時間：2022-03-28 13:34:58
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇自動化生產(chǎn)線設計，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：《自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試》；職業(yè)教育；試驗臺；教學效果
《自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試》是工科類高等職業(yè)院校一門重要的、實踐性很強的專業(yè)課程，要求學生不但能夠很好的掌握自動化生產(chǎn)線的理論知識，（包括硬件結(jié)構(gòu)，各元器件的作用，氣動回路的構(gòu)成，氣缸的結(jié)構(gòu)、工作原理），而且能夠熟練的利用編程軟件對PLC進行現(xiàn)場編程，對設備進行聯(lián)機調(diào)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(chǎn)線的不斷發(fā)展和完善，大中型企業(yè)在生產(chǎn)中使用生產(chǎn)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(shù)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(yǎng)出理論和實際操作能力都很強的高素質(zhì)技能型人才，而高等職業(yè)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(yǎng)高素質(zhì)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(xù)建立了自動化生產(chǎn)線實驗室，花費巨資購置了自動化生產(chǎn)線實驗實訓設備。但通過這幾年的調(diào)研和教學發(fā)現(xiàn)，在實現(xiàn)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(huán)節(jié)不足
《自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試》課程的實踐環(huán)節(jié)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(nèi)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(xiàn)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(guī)模的擴大及實踐教學環(huán)節(jié)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(jīng)費有限，購置的生產(chǎn)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(chǎn)廠家生產(chǎn)的成品實驗裝置，而這些設備往往和實際教學脫節(jié)，有的設備功能單一，結(jié)構(gòu)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(chǎn)線的工作原理，全面了解真實的控制過程，不能實現(xiàn)學生畢業(yè)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(yǎng)學生創(chuàng)新思維和綜合職業(yè)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(yǎng)學生創(chuàng)新思維和綜合職業(yè)能力，在同行業(yè)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(chǎn)過程的自動化生產(chǎn)線綜合實驗臺。同時結(jié)合我們的實驗臺，要調(diào)整實踐和理論課時的比例，加強實踐教學環(huán)節(jié)，調(diào)整實驗內(nèi)容，使其能更好的完成對于高素質(zhì)技能型人才的培養(yǎng)目標。
在我國，高等職業(yè)教育規(guī)模已經(jīng)很大，高職院校有1000多所，大部分院校由于教學經(jīng)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(chǎn)線存在著不小的差距，從而直接影響到高職學生的就業(yè)和擇業(yè)，而本課題將研究設計一種自動化生產(chǎn)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(chǎn)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(fā)性：可以根據(jù)實驗情況，引出PLC的I/O插口，為平臺開發(fā)出其他實驗，由學生自己動手，設計實驗項目，調(diào)動學生自我能動性，進行設計開發(fā)，可以解決實驗教學方式呆板落后的問題。
（3）能真實展現(xiàn)自動化生產(chǎn)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(zhì)培訓 培養(yǎng)高等技術應用性人才。 職教縱橫，2001
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(tǒng)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(jié)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(tǒng)設計。現(xiàn)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(jù)學生學習的規(guī)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(yǎng)的全面發(fā)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(zhuǎn)化為行動領域,讓受訓者經(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(jié)合、專業(yè)教育與職業(yè)教育融通,工學交替、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——實訓平臺為載體,采用項目化教學,強調(diào)以工作任務為依托組織教學內(nèi)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(yè)能力的培養(yǎng)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(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)技術學院電氣自動化技術專業(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、機電設備維修員等,未來發(fā)展崗位是車間電氣技術員、PLC程序設計員及系統(tǒng)維護技術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)及編寫整理技術文檔、設備技術改造等專業(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是:機械設備的安裝與調(diào)試、電氣設備的規(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(chǎn)線及亞龍YL-221柔性生產(chǎn)線訓練裝置歸納、總結(jié)了現(xiàn)代生產(chǎn)線的技術特點,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(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、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(wǎng)、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(chuàng)設
采用基于行動導向的方法進行設計,經(jīng)多方面調(diào)研、探討,開發(fā)設計了9個學習情境,每個情景由若干任務構(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(xiàn),從機械控制到人機界面,激發(fā)學生的興趣,讓學生掌握技術的同時也對今后的就業(yè)崗位有所了解,增強學生學習的自覺性和責任感,實現(xiàn)技能提高與素質(zhì)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(yōu)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(gòu)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(yè)較差學生的水平得到提高。
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,而是應注重發(fā)揮學生的學習潛能及集體智慧,充分發(fā)揮學生的學習主動性,著重培養(yǎng)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(huán)境中,使學生感受到企業(yè)員工的身份,得以在其中進行自由探索、強調(diào)“協(xié)作學習”,學生在教師的組織和引導下共同討論和交流,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(diào)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(yè)能力、方法能力、社會能力的培養(yǎng),尤其注重學習能力的培養(yǎng),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(xiàn)課程的培養(yǎng)目標。
(五)課程考核
課程成績評定基于發(fā)展的教學評價觀,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、知識的應用評價等。結(jié)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(xiàn)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(chuàng)新的學生應予特別鼓勵。
三、高素質(zhì)的教師隊伍是取得良好效果的有力保障
工學結(jié)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(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。
【關鍵詞】 觸摸屏 組態(tài)技術 自動化生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)
如今，自動控制技術已經(jīng)被廣泛的應用到自動化生產(chǎn)線當中，在流水線當中實現(xiàn)了各類機械規(guī)范化、標準化的自動生產(chǎn)，大大地提高了我國生產(chǎn)加工的效率。隨著當前機控技術與生產(chǎn)信息化的迅速發(fā)展，觸摸屏及組態(tài)技術也被廣泛的應用在自動化生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)當中，更好的提高了我國機械生產(chǎn)的效率。
一、觸摸屏及組態(tài)技術概述
1、觸摸屏技術。觸摸屏是一種新興的電腦輸入設備，操作起來簡單方便，且反應速度也比較快，用戶只需通過觸碰電腦或計算機上的文字或圖標，就可以實現(xiàn)對主機的操作。觸摸屏主要有觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成[1]。觸摸檢測部件能夠?qū)⒂脩舻挠|摸位置準確的檢索出來，在檢索成功后，輸送到觸摸屏控制器當中，將觸點的坐標傳送給CPU。
2、組態(tài)技術。組態(tài)技術已經(jīng)廣泛的被應用在嵌入式的計算機監(jiān)控當中，這一監(jiān)控內(nèi)容由運行環(huán)境以及組態(tài)環(huán)境共同構(gòu)成。組態(tài)環(huán)境需要在32位的Windows平臺當中進行運行，對計算機系統(tǒng)的運行有著嚴格的要求。實時數(shù)據(jù)庫是組態(tài)系統(tǒng)的核心，將公共區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)進行交換，以實現(xiàn)各個部分的共同協(xié)調(diào)，這些實時數(shù)據(jù)能夠通過對象變量的方式來進行轉(zhuǎn)化，設備窗口將所采集的數(shù)據(jù)，通過外部驅(qū)動設備以動畫的方式，傳送到實時數(shù)據(jù)當中。
二、觸摸屏及組態(tài)技術在自動化生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)中的應用
2.1觸摸屏與自動化生產(chǎn)線核心控制器的連接
將觸摸屏應用到自動化生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)當中，需要將觸摸屏與自動化生產(chǎn)線核心控制器的硬件，有效地連接起來。觸摸屏的電源進線以及通信接口，都在設備的背面，因此，在連接的時候，需要將已經(jīng)裝好組態(tài)軟件的PC設備與觸摸屏的USB接口連接起來，將組態(tài)程序當中的下載以及上載有效地連接起來。接下來，也需要將核心控制器與觸摸屏連接起來，通過COM來實現(xiàn)自動化生產(chǎn)線核心控制器與觸摸屏的聯(lián)機控制，而另一個USB接口連接鼠標進行人工操作。
2.2對生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)進行組態(tài)設計
利用組態(tài)技術對觸摸屏進行設計，能夠更好的實現(xiàn)觸摸屏對自動化生產(chǎn)線的科學監(jiān)控。設計的主要內(nèi)容包括，對監(jiān)控畫面的設計、動畫的設計、組態(tài)元件屬性的設計以及計算機通信變量的設計等。因此，對生產(chǎn)線的實際控制，也是對自動化生產(chǎn)線核心控制器中內(nèi)部變量值的控制。在組態(tài)設計的實際操作中，需要將嵌入式組態(tài)軟件（MCGS）安裝到PC機當中。安裝完畢后，在實際的運行過程中，需要對該工程進行新建，并結(jié)合機械生產(chǎn)的實際參數(shù)進行相應的設置。同時，對工作臺當中的主控窗口、用戶窗口以及實時數(shù)據(jù)庫窗口的設備組態(tài)和基本屬性進行相應的設置，可以結(jié)合生產(chǎn)監(jiān)控的實際需要通過添加或刪除通道名稱，以及連接變量的方式，來實現(xiàn)組態(tài)的設置[2]。對設備的組態(tài)進行設置后，需要選擇用戶窗口對監(jiān)控的主畫面進行組態(tài)設計，這一設計內(nèi)容也是生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設計的核心。通常情況下，將這一監(jiān)控的主畫面主要分為三個不同的工作區(qū)，包括工作信息顯示區(qū)域、聯(lián)機控制區(qū)域以及各站監(jiān)控區(qū)域。對工作信息顯示區(qū)域進行設計時，需要將鉆孔不合格的總數(shù)以及各個倉位當中的工作總數(shù)，進行相應的設置。同時，其還需要設置相應的警報系統(tǒng)，一旦倉位當中的工作數(shù)量超過標準，就要進行及時的發(fā)出預警；對聯(lián)機控制區(qū)域進行設置，需要將網(wǎng)絡故障提示燈和報警燈的運行狀態(tài)和顯示狀態(tài)進行設置；對各站監(jiān)控區(qū)域的設置，需要對運行的狀態(tài)、工件的顏色和大小以及復位狀態(tài)等進行設置。監(jiān)控畫面設計當中，指示燈是通過設備窗口，將PLC內(nèi)部的變量值與設置好的連接變量值進行對接，一旦PLC內(nèi)部的變量值發(fā)生相應的改變，所設置好指示燈的顏色，也會隨之發(fā)生相應的改變。組態(tài)設計結(jié)束后，就能夠有效地實現(xiàn)觸摸屏的下載，通過PLC的編程程序進行運行與調(diào)試，實現(xiàn)對自動生產(chǎn)線的才有效監(jiān)控。
結(jié)束語：將觸摸屏及組態(tài)技術應用到自動化生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)當中，能夠?qū)F(xiàn)代化的生產(chǎn)管理方式應用到管理當中，有效地提高機械化生產(chǎn)的效率。觸摸屏有著直觀、易操作的特點對實現(xiàn)自動化生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)的人機互動提供了可靠地保證。組態(tài)技術能夠有效地利用自身的優(yōu)勢以及面向?qū)ο蠹夹g，對生產(chǎn)線當中的工作狀態(tài)以及位置進行實時監(jiān)控，大大地提高了機械化自動生產(chǎn)的效率。
參 考 文 獻
【關鍵詞】鋼鐵企業(yè)；自動化生產(chǎn)線；信息集成；專用遠程監(jiān)控管理裝置
Research on the Model of Monitering and Management on the Steel Automatic Production Line
JIANG Yu-chun
（Laigang Automation Department，Shangdong Steel Group，Laiwu Shandong， 271104， China）
【Abstract】According to the characteristics of the steel automatic production line and enterprise integration model，a three-tier structure model for information management of the automatic production line was proposed. The information flow of the automatic production line was analyzed，and an information integration model based on the special monitor and management devices for automatic production lines was proposed，where the task information，production information and device information will be integrated organically，therefore the enterprise can improve the accuracy and flexibility of the production line’s dynamic scheduling. The application on a certain hot-rolled steel production line has demonstrated its effectiveness.
