技能訓(xùn)練與全國職業(yè)院校技能大賽“自動化線安裝與調(diào)試”賽項相統(tǒng)一，課程內(nèi)容兼顧了技能大賽的內(nèi)容，注重按照競賽模式進行技能訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索和團隊協(xié)作精神。

4 結(jié)束語

《柔性自動化生產(chǎn)線調(diào)試》是一門綜合性和實踐性很強的工程應(yīng)用性課程，課程應(yīng)針對特定的工作崗位，以職業(yè)技能的提升為核心，兼顧學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)，通過基于工作過程的課程建設(shè)，實現(xiàn)學(xué)校與企業(yè)的對接，突出人才培養(yǎng)的針對性、一致性和職業(yè)院校培養(yǎng)技術(shù)技能型人才、服務(wù)社會的職能，對于其他課程建設(shè)有一定的借鑒作用。

參考文獻：

篇（8）

中圖分類號：G712 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-5727（2012）12-0102-02

《自動化設(shè)備及生產(chǎn)線》是機電一體化專業(yè)、數(shù)控專業(yè)等必修的一門課程，涉及機械技術(shù)、電子技術(shù)、計算機技術(shù)、液壓氣動技術(shù)、傳感器技術(shù)、可編程控制技術(shù)等相關(guān)知識，是一門綜合應(yīng)用能力較強的課程。學(xué)生通過課程的學(xué)習(xí)，要掌握各種自動化設(shè)備及生產(chǎn)線的運行控制原理、安裝與調(diào)試的基本技能。要想教好、學(xué)好這門課程，必須讓學(xué)生將相關(guān)基礎(chǔ)專業(yè)課的知識有機融合在一起，構(gòu)建一個完整的知識體系。教師采用的教學(xué)方法不得當(dāng)，就不利于學(xué)生構(gòu)建完整的知識體系，往往顧此失彼，不利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合技能，更不能滿足企業(yè)的要求。有鑒于此，在《自動化設(shè)備及生產(chǎn)線》課程教學(xué)過程中采用項目教學(xué)法，能夠調(diào)動起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，高質(zhì)量地完成教學(xué)目標(biāo)，增強學(xué)生的職業(yè)技能，并逐步培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維能力、綜合思考與動手能力、團隊合作精神、創(chuàng)造能力和進取精神。同時，采用項目教學(xué)法，符合職業(yè)教育“以就業(yè)為導(dǎo)向、以能力為本位”的基本要求，符合職業(yè)教育的培養(yǎng)目標(biāo)。筆者擬結(jié)合實際案例，闡述項目教學(xué)法在《自動化設(shè)備及生產(chǎn)線》課程中的應(yīng)用。

項目教學(xué)法概述

項目教學(xué)法是以典型產(chǎn)品為載體設(shè)計學(xué)習(xí)項目，以工作過程為線索設(shè)置課程教學(xué)過程，按照工作的相關(guān)性來組織課程的教學(xué)內(nèi)容，以職業(yè)能力的形成為依據(jù)選擇課程內(nèi)容并以完成工作任務(wù)為主要學(xué)習(xí)目的的教學(xué)模式。項目教學(xué)法的最大特點是“以用促學(xué)”，即以任務(wù)為驅(qū)動，將工作作為課程內(nèi)容的載體，實現(xiàn)理論知識與實踐技能的有效整合，以項目為主線、學(xué)生為主體，改變以往“教師講，學(xué)生聽”被動的教學(xué)模式，創(chuàng)造學(xué)生主動參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的教學(xué)模式。

筆者所闡述的項目教學(xué)法是在自動化柔性生產(chǎn)線MPS實訓(xùn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，以生產(chǎn)線的工作過程和工作站為依據(jù)，合理設(shè)置項目教學(xué)的各個工作任務(wù)，把理論知識與實踐技能有效結(jié)合，實現(xiàn)自動化設(shè)備及生產(chǎn)線課程的一體化教學(xué)。

項目教學(xué)法的典型應(yīng)用

自動化柔性生產(chǎn)線MPS實訓(xùn)設(shè)備是一種最為典型的機電一體化、自動化類產(chǎn)品，它是在接近工業(yè)生產(chǎn)制造現(xiàn)場基礎(chǔ)上又針對教學(xué)進行了專門設(shè)計，強化了各種控制技術(shù)和工程實踐能力。該實訓(xùn)設(shè)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(tǒng)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(tǒng)獨立控制，可以學(xué)習(xí)簡單的基本工作站的安裝與調(diào)試，也可以學(xué)習(xí)復(fù)雜系統(tǒng)的控制、編程、裝配和調(diào)試技術(shù)。

