自動化生產線設計匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇自動化生產線設計范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

1、引言

現代化的自動生產設備的最大特點是它的綜合性和系統性，在這里，機械技術、微電子技術、電工電子技術、傳感測試技術、接口技術、信息變換技術、網絡通信技術等多種技術有機地結合，并綜合應用到生產設備中；而系統性指的是，生產線的傳感檢測、傳輸與處理、控制、執行與驅動等機構在微處理單元的控制下協調有序地工作，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用在現代化的自動生產設備中，擔負著生產線的大腦——微處理單元的角色。因此，培養掌握機電一體化技術，掌握PLC技術及PLC網絡技術的技術人材是當務之急。

而一套基于PLC技術的自動化生產線實訓考核設備可以模擬一個與實際生產情況十分接近的控制過程，使學習者得到一個非常接近于實際的教學設備環境，從而縮短了理論教學與實際應用之間的距離。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進行分揀。

2、系統的硬件設計

自動分揀站是自動化生產線的最末單元，主要結構組成為：傳送和分揀機構，傳動帶驅動機構，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

傳送和分揀機構主要由傳送帶、出料滑槽、推料（分揀）氣缸、漫射式光電傳感器、光纖傳感器、磁感應接近式傳感器組成。傳送已經加工、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。導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，電機運轉驅動傳送帶工作，把工件帶進分揀區，如果進入分揀區工件為白色，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。自動生產線的加工結束。

2.2 傳動帶驅動機構

傳動帶驅動機構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、聯軸器等組成。三相電機是傳動機構的主要部分，電動機轉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。聯軸器由于把電動機的軸和輸送帶主動輪的軸聯接起來，從而組成一個傳動機構。

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。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接近開關。每個分揀氣缸的電磁閥都分別對應一個電磁控制端。

自動分揀站設備機械裝配和傳感器安裝效果圖，如圖1所示。

2.4 PLC控制

設備的工作目標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，要求使用旋轉編碼器作定位檢測。并且工件材料和芯體顏色屬性應在推料氣缸前的適應位置被檢測出來。

圖1自動分揀站效果圖

設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，表示設備準備好。否則，該指示燈以1Hz 頻率閃爍。

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

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束。僅當工件被推出滑槽后，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，當變頻器的頻率設定值由HMI指定時，該頻率設定值是一個隨機數，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，以實現電機速度連續調整。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。順序控制設計法的基本思想是將系統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， 在任何一步內各輸出量的狀態不變。 使系統由當前步進入下一步的信號稱為轉換條件， 它可以是外部的輸入信號， 如按鈕、 限位開關的通斷等。也可以是 PLC 內部產生的信號， 如定時器和計數器的觸點信號。 使用順序控制設計方法時，首先根據系統的工藝流程， 畫出順序功能圖， 再根據順序功能圖畫出梯形圖來完成程序設計。

參考文獻

[1]田淑珍.可編程控制器原理及應用[M].北京：機械工業出版社.2005.

篇（2）

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

[1]饒運清，鄧建春，趙天奇，等.FMS集成設計系統的研究與開發[J].華中理工學報.1999，12（5）：18-22.

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

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

篇（3）

為了確保生產業的柔性和效率得到同步提高，縮小產品生產時間，減少生產成本，柔性自動化系統由此誕生。柔性自動化生產線的裝置能得到有效的利用，生產水平保持穩定，提高生產質量，工作靈活，加強產品應變能力。如今在國外，對柔性自動化生產線領域的研究已經十分成熟，同時得到廣泛運用。而我國大部分自動化生產線還沒有自行研發的權力，依然是以模仿國外自動化生產線為中心，因此，我們有必要提高自動化生產線研究工作的效率，推進我國柔性自動化生產線的發展。

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系統進行第一步工作，其中需要進行的工作有：硬件系統設為默認狀態、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內部工作，程序在PLC出廠的時候就己經確定好了的，與客戶的程序控制沒有關系，通常都比較穩定，運轉時間不長。

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，處理好和外設的通訊系統。第三，更新時鐘、寄存器。當CPU為RUN模式的情況下，它會反復進行掃描；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，程序實施階段，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存入內存相對的寄存器中。這時，寄存器就會刷新。然后進入程序實施階段，在程序實施階段和輸出更新階段，寄存器和外界是隔離狀態，不管輸入的信號怎樣改變，它的內容不會被改變，一直到開始下一次輸入采樣階段，才可以重新輸入內容。