【Key words】Steel enterprise；Automatic production line；Information integration；Special remote monitor and management device
0 引言
在鋼鐵生產(chǎn)中，生產(chǎn)線上鋼鐵產(chǎn)品的品質(zhì)優(yōu)劣直接取決于生產(chǎn)線對生產(chǎn)過程中的各類設備信息、生產(chǎn)信息、工藝信息等的實時掌握和及時處理情況。要解決這一問題，就需要對生產(chǎn)線上的各類信息進行實時監(jiān)控管理。我國鋼鐵企業(yè)大部分建于20世紀五六十年代，主體生產(chǎn)工藝設備比較落后，經(jīng)過近期技術改造和新建部分車間和生產(chǎn)線，基礎自動化和過程自動化水平有了顯著提高，但與先進國家相比還有相當大的差距[1]。在現(xiàn)有信息交互設備中通常是以 PC 機作為終端，在許多場所，特別是在工廠車間環(huán)境中存在投資大、功能冗余、操作困難、抗干擾性差等問題，因而難于推廣應用。本文根據(jù)生產(chǎn)線實際工作環(huán)境的需要，提出了一種基于專用裝置的鋼鐵自動化生產(chǎn)線監(jiān)控管理模式。鋼鐵自動化生產(chǎn)線的監(jiān)控和管理是通過信息采集設備和監(jiān)控軟件，綜合運用自動化技術、信息技術、計算機技術、生產(chǎn)加工技術和現(xiàn)代管理科學，從生產(chǎn)過程的全局出發(fā)，通過對生產(chǎn)活動所需的各種信息的集成，集控制、監(jiān)測、優(yōu)化、調(diào)度、管理、經(jīng)營、決策于一體，形成一個能適應各種生產(chǎn)環(huán)境和市場需求的、總體最優(yōu)的、高質(zhì)量、高效益、高柔性的生產(chǎn)線監(jiān)控管理系統(tǒng)，以達到提高生產(chǎn)線生產(chǎn)效率，降低成本，增加經(jīng)濟效益的目的。
本文研究的基于專用裝置的鋼鐵自動化生產(chǎn)線監(jiān)控管理模式充分利用信息化、網(wǎng)絡化、智能控制等先進技術[2]，可有效的對生產(chǎn)設備、生產(chǎn)過程進行監(jiān)控，輔助生產(chǎn)管理，并根據(jù)采集的實時信息可及時預測生產(chǎn)過程中可能發(fā)生的異常情況，指導有關人員及時采取措施避免事故的發(fā)生，保障生產(chǎn)的正常進行，達到事前預防維護、事發(fā)及時發(fā)現(xiàn)及時處理的效果。
1 鋼鐵自動化生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
鋼鐵自動化技術作為自動化在鋼鐵行業(yè)的應用技術，其發(fā)展軌跡既遵從自動化學科自身的發(fā)展規(guī)律，也與鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，包括工藝路線演化、制造裝備的更迭、生產(chǎn)流程和組織方式的改革和進步等密切關聯(lián)。參照國際標準化組織ISO對冶金企業(yè)自動化系統(tǒng)劃分的六級結(jié)構(gòu)和鋼鐵自動化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的功能和監(jiān)控的對象類別，將系統(tǒng)劃分為三大部分：設備監(jiān)控管理系統(tǒng)、過程監(jiān)控系統(tǒng)、生產(chǎn)監(jiān)控管理系統(tǒng)，如圖1所示。
1.1 設備監(jiān)控管理系統(tǒng)
對于生產(chǎn)企業(yè)而言，生產(chǎn)設備是企業(yè)賴以生存的物質(zhì)基礎。生產(chǎn)活動的穩(wěn)定進行和生產(chǎn)設備的效能得到充分的利用依賴于對設備資產(chǎn)進行有效的管理和維護。這是企業(yè)管理的重要內(nèi)容。鋼鐵自動化生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)的設備監(jiān)控管理系統(tǒng)是將 ISO 冶金自動化分級的L0級數(shù)據(jù)檢測與執(zhí)行和L1基礎自動化結(jié)合起來，實現(xiàn)對設備的管控一體化，其主要功能為：（1）根據(jù)設備的實時狀態(tài)信息對設備進行狀態(tài)維修管理。強化設備維護管理、確保設備完好率、最大限度降低設備故障率、減少設備維護成本、規(guī)范作業(yè)流程、提高設備的綜合利用率（Overall Equipment Effectiveness ，OEE）[3]。根據(jù)智能化儀表記錄的各種性能信息，制定正確的、最優(yōu)的維修計劃，并能對設備的檢點維修狀況進行動態(tài)管理，防止設備未及時檢修造成資源的跑冒滴漏現(xiàn)象發(fā)生。整理和規(guī)范管理基礎數(shù)據(jù)資料、建立起適應今后發(fā)展的設備維護管理模式，在企業(yè)的經(jīng)營管理中占有不可替代的重要地位。（2）對設備生產(chǎn)狀態(tài)進行實時監(jiān)控。能夠根據(jù)實時狀態(tài)信息編制生產(chǎn)計劃、制定生產(chǎn)工藝，使得設備生產(chǎn)能力趨于平衡，增加經(jīng)濟效益；根據(jù)生產(chǎn)過程監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出的指令，及時對設備工藝參數(shù)進行動態(tài)調(diào)整。
圖1 控制體系結(jié)構(gòu)圖
1.2 過程監(jiān)控系統(tǒng)
過程監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是根據(jù)生產(chǎn)工藝和相關的數(shù)學模型對自動化生產(chǎn)線上的各機組和各設備進行優(yōu)化設定，以使設備處于良好的工作狀態(tài)，并能夠獲得良好的產(chǎn)品質(zhì)量。過程監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)任務功能的不同可以分為四個模塊：數(shù)據(jù)采集和軋件跟蹤子系統(tǒng)、過程監(jiān)控子系統(tǒng)、軋機控制子系統(tǒng)和實用工具子系統(tǒng)。
1.3 生產(chǎn)監(jiān)控管理系統(tǒng)
鋼鐵自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)監(jiān)控管理系統(tǒng)管理范圍主要是從上層管理系統(tǒng)將合同訂單劃分到生產(chǎn)線開始，然后對下發(fā)的合同訂單任務進行處理、質(zhì)量設計、制定生產(chǎn)計劃、協(xié)調(diào)各生產(chǎn)工序、收集生產(chǎn)實績、對庫存和質(zhì)量進行管理。
生產(chǎn)監(jiān)控管理系統(tǒng)的功能主要包括生產(chǎn)任務管理、生產(chǎn)信息收集并形成技術信息和質(zhì)量管理。鋼鐵企業(yè)作為制造型企業(yè)，它的目標就是以生產(chǎn)出的鋼鐵產(chǎn)品作為自己的盈利和生存手段，它必須用最少的資源消耗，獲取最大的增值。資源的獲取、轉(zhuǎn)換和分配是通過它的計劃與控制來完成的。編制滿足需求數(shù)量和交付期的計劃，監(jiān)督和控制該計劃的實現(xiàn)；并且所編制的計劃使企業(yè)在滿足需求的前提下，資源的分配最合理和消耗最少、生產(chǎn)是最經(jīng)濟的，就是成為現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)的核心。
2 基于專用裝置的鋼鐵自動化生產(chǎn)線監(jiān)控管理模式
鋼鐵自動化生產(chǎn)線具有連續(xù)化、高速化、大型化和智能化等特點，生產(chǎn)線上的各工序聯(lián)系緊密，所以實際生產(chǎn)過程中的某些不可預測性因素（如生產(chǎn)計劃變更、設備故障和產(chǎn)品質(zhì)量問題等）會造成嚴重生產(chǎn)事故，使企業(yè)遭受巨大損失。而造成這些問題的一個主要原因是管理人員沒有在各種因素發(fā)生的第一時間獲取準確、及時的相關信息，從而不能做出有效、迅速的響應，及時對現(xiàn)場生產(chǎn)加以調(diào)整，以確保整個自動化生產(chǎn)線的正常運行。有效解決這一問題的方法就是對生產(chǎn)過程產(chǎn)生的信息進行系統(tǒng)共享、跟蹤與監(jiān)控。本節(jié)采用專用裝置對高速、連續(xù)的鋼鐵自動化生產(chǎn)線進行監(jiān)控管理，將生產(chǎn)線上的各種功能有機地集成，使其信息共享，這樣能夠使系統(tǒng)或操作員在較短的時間里對生產(chǎn)線上的信息進行快速、全面的了解，并且可以根據(jù)實時生產(chǎn)信息實施生產(chǎn)的動態(tài)調(diào)度或者工藝參數(shù)的動態(tài)調(diào)整，能夠在正確的時間將正確的信息傳遞給正確的人或應用系統(tǒng)。
2.1 專用裝置功能
專用裝置是鋼鐵自動化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)信息集成和交互的樞紐。生產(chǎn)部門對鋼鐵自動化生產(chǎn)線上的各種制造活動及其所涉及的人員、設備、物料等各種資源信息的掌控都需要專用裝置的支持。根據(jù)專用裝置在鋼鐵自動化生產(chǎn)線的功能需求可以劃分為七個模塊：中央控制模塊、設備驅(qū)動模塊、信號采集與控制模塊、用戶管理模塊、系統(tǒng)管理模塊、數(shù)據(jù)通訊模塊、通訊協(xié)議模塊，如圖2。
圖2 專用裝置功能邏輯結(jié)構(gòu)示意圖
中央控制模塊，它包括硬件基本系統(tǒng)Boot模塊和操作系統(tǒng)兩部分，其中硬件基本系統(tǒng)Boot模塊主要完成硬件基本系統(tǒng)的Boot及引導操作系統(tǒng)；操作系統(tǒng)完成任務調(diào)度、存儲管理、文件系統(tǒng)、TCP/IP協(xié)議棧等功能，主要對用戶信息發(fā)送、接收幀、層間原語、管理信息隊形進行查詢、并將控制信息傳送給進程。
設備驅(qū)動模塊，完成對硬件的驅(qū)動功能，實現(xiàn)軟件對硬件的控制操作，傳遞中央控制模塊與通訊協(xié)議模塊的控制信息和數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡接口模塊。
信號采集與控制模塊，完成對開關量輸入、輸出信號的遠程采集與控制。具體來說就是設備初始閥值的設置，生產(chǎn)狀態(tài)信息的采集與控制，設備性能狀態(tài)、負荷能力等實時信息的采集與控制等。
用戶管理模塊，主要包括用戶狀態(tài)、顯示和鍵盤模塊，接收來自用戶的控制信息，主要包括通訊的啟動和完成、撥號、用戶至用戶的控制信令，并完成為用戶提供各種網(wǎng)絡連接的補充業(yè)務功能。
系統(tǒng)管理模塊，完成對整個系統(tǒng)資源的管理，包括系統(tǒng)初始化管理、任務管理、用戶擴展管理、中斷管理、時鐘/定時器管理、任務間的同步與通信管理、分區(qū)管理、堆管理、I/O管理。
數(shù)據(jù)通訊模塊，為用戶提供在各信道上的數(shù)據(jù)通訊功能，完成各種協(xié)議的處理。同時聯(lián)絡遠程的設備，通過賬號驗證對遠程設備進行配置管理。
通訊協(xié)議模塊，完成TCP/IP各層協(xié)議功能[4]，接收從廣域網(wǎng)或局域網(wǎng)上傳遞過來的數(shù)據(jù)，完成基本呼叫控制、各協(xié)議的解釋、處理，并將相應的控制指令和數(shù)據(jù)送到設備驅(qū)動部分或中央控制模塊，實現(xiàn)對等網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。
按照功能要求和自動化生產(chǎn)線的環(huán)境設計專用裝置硬件結(jié)構(gòu)，整個裝置由一塊主控制板完成生產(chǎn)線各種信息的處理、顯示和網(wǎng)絡通信功能，其主要包括機殼、主控制板、接口板、觸膜屏、視頻輸入輸出系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)等[5]。該專用裝置采用高度集成化設計，具有體積小、可靠性高、抗干擾能力強、操作簡單，并具有音視頻通信等快速信息交互的能力。其硬件拓撲結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。
圖3 專用裝置硬件拓撲結(jié)構(gòu)圖
視頻輸入輸出系統(tǒng)包括工業(yè)級LCD液晶屏、CCD數(shù)字攝像模塊和一些控制按鈕。LCD液晶屏由主控板驅(qū)動顯示，CCD數(shù)字攝像模塊安裝在機殼前面板上，通過雙排插座與主控板相連接。存儲系統(tǒng)包括USB接口、SD卡接口、SDRAM和Flash存儲器，用于監(jiān)控數(shù)據(jù)的存儲和嵌入式專用軟件的更新。以太網(wǎng)接口用于連接到各種網(wǎng)絡和作為下行通道。
該專用裝置采用嵌入式應用軟件來實現(xiàn)生產(chǎn)線數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、故障診斷與通信管理功能。根據(jù)每個專用裝置在鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)線中工作任務的需要，嵌入不同的專用應用軟件來實現(xiàn)監(jiān)控管理功能，例如通過專有遠程視頻監(jiān)控軟件，實現(xiàn)對自動化生產(chǎn)線各不同工序的集中監(jiān)控管理功能，可按輪巡或是指定方式查看生產(chǎn)線工序的視頻畫面；還可對車間生產(chǎn)線各工序的監(jiān)視畫面進行錄像存儲，以供回放查看等。