機械手搬運站是MPS實訓(xùn)設(shè)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(diào)試為例闡述項目教學(xué)法在自動化設(shè)備及生產(chǎn)線課程中的應(yīng)用。

創(chuàng)設(shè)情境，任務(wù)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(xué)生了解柔性加工生產(chǎn)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(diào)試，通過關(guān)鍵問題的引入，分析該工作站的結(jié)構(gòu)組成與調(diào)試方法，明確工作目標(biāo)，引入工作任務(wù)。教師活動與學(xué)生活動如表1所示。

明確目標(biāo)，確定任務(wù) 通過情境設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生明確工作目標(biāo)，布置工作任務(wù)，并下發(fā)工作任務(wù)單。機械手搬運站的安裝與調(diào)試主要涉及機械裝置、氣動裝置、控制系統(tǒng)和程序調(diào)試四部分，考慮到中職學(xué)生的特點和項目主要目標(biāo)，在該次課設(shè)計了兩個工作任務(wù)，如表2所示。

分析任務(wù)，制定計劃 學(xué)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(wù)單后，根據(jù)任務(wù)要求，進行工作任務(wù)細分并制定工作計劃，教師可以指導(dǎo)其開展工作。根據(jù)機械手搬運站安裝與調(diào)試的工作要求，學(xué)生制定的工作計劃如表3所示。

任務(wù)實施，互動交流 在明確工作任務(wù)和制定工作計劃后，學(xué)生在組長帶領(lǐng)下，在教師指導(dǎo)下，協(xié)作完成任務(wù)，教師深入到學(xué)生之中，了解學(xué)生的工作情況，指導(dǎo)點撥并幫助學(xué)生處理難解決的問題。學(xué)生在完成任務(wù)之后，在教師引導(dǎo)下對完成的項目任務(wù)中所涉及的相關(guān)理論知識進行歸納總結(jié)，互相交流，并提出知識擴展和創(chuàng)新之處。表5展示了機械手搬運站安裝與調(diào)試的任務(wù)實施過程。

任務(wù)考核，成果展示 任務(wù)考核和成果展示，是開展項目教學(xué)活動不可或缺的一個環(huán)節(jié)，考核內(nèi)容分5S管理、成果展示、項目創(chuàng)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(wù)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(wù)的驗收和班組成員的表現(xiàn)，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(xué)生個人進行評價，讓學(xué)生明確在項目學(xué)習(xí)中自己的優(yōu)點，更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，同時了解存在的問題，完善以后的項目學(xué)習(xí)。

任務(wù)延伸，知識匯總 工作任務(wù)完成后，為了項目學(xué)習(xí)的延續(xù)，教師根據(jù)下次工作任務(wù)，讓學(xué)生利用業(yè)余時間研究機械手搬運站控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試和PLC程序調(diào)試等內(nèi)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(diào)試做好準備工作。

通過項目教學(xué)法在《自動化設(shè)備及生產(chǎn)線》課程中的應(yīng)用，有效地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，突出了工作任務(wù)的完成，體現(xiàn)了以學(xué)生為主體，教師為指導(dǎo)，“做中學(xué)，做中教”的教學(xué)理念，同時注重開發(fā)培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力、強化團隊協(xié)作精神、注重工程實踐能力的提高應(yīng)用，最終使學(xué)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(yè)習(xí)慣與職業(yè)素養(yǎng)，為今后走上工作崗位打下堅實的基礎(chǔ)。

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[5]章國華.典型生產(chǎn)線原理、安裝與調(diào)試[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2009.