按照PLC梯形圖程序的掃描標準，在程序實施階段PLC是以先左后右、先上后下的規律進行掃描的。如果出現程序跳轉命令時，就會按照跳轉條件來確定程序的跳轉位置。當命令中關系到輸入、輸出的狀態時，PLC就應該從寄存器中“讀入”上一次階段采用的相應連接終端的狀態，然后進行相關運算，將其結果存入寄存器中。對于寄存器而言，每個元件的狀態都會跟隨程序實施的步驟進行改變。

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，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。當檢查出嚴重錯誤時，CPU強迫調制為STOP模式，終止一切掃描工作。

2 柔性自動化生產線

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

物流系統一定要可以自行完成物質的存儲、運輸、卸運、管理等工作，所以把物流系統分成三個子系統，也就是物質的存儲、運輸及卸運系統。實施系統完成物件的加工、檢驗和包裝等生產活動，每條柔性自動化生產線，它們的實施系統也不一樣，而且對于物件的處理系統也不同。[2] 控制系統就是進行柔性自動化生產線上的管理、監控工作，還包括生產中監督過程。

3 柔性自動化生產線的工作過程

3.1 最開始，物件放在上料檢定站的盤里。開始運轉時，轉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，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，轉盤自動旋轉，進行加工；加工完之后，轉盤又自行旋轉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，由步進電機驅動器帶動進行旋轉，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進行歸類，分別推入與之相應的槽中，并使其有序地分布。

4 柔性自動化生產線對設備的要求

通常而言，不是隨便什么設備都能夠歸入柔性自動化生產線生產的，柔性自動化生產線對其設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線中設備最主要的特點，因為柔性自動化生產線是自動化要求很高的生產線，成本高，所以要求生產線中設備的數量盡可能少，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，還能夠確保工作的生產質量。

4.2 高柔性與高生產率

以柔性化機械制件加工生產線所使用的制造機器為例，為了達到生產柔性化和生產率高的標準，這幾年來對于制造機器的研究出現了兩個發展趨勢：柔性化結合制造機器、模塊化再生產中心。柔性化結合制造機器又叫做可調式機床，它是把以前用于大批量生產的車床進行柔性化。模塊化再生產中心就是把再生產中心也建設成通過許多通用零件、規范模塊構成，按照加工目標的不同需要構成不一樣的再生產中心。

4.3 易控制性

柔性自動化生產線是通過計算機管控的集成化生產線體系，所運用的一切設備必須能夠納入整個管控體系。所以，生產線的管控系統必須可以自動控制，當生產目標發生改變時可以自行調整。[3]

5 結束語

柔性自動化生產線是關系很多學科、各種技術，其中包括計算機、通信技術等等。此系統的重要部分就是控制系統，此系統中的控制系統運用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的工作。經過實驗證明，發現這一系統很值得參考。

參考文獻

篇（4）

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2012）04C-0058-02

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

一、課程設計的基本思想

美國著名的教育心理學家和杰出的教學設計理論家加涅提出“為學習設計教學”，意指是運用系統方法分析教學問題和確定教學目標，建立解決教學問題的策略方案、試行解決方案、評價試行結果和對方案進行修改的過程，是在教學之前對教學過程中的一切預先籌劃、安排教學情境，以期達到教學目標的系統設計。現代教學設計突出以學生學習活動為中心，重視對學生學習心理的分析和研究，依據學生學習的規律設計教學活動，從而最大幅度地提高學生學習效率，促進學生科學素養的全面發展。

基于工作過程的課程設計以行動體系為基礎，將學習領域轉化為行動領域，讓受訓者經歷完整的工作過程，在完成典型的具有綜合性的工作任務過程中獲取工作過程知識，解決“在工作中學習”和“在學習中工作”的問題。基于此理論確立課程設計的基本思想為：以實際崗位為參照，按照“校企合作、工學結合、專業教育與職業教育融通，工學交替、實境育人”的思路，根據專業職業崗位能力要求，以仿真工業現場——實訓平臺為載體，采用項目化教學，強調以工作任務為依托組織教學內容，以學生為主體開展教學活動，確立學生的中心角色和教師的主導作用，以服務專業能力的培養為中心。