2.2 鋼鐵自動化生產(chǎn)線信息管理結(jié)構(gòu)模型
針對鋼鐵自動化生產(chǎn)線的特點，參照美國先進制造研究機構(gòu) AMR（Advanced Manufacturing Research）于 1993 年提出的制造企業(yè) 3 層集成模型[6]，筆者提出基于專用裝置的信息管理結(jié)構(gòu)的縱向三層模型，如圖4所示。
圖4 自動化生產(chǎn)線信息管理結(jié)構(gòu)模型
（1）管理層：主要是 ERP、PDM、供應鏈管理（SCM）等系統(tǒng)。它的主要功能有：根據(jù)合同訂單任務的分割向生產(chǎn)線發(fā)送工廠分派的生產(chǎn)任務（包括任務要求、物料需求、工藝規(guī)程等）；整理下層傳送過來的生產(chǎn)線上的實時信息（包括設備狀態(tài)信息、設備故障信息、生產(chǎn)狀態(tài)信息、各工序質(zhì)量信息、任務完成狀態(tài)信息等），并根據(jù)實時信息的分析結(jié)果做出有效、迅速的響應，對設備進行狀態(tài)維護或是對生產(chǎn)進行動態(tài)調(diào)整等等，以保證生產(chǎn)活動的高效、安全、穩(wěn)定進行。
（2）執(zhí)行層：位于執(zhí)行層的信息系統(tǒng)強調(diào)計劃的執(zhí)行和設備之間的信息交互。按照管理層下達的生產(chǎn)計劃和指令信息等要求，專用裝置依據(jù)設備實時性能對設備生產(chǎn)工藝參數(shù)進行設定；接收下層控制層采集的產(chǎn)品生產(chǎn)過程的實時信息，應用專用裝置嵌入的專用軟件對信息進行分析處理。根據(jù)分析結(jié)果和生產(chǎn)過程的實時需要（如生產(chǎn)工藝參數(shù)的動態(tài)調(diào)整），生產(chǎn)線上的各個設備對應的專用裝置，利用以太網(wǎng)和網(wǎng)絡技術，彼此之間可以直接進行文字信息甚至語音視頻信息交互，并可以通過對多個相關工序的工藝參數(shù)調(diào)整，來保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
（3）控制層：位于信息結(jié)構(gòu)模型的底層，主要負責信息的采集和設備的控制。通過現(xiàn)場總線直接與現(xiàn)場監(jiān)控設備（如傳感器、變頻器等）相連，對生產(chǎn)過程和設備進行實時監(jiān)控，并對實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行采集，由執(zhí)行層傳遞給管理層。該層各種控制系統(tǒng)如可編程控制（PLC）、數(shù)據(jù)采集監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）等實現(xiàn)設備的自動控制，以保證生產(chǎn)出合格產(chǎn)品并采集實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
由自動化生產(chǎn)線信息管理的結(jié)構(gòu)樹可知，執(zhí)行層是連接生產(chǎn)任務和底層設備的樞紐，通過執(zhí)行層可以將管理層的生產(chǎn)任務和工藝規(guī)程等生產(chǎn)信息下發(fā)到設備層進行生產(chǎn)，同時可以將底下控制層的生產(chǎn)狀態(tài)信息實時反饋到生產(chǎn)管理層面，使得相應的信息傳遞到需要的人。
2.3 基于專用裝置的鋼鐵自動化生產(chǎn)線監(jiān)控管理模式
由信息集成框架可知，專用裝置在鋼鐵自動化生產(chǎn)線上的主要功能就是：（1）對設備監(jiān)控管理系統(tǒng)采集來的信息進行集成并分析，將分析結(jié)果向生產(chǎn)管理系統(tǒng)傳送或者轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)指令并在過程監(jiān)控系統(tǒng)的各專用裝置之間進行交互；（2）接受生產(chǎn)管理監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)的生產(chǎn)任務要求，將任務要求轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)指令信息，發(fā)送給設備監(jiān)控管理系統(tǒng)進行生產(chǎn)操作。本節(jié)主要討論了生產(chǎn)線設備的維修狀況，并利用專用裝置收集的實時信息建立基于狀態(tài)的設備可靠性概率模型，為由基于時間的計劃維修想基于狀態(tài)的設備維修提供了依據(jù)；討論了通過嵌入式軟件實現(xiàn)生產(chǎn)過程中數(shù)學模型與智能控制相結(jié)合的運用；討論了專用裝置間的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)模型及其之間的信息交互。
2.4 人機監(jiān)控界面
人機界面（HMI）是現(xiàn)代計算機控制系統(tǒng)的一個主要特點。在專用裝置上，采用大屏幕高分辨率顯示器顯示過程工藝數(shù)據(jù)，畫面內(nèi)容豐富可以動態(tài)地顯示數(shù)字、棒圖、模擬表、趨勢圖等，結(jié)合薄膜鍵盤、觸摸屏、鼠標器、跟蹤球等設備，使得生產(chǎn)工、維護人員可以方便地進行操作。一般具有下列功能：
（1）操作員可以在任意時刻通過 HMI 監(jiān)視生產(chǎn)過程的參數(shù)，包括過程變量、基準值、控制器輸出值和反饋值等；
（2）具有過程數(shù)據(jù)的實時顯示和歷史記錄功能；
（3）能夠完成系統(tǒng)報警顯示功能；
（4）應用多媒體技術、使得畫面更加生動活潑、還可以提供語音功能。
3 遠程視頻監(jiān)控示例
由專用裝置硬件結(jié)構(gòu)圖可知，視頻監(jiān)控攝像頭可以通過 USB 接口直接接到專用裝置上，則視頻信息的傳輸和交互網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)就是各專用裝置的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，而視頻信息也需要專用的嵌入式軟件進行解碼[7]。或者運用視頻服務器與架設在鋼鐵企業(yè)自動化生產(chǎn)線上的網(wǎng)絡攝像機之間直接建立連接，將網(wǎng)絡攝像機拍攝的視頻畫面?zhèn)鬏數(shù)阶詣踊a(chǎn)線監(jiān)控中心視頻服務器上，則也可以實現(xiàn)對指定車間自動化生產(chǎn)線攝像頭架設點進行視頻監(jiān)控。如圖5所示。
圖5 自動化生產(chǎn)線遠程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
遠程視頻監(jiān)控軟件是用于冶金企業(yè)，特別是鋼鐵企業(yè)自動化生產(chǎn)線的視頻監(jiān)視和管理；實現(xiàn)對生產(chǎn)線各工序的集中監(jiān)控管理功能，可按輪巡或是指定方式查看生產(chǎn)線工序的視頻畫面；對車間生產(chǎn)線各工序的監(jiān)視畫面進行錄像存儲，以供回放查看等。
遠程監(jiān)控系統(tǒng)軟件通過視頻服務器與架設在自動化生產(chǎn)線上的網(wǎng)絡化監(jiān)控管理裝置或網(wǎng)絡攝像機之間建立連接，將網(wǎng)絡攝像機拍攝的視頻畫面?zhèn)鬏數(shù)阶詣踊a(chǎn)線監(jiān)控中心視頻服務器上，實現(xiàn)對指定車間自動化生產(chǎn)線上各工序區(qū)域范圍內(nèi)設備的運行狀態(tài)進行視頻的實時監(jiān)控；同時，本軟件可以將各個網(wǎng)絡攝像機的視頻畫面時行錄像存儲，以供日后查看歷史記錄所用。
本系統(tǒng)為網(wǎng)絡與視頻流媒體應用，要并行地對網(wǎng)絡中數(shù)臺攝像機發(fā)出請求，接收、播放與存儲視頻，為此系統(tǒng)中對視頻處理部分采用了多線程方法。系統(tǒng)管理模塊用于完成系統(tǒng)初始化，動態(tài)生成主界面中的相關顯示控件；設置車間自動化生產(chǎn)線工序、網(wǎng)絡監(jiān)視器參數(shù)，錄像存儲參數(shù)，以及用戶參數(shù)、視頻監(jiān)視畫面參數(shù)、網(wǎng)絡連接重試次數(shù)的設置。
4 結(jié)論與展望
鋼鐵工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要基礎，而鋼鐵自動化生產(chǎn)線監(jiān)控是提高我國鋼鐵工業(yè)國際競爭能力的根本，是實施成本動態(tài)控制、提高企業(yè)資金利用率、提高企業(yè)決策水平的重要工具。由于時間有限，鋼鐵自動化生產(chǎn)線監(jiān)控管理模式研究僅限于對監(jiān)控管理系統(tǒng)的部分功能進行研究，智能控制的運用和視頻信息的實時交互仍然存在很多不足之處，有待未來進一步完善與提高。基于狀態(tài)的可靠性維修模型需要進一步的針對多狀態(tài)情況進行建模研究，以便為設備狀態(tài)維修的實施提供更加可靠的依據(jù)。
【參考文獻】
[1]孫彥廣.冶金自動化技術現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].冶金自動化，2004，1：1-5.
[2]夏緒輝，江志剛.冶金企業(yè)網(wǎng)絡化制造系統(tǒng)[J].現(xiàn)代制造工程，2006（2）：17-20.
[3]Chen，Y.Y：Wang. D.z.Models of multifactorial evaluation.Fuzzy Mathematics[J].1983，l（1983）：6l-70.
[4]G.Annadurai，S.Rajesh Babu，V.R.Srinivasumoorthy：Mathematical modeling of phenol degradation system using fuzzy comprehensive evaluation.Bioprocess Engineering[J].2000，23（2000）：599-606.
[5]胡仁安.鋼鐵工業(yè)自動化的新技術[J].冶金自動化，2001（1）：1-11.
關鍵詞：金字塔模型；實踐教學；CDIO；教學改革
文章編號：1672-5913（2013）07-0050-04
中圖分類號：G642
自動化生產(chǎn)線課程是高職機電、電氣工程等專業(yè)的專業(yè)應用課程，課程內(nèi)容涵蓋了大學多個年級的專業(yè)課程，是一門大幅提高學生動手能力和綜合實踐能力的課程。在高職、高專的教學中，實踐教學是學生獲得實踐能力和綜合職業(yè)能力的主要途徑和手段，能夠增加學生自主學習的熱情，培養(yǎng)面對困難的勇氣，鍛煉解決實際問題的能力，加強學生與工廠工程能力對接。通過對自動化生產(chǎn)線課程的實踐教學體系進行改造，建立工程項目管理運行模式和工程化考核機制，形成一個集基礎技能、實踐教學、工程項目為一體的培養(yǎng)機制，全方位提升學生和教師的基礎知識、專業(yè)技能、創(chuàng)新能力、工程能力和職業(yè)素質(zhì)。我們以CDIO為基礎，將工程理念引入到教學實踐中，提出新的自動化生產(chǎn)線課程實踐教學體系，對其進行有益的研究和探索。
1 CDIO工程教育理念
CDIO即構(gòu)思（Conceive）、設計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operation），是以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程，以培養(yǎng)學生的工程能力。工程能力是工程師具備的解決工程實踐問題的能力，涵蓋了基礎知識、科學素養(yǎng)、專業(yè)知識、職業(yè)道德、經(jīng)濟、團隊工作能力、技術交流能力等多方面的能力，如工程中常見的工程報價、工程招投標問題，工程實施過程的售后問題等；既有技術問題又有人員溝通問題。
在工程遇到問題的不確定性決定了高職3年的學習中不可能掌握所有知識和技能。俗話說“授之魚，不如授之漁”，高職教育應加強學生工程能力培養(yǎng)，引導學生建立自主學習、終身學習的理念。通過建立工程項目驅(qū)動模式，加強培養(yǎng)學生獨立思考，找出解決工程問題的方法和途徑。CDIO的理念即充分利用大學學科齊全、學習資源豐富條件，以盡可能接近工程實際的涉及技術、經(jīng)濟、企業(yè)和社會的團隊綜合設計大項目為主要載體，結(jié)合專業(yè)核心課程的教學，使學生在CDIO的全過程中不斷地在理論知識、個人素質(zhì)和發(fā)展能力、協(xié)作能力和集社會、歷史、科技為一體的大系統(tǒng)適應與調(diào)控能力方面得到全面的訓練和提高。
2 基于金字塔模型CDIO自動化生產(chǎn)線實踐教學體系
2.1實踐教學體系與CDIO之間的關系
實踐教學體系包含總體思想、教學內(nèi)容、教學方法和效果評價機制。總體思想是指整個課程實踐教學體系構(gòu)建與實施的指導思想；教學內(nèi)容則包含課程的知識架構(gòu)設置的內(nèi)容層次、實踐環(huán)節(jié)的設定；教學方法是說明實踐過程的執(zhí)行方式；評價機制是對實踐教學體系實施效果的評判。
2.2自動化生產(chǎn)線課程與CDIO思想的關系