篇（9）

一、設(shè)備故障的定義

設(shè)備故障，是指設(shè)備失去或降低其規(guī)定功能的現(xiàn)象，表現(xiàn)為設(shè)備的某些零件失去原有的精度或性能，使設(shè)備不能正常運行、技術(shù)性能降低，使設(shè)備中斷生產(chǎn)或效率降低而影響生產(chǎn)。根據(jù)設(shè)備在其壽命周期內(nèi)，由于磨損或操作使用等方面的原因，使設(shè)備暫時喪失其規(guī)定功能的狀況，設(shè)備故障主要分為2種：突發(fā)故障：突然發(fā)生的故障。發(fā)生時間隨機，較難預(yù)料，設(shè)備使用功能喪失。劣化故障：由于設(shè)備性能的逐漸劣化所引起的故障。發(fā)生速度慢，有規(guī)律可循，局部功能喪失。

二、設(shè)備故障率

設(shè)備故障率是指設(shè)備在應(yīng)開動時間內(nèi)，產(chǎn)生的設(shè)備故障時間與應(yīng)開動時間的比值：

P=設(shè)備故障時間/設(shè)備應(yīng)開動時間

實踐證明，設(shè)備的故障率隨時間的推移呈圖示曲線形狀，這就是著名的“浴盆曲線”。設(shè)備維修期內(nèi)的設(shè)備故障狀態(tài)分三個時期：初始故障期：故障率由高而低。材料缺陷、設(shè)計制造質(zhì)量差、裝配失誤等原因造成。偶發(fā)故障期：故障率低且穩(wěn)定，由于維護不好或操作失誤造成，最佳工作期。耗損故障期：故障率急劇升高，磨損嚴重，有效壽命結(jié)束。

設(shè)備管理是以設(shè)備為研究對象，追求設(shè)備綜合效率，應(yīng)用一系列理論、方法，通過技術(shù)、經(jīng)濟、組織，對設(shè)備的物質(zhì)運動和價值運動進行全過程的科學(xué)型管理。

設(shè)備管理的基礎(chǔ)源于對生產(chǎn)線設(shè)備故障率的統(tǒng)計及分析。

目前，通用的設(shè)備故障率的統(tǒng)計一般有2種方法：平均故障率法和最大故障率。

1、平均故障率：生產(chǎn)線所有設(shè)備的故障時間總和與生產(chǎn)線所有設(shè)備生產(chǎn)時間總和；2、最大故障率：生產(chǎn)線故障時間最長的設(shè)備的故障率代表整線設(shè)備故障率。

但是根據(jù)筆者多年設(shè)備管理經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)以上2種方法均存在著不同程度的缺陷。平均故障率法：生產(chǎn)線設(shè)備臺數(shù)多的話，將會掩蓋個別設(shè)備高故障率的現(xiàn)象，盡管故障率很低，但并不能說明生產(chǎn)線的效率一定高。最大故障率法：僅以一臺設(shè)備的故障率來顯示整條線的故障率，以點帶面，在設(shè)備數(shù)量眾多，且有著并行工序的情況下，一臺設(shè)備的故障率是無法影響整線效率的，這樣的統(tǒng)計方法顯然是不科學(xué)的。所以，從科學(xué)統(tǒng)計出發(fā)，真實反映設(shè)備故障對生產(chǎn)的影響，需要對設(shè)備可動率的統(tǒng)計方法進行改進。

三、創(chuàng)新型故障率統(tǒng)計

以江南某大型發(fā)動機氣缸體機加工生產(chǎn)線為例，該生產(chǎn)線以德國進口加工中心設(shè)備為主。主要通過龍門式機械手、滾道進行工件輸送。在統(tǒng)計故障率時，將整條生產(chǎn)線劃分為多個段落，再通過段落匯總出整線故障率，主要思路及方法如下：

1）以機械手、上下在制口作為段落劃分依據(jù)，根據(jù)段落影響原則，將生產(chǎn)線設(shè)備劃分為多個段落。這樣可以有效降低可動率計算分母，使統(tǒng)計更加科學(xué)：①以機械手及關(guān)聯(lián)機床為段落劃分；②無機械手設(shè)備以前后有上下在制點劃分為段落。

2）生產(chǎn)時間的統(tǒng)計，將段落作為一個整體設(shè)備來統(tǒng)計生產(chǎn)時間，例如有個段落由4臺機床組成，每臺每天工作100分鐘，整體的生產(chǎn)時間應(yīng)為4臺總生產(chǎn)時間400÷4=100分鐘。

3）并行、串行工序分類統(tǒng)計

對于設(shè)備故障統(tǒng)計的一刀切的算法，存在著不合理性：

①對于整段設(shè)備，如果是由串行機床組成，則單臺設(shè)備的故障，均會影響整段設(shè)備的生產(chǎn)：

段落故障時間=機床1+機床2+機床3

②對于整段設(shè)備，如果存在著并行機床（加工內(nèi)容相同），一臺設(shè)備的故障，僅僅影響了效率的一部分，若是關(guān)聯(lián)的機械手故障，則可以認為引起了整段設(shè)備整體故障。