二、課程設計

（一）典型的工作任務分析

通過開展電氣自動化專業畢業生就業崗位的調研，并結合行業、企業和本地區對人才需求的狀況，歸納出柳州鐵道職業技術學院電氣自動化技術專業首次就業崗位是自動化生產線的維修電工、調試員、機電設備維修員等，未來發展崗位是車間電氣技術員、PLC程序設計員及系統維護技術骨干和班組長等基層管理者。以上職業崗位要求具有運行分析、故障檢測、維修保養及編寫整理技術文檔、設備技術改造等專業技能。針對首次就業崗位和發展崗位工作任務分析，依據在實際工作中出現的頻率、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是：機械設備的安裝與調試、電氣設備的規劃與安裝、傳感器的安裝與使用、氣動回路的安裝與調試、PLC程序的編制與調試、HMI（人機界面）的設計、設備故障的判斷與排除等。

（二）課程目標

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

（三）學習情景的創設

采用基于行動導向的方法進行設計，經多方面調研、探討，開發設計了9個學習情境，每個情景由若干任務構成。每一個情境的實施都是一個完整的工作過程，并按認知規律和職業成長規律，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，該課程設置了參觀企業整體生產線工作過程、拆裝調試亞龍335B自動線各工作站、聯機調試亞龍221柔性生產線三大部分漸進學習。每一部分的教學學習目標和學習情境明確，課程教學載體由易到難，從簡單拆裝到氣路連接，從硬件設計到軟件實現，從機械控制到人機界面，激發學生的興趣，讓學生掌握技術的同時也對今后的就業崗位有所了解，增強學生學習的自覺性和責任感，實現技能提高與素質教育雙贏。

（四）教學實施策略

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

實施過程中，要做到“師生角色轉換”，教師起發動、組織、協調、伴隨作用，教師不能包辦代替，而是應注重發揮學生的學習潛能及集體智慧，充分發揮學生的學習主動性，著重培養學生的能力，讓學生有機會應用他們所學的知識解決實際問題；將真實的工作場所模擬到學習環境中，使學生感受到企業員工的身份，得以在其中進行自由探索、強調“協作學習”，學生在教師的組織和引導下共同討論和交流，進行協商和辯論，先內部協商，然后再相互協商，強調信息資源的利用。為了使學生主動探索，教師必須為學生提供各種信息資源，包括各種類型的教學媒體和教學資料，強調教學過程的最終目的是讓學生獲取工作知識、工作技能，而非完成教學任務。

實施過程中，應兼顧專業能力、方法能力、社會能力的培養，尤其注重學習能力的培養，提高學生的分析問題、解決問題的能力，使學生從學習中得到成功的體驗，增強學習興趣和學習的信心，從而實現課程的培養目標。

（五）課程考核

課程成績評定基于發展的教學評價觀，包含過程性的考核和結果性的考核。過程性考核包含工作態度的評價、工作過程步驟與方法評價、知識的應用評價等。結果性考核包含項目所涵蓋的應知部分的評價、應會部分的評價、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，對每個學習任務中通過學生自我評價、團隊評價、教師評價的方式進行，全面客觀地評價學生在實施過程中的表現情況，注重學生答辯及講演，提高學生語言表達與交流的社會能力；注重學生動手能力和實踐中分析問題、解決問題能力的考核，對在學習和應用上有創新的學生應予特別鼓勵。

三、高素質的教師隊伍是取得良好效果的有力保障

工學結合實施的關鍵是要有一支理論基礎扎實、技術應用能力較強的“雙師型”師資隊伍。在實施項目化教學中，教師應具備這樣的素質：一是具有良好的師德；二是具有較深厚的理論功底，較寬的專業知識面和很強的綜合能力；三是具有較強的實踐經驗。

教師素質和技能的高低直接關系到課程教學的質量和水平，工學結合必須有足夠數量和水平的“雙師型”教師作保障。德國職業教育之所以居于領先地位，是因為他們具備大量既懂專業知識，又有豐富實踐經驗的“雙師型”人才。當前從事職業教育的教師最為缺乏的是實踐經驗，“雙師型”教師數量不足，他們對新技術新工藝缺乏了解。對此，應通過以下途徑來彌補：一是制訂“雙師型”教師建設目標和規劃；二是選派專任教師到企業擔任管理和指導人員，全程參與生產管理，接觸專業前沿知識和最新技術，扎扎實實地實踐新技術；三是制定政策，通過高待遇，爭取當地企業的支持，聘請富有實際工作經驗的專業技術人員和能工巧匠在校內外實訓現場做指導教師；四是引入企業具有“雙師”素質的技術人員到校任教，建設一支素質優良的專兼職教師隊伍。