自動化生產(chǎn)線課程是機電一體化專業(yè)的專業(yè)核心綜合課程。該課程實踐教學平臺由6站微縮版自動化生產(chǎn)線平臺構(gòu)成，負責圓柱體的黑白工件經(jīng)由供料、搬運、加工、識別、裝配，最后根據(jù)大小工件裝配顏色的異同進入不同的分揀倉庫，具體系統(tǒng)框圖如圖1所示。
從圖1可以看出該課程自身就是一個工程項目，需要運用工程技術手段使該柔性生產(chǎn)線在自動、手動等不同模式下完成工件的運送。該課程用到了工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中變頻技術、步進電機控制技術、觸摸屏控制技術以及通信技術等新技術，要完成這一工程項目需要其他課程的技術支持，需要針對指定型號的變頻器、觸摸屏學習新的控制方式和組態(tài)控制軟件。實際的工程技術人員需要根據(jù)實際情況不斷地自主學習，以最快的速度從大量技術資料中找出最相關的知識點解決實際問題。
2.3金字塔模型CDIO實踐教學體系
根據(jù)實踐教學體系的關鍵要素，為使機電一體化專業(yè)學生工程能力和素養(yǎng)得到全面提升，我們提出了構(gòu)建CDIO 5層金字塔的實踐教學金字塔模型，如圖2所示，其中每層分別對應說明了課程實踐教學的理念、主體、過程、內(nèi)容層次和評價機制。
頂層：1個教學理念，即樹立CDIO工程化能力培養(yǎng)貫穿了整個課程教學，把CDIO工程化教學作為人才培養(yǎng)的核心任務之一。引導學生在工程化思路引導下學習，同時調(diào)整課程計劃，充實實踐教學內(nèi)容，改進教學方法，強化項目驅(qū)動，工程模塊引導模式在課程中的引導作用，讓學生能夠自主均衡發(fā)展，適應現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)工程實踐的需要。
2層：2個實踐場所，即學校實驗室與學生實驗平臺。學生要獲取工程化的專業(yè)技能和工程化的實踐思想，需要通過實踐不斷地鍛煉和提升。增加開設實驗課程和動手機會，讓學生在“做中學”、“學中做”、“邊學邊做”，力求知行合一。學生實驗平臺可以為學生提供實訓室之外的實驗平臺，在編寫、修改、調(diào)試程序以及實驗設計方面都能起到巨大的作用。
3層：3個主體，即學生、學生團隊和老師。學生要獲取工程化的知識，適應現(xiàn)實工程需求，需要學生有強烈的求知欲，構(gòu)建類似工程團隊的學生團隊，合理分工，配備具有工程能力的指導教師。如何構(gòu)建學生團隊，提高學生求知欲、提高教師素質(zhì)，是該部分的重要研究內(nèi)容。
4層：4個評價機制，良好的培養(yǎng)模式必須具備完善的評價機制。控制理論中的反饋思想是調(diào)高系統(tǒng)精度的最有效途徑，在課程教學中可以體現(xiàn)為評價機制對教學的再促進，從而提高整個系統(tǒng)的能力和效率。
底層：5個擴展技能。自動化生產(chǎn)線課程設計的知識點多、范圍廣。將課程內(nèi)容分為基礎部分、核心部分和擴展部分，鼓勵學生在掌握基礎部分和核心部分知識后，自主探索擴展部分內(nèi)容，形成攻關團隊，相互引導和溝通交流，全方位提高學生的工程能力。
3 金字塔模型CDIO的實踐教學體系構(gòu)建
為形成完善的“金字塔模型”CDIO實踐教學體系，構(gòu)建切實可行的自動化生產(chǎn)線課程結(jié)構(gòu)，我們從課程實踐理念、課程實踐平臺、課程實踐主體、課程評價機制、課程教學內(nèi)容層次劃分幾個方面進行了深入研究，并在一體化專業(yè)的課程教學中試點，取得較好的教學效果。
3.1頂層CDIO理念對實踐主體的滲透
理念是指導教學過程的主體如何行動的指導方針。實踐教學中的2個主體分別是學生和教師。針對自動化生產(chǎn)線課程的工程項目化的特點，可以構(gòu)建學生團隊主體，共同完成選定的工程項目。根據(jù)CDIO教學理念，讓學生具備工程化能力，教師有工程化知識及背景。在自動化生產(chǎn)線課程中教師要具有足夠的工程化能力，才能讓整條生產(chǎn)線運作起來。供料單元、機械手單元，能各自獨立工作又能合成整體，這種動靜相宜的畫面會讓學生感受到自動化的優(yōu)勢，產(chǎn)生向往情緒。與教材枯燥的講解相比，生產(chǎn)線機械機構(gòu)實際動作更加一目了然。
學生團隊的構(gòu)建不僅可以讓學生體會現(xiàn)實工程項目操作中的團隊觀念以及如何通過團隊合作解決問題，還可以讓學生提高戰(zhàn)斗力，提高用集體的力量解決實際問題的能力。
3.22個實驗平臺
實踐出真知，尤其是對于工科課程。自動化生產(chǎn)線課程如果能夠堅持將每個站的程序完整實現(xiàn)，掌握的是多門課程多項技術的綜合應用。傳統(tǒng)教學中往往1門課程開設5～6個實驗，對于高職學生而言這是遠遠不夠的。我們結(jié)合學校的實際情況提出2個實驗平臺，即自動化生產(chǎn)線實訓室和在學生電腦上構(gòu)建PLC仿真平臺。一方面，建立理實一體化實驗室便于教學實驗一體化，試點延長自動化生產(chǎn)線實訓室開放時間，給學生提供實戰(zhàn)演練的平臺和機會，有助于提高學生的學習興趣；另一方面，指導學生用自己的電腦建立自動化生產(chǎn)線所學軟件的仿真平臺，讓學生在課外時間完成程序的編寫、修改和排錯，提供自主學習的平臺、機會和動力源。通過以上2項措施，明顯提高了學生的學習興趣和成就感。
3.3培養(yǎng)評價機制的研究
適當?shù)脑u價機制能體現(xiàn)學生、學生團體及教師的教學狀況。教師根據(jù)評價結(jié)果及時調(diào)整教學進度和方法以適應不同學生的狀況，做到因材施教。4個評價機制即學生批評與自我批評、教師批評與自我批評、師生互評和第三方評價的評價機制。學生團隊項目組長每周填寫一份項目成員分工及完成情況表，由教師簽字認可。學生定期提出項目工作計劃和反饋表，定期檢查完成情況。生產(chǎn)線獨立站點調(diào)試結(jié)束由教師分團隊考核，檢查當期完成情況。期末結(jié)束時，由第三方即校企合作企業(yè)或?qū)W校其他教師采用項目開卷考核方式，在規(guī)定時間內(nèi)由學生完成生產(chǎn)線某個站點的功能程序編制和調(diào)試。通過以上措施，能夠最大化找出學生工程化過程中的弱項，使師生能夠及時掌握信息，進一步工程化實踐教學。
3.4知識體系結(jié)構(gòu)與擴展技能的相互促進
自動化生產(chǎn)線知識結(jié)構(gòu)可分為基礎知識、核心知識和擴展知識。基礎知識包含了生產(chǎn)線采用的西門子PLC基本指令、液壓與氣動技術和傳感器技術。核心技術體現(xiàn)為靈活采用不同的編程方法將以上3類技術有機結(jié)合在一起，完成自動化生產(chǎn)線的供料站、搬運站、加工站和裝配站的編程與調(diào)試。有經(jīng)驗的工程人員知道完成程序編制只是完成整個工程的一小步，而整個工程的調(diào)試更需要工程人員的耐心和細心。擴展技能包含變頻技術、步進控制、觸摸屏和通信技術，對于該部分的內(nèi)容，教師采用適當引導，由學生團隊選擇1個項目，給定1個月時間進行自主攻關，自行查找資料，自行設置實驗方案，教師對于學生遇到的問題及時解答，并給予反饋與指導。任務完成后，每個團隊負責講解該部分的知識點及實驗方法，讓學生有機會表達，提高技術交流能力和職業(yè)素養(yǎng)。
關鍵詞：機器人；數(shù)控；拋丸機；自動化生產(chǎn)線
隨著計算機技術與控制技術的發(fā)展，拋丸機的控制水平逐漸提高，為拋丸自動化生產(chǎn)線的出現(xiàn)提供了必要的技術基礎。徐雙文等針對拋丸的工藝流程，構(gòu)建了基于PLC的拋丸自動控制系統(tǒng)。維爾貝萊特集團的Balan Kumar實現(xiàn)了機械手式拋丸機對汽車缸體、缸蓋等部件進行拋丸處理。李偉光等利用PLC和觸摸屏進行軟硬件設計，實現(xiàn)DVD盒自動化生產(chǎn)，實現(xiàn)了DVD盒自動化生產(chǎn)線。拋丸作為企業(yè)中表面處理的重要工序，實現(xiàn)其自動化，特別是實現(xiàn)基于機器人的自動化拋丸清理生產(chǎn)線顯得尤為有意義。
為了提高拋丸生產(chǎn)線的自動化水平，提高工作效率，改善生產(chǎn)環(huán)境，本文利用開放式數(shù)控結(jié)構(gòu)的機器人和機械手系統(tǒng)，并結(jié)合傳統(tǒng)拋丸機的工作特點，并對其進行改造，以適應自動化生產(chǎn)的需要。構(gòu)建了由管理層、控制層、設備層三層控制的自動化拋丸生產(chǎn)線，通過機械手和機器人配合完成上料和落料，實現(xiàn)了拋丸生產(chǎn)線的自動化。
1.拋丸自動化生產(chǎn)線整體介紹
1.1.傳統(tǒng)拋丸生產(chǎn)線流程介紹
傳統(tǒng)拋丸生產(chǎn)線的主要部件就是拋丸機，由工人把工件放置在拋丸機傳送帶上，拋丸機傳送帶帶動工件前行進入拋丸室完成拋丸工序，然后再由工人將處理好的工件取走。整個過程需要人工照看，效率不高。
1.2.基于機器人的拋丸生產(chǎn)線的介紹
受拋丸機的尺寸、體積等的限制，只靠機器人無法完成待拋丸工件的上料和落料過程。所以，本文構(gòu)建的基于機器人的拋丸機生產(chǎn)線由機器人，機械手，拋丸機以及輔助上料和落料的單元構(gòu)成。在控制系統(tǒng)的控制下，機器人從工件槽中抓取待拋丸工件，與機械手交換放入傳送帶，進入拋丸室進行拋丸處理后，再由機器人抓取放入成品槽。整個過程中，機械手要完成的工作有：與機器人交接，把工件放入上料槽，然后等待與機器人的下次交接。上料單元主要負責工件的擺放，保證待拋丸工件能以正確的方式進入拋丸室。落料單元主要負責將成品工件擺放整齊，定位，以便于機器人抓取。
2.基于機器人的拋丸機自動化生產(chǎn)線的構(gòu)建
基于開放式數(shù)控機器人，本文構(gòu)建了基于機器人的拋丸機自動化生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線由進行拋丸自動化生產(chǎn)的信息化管理層，負責拋丸過程機械手和機器人控制的控制層以及機械手本體、機器人本體和拋丸機本體構(gòu)成的設備層組建。示意圖如下：
2.1.管理層結(jié)構(gòu)
拋丸生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)主要分為五個模塊：訂單模塊、統(tǒng)計模塊、監(jiān)控模塊、工藝模塊、人員信息。各系統(tǒng)分別負責完成拋丸訂單的處理、拋丸生產(chǎn)數(shù)量的統(tǒng)計、拋丸生產(chǎn)過程的監(jiān)控、工藝管理以及拋丸操作人員信息等。
2.2.控制層結(jié)構(gòu)
控制層是整個系統(tǒng)的核心，完成機械手與機器人的控制。控制層由決策控制
系統(tǒng)、機械手控制系統(tǒng)、機器人控制系統(tǒng)三部分組成。其中決策控制系統(tǒng)主要負責拋丸的上料、落料過程控制、上料單元、落料單元的控制。機械手控制系統(tǒng)負責完成與機器人之間的交換操作的完成。機器人控制系統(tǒng)負責完成工件的夾取、交換等工作。后兩者都要收到?jīng)Q策控制系統(tǒng)的控制。
基于高性能的PLC的決策控制系統(tǒng)可以通過觸摸屏與主控電腦實現(xiàn)信息的交互操作，基于CC-Link通信協(xié)議則有利于系統(tǒng)的擴展，提高系統(tǒng)地兼容性。
機器人控制系統(tǒng)通過串口與決策層控制系統(tǒng)信息交互。采用主控電腦加控制卡的結(jié)構(gòu)，控制卡控制機器人，實現(xiàn)機器人夾取和交換動作的完成。
機械手控制系統(tǒng)通過CC-Link與決策層控制系統(tǒng)實現(xiàn)信息交互。根據(jù)決策層的指令完成工件的交換和上料。
2.3.設備層的設計
設備層主要包含機械手、機器人和拋丸機。他們在決策控制系統(tǒng)、機械手控制系統(tǒng)和機器人控制系統(tǒng)的控制下完成整個生產(chǎn)線的上料、加工、落料過程。
該拋丸生產(chǎn)線的機器人的結(jié)構(gòu)主要包括氣爪、指關節(jié)、腕關節(jié)、小臂、大臂、小臂連桿、小臂驅(qū)動桿、腰部、底座等。
機械手的構(gòu)造包括氣爪、絲桿、連軸器，伺服電機、導軌、底座等部件。
為了適應需要，我們需要在原有拋丸機的基礎上，進行適應性改造，增加包括上料單元和落料單元。
上料單元由擋板、圍框、推板和上料槽組成。機械手在控制系統(tǒng)的控制下，將待拋丸工件放入上料槽，工件經(jīng)過上料槽落入圍框，在傳送帶的帶動下，工件貼住擋板。然后在機械手控制系統(tǒng)的控制下，由擋板推動代加工工件到固定位置，再打開擋板，在傳送帶帶動下進入拋丸室加工。
落料單元包括工件排序部分、工件修整部分、工件檢測等部分構(gòu)成。其中排序部分每次只允許一個待加工工件進入修整部分，在修整部分的作用下調(diào)整好工件位置，然后進入工件檢測部分，由決策控制系統(tǒng)通過紅外感應器檢查工件位置情況，并指揮機器人夾取完成的工件。
結(jié)束語：
通過決策控制系統(tǒng)后，啟動機器人和機械手，完成準備工作。然后由主控電腦控制整個生產(chǎn)線的運行。決策單元根據(jù)生產(chǎn)線狀態(tài)，控制機器人夾取工件，并于機械手交換。交換完后，機械手根據(jù)流程上料，機器人回歸等待。等候決策控制系統(tǒng)的下一個指令，到落料單元夾取加工完成的工件，放入適當?shù)奈恢谩?/p>
參考文獻
[1]徐雙文，魏世川.自動控制技術在拋丸機中應用[J].一重技術，2006（02）
關鍵詞：電氣自動化設備；PLC控制系統(tǒng)；順序控制；自動化生產(chǎn)線