例如：一臺機械手，關(guān)聯(lián)4臺并行機床。機床1故障20分鐘，機床2故障40分鐘，整段生產(chǎn)時間100分鐘。

則實際對生產(chǎn)影響的故障時間為：20÷4+40÷4=15分

若機械手故障20分鐘，則會影響整段生產(chǎn)，所以實際對生產(chǎn)影響的故障時間為20分。

③對于整段設(shè)備由并行機床、串行機床混合組成，則需將以上2種計算方法混合應(yīng)用。

4）故障故障時間不重復(fù)計算

①并行設(shè)備

由于并行設(shè)備已經(jīng)在故障統(tǒng)計中考慮了效率的折算，所以并行設(shè)備之間的重疊故障時間在理論上是不存在的。

②并行設(shè)備&機械手

由于機械手與各并行機床在實際意義上相當(dāng)于串行，所以機械手與各并行機床的故障是存在重疊的，應(yīng)該扣除。

例如：機床1.1故障時間8：00-8：20，故障20分；機床1.2故障時間8：10-8：18，故障8分；機械手故障時間8：10-8：25，故障15分。

按照我們上面的算法，不考慮重疊時間，整個段落的故障時間應(yīng)該為：（20+8）÷2+15=29分。

這里面就有個問題了，根據(jù)上述情況，機械手（8：10-8：25）的15分的故障時間應(yīng)該算為整個段落的故障時間，而此時機床1.1和機床1.2不管是不是故障，這一段時間內(nèi)都是整段故障了，而機床1.1（8：00-8：10）這段時間實際上僅影響生產(chǎn)效率一半，所以正確的故障時間應(yīng)該為：10÷2+15=20分。

這樣算來差距還是很大了，根據(jù)機械手與機床1的重疊故障時間為10分，機械手與機床2的重疊故障時間為8分，所以正確的計算方法應(yīng)該是：（20+8-10-8）÷2+15=20分。

③串行設(shè)備&機械手

該段落內(nèi)如果均為串行設(shè)備，機械手不管是否存在，都應(yīng)算作與機加工設(shè)備串行。

同一段落內(nèi)，串行設(shè)備由于任意一臺故障均是影響整個段落生產(chǎn)，故應(yīng)該在故障中扣除：例如：機床1故障時間8：00-8：20，故障20分；機床2故障時間8：10-8：15，故障15分；機床3故障時間8：15-8：30，故障15分。按照傳統(tǒng)意義的故障統(tǒng)計，總共的故障時間應(yīng)為：20+15+15=50分。

但是整個段落是在8：00至8：30之間故障，實際故障時間為30分，所以機床2（8：10至8：15）故障的15分以及機床3（8：15至8：20）的5分的故障時間應(yīng)為重疊時間，正確的算法應(yīng)該是：20+15+15-15-5=30分。

四、總結(jié)

篇（10）

在“互聯(lián)網(wǎng)+”及信息技術(shù)不斷成熟發(fā)展的背景下，智能化時代的大局已經(jīng)初步形成，而智能化的初期表現(xiàn)就是生產(chǎn)自動化。在計算機技術(shù)、電子信息技術(shù)的共同作用下，自動化生產(chǎn)線早已成為了現(xiàn)實，現(xiàn)如今，自動化生產(chǎn)線面臨著新一輪的技術(shù)革新，其必須與最新的計算機控制技術(shù)相結(jié)合，形成更為智能化的發(fā)展。

一、計算機控制技術(shù)與自動化生產(chǎn)線概述

計算機控制技術(shù)是基于計算機編程而實現(xiàn)的電子控制技術(shù)，其采用電子控制元件與計算機后臺控制模塊相對接，電子元器件就可按照計算機內(nèi)置編程來完成相應(yīng)的工作任務(wù)。與此同時，工廠中必須安裝相應(yīng)的自動化生產(chǎn)線，自動化生產(chǎn)線上集成了生產(chǎn)某種類產(chǎn)品所必需的各類機器設(shè)備，這些機器設(shè)備中都安裝了電子控制元部件，自動化生產(chǎn)線上的流程實現(xiàn)了對接，在第一個流程開始工作之后，后面的流程就會形成相應(yīng)的自動運轉(zhuǎn)。這種自動化生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計比較復(fù)雜，需要安裝很多電子元器件，這些元件有的是感應(yīng)運作，有的是按照編好的程序運作，最終實現(xiàn)個流程的相互配合。而在智能自動化生產(chǎn)線中，其不僅可以按照既定的流程完成生產(chǎn)任務(wù)，還可以根有很多功能上的拓展，比如智能化的識別、調(diào)整、修復(fù)、挑揀、標(biāo)注等功能，甚至是智能化的設(shè)計、改造功能。