課程的教學設計是一項復雜的工作，每一個環節都值得去探討，教師下的工夫越多，教學效果就越好。教學設計是教師教學準備工作的重要組成部分，也是課程建設的重要內容之一。工作過程導向的課程依托載體，實現了理論與實踐一體化，把學生放在主體地位，有利于培養學生的綜合職業能力。

【參考文獻】

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［3］趙志群，王緯波.基于設計導向的職業教育思想［J］.職業技術教育，2005（19）

［4］張運剛，宋小春.從入門到精通（西門子工業網絡通信實戰）［M］.北京：人民郵電出版社，2007

篇（5）

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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篇（6）

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

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

為適應教學的需要，使學生更好地掌握PLC在工業自動化生產線上的應用，我院教學人員研制了基于PLC控制的自動化生產線教學設備，可以模擬企業中鋁電解電容器裝配自動生產的過程。該自動化生產線綜合應用了多種技術知識，如氣動控制技術、機械技術、傳感器應用技術、PLC控制和組網、步進電機位置控制和變頻器技術等，模擬一個與實際生產情況十分接近的控制過程。

一、自動化生產線系統的組成

鋁電解電容器裝配自動化生產線的組成：自動化生產線安裝在鋁合金導軌式實訓臺上，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，其組成結構圖如圖1所示。各工作站均設置一臺西門子S7-200系列PLC承擔其控制任務，各PLC的具體型號標示在圖上。另外，鋁電解電容器裝配自動化生產線設備是一套半開放式的設備，用戶在一定程度上也可根據自己的需要選擇設備組成工作站的數量、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。

設備中的各工作站均安放在實訓臺上，便于各個機械機構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構：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、模塊與實訓臺上接線端子排之間的連接方式采用安全導線連接，最大限度地滿足了綜合性實訓的要求。

二、自動化生產線的工作流程

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

鋁電解電容器裝配自動化生產線實訓教學設備的工作流程如圖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線中最為重要同時也是承擔任務最為繁重的工作站，其機械手是一個能實現4個自由度運動（即上升下降、伸出縮回、夾緊松開及旋轉）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動器進行驅動，其脈沖信號和驅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、自動化生產線系統的軟件實現

鋁電解電容器裝配自動化生產線教學設備的控制系統采用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而設計的編程工具軟件，為用戶開發、編輯和監控自己的應用程序提供了良好的編程環境。它簡單易學，能夠解決復雜的自動化任務；同時支持STL、LAD、FBD三種編程語言，用戶可以根據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。使用該軟件可根據控制系統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控。

四、PLC控制系統的通信

S7-200的通信接口為RS-485，通信協議使用PLC自帶標準的PPI協議進行數據通信。在使用PPI協議進行通信時，只能有一臺PLC或其他設備作為通信發起方，稱為主站，其他的PLC或設備只能被動地傳輸或接收數據，稱為從站。

在鋁電解電容器裝配自動化生產線中，5臺PLC分別控制5個工作站，因此需要將5臺PLC聯網，實現5臺PLC之間的數據傳送，完成自動化生產線的自動控制。在網絡中，指定輸送站為主站，其余各站為從站。各臺PLC之間通過RS-485串行通信實現互連，構成分布式的控制系統，如圖1所示。

鋁電解電容器裝配自動化生產線各工作站實現PPI通信組網的操作步驟如下：

1.設置各臺PLC的系統塊參數

使用PPI/RS485編程電纜分別對PPI網絡內每一臺PLC設置系統塊參數，即PLC地址和波特率的參數設置。PLC地址一般將輸送站的CPU系統塊的端口0設為1號站（主站），而將供料站、裝配站、加工站和分揀站的CPU系統塊的端口0分別設為2、3、4、5號站（從站），如圖1所示。另外，將5臺PLC的波特率統一設為187.5kbit/s，如果波特率不一致，可能會產生通信錯誤或失敗的現象。將5臺PLC的系統塊參數設置后，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絡連接