自動化生產(chǎn)線是基于計算機驅(qū)動技術等綜合技術的現(xiàn)代化生產(chǎn)系統(tǒng)，隨著現(xiàn)代工業(yè)技術的發(fā)展，使用自動化生產(chǎn)線是企業(yè)生產(chǎn)的必然趨勢。PLC是可編程邏輯控制器，具有數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ埽陔姎饪刂祁I域得到廣泛應用。基于PLC控制系統(tǒng)的電氣自動化生產(chǎn)線由送料加工輸送與分揀等單元組成，信號經(jīng)PLC處理后發(fā)出執(zhí)行元件動作指令，設計基于PLC控制的軟硬件自動化生產(chǎn)線對于提高生產(chǎn)效率有重要幫助。
1PLC控制系統(tǒng)技術研究
傳統(tǒng)電氣自動化設備通過電氣連接線連接，存在電氣連接性較差等缺陷，電氣連接采用的基礎線路復雜，電子自動化設備調(diào)試需要大量時間，隨著工業(yè)社會的發(fā)展，PLC控制系統(tǒng)逐漸引入電氣自動化設備系統(tǒng)中。PLC控制器設計是為工業(yè)生產(chǎn)研發(fā)數(shù)字運算電子操作系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)注重使用可編程存儲器，可執(zhí)行定時等命令，PLC控制系統(tǒng)通過數(shù)字量等數(shù)據(jù)信息輸入實現(xiàn)控制命令下達[1]。1.1PLC自動化控制技術原理隨著自動化水平的提高，現(xiàn)代科技更新推動PLC技術的發(fā)展。1969年美國首次研發(fā)用于汽車自動化加工生產(chǎn)線的PLC，最初PLC僅能在生產(chǎn)線部分系統(tǒng)代替繼電器。如今PLC的CPU多采用32位微型計算機處理器，PLC編程語言包括語句高級語言[2]。PLC發(fā)展方向是充分發(fā)揮質(zhì)優(yōu)價廉等優(yōu)點，為后期維護工作提供方便。PLC工作過程分為輸入采樣與輸出刷新階段，PLC通過傳感器方式獲取輸入信號，可通過溫感器得到現(xiàn)場溫度，通過電感器檢測電流。目前傳感器可采用現(xiàn)場集成元件，可根據(jù)經(jīng)驗公式自行搭建采樣電路。PLC將輸出影像存儲器中的結(jié)果寫入輸出鎖存器中，更新原先工作狀態(tài)，按照正確指令方向運行。大型PLC可完成復雜的控制系統(tǒng)控制要求。PLC控制系統(tǒng)設計需要分析生產(chǎn)機械工藝流程，對各工位動作進行分析。如今PLC技術已發(fā)展得非常成熟，根據(jù)不同型號可搭配不同擴展模塊實現(xiàn)功能。PLC將通過輸入端子信號掃描將輸入狀態(tài)存放至寄存器，存儲器存儲類型分為存放用戶編寫程序與存放系統(tǒng)程序[3]。為實現(xiàn)掉電保護功能，需配備電池，防止用戶程序丟失。I/O模塊用于接收伺服電機編碼器等信號。1.2電氣設備PLC控制技術的發(fā)展PLC在軟硬件領域應用要適應電氣設備未來的發(fā)展，電氣設備未來發(fā)展趨勢是硬件降低成本，軟件注重程序容錯性，通信結(jié)合常見工業(yè)標準，避免協(xié)議解析浪費時間，與物聯(lián)網(wǎng)技術結(jié)合使通信更加便捷。高端PLC系統(tǒng)應提供離散控制、運動控制等多種類型控制，具有多類型開放通信網(wǎng)絡，系統(tǒng)應為模塊化結(jié)構(gòu)，有效節(jié)省培訓與工程費用。遠程通信是PLC的發(fā)展趨勢，以往工業(yè)電氣設備安裝后需定期安排維護人員到現(xiàn)場觀察使用情況，遠程通信技術可以利用GPRS模塊經(jīng)將數(shù)據(jù)傳遞到云服務器上，云服務器發(fā)出報警信息，通知現(xiàn)場維護者定期修復故障。PLC與GUI的結(jié)合使PLC技術備受青睞，開發(fā)者多關注風格頁面開發(fā)，節(jié)省了大量編寫底層驅(qū)動時間。隨著USB技術的進步，未來將有更多小型PLC在通信技術中得到應用。最初PLC語言復雜，需要后期人員理解設計意圖，隨著梯形圖語言的不斷完善，其逐漸取代繼電器邏輯，梯形圖語言不斷完善快速占據(jù)了較大市場份額。目前行業(yè)供應商采購內(nèi)置梯形語言邏輯的PLC，由于存在時間長久，行業(yè)中大量工程師及維護人員習慣使用梯形語言。梯形圖用接點連接組合表示條件，被譽為PLC第一編程語言。
2PLC控制系統(tǒng)在電氣設備自動化中的應用
PLC系統(tǒng)技術應用促進電氣自動化控制的發(fā)展。PLC系統(tǒng)可以對相應設備進行控制，目前PLC控制系統(tǒng)在電氣設備自動化中得到廣泛應用，常見的PLC系統(tǒng)分為箱體型與模塊型，PLC控制系統(tǒng)主要包括邏輯運算等方面[4]。主要采取邏輯設計方法實現(xiàn)對PLC控制系統(tǒng)的應用，設計前需進行技術經(jīng)濟性分析。開關量控制中應用PIC智能控制以實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化，應用PLC控制開關量可確保發(fā)揮繼電器保護作用[5]。電氣工程自動化控制系統(tǒng)涉及很多環(huán)節(jié)，PLC在電氣設備自動化控制中應用廣泛，包括數(shù)據(jù)控制等方面。數(shù)控是電氣工程自動化控制中的關鍵環(huán)節(jié)，通過PLC技術應用可提高數(shù)控質(zhì)量。在電氣設備自動化中應用PLC控制系統(tǒng)需要對輸入數(shù)據(jù)信息進行精準化估量。電氣設備自動化分散控制中應用PLC控制系統(tǒng)可實現(xiàn)集中控制，總控系統(tǒng)可結(jié)合實際對各環(huán)節(jié)進行調(diào)控。工作系統(tǒng)出現(xiàn)問題后通過PLC技術進行自動化檢修，根據(jù)生產(chǎn)流程進行有效設計。PLC技術開發(fā)要堅持創(chuàng)新原則、簡潔性原則，應注重PLC技術的經(jīng)濟效益，充分發(fā)揮PLC控制系統(tǒng)在電氣設備自動化中的優(yōu)勢。PLC在空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)中的應用見圖1。
3基于PLC控制系統(tǒng)的電氣自動化設備設計
3.1PLC自動化控制系統(tǒng)總體設計
自動化生產(chǎn)線要求機械加工裝置完成預定工藝過程，自動工作機械電氣一體化系統(tǒng)為自動生產(chǎn)線，將供料單元料倉工件送往加工單元物料臺，設計控制系統(tǒng)設計以西門子S7-200PLC為核心，模塊化組態(tài)靈活。自動線控制系統(tǒng)以輸送單元PLC為控制核心，各單元檢查機構(gòu)將檢測信號傳送給單元PLC，自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)模擬企業(yè)工件加工生產(chǎn)線流程，供料單元機械部分包括工件裝料管等[6]。供料單元控制系統(tǒng)采用的PLC型號為三菱FX2N-32MR型，PLC上電后確認系統(tǒng)準備完成。供料不斷循環(huán)進行，缺料報警退出運行狀態(tài)后需加入足夠的工件重新啟動系統(tǒng)。設計保證掃描周期調(diào)用子程序，實現(xiàn)系統(tǒng)工作狀態(tài)顯示。輸送單元機械結(jié)構(gòu)包括拖鏈裝置等部分，輸送單元所需I/O點包括指示燈模塊信號等，輸送單元控制過程包括機械手到工作單元物流臺取件定位控制。復位子程序檢查機械手是否在原點位置。急停復位后機械手未運行，輸送繼續(xù)，通過光電傳感器檢測，加工刀具工作完成后電機停止。單元工作是分揀控制，工件屬性可根據(jù)傳感器動作判斷。
3.2基于PLC控制系統(tǒng)的自動化設備硬件設計
自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件傳感器是生產(chǎn)線中的檢測原件，生產(chǎn)線中執(zhí)行部件包括伺服驅(qū)動等，通信系統(tǒng)將工件各單元連接形成整體，實現(xiàn)分散控制工作要求。自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件設計輸送單元是自動線重要的工作單元，輸送單元選用西門子S7-200-226DC/DC型PLC。供料單元輸出信號包括2個電磁鐵，供料單元PLC選用S7-200-224AC/DC/RLY。分揀單元輸入信號包括傳感器6點主令信號急停，分揀單元PLC選用S7-200-224XP。自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)軟件采用模塊化設計方法，觸摸屏組態(tài)模塊可方便開發(fā)各種現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)處理，觸摸屏組態(tài)模塊各單元控制模塊對單元狀態(tài)采樣，實現(xiàn)觸摸屏與各單元控制模塊數(shù)據(jù)傳輸。單元控制模塊包括供料加工與分揀單元控制程序。輸送單元實現(xiàn)工作站工藝任務，系統(tǒng)中途停車復位到原點操作。供料單元控制程序完成供料控制功能；數(shù)據(jù)通信模塊程序處理觸摸屏主令信號。PLC自動化生產(chǎn)線制作后需要進行機械設備安裝，此時需檢查設備零部件后對零部件分類，保證機構(gòu)安裝安全。按照合理工序?qū)⒎珠_部分組裝，電氣控制系統(tǒng)中的電氣部分包括開關電源等安裝在固定導軌。PLC系統(tǒng)主電路采用380V工業(yè)交流電源，接線系統(tǒng)遠離易產(chǎn)生噪聲電氣部分；布線注意時不能將電流直接連接到直流輸入端子。PLC運行模擬器將程序輸入生產(chǎn)設備，發(fā)現(xiàn)程序問題及時修改。電氣接線中包裝機部配線表見表1。
4基于PLC的造紙機自動控制系統(tǒng)設計
造紙生產(chǎn)系統(tǒng)包括PCS、QCS、MCS等。造紙機類型存在差異，普通造紙機配置標準包括MCS、DRIVES等系統(tǒng)。造紙流程復雜，為降低生產(chǎn)成本，各國造紙工業(yè)都向智能化方向發(fā)展，不斷提高自動化水平。近年來造紙工業(yè)控制系統(tǒng)自動化水平不斷提高，采用PLC結(jié)合現(xiàn)場總線技術實現(xiàn)變頻調(diào)速同步控制系統(tǒng)成為研究造紙機自動控制系統(tǒng)的推薦方案。隨著社會生活水平的提高，對紙張消耗需求不斷增加。造紙業(yè)對造紙機自動控制系統(tǒng)提出更高的要求，需要傳動控制系統(tǒng)具有更高的穩(wěn)定性，而不同造紙機生產(chǎn)的紙品種不同，因此電氣傳動控制系統(tǒng)不同。濕法造紙機有很多類型，自動控制系統(tǒng)要求包括可以在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)工作車速，造紙機速度穩(wěn)定，各分部速度可按比例調(diào)控實現(xiàn)同步升降，形成動態(tài)性能良好的速度鏈同步控制系統(tǒng)。各部分速度要具有微調(diào)功能，具有負荷分配與爬行速度功能。紙的抄造包含很多工藝流程，電動機控制成為造紙機控制的關鍵點，造紙機向高速方向發(fā)展，系統(tǒng)不確定性因素有很多，現(xiàn)代造紙機控制系統(tǒng)中多使用交流調(diào)速系統(tǒng)，如何控制好交流電動機成為系統(tǒng)設計的重點。需要根據(jù)造紙機控制系統(tǒng)要求總結(jié)設計關鍵點，分析速度鏈控制和負荷分配控制等關鍵問題。針對某造紙廠長網(wǎng)多缸造紙機自動控制系統(tǒng)設計，由于造紙機工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境較差，系統(tǒng)采用穩(wěn)定性較高的PLC作為主控制器。系統(tǒng)主要由主控制器PLC、電動機等組成，監(jiān)控級與現(xiàn)場級網(wǎng)絡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。造紙機自動控制系統(tǒng)軟硬件設計包括PLC及組態(tài)軟件設計。設計造紙機自動控制系統(tǒng)由變頻器拖動三相交流異步電動機實現(xiàn)傳動點速度同步，西門子S7系列PLC硬件設置等可通過STEP7軟件實現(xiàn)，硬件組態(tài)工具使用方便，實現(xiàn)功能包括系統(tǒng)組態(tài)，模塊參數(shù)設置。設計基于PLC的造紙機自動控制系統(tǒng)，PLC向下通過PROFIBUS總線網(wǎng)絡與變頻器連接，向上通過MPI網(wǎng)絡與工控機連接。系統(tǒng)配置靈活穩(wěn)定性強。
5結(jié)束語
PLC具有易于編程等優(yōu)勢，在電氣自動化控制領域發(fā)揮重要作用。隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，各種機械加工裝置要自動完成預定工序，包裝計數(shù)等方面根據(jù)設計程序自動完成，PLC具有精度高等特點，自動化設備應用PLC具有穩(wěn)定性高等優(yōu)點，通過更換軟件可調(diào)整工作步驟，實現(xiàn)生產(chǎn)線聯(lián)機工作。PLC控制系統(tǒng)應用于電氣設備自動化設備設計是順應行業(yè)發(fā)展趨勢的必然要求。目前電氣設備自動化設計中存在一些問題，需要運用PLC控制系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，充分發(fā)揮PLC控制系統(tǒng)優(yōu)勢，合理選擇PLC技術流程。
參考文獻
[1]陶丹丹.探究PLC技術在機械電氣自動化控制中的應用[J].機械設計,2021,38(10):160-161.