二、計算機控制技術(shù)在自動化生產(chǎn)線中的應(yīng)用

(一)自動化生產(chǎn)線中的計算機控制設(shè)備結(jié)構(gòu)及優(yōu)化計算機控制技術(shù)實際上也是依托計算機硬件設(shè)備而實現(xiàn)的，所以在自動化生產(chǎn)線中需要相應(yīng)的計算機總控后臺及相應(yīng)設(shè)備。在計算機控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要計算機硬件設(shè)備、電路連接器、電子控制元件以及各類擴展單元。一般小型的自動化生產(chǎn)線的控制元件不會太多，相應(yīng)的計算機控制設(shè)備也比較簡單，但是大型的自動化生產(chǎn)線都有計算機總控后臺，計算機總控后臺也是專業(yè)設(shè)計生產(chǎn)的，并不是一臺普通計算機就能夠直接進行應(yīng)用的。而在自動化生產(chǎn)線的不斷優(yōu)化發(fā)展中，計算機控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)以及所使用的配件也是在不斷優(yōu)化的。僅僅是從計算機控制設(shè)備的CPU來看，其就在不斷更新?lián)Q代，以提高計算機控制的效率。在智能化生產(chǎn)線的發(fā)展中，計算機控制設(shè)備也必須是智能化的構(gòu)成，其可以進行更為強大的內(nèi)部信息和程序處理，并能夠?qū)Τ霈F(xiàn)的問題作出自動化的分析和處理。

(二)自動化生產(chǎn)線中計算機控制器程序設(shè)計及優(yōu)化在由計算機控制的自動化生產(chǎn)線中可以按照既定的功能編程來完成每一步的生產(chǎn)任務(wù)，同時完成各類檢測要求，現(xiàn)如今的自動化生產(chǎn)線執(zhí)行效率高，出錯率低。之所以能夠?qū)崿F(xiàn)自動化的生產(chǎn)，除了在機械設(shè)備上做出了相應(yīng)的協(xié)調(diào)配合設(shè)計之外，最主要依賴的還是計算機總控設(shè)備，也就是計算機控制器，其所具備的程序設(shè)計功能是支持和保障機械設(shè)備自動化運作的關(guān)鍵。在自動化生產(chǎn)線中所應(yīng)用的計算機控制器是可以進行編程的，其一般在出廠時就內(nèi)置了各種生產(chǎn)程序，但是在實際應(yīng)用過程中，其所具備的程序設(shè)計擴展功能可以實現(xiàn)自動化生產(chǎn)線功能的進一步拓展。而且現(xiàn)如今所使用的機械編程比計算機編程要簡單一些，其有一些已經(jīng)合成的編程控制模塊，可以拿來直接應(yīng)用，不需要再從頭進行原始編程操作。對計算機控制器程序進行優(yōu)化可以從企業(yè)自動化生產(chǎn)線的工藝和功能要求方面來進行分析，從而提高生產(chǎn)效率。

(三)自動化生產(chǎn)線中控制總線的應(yīng)用及優(yōu)化計算機控制下的自動化生產(chǎn)線中需要由控制總線來進行連接，因為在計算機信息技術(shù)中的數(shù)據(jù)信息無法直接傳輸給機械設(shè)備來進行識別，必須要通過控制總線來實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息和模擬信息之間的轉(zhuǎn)換，從而讓機械設(shè)備可以根據(jù)接收到的指令來完成相應(yīng)的工作。一般在自動化生產(chǎn)線中總線從計算機控制系統(tǒng)中接出之后，連接到智能化遠程的處理器以及變頻器中，相應(yīng)的機械設(shè)備上的控制器就可以完成相應(yīng)的操作。具體在總線應(yīng)用中需要采用節(jié)約總線并提高數(shù)據(jù)傳輸效率的方案，從而提高總線控制的運行效率，中間配置上相應(yīng)的轉(zhuǎn)換設(shè)備以及測量控制器，實現(xiàn)對各類機械設(shè)備的控制。