使用西門子專用的網絡連接器和連接線將每臺PLC連接成PPI網絡；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網絡內每一臺PLC及其相應地址。若網絡通信正常，會在該窗口顯示出PPI網絡內每一臺PLC及其相應的地址。

3.編寫主站網絡讀/寫程序段

借助網絡讀寫向導程序，可以快速簡單地配置復雜的網絡讀/寫指令（NETR/NETW）操作，并初始化指定的PLC為PPI主站模式，同時使能網絡讀/寫操作。在PPI網絡中，只有主站程序中使用網絡讀寫指令來讀寫從站信息，而從站程序沒有必要使用網絡讀寫指令。輸送站擔任著主站的角色，它接收來自按鈕/指示燈模塊的系統主令信號，讀取網絡上各從站的狀態信息，加以綜合后，向各從站發送控制要求，協調整個系統的工作。

4.編寫控制程序并運行調試

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

五、結 語

基于PLC的鋁電解電容器裝配自動化生產線教學設備在實訓室通過調試、運行，現已投入課堂教學，取得了良好的教學效果。此設備可以根據生產需要由學生自己編程并調試，不但使學生掌握氣動技術、PLC編程技術、傳感器與檢測技術、電機控制技術及自動化生產線的安裝與調試技術的綜合應用，而且使學生掌握自動化生產線設備現場管理和故障排除等技能，從而更好地培養學生的創新意識和動手實踐能力。

參考文獻：

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關鍵詞： 柔性自動化生產線；工作過程；課程建設

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

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

0 引言

隨著自動化技術和現代工業的發展，以柔性自動化生產線為代表的先進自動化設備在企業生產中應用越來越廣泛，為了適應企業需求，培養出符合企業崗位要求的技術技能型人才，實現學校與企業的對接，完成《柔性自動化生產線調試》課程建設成為高等職業教育解決問題的關鍵。

《柔性自動化生產線調試》課程是電氣自動化技術專業的核心課程之一，是一門綜合性和實踐性很強的工程應用性課程，傳統的授課方法能夠把相關知識點講授給學生，學生在學習過程中，動手的機會較少，難以調動學生的學習興趣和積極性，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的工作過程為依據，以實際技能操作為主線，提高學生的職業素養和實踐技能。

1 課程設計思路

本課程的建設如圖1所示，第一步是與行業企業技術人員共同分析崗位需求，列出這些職業或崗位的主要工作任務，確立崗位職業能力與工作過程。根據對典型工作任務分析的結果，對教學內容進行重組，并以此確定學習領域，再采用一定的教學方法，將學生職業能力培養的基本規律與課程系統化、學生專業能力、方法能力和社會能力相結合，形成以工作過程為導向，以學生為中心、教師引導、教學做一體化的課程。

2 課程設計

2.1 典型工作任務分析 經過對煙臺周邊企業進行調研發現：本課程針對的職業崗位是自動化設備與生產線的安裝調試維修工、PLC程序設計員、技術改造員及系統維護技術員等崗位，在生產一線從事自動化設備的操作、調試、維護、生產組織與管理工作及技術服務等工作。由此確定了典型工作任務是：自動化設備的安裝與調試、傳感器的安裝與使用、氣動系統的安裝與調試和PLC程序的編制與調試等。

2.2 課程載體和目標 通過對典型工作任務的進一步分析，將完成各項工作任務的知識點和技能點進行拆分重組，并與現有的柔性自動化生產線實訓設備進行反復對比分析，選擇了湖北眾友ZY36812B柔性自動化生產線作為課程的載體，通過課程的學習，學生不但能夠掌握自動化生產線及設備的操作能力、元器件識別和應用能力、設備的安裝調試能力、故障檢修和設備維護能力、工業網絡組建能力，自動線的簡單設計能力，還能夠全面培養其職業規范、職業道德與素養等綜合素質。

2.3 學習項目的創設 本課程學習項目的創設是遵循學生職業能力培養的基本規律，以工作過程為導向，序化教學內容，精心設計了8個學習項目，每個學習項目又分解為2-4個學習任務，共有25個學習性工作任務，以學生的職業能力培養為核心，把理論學習和技能訓練貫穿其中。