[2]宣峰,石新龍.基于PLC的采摘機械手電氣自動化技術研究[J].農(nóng)機化研究,2021,43(9):145-148,163.
[3]梁國美.銅冶煉設備圓盤澆鑄機組電氣自動化控制設計[D].南昌:南昌大學,2019.
[4]申九菊.PLC控制系統(tǒng)在電氣自動化設備中的應用[J].造紙裝備及材料,2021,50(5):13-15.
[5]劉蕊,張若含.PLC技術在電氣自動化系統(tǒng)及其控制中的應用[J].光源與照明,2021(10):128-130.
關鍵詞：計算機控制；工業(yè)自動化；控制器；自動化系統(tǒng)
中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）12-0016-02
1 概述
計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展是人類科學技術不斷發(fā)展的產(chǎn)物，科技的進步與發(fā)展，技術的創(chuàng)新與改善，對控制系統(tǒng)的要求逐漸提高，精密儀器的生產(chǎn)過程以及微電子技術的制造都要求一套成熟而縝密的計算機控制系統(tǒng)，計算機控制系統(tǒng)需要有處理復雜程序、進行精密控制的能力，計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展需要依托先進的計算機技術、強大的自動化控制為基礎，計算機控制系統(tǒng)對工業(yè)自動化生產(chǎn)具有開拓意義。企業(yè)應用計算機控制技術進行優(yōu)化生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，將會為公司擴大生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率。
2 計算機控制技術
自動控制與計算機技術是計算機控制的基礎，計算機科學技術的發(fā)展為控制技術的進步帶來便利。自動控制技術在工業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛，在計算機控制技術中需要自動控制、傳感設備、網(wǎng)絡通信、總線傳輸、系統(tǒng)軟件的支持。在科技發(fā)展過程中，自動化生產(chǎn)設備不斷更新，有效減少了員工的身體負擔，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率，工業(yè)化程度不斷提升。工業(yè)生產(chǎn)中的自動化技術含量不斷提高，使用計算機控制系統(tǒng)在工業(yè)化生產(chǎn)過程中可以有效提高生產(chǎn)效率，增加安全性，提高產(chǎn)品質(zhì)量，有效減少能源和原材料的消耗。
3 計算機控制系統(tǒng)的自動化生產(chǎn)
自動化生產(chǎn)線是生產(chǎn)過程的流程路線，整個過程由原料輸入、加工篩選、運送原料、裝配元件、檢驗成品一系列生產(chǎn)線活動所構(gòu)成。基本的工業(yè)化生產(chǎn)線需要按照原料進行分類處理、生產(chǎn)加工、成型檢測，按照產(chǎn)品的生產(chǎn)流程、產(chǎn)品設備，負責操作的工人進行不同工藝的加工
處理。
3.1 可編程計算機控制器
可編程計算機控制器（PLC）技術有效推動了工業(yè)自動化的飛速發(fā)展，可編程控制器（PLC）可以取代繼電器實現(xiàn)對邏輯控制器的控制，隨著計算機控制設備的發(fā)展，PLC完善的功能設置，已經(jīng)可以超越邏輯控制器的功能，PLC使用了分時多任務功能，可以進行并行的實時控制與操作。
3.2 硬件設備的通用性強
PLC的硬件具有標準化的特點，產(chǎn)品豐富，可以適用于各個生產(chǎn)過程的使用，硬件功能強，產(chǎn)品種類多，方便構(gòu)建各種范圍大小的控制系統(tǒng)。只要在PLC的終端上接入輸入輸出信號組件就可以構(gòu)建一個PLC的控制系統(tǒng)。更改一個控制系統(tǒng)只需要使用編程器修改程序即可，根據(jù)輸入輸出組件和應用軟件的不同，PLC硬件設備可以控制不同的選定目標。
3.3 自動化生產(chǎn)中的現(xiàn)場總線應用
自動化生產(chǎn)中的現(xiàn)場總線是數(shù)字化通信的測量控制設備，在自動化生產(chǎn)的現(xiàn)場使用，廣泛應用于自動化制造業(yè)，現(xiàn)場總線使用專用處理器置入傳統(tǒng)的測量控制器中，具有數(shù)字計算和數(shù)字通信能力，現(xiàn)場總線使用簡單的雙絞線作為通信介質(zhì)，可以使多個測量控制器與計算機網(wǎng)絡直接對等連接，自動化生產(chǎn)線的現(xiàn)場總線把分散的測量控制器變成網(wǎng)絡探測節(jié)點，聯(lián)機完成自動控制。如現(xiàn)場總線使自控系統(tǒng)與設備之間具有了互相通信實時分析的能力，經(jīng)過連接網(wǎng)絡系統(tǒng)，可以在信息網(wǎng)絡及時發(fā)現(xiàn)異常，使企業(yè)的自動化生產(chǎn)信息溝通更加便利。自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)使用現(xiàn)場總線技術是企業(yè)自動化生產(chǎn)的趨勢，現(xiàn)場總線在進行設備數(shù)據(jù)交換、實時更新數(shù)據(jù)、顯示信息等方面具有方便靈活的特性。
4 自動化系統(tǒng)中的應用特點分析
第一，開放性是自動化系統(tǒng)具有的特點，現(xiàn)場總線系統(tǒng)具有公開性和開放性的特點，開放性的系統(tǒng)可以連接任何的設備和系統(tǒng)，以此保證設備運行正常，用戶可以根據(jù)實際需求，組裝不同的系統(tǒng)和設備進行工作。
第二，自動化系統(tǒng)具有可操作性和互用性，自動化系統(tǒng)設備之間構(gòu)成了互相連接的設備和系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)溝通和傳送，不同的生產(chǎn)設備可以實現(xiàn)設備之間相互代替和
替換。
第三，自動化系統(tǒng)現(xiàn)場總線的智能性和功能自治性，現(xiàn)場總線通過傳感設備，監(jiān)控分析處理分散在現(xiàn)場的設備，利用現(xiàn)場的設備可以能完成設備的自動控制，隨時診斷系統(tǒng)和設備的運行狀態(tài)。
5 結(jié)語
隨著計算機科學技術的進步，工業(yè)自動化程度不斷的提高，計算機控制技術在自動化生產(chǎn)線上的應用將更加智能化。在計算機信息技術得到空前繁榮的同時，企業(yè)的自動化生產(chǎn)線更加優(yōu)化，在現(xiàn)實應用中更加的便捷，這樣將有效推動高效產(chǎn)品生產(chǎn)事務的發(fā)展，有效減少重復事務的工作量。計算機控制技術在自動化生產(chǎn)線上，重點強調(diào)通用性和靈活性的特點，有助于提高生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)效率，節(jié)約設計成本，提高運行質(zhì)量。
參考文獻
[1] 馮永利，楊文淑.改善數(shù)字隨動系統(tǒng)過渡過程方法
[J].光電工程，2009，（3）.
[2] 劉兆妍，岳樹盛.PID控制研究與應用[J].河北理工學院學報，2011.
[3] 張利平.液壓氣動系統(tǒng)設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1997.
[4] 肖志宏.施工機械液壓系統(tǒng)使用、維護及保養(yǎng)淺談
關鍵詞：SynqNet現(xiàn)場總線 工業(yè)機器人 生產(chǎn)線 自動化
中圖分類號：TN713 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）09-0012-02
電子產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)字化是國內(nèi)外電子生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展趨勢，自動化生產(chǎn)線的工藝水平直接決定了電子產(chǎn)品的生產(chǎn)周期、質(zhì)量、可靠性、成本及企業(yè)的經(jīng)濟效益。目前大多數(shù)電子生產(chǎn)企業(yè)在自動化生產(chǎn)領域起步晚，還沒有自行研制成熟的自動化生產(chǎn)線，主要依靠手工操作和管理。為了解決這一系列問題，本文對某電子科技企業(yè)的SAW濾波器的生產(chǎn)工序，提出了集電氣控制、現(xiàn)場總線、傳感技術和氣動控制等多種技術于一體的生產(chǎn)線部分工序自動化控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)可靠性高、效率良好、靈活性強、易于維護檢修。
1 SAW濾波器生產(chǎn)線
SAW濾波器的生產(chǎn)加工需要經(jīng)過前道車間、后道車間和成測車間各生產(chǎn)工序才能完成，其生產(chǎn)線布局如圖1所示。全線有22道工序、14個工位、2個倉庫、2個中轉(zhuǎn)站組成。
前道車間F1～F4工位分別進行清洗、蒸鋁、光刻修頻和半成品精檢等工序。后道車間B1～B5工位主要完成劃片、撳片、去膠、鏡檢、膠片、蓋帽、中測、封帽和檢漏等工序。成測車間C1～C5工位主要完成老化、成測、打印、測電阻、復測、抽測、包裝和檢驗等工序。
2 自動化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)
現(xiàn)場總線的應用引起了自動化領域的深刻變革，它的關鍵是把網(wǎng)絡化、信息化的概念徹底引入到控制領域[1-2]。為優(yōu)化濾波器生產(chǎn)線，提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)高可靠性、靈活性的實時控制，綜合考慮生產(chǎn)線控制要求和機器人自動控制要求，通過比較CAN、Profibus、 FF等國際流行的總線，提出了以SynqNet總線為基礎的SAW濾波器生產(chǎn)線控制方案。由于各工序生產(chǎn)線之間的控制系統(tǒng)存在類似性，以后道車間中測工序為例，具體分析SAW濾波器生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)。
中測工序主要是對濾波器的頻率、幅度和插損進行測試，判斷其是否符合工藝要求。其基本工作流程為，傳送機構(gòu)上的器件由工業(yè)機器人挑出放入中測機，然后進行相應測試。中測工序自動化生產(chǎn)的控制方案為：中測工序控制軟件提供全部子控制系統(tǒng)的操作界面；終端執(zhí)行器和中轉(zhuǎn)平臺的子控制系統(tǒng)軟件自行設計開發(fā)；工業(yè)機器人由配套的機器人控制器進行控制。其具體作業(yè)流程如圖2所示，首先按照要求對中測工序進行編程，生成加工程序；然后，通過離線編程和仿真對生產(chǎn)加工程序進行后置處理，進行工業(yè)機器人作業(yè)仿真并生成機器人作業(yè)程序；最后，將生產(chǎn)加工程序?qū)雽刂破鬟M行中測工序的作業(yè)。
3 控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)
3.1 硬件結(jié)構(gòu)設計
上節(jié)給出了中測工序控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，根據(jù)中測工序的工藝要求，對各個組成部分進行具體選型。
3.1.1 總線及拓撲結(jié)構(gòu)
SynqNet總線技術是Motion Engineering Inc.（MEI公司）開發(fā)的一種高性能運動控制的同步網(wǎng)絡技術，它在控制卡與驅(qū)動器之間構(gòu)建了一種全數(shù)字化的通訊界面。[3]SynqNet物理層基于100Base -TX的IEEE802.3標準，其傳輸方式為全雙工，可同步驅(qū)動32根軸，滿足遠程故障診斷、固件下載、簡化布線及可靠性等要求，并且其運動編程接口可兼容各種操作系統(tǒng)，非常適合運動的同步控制。[3-4]其拓撲結(jié)構(gòu)如圖3所示。
3.1.2 ZMP運動控制卡
系統(tǒng)運動控制器為ZMP運動控制卡，它是基于PCI總線，利用DSP以及FPGA實現(xiàn)對電機運動控制的高性能控制單元，可在0.5ms內(nèi)完成對32根軸的伺服算法和總線傳輸[4]；可實現(xiàn)對電機發(fā)出運動指令并讀取反饋狀態(tài)，控制電機加速度、轉(zhuǎn)速和位置，是運動控制系統(tǒng)的核心。
3.1.3 I/O模塊
針對現(xiàn)場總線和運動控制卡的選型，采用Danaher公司生產(chǎn)的Slice I/O模塊。該模塊在SynqNet網(wǎng)絡中為一節(jié)點，具有數(shù)字量和模擬量的輸出輸入功能；并能實現(xiàn)輔助工裝氣動裝置、系統(tǒng)報警、系統(tǒng)上/下電等的邏輯控制。
3.1.4 工業(yè)機器人
工業(yè)機器人作為可編程裝置，可以根據(jù)實際生產(chǎn)的工藝要求來按需作業(yè)，具有很強的適應性、通用性和靈活性。它在自動化生產(chǎn)線中的應用，可以大幅度提高生產(chǎn)效率，節(jié)約人力成本。目前比較成熟的機器人公司有ABB、REIS、KUKA、FANUC等。該生產(chǎn)線選用通用關節(jié)型機器人，終端執(zhí)行器根據(jù)作業(yè)需求可自行設計。
3.2 控制軟件實現(xiàn)方法
SAW濾波器生產(chǎn)線控制系統(tǒng)是基于控制卡嵌入PC的開放式系統(tǒng)。要求該系統(tǒng)能夠進行伺服單元的半閉環(huán)、閉環(huán)等多種運動控制；實現(xiàn)輔助工裝、氣動裝置、報警、急停等的邏輯控制；實時讀取并顯示相關生產(chǎn)線狀態(tài)（位置、作業(yè)進程等）。該系統(tǒng)的控制軟件以面向用戶需求的思想設計，必須提供操作者一個人性化的人機接口界面。
3.2.1 軟件開發(fā)平臺和工具
MEI公司提供的編程接口MPI（Motion Programming Interface）采用Windows為平臺，提供了一系列面向?qū)ο蟮腃語言函數(shù)與數(shù)據(jù)類型，并以動態(tài)鏈接庫的方式提供給開發(fā)者調(diào)用，適用于各種運動控制應用程序的開發(fā)。[5]
機器人控制器程序采用機器人專用編程語言編寫，上位機程序采用visual C++編寫。上位機與機器人控制器以socket字符串形式進行通信，機器人控制器解析上位機指令驅(qū)動多軸運動實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。
3.2.2 控制軟件工作原理
基于PC、控制卡和SynqNet現(xiàn)場總線的生產(chǎn)線控制軟件，用控制卡完成現(xiàn)場的控制與驅(qū)動任務，由上位機控制軟件負責生成生產(chǎn)加工程序、人機交互、系統(tǒng)管理等功能。整個控制軟件的工作原理如圖4所示。
4 結(jié)語
本研究針對SAW濾波器生產(chǎn)線，設計了包含運動控制、邏輯控制和工業(yè)機器人控制的控制體系，著重論述了控制系統(tǒng)的硬件組成和軟件實現(xiàn)方法。本系統(tǒng)適用于中小型電子企業(yè)生產(chǎn)線的半自動化改造，能夠簡化管理，實現(xiàn)集中控制；提高生產(chǎn)效率；提高加工質(zhì)量，減少生產(chǎn)成本。
參考文獻
[1]賀毅等.現(xiàn)場總線技術應用及其發(fā)展趨勢探討[J].信息化技術與控制，2005，15（1）：21-23.
[2]Marcelo Luis Dultra. Fieldbus Control System[J].Advance in Instrumentation and Control，Vol.51，1996.
[3]http：//.cn
【關鍵詞】要求；類型
0.引言
為實現(xiàn)更大的生產(chǎn)效率，汽車生產(chǎn)線物流自動化是一個較為便捷的途徑。帶式傳動的自動化傳輸技術打破了傳統(tǒng)的鏈式傳輸體系的統(tǒng)治地位。隨著汽車生產(chǎn)加工設備的各向功能的晚上，實現(xiàn)各種物料的輸送工作是未來一段時間內(nèi)的主要發(fā)展方向。與傳統(tǒng)的鏈式傳輸系統(tǒng)相比，帶式自動化運輸系統(tǒng)具有產(chǎn)能高、污染小、低噪和生產(chǎn)柔性化的優(yōu)勢。本文介紹帶式傳動技術的類別和特點，并介紹了帶式傳動在汽車自動化生產(chǎn)線上應用情況。
1.帶式傳動系統(tǒng)的在汽車自動化生產(chǎn)中應用的基本要求
帶式傳動系統(tǒng)目前已經(jīng)被廣泛應用于冶金、煤炭、礦山、建材等各種行業(yè)中。不同的物料或生產(chǎn)環(huán)境中，帶式傳動的皮帶機的類型各異，其安裝方式主要有長距離輸送、斜坡輸送和水平輸送等。鑒于汽車生產(chǎn)企業(yè)的物料輸送環(huán)境，對皮帶機的安裝類型提出了以下相關的要求：
（1）帶式傳動機在運行過程中必然是荷載狀態(tài)的，其工作中會遇到起動和制動等情況，所以要求帶式傳動機應該具有軟起動和軟停車的功能，這樣的性能對于傳輸?shù)钠囋O備的安全、傳輸系統(tǒng)的使用壽命、工作的可靠性都具有提高，此外還可以減緩起動沖擊作用，所以這種技術有利于降低帶式傳動系統(tǒng)的運行成本。
（2）對于汽車加工企業(yè)來說，一般的都會含有垂直或脅迫按照的帶式傳輸設備，所以該體系中要求注意防逆轉(zhuǎn)和符合制動的要求。
（3）作為傳輸汽車零部件等物料的帶式傳動體系，需要在起動、停機以及緊急制動的情況下能夠防范扭轉(zhuǎn)振動的情況發(fā)生。設計時對傳動系統(tǒng)的動力學性能加以驗算和分析。
（4）汽車生產(chǎn)企業(yè)中的帶式傳動系統(tǒng)還需要具備低俗運行的功能，這樣有利于檢修工作。
2.汽車自動化輸送系統(tǒng)中的帶式傳動系統(tǒng)的主要類型
現(xiàn)階段，汽車自動化輸送系統(tǒng)中的帶式傳動系統(tǒng)類型主要包括以下幾種：
（1）電機+減速機，電機與減速器兩者之間采用聯(lián)軸器加以連接，這種類型的傳動系統(tǒng)一般在中、小功率的帶式傳動機上應用。
（2）電機+可控起動裝置，這種類型的帶式傳動系統(tǒng)一般應用于大、中功率的皮帶機上。
（3）變頻電機+減速機，使用的環(huán)境要求與第二種類型相似。
汽車生產(chǎn)企業(yè)中的帶式傳動系統(tǒng)的設計，一般多應用于斜坡安裝的皮帶機，這類傳動系統(tǒng)中需要配備逆止器、制動設備等。帶式傳動機上的減速機包含有如下幾種類別：圓柱或圓錐齒輪、行星齒輪或復合齒輪箱、可以控制的行星齒輪的傳動設備。
3.汽車自動化輸送系統(tǒng)中的帶式傳動機的故障與質(zhì)量分析
在汽車自動化輸送系統(tǒng)中，帶式傳動系統(tǒng)的經(jīng)常出現(xiàn)的故障類別主要表現(xiàn)為：齒輪斷裂、軸破裂、齒面出現(xiàn)灼傷或膠合的情況、軸承的滾道灼傷或剝蝕、齒輪箱體出現(xiàn)開裂或振動過大、摩擦片灼傷或失效的情形、齒輪箱的故障導致整機過熱、逆止器或制動設備失效。
帶式傳動機出現(xiàn)故障，容易影響汽車生產(chǎn)線的正常工作，對于企業(yè)的正常運行造成嚴重的經(jīng)濟損失。所以對于帶式傳動機系統(tǒng)而言，研究引起其發(fā)生故障的因素是具有一定的意義的，主要包括以下幾點。
3.1減速器的質(zhì)量影響因素
減速器是帶式傳動系統(tǒng)中一個較為重要的設備，一旦發(fā)生故障必然導致帶式傳動設備不能正常工作，影響其質(zhì)量的因素包括設計的因素、材料質(zhì)量、熱處理因素、加工工藝以及裝配的質(zhì)量等。
3.2帶式傳動系統(tǒng)設計方面的問題
帶式傳動系統(tǒng)的設計質(zhì)量對于整個體系的工作性能具有關鍵的作用。不同類型的皮帶機其使用要求和前提條件各不相同。所以合理地選擇合適的帶式傳動系統(tǒng)對于汽車自動化輸送系統(tǒng)具有決定性的影響。以下介紹了傳動系統(tǒng)的設計時需要關注的重點環(huán)節(jié)：
（1）合理進行系統(tǒng)軟啟動及軟停車方式的設計選擇。合理的軟起動及停車方式對減緩系統(tǒng)沖擊、降低動載荷、延長零部件壽命有著決定性的影響。
（2）對傾斜安裝的上、下行帶式輸送機，其制動系統(tǒng)設計時應注意采取措施控制制動時間和制動加速度，以減緩制動過程中對包括齒輪箱在內(nèi)的系統(tǒng)沖擊。應盡量采用分級制動、可控制動及低速制動，應力求避免高速制動。
（3）采用電機和液力偶合器或調(diào)速型液力偶合器的組合傳動型式，選型時要進行電機外特性曲線和液力偶合器特性曲線的匹配性檢驗，應保證系統(tǒng)工作時的工作點位于高效工作區(qū)間。
（4）對于功率較大和可靠性要求較高的汽車生產(chǎn)流水線，需要對帶式傳動系統(tǒng)進行動力學模擬分析。
（5）傳動系統(tǒng)選用的聯(lián)軸器應滿足相應工況要求，同時亦要考慮對中、拆卸及維修的便利性。
3.3正確選型
這里所介紹的正確選型指的是對齒輪箱的規(guī)格和類型加以合理的選用。齒輪箱的選用需要結(jié)合其所處的應用環(huán)境和安裝方式來決定。對于汽車生產(chǎn)自動化輸送系統(tǒng)，其齒輪箱的選用需要考慮起動功能可控性高的要求；而某些功能要求齒輪體積較小、結(jié)構(gòu)布置較為緊湊的則選用行星齒輪類型的。齒輪箱的規(guī)格的選擇，需要結(jié)合所要求的荷載情況的相關因素（包括沖擊荷載、最大荷載以及反向制動的要求等），另外齒輪箱的起動頻率和應用的環(huán)境也會對傳動系統(tǒng)的政策運行造成影響，因為不同的環(huán)境和規(guī)格的配置下，所產(chǎn)生的機械功率和熱功率要求不同。
3.4精心安裝及維護
帶式傳動系統(tǒng)的安裝方式與安裝精度是否合理科學對于整體的工作性能具有決定性的影響，尤其是安裝的精度對于帶式傳動系統(tǒng)工作時候的影響更加明顯，如果較大的安裝隊中誤差的話會引起較大的附加荷載，會影響軸承等設備的工作年限。各個設備在工作中同樣需要加以監(jiān)控，以免發(fā)生異常情況而導致事故的發(fā)生。
4.結(jié)語
在汽車自動化生產(chǎn)輸送系統(tǒng)中，采用帶式傳動系統(tǒng)可以大幅度地降低傳統(tǒng)的鏈式傳動體系的噪音，這樣對于汽車生產(chǎn)企業(yè)周邊居民以及企業(yè)的工人的生活、工作質(zhì)量更加有益。帶式傳動系統(tǒng)基本不用裝置，這樣就避免了油對于生產(chǎn)環(huán)境以及生態(tài)環(huán)境的污染，為工人及周邊居民避免生活在污染的環(huán)境里。帶式傳動系統(tǒng)在汽車自動化生產(chǎn)線中應用較鏈式傳動更加可靠，能夠較大幅度地提高生產(chǎn)能效，極大地降低了生產(chǎn)的成本投入，為企業(yè)擴大經(jīng)濟效益。此外帶式傳動系統(tǒng)設備較之傳統(tǒng)鏈式系統(tǒng)更加簡潔，安裝方式更加合理，在汽車自動化輸送系統(tǒng)中可以得到廣泛的應用的。
【參考文獻】
[1]黃里寧，張滿春，陳麗娟，李家深.中小企業(yè)ERP實施的建議與對策[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2011（01）.
[2]劉立波.提高機加工柔性生產(chǎn)效率的幾點思考[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2011（06）.
[3]王永紅.摩擦驅(qū)動自動化輸送系統(tǒng)在汽車行業(yè)的應用[J].機械管理開發(fā)，2010（02）.
[4]吳映輝.電子技術在汽車中的應用[J].科技創(chuàng)新導報，2010（10）.