如圖2所示，課程主要包括企業生產線參觀學習和眾友ZY36812B柔性自動化生產線學習兩大部分。教學項目的設計做到了由易到難、由簡到繁和循序漸進。學生在企業參觀學習中了解生產線的基本功能、結構、組成和應用。在此基礎上，在眾友ZY36812B柔性自動化生產線學習過程中，學生學習各單元機械部分的拆卸與安裝、各單元電氣系統的接線、氣動系統的連接和PLC單站程序的編寫，然后，將柔性自動化生產線各單元通過Profibus-DP網絡組建工業控制網絡并進行通訊控制，在學習過程中，逐漸學會生產線的故障檢測與排除。

2.4 教學方法與手段 本課程采用工學交替、任務驅動、行動導向、“教、學、做”一體的教學組織形式，以學生為主體，教師為主導，教師是學習過程的組織者、協調人和引導人，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。根據項目內容靈活運用項目教學法、引導文法、學生分組討論法、案例教學法和現場教學法等教學方法，廣泛使用多媒體技術，激發學生的學習興趣，同時提供網站平臺，培養學生獨立學習能力，通過“工學交替”、課堂教學和頂崗實習相結合，優化教學過程，提高教學質量和效率，取得實效，既培養了學生分析問題與解決問題的能力，又鍛煉了學生的實踐動手能力。

2.5 考核評價 課程考核包括：過程考核和期末考核，過程考核內容涵蓋學生學習全過程，包括學習態度（包括學習積極性、主動性、自主性）、學習能力和制作技能（包括學習方式和方法、選擇學習資源的合理性和有效性、動手能力、制作熟練程度）、學習效果（指獨立完成課程學習內容、作業、制作環節的數量與質量）三個方面。過程考核成績應占考核總成績的50%，其中平日表現占10%，素質考核占10%，實操考核占30%。平時表現考核是根據學生出勤、學習態度、課堂表現、平時作業和回答問題情況，評定成績。素質考核是根據學生的生產紀律、文明生產、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學生的任務方案、工具使用、操作情況、任務完成質量和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 教學內容“五對接” 經過對煙臺周邊多家工業企業調研，逐步優化教學內容，做到教學內容對接工業企業，對接維修電工、電氣設備安裝工等職業崗位，對接國家資格標準，對接企業工作過程，對接行業技術標準。

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

3.3 “學、練、賽”統一 學生的學習、技能訓練與全國職業院校技能大賽“自動化線安裝與調試”賽項相統一，課程內容兼顧了技能大賽的內容，注重按照競賽模式進行技能訓練，培養學生勇于探索和團隊協作精神。

4 結束語

《柔性自動化生產線調試》是一門綜合性和實踐性很強的工程應用性課程，課程應針對特定的工作崗位，以職業技能的提升為核心，兼顧學生職業素養的培養，通過基于工作過程的課程建設，實現學校與企業的對接，突出人才培養的針對性、一致性和職業院校培養技術技能型人才、服務社會的職能，對于其他課程建設有一定的借鑒作用。

參考文獻：

篇（8）

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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篇（9）

一、設備故障的定義

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

二、設備故障率

設備故障率是指設備在應開動時間內，產生的設備故障時間與應開動時間的比值：

P=設備故障時間/設備應開動時間

實踐證明，設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”。設備維修期內的設備故障狀態分三個時期：初始故障期：故障率由高而低。材料缺陷、設計制造質量差、裝配失誤等原因造成。偶發故障期：故障率低且穩定，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，有效壽命結束。

設備管理是以設備為研究對象，追求設備綜合效率，應用一系列理論、方法，通過技術、經濟、組織，對設備的物質運動和價值運動進行全過程的科學型管理。

設備管理的基礎源于對生產線設備故障率的統計及分析。

目前，通用的設備故障率的統計一般有2種方法：平均故障率法和最大故障率。

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

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

三、創新型故障率統計

以江南某大型發動機氣缸體機加工生產線為例，該生產線以德國進口加工中心設備為主。主要通過龍門式機械手、滾道進行工件輸送。在統計故障率時，將整條生產線劃分為多個段落，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，根據段落影響原則，將生產線設備劃分為多個段落。這樣可以有效降低可動率計算分母，使統計更加科學：①以機械手及關聯機床為段落劃分；②無機械手設備以前后有上下在制點劃分為段落。

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

3）并行、串行工序分類統計

對于設備故障統計的一刀切的算法，存在著不合理性：

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

段落故障時間=機床1+機床2+機床3

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

例如：一臺機械手，關聯4臺并行機床。機床1故障20分鐘，機床2故障40分鐘，整段生產時間100分鐘。

則實際對生產影響的故障時間為：20÷4+40÷4=15分

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

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

4）故障故障時間不重復計算

①并行設備

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

②并行設備&機械手

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

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該為：（20+8）÷2+15=29分。

這里面就有個問題了，根據上述情況，機械手（8：10-8：25）的15分的故障時間應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效率一半，所以正確的故障時間應該為：10÷2+15=20分。

這樣算來差距還是很大了，根據機械手與機床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該是：（20+8-10-8）÷2+15=20分。

③串行設備&機械手

該段落內如果均為串行設備，機械手不管是否存在，都應算作與機加工設備串行。

同一段落內，串行設備由于任意一臺故障均是影響整個段落生產，故應該在故障中扣除：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。按照傳統意義的故障統計，總共的故障時間應為：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分的故障時間應為重疊時間，正確的算法應該是：20+15+15-15-5=30分。

四、總結

篇（10）

在“互聯網+”及信息技術不斷成熟發展的背景下，智能化時代的大局已經初步形成，而智能化的初期表現就是生產自動化。在計算機技術、電子信息技術的共同作用下，自動化生產線早已成為了現實，現如今，自動化生產線面臨著新一輪的技術革新，其必須與最新的計算機控制技術相結合，形成更為智能化的發展。

一、計算機控制技術與自動化生產線概述

計算機控制技術是基于計算機編程而實現的電子控制技術，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置編程來完成相應的工作任務。與此同時，工廠中必須安裝相應的自動化生產線，自動化生產線上集成了生產某種類產品所必需的各類機器設備，這些機器設備中都安裝了電子控制元部件，自動化生產線上的流程實現了對接，在第一個流程開始工作之后，后面的流程就會形成相應的自動運轉。這種自動化生產設備的設計比較復雜，需要安裝很多電子元器件，這些元件有的是感應運作，有的是按照編好的程序運作，最終實現個流程的相互配合。而在智能自動化生產線中，其不僅可以按照既定的流程完成生產任務，還可以根有很多功能上的拓展，比如智能化的識別、調整、修復、挑揀、標注等功能，甚至是智能化的設計、改造功能。

二、計算機控制技術在自動化生產線中的應用

(一)自動化生產線中的計算機控制設備結構及優化計算機控制技術實際上也是依托計算機硬件設備而實現的，所以在自動化生產線中需要相應的計算機總控后臺及相應設備。在計算機控制設備的結構設計中需要計算機硬件設備、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線的控制元件不會太多，相應的計算機控制設備也比較簡單，但是大型的自動化生產線都有計算機總控后臺，計算機總控后臺也是專業設計生產的，并不是一臺普通計算機就能夠直接進行應用的。而在自動化生產線的不斷優化發展中，計算機控制設備的結構以及所使用的配件也是在不斷優化的。僅僅是從計算機控制設備的CPU來看，其就在不斷更新換代，以提高計算機控制的效率。在智能化生產線的發展中，計算機控制設備也必須是智能化的構成，其可以進行更為強大的內部信息和程序處理，并能夠對出現的問題作出自動化的分析和處理。

(二)自動化生產線中計算機控制器程序設計及優化在由計算機控制的自動化生產線中可以按照既定的功能編程來完成每一步的生產任務，同時完成各類檢測要求，現如今的自動化生產線執行效率高，出錯率低。之所以能夠實現自動化的生產，除了在機械設備上做出了相應的協調配合設計之外，最主要依賴的還是計算機總控設備，也就是計算機控制器，其所具備的程序設計功能是支持和保障機械設備自動化運作的關鍵。在自動化生產線中所應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置了各種生產程序，但是在實際應用過程中，其所具備的程序設計擴展功能可以實現自動化生產線功能的進一步拓展。而且現如今所使用的機械編程比計算機編程要簡單一些，其有一些已經合成的編程控制模塊，可以拿來直接應用，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化可以從企業自動化生產線的工藝和功能要求方面來進行分析，從而提高生產效率。

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