同時，按照“生產(chǎn)一代、試制一代、研發(fā)一代、構(gòu)思一代”的產(chǎn)品升級換念，法士特建立了以自主開發(fā)與技術創(chuàng)新為先導，以引進技術消化吸收與合作開發(fā)相結(jié)合的技術開發(fā)體系，先后投入技改研發(fā)資金數(shù)十億元搭建創(chuàng)新平臺，建成了國家級企業(yè)技術中心和專業(yè)化智能生產(chǎn)線等先進水平的研發(fā)制造基地；積極通過校企聯(lián)合、國際合作、技術對接等多種形式，不斷強化產(chǎn)學研結(jié)合推進力度，加快培養(yǎng)、引進高層次技術管理人才；進一步完善企業(yè)的自主創(chuàng)新激勵機制和科技研發(fā)體系，著力將優(yōu)勢資源集中運用于核心技術的研發(fā)上，為科技節(jié)能成果轉(zhuǎn)化提供強大的技術保障和人才支持。
智造實踐促法士特成行業(yè)標桿
在2016年工業(yè)和信息化部智能制造試點示范項目名單當中，法士特集團的“節(jié)能重卡變速器離散型智能制造試點示范”項目成功入選。該項目圍繞全鋁合金及S系列輕量化及高端化機械變速器、節(jié)能與混合動力商用車電控機械自動變速器、純電動客車輪邊直驅(qū)系統(tǒng)等新能源汽車傳動系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展不斷變化的需求展開。
法士特作為實施企業(yè)，在論及發(fā)展智能制造的心得時，法士特集團公司董事長嚴鑒鉑用“眼高手低”四個字予以了概括。他解釋，近年來，我國齒輪行業(yè)生產(chǎn)技術大幅提升，逐步實現(xiàn)了由手工向自動化、半自動化的轉(zhuǎn)變，部分零部件制造已經(jīng)接近或達到國際水平，但在產(chǎn)品一致性、成本控制、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)設備先進性等方面與歐美企業(yè)有較大差距。因此系統(tǒng)規(guī)劃、分步實施，把握好目標和整個發(fā)展趨勢，“眼要高”；但真正要做的時候，需從最基本的東西做起，因此“手要低”。一個典型的例子就是自主研發(fā)自動化生產(chǎn)線，實現(xiàn)了智能設備從“買進來”到“造出來”的巨大轉(zhuǎn)變。
從2014年開始，為優(yōu)化設備資源，加快自動化生產(chǎn)步伐，法士特在反復論證的基礎上成立自動化生產(chǎn)線研制團隊。在詳細了解產(chǎn)品加工流程及加工工藝的基礎上，研發(fā)人員歷時半年時間，經(jīng)過深入研討及學習外部先進經(jīng)驗，確定了首條生產(chǎn)線布線改造方案，并選型國產(chǎn)數(shù)控設備，設計制作了自動上下料碼料臺及裝卡具，同時對數(shù)控機床進行了機電改造，完成了生產(chǎn)線各設備之間的信息交流和物流設計。
目前該自動線已順利投產(chǎn)，使法士特實現(xiàn)了由單一設備制作向自動化生產(chǎn)線研制的進步，標志著法士特自制設備能力的全面提升。
在法士特6DS工區(qū)的一軸全自動生產(chǎn)線，一條生產(chǎn)線完成零件銑端面、粗車仿形、精車、鏜孔等所有工序，每班只需一名員工對上下碼料盤和機床進行監(jiān)控即可。生產(chǎn)節(jié)拍銜接緊密，生產(chǎn)過程流暢，加工效率大幅提高。據(jù)悉，截止到目前已經(jīng)有涵蓋中間軸、一軸、二軸、滑套、減速輪等多條全自動化生產(chǎn)線服務于生產(chǎn)。
經(jīng)過實際測算，工人勞動強度降低50%以上、產(chǎn)品加工效率提高10%、用人成本減少60%，工人勞動環(huán)境得到很大改善。而且生產(chǎn)線運行穩(wěn)定，質(zhì)量可靠，為提升產(chǎn)品質(zhì)量提供了保證。
另外，重卡變速器自動懸臂裝配線將工業(yè)自動控制、通信、智能機器人、定扭擰緊、信息控制、測試等多項技術結(jié)合應用，多工位實現(xiàn)自動化裝配。總裝線具備自動運行、停止、翻轉(zhuǎn)、升降、精確定位及安全防護等功能。機器人實現(xiàn)柔性變距擰緊、自動涂膠、轉(zhuǎn)線搬運、精確裝配等功能。在線壓裝消除了因軸承敲擊引起的質(zhì)量風險，空中物流系統(tǒng)對接清洗機并自動輸送零件至裝配工位，消除零件磕碰。配有六臺自由度機器人，實現(xiàn)了在線自動檢測和產(chǎn)品流向自動控制，可完成多款產(chǎn)品混線柔性裝配，實現(xiàn)單臺配送模式。一次裝箱合格率提高3%，裝配線產(chǎn)能提高25%，占地面積節(jié)約27%，有效降低工人的勞動強度，大幅度提升了產(chǎn)品裝配自動化和智能化水平。
信息化加速企業(yè)智能轉(zhuǎn)型
先進的物流體系是打造智慧工廠的重要組成部分。近年來，法士特依托科技進步和自主創(chuàng)新，逐步搭建起優(yōu)質(zhì)、高效、低成本的現(xiàn)代物流體系，不斷推動企業(yè)物流向精益化、信息化發(fā)展，在搭建智慧物流體系的道路上走在了行業(yè)前列。
推動倉儲管理信息化是法士特智能化、信息化建設的另一組成部分，在推行精益物流的同時，采購倉儲信息管理系統(tǒng)試點工作也隨之展開。庫房信息化管理系統(tǒng)涵蓋了電子接收、電子發(fā)放、物料實時查詢、上線結(jié)算等主要功能，實現(xiàn)了不同法人主體及不同使用單位共享物資存儲信息，達到了避免重復采購、降低采供資金占用等目的。
同時，近年來，公司完成新產(chǎn)品開發(fā)項目超過30項。其中自主研制開發(fā)的12擋、16擋、20擋、6DS等一系列采用全鋁合金殼體輕量化設計的變速器新產(chǎn)品，代表了中國齒輪行業(yè)最高水平。法士特汽工程研究院是中國齒輪行業(yè)唯一具有國家級企業(yè)技術中心資質(zhì)的科研機構(gòu)。
自主創(chuàng)新發(fā)展使法士特產(chǎn)品的市場主導地位和領先優(yōu)勢日益凸顯。目前，公司擁有自主知識產(chǎn)權(quán)和高技術含量的雙中間軸變速器已達到30多個系列數(shù)百個品種，部分自主創(chuàng)新產(chǎn)品的關鍵技術和核心技術已達到國際領先水平，打破了跨國公司構(gòu)筑的知識產(chǎn)權(quán)壁壘。
1.教學內(nèi)容要符合高職教育的特點“工業(yè)自動化生產(chǎn)線”課程的教學要不斷探索適合高職教育特點的教學方式，采取靈活的教學方式，啟發(fā)、誘導、因材施教，注意給學生更多的思維活動空間，發(fā)揮學生的積極性，提高教學質(zhì)量和教學水平，保證課程目標的實現(xiàn)。教學過程中，從高職教育的目標出發(fā)，了解相關知識的需求，注意相關課程的連接和配合，把握好“必需，夠用為度”的原則，啟發(fā)學生對拓展知識的學習。教學中要結(jié)合教學內(nèi)容的特點，培養(yǎng)學生獨立學習的習慣，鍛煉學生自己學習的能力和創(chuàng)新精神，重視拓寬學生的視野。除了完成課程上安排的項目外，還要布置一些拓展性的項目，進一步鍛煉和提高學生的實際能力。
2.培養(yǎng)學生的動手實踐能力為了滿足企業(yè)的需要，培養(yǎng)第一線操作型和應用型的職業(yè)人才，必須將理論教學與實際應用操作有機協(xié)調(diào)，加強實踐教學，大力培養(yǎng)學生的動手能力。根據(jù)職業(yè)技能的訓練，著重培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。高等職業(yè)教育的畢業(yè)生不以理論見長，要求有較強的動手能力和實干能力。培養(yǎng)與職業(yè)有關的實踐能力和素質(zhì)，處理好理論和實踐關系，可以提高學生的應用能力及動手實踐能力。另外，組織和引導學生參加各種職業(yè)技能或?qū)I(yè)比賽，以賽促練，提高學生的專業(yè)能力。去年，我系學生參加了江蘇省高職院校“亞龍杯”自動化生產(chǎn)線安裝及調(diào)試的職業(yè)技能競賽，獲得三等獎，今后要更加努力，爭取更好的成績。學生通過“工業(yè)自動化生產(chǎn)線”課程的學習，能夠掌握一定的職業(yè)技能，畢業(yè)后可以勝任以下的工作：
（1）操作和維修工：能獨立操作相應的自動化生產(chǎn)線設備，并完成設備的維修和保養(yǎng)及產(chǎn)品檢測工作；
（2）售后服務：能獨立操作相應的自動化生產(chǎn)線設備，并完成設備的安裝、調(diào)試工作；
（3）設計人員：能完成項目的調(diào)研、策劃、組織，并能完成自動化生產(chǎn)線設備的設計、改造、開發(fā)，進行系統(tǒng)的安裝、調(diào)試工作。
3.積極推行雙證書制度雙證書制度，即高等職業(yè)院校的畢業(yè)生在獲得畢業(yè)證書的同時，還取得了技術等級或職業(yè)資格證書兩種證書的制度。實施雙證書制度是高職院校培養(yǎng)適應社會需求的技能型人才的有力舉措，也是為了更好地滿足經(jīng)濟社會對人才素質(zhì)的需求。雙證書是實用型人才的知識、技能、能力和素質(zhì)的體現(xiàn)和證明，是高等職業(yè)院校畢業(yè)生能夠直接從事某種職業(yè)崗位的憑證，實行雙證書制度是職業(yè)教育自身的特性和實現(xiàn)培養(yǎng)目標的要求。在就業(yè)競爭激烈的形勢下，持有雙證書的高職畢業(yè)生，比只有畢業(yè)證的高職學生更具有就業(yè)競爭力。在高職院校中積極推行雙證書制度，使之能夠在職業(yè)教育發(fā)展中扮演重要的協(xié)調(diào)與組織角色，有效地促進整個經(jīng)濟社會的發(fā)展。
4.項目教學法調(diào)動學生的主觀能動性傳統(tǒng)的教學方式是教師占主導地位，只注重如何把學生教好，而學生的學習是被動的。項目教學法是通過實施一個完整的項目而進行的教學活動。學生在教師的指導下親自處理一個項目的全過程，學習掌握教學計劃內(nèi)的教學內(nèi)容，把課堂理論教學和實踐教學聯(lián)系起來，充分發(fā)揮學生的創(chuàng)造潛能，提高學生的動手能力及分析問題和解決實際問題的綜合能力。因此，項目教學法是一種典型的以學生為中心的教學方法，能夠充分調(diào)動學生的積極性、主動性和創(chuàng)造性，目前已經(jīng)得到各國教育界的重視。項目教學法相比于傳統(tǒng)的教育模式來說，學生自主學習的機會變多了，思考的空間也變大了，能夠?qū)W習到的知識也變多了，教學效果更好了。“工業(yè)自動化生產(chǎn)線”課程是一門將PLC技術、傳感器技術、變頻器技術、伺服系統(tǒng)技術、觸摸屏技術集于一體的專業(yè)課，課程教學主要在實訓室進行。學生在基于工作過程設計的情境中完成規(guī)定的項目，初步掌握工程實踐的一般分析方法與設計方法，培養(yǎng)學生掌握自動線的電氣原理圖、氣動系統(tǒng)圖和PLC程序的設計方法，培養(yǎng)學生掌握PLC、變頻器、伺服系統(tǒng)、觸摸屏的應用能力，通過生產(chǎn)線的安裝、調(diào)試、運行，使學生能夠獨立解決簡單的實際工程問題。本課程緊緊圍繞學生的能力培養(yǎng)，以模塊化的項目教學法開展教學活動，采用學練結(jié)合的方法，從工程角度出發(fā)，再現(xiàn)工廠情境，安排教學內(nèi)容，從而完成課程目標。課程的實施是通過設置現(xiàn)場情境并讓學生完成給定的任務來達到學習目的。學生完成給定任務后，可將理論知識和動手實踐結(jié)合起來，并能真正應用到具體的設備控制系統(tǒng)中。同時，學生的團隊合作能力及社會能力如容忍、溝通和協(xié)調(diào)人際關系等能力得到了鍛煉，并自覺養(yǎng)成批評與自我批評、遵守勞動紀律的職業(yè)素養(yǎng)。學生的項目管理能力如信息查詢、收集與整理、分析、總結(jié)，制訂工作進度表以及控制進度、方案設計與評估決策，組織和實施項目等能力，也會得到相應的加強。
5.加大校企合作辦學校企合作辦學是高職院校謀求自身發(fā)展、實現(xiàn)與市場接軌、大力提高育人質(zhì)量、有針對性地為企業(yè)培養(yǎng)一線實用型技術人才的重要舉措，是職業(yè)教育改革的重要方向，也是大力發(fā)展職業(yè)教育的必然要求。高職院校應加強與企業(yè)的聯(lián)系，建立校企合作關系，使教師充分接觸和了解社會需求，才能在教學中理論聯(lián)系實際，以切實提高育人的針對性和實效性，提高技能型人才的培養(yǎng)質(zhì)量。通過校企合作，建設高水平實踐教學基地。一方面，高職院校聘請企業(yè)經(jīng)驗豐富的高級技術人員和專家來校指導學生實習、實訓；另一方面，高職院校安排學生到企業(yè)實習，最大限度地縮短高職生畢業(yè)后的試用期，提高畢業(yè)生就業(yè)的競爭力。另外，企業(yè)也為教師提供掛職鍛煉崗位，使教育教學質(zhì)量得以提高，實現(xiàn)學校、企業(yè)和學生的“共贏”。
6.學習國外先進的教學理念為了滿足社會和國家日益增長的科學和技術的需要，高職院校也要學習國外先進的教學理念。合作教育（Co-operativeEducation）被各發(fā)達國家公認為是培養(yǎng)職業(yè)教育人才的有效途徑和主要模式，已經(jīng)成為加拿大等國家職業(yè)院校普遍采用的一種企業(yè)和學校合作的教育模式，并取得了成功經(jīng)驗。這種合作教育與我國高職教育的校企合作辦學有異曲同工之處。合作教育是指學生在學院學習期間，進行工學交替，即學生在校學習和在企業(yè)工作進行定期輪換，把學生的課堂學習與有收入的、有計劃的、有指導的實際工作經(jīng)歷結(jié)合起來的一種教育模式，并且這種實際工作經(jīng)歷是與學生的學業(yè)目標和職業(yè)目標相聯(lián)系的。通過學習與工作相結(jié)合，實現(xiàn)理論與實踐的結(jié)合、學校與社會的結(jié)合，從而提高學生的專業(yè)實踐能力，充分體現(xiàn)現(xiàn)代職業(yè)教育的理念和要求。合作教育的經(jīng)歷可以提高學生的實踐工作經(jīng)驗，增強人際溝通技巧；學生有機會在畢業(yè)時確保獲得合作教育企業(yè)的永久性全職工作；合作教育可以讓學生在工作中發(fā)揮自己的實力，對于個人成長及提高自信心具有重要的作用；合作教育使學生畢業(yè)后在各行業(yè)的工作中有競爭優(yōu)勢，并獲得社會的認可。
二、結(jié)論
