自动化生产线设计精选(九篇)

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第1篇：自动化生产线设计范文

关键词：《自动化生产线安装与调试》；职业教育；试验台；教学效果

《自动化生产线安装与调试》是工科类高等职业院校一门重要的、实践性很强的专业课程，要求学生不但能够很好的掌握自动化生产线的理论知识，（包括硬件结构，各元器件的作用，气动回路的构成，气缸的结构、工作原理），而且能够熟练的利用编程软件对PLC进行现场编程，对设备进行联机调试，在设备运行过程中能够自主并且快速的确定并排除故障。目前随着我国自动化生产线的不断发展和完善，大中型企业在生产中使用生产线的比例不断提高，所需要的人工操作岗位越来越少，也就是说所需要的熟练操作工人数量在不断减少，柔性自动化设备的操作和维护人员的比例在不断的提高，这就需要培养出理论和实际操作能力都很强的高素质技能型人才，而高等职业教育的特点是既重视讲授理论知识，又突出实践操作技能的训练，以培养高素质技能型人才为目标。实践操作训练主要形式是实验实训教学。从2003年评估开始，很多高职院校都陆续建立了自动化生产线实验室，花费巨资购置了自动化生产线实验实训设备。但通过这几年的调研和教学发现，在实现实验教学计划及教学实施过程中存在一些问题：

1、 实践教学环节不足

《自动化生产线安装与调试》课程的实践环节主要包括相关实验和实习，但目前很多院校因为设备、场地、课时分配等原因不能保证足够的实践教学，教学内容和教学计划都过于“理论化”，没有突出课程“实践性”和“应用性”的教学特点，不利于实现本课程在高职院校中的教学目标。

2、实验设备不够

目前各院校都加强了实验室建设，购买大量的实验设备，但随着各院校招生规模的扩大及实践教学环节的加强，需要的实验设备缺口很大，而一台实验设备动辄几十万，大部分高职院校由于经费有限，购置的生产线设备仍不能满足教学需求，有的学校甚至没有相关的实验设备。

3、实验设备不合适

很多院校购置了生产厂家生产的成品实验装置，而这些设备往往和实际教学脱节，有的设备功能单一，结构简单，只能进行“简单验证式”和“非真实器件模拟”的实验，不能使学生深刻理解生产线的工作原理，全面了解真实的控制过程，不能实现学生毕业后“零距离上岗”的最终目标。

4、实验教学方式的呆板及滞后

在一些学校至今仍沿用老师编好详尽的实验指导书，讲固定的程序，缺乏多模式多层次的实验教学方法，而学生“依葫芦画瓢”，学生只需要进行简单的程序输入就可以完成实验，不能达到培养学生创新思维和综合职业能力的目的。

因此，我们急需设计一种综合性强，价格低廉，能够培养学生创新思维和综合职业能力，在同行业中各项技术和指标都比较先进，既能做各种模拟演示实验又能展示工厂实际生产过程的自动化生产线综合实验台。同时结合我们的实验台，要调整实践和理论课时的比例，加强实践教学环节，调整实验内容，使其能更好的完成对于高素质技能型人才的培养目标。

在我国，高等职业教育规模已经很大，高职院校有1000多所，大部分院校由于教学经费问题，不能及时的更换或者购买最新的实验设备，导致教学实验台和工厂实际的生产线存在着不小的差距，从而直接影响到高职学生的就业和择业，而本课题将研究设计一种自动化生产线实验平台，达到以下目标：

（1）具有综合性和真实性：既能做自动化生产线真实过程的展示实验，又能做PLC一般演示实验，能解决高职院校实验设备不合适的问题。

（2）具有可开发性：可以根据实验情况，引出PLC的I/O插口，为平台开发出其他实验，由学生自己动手，设计实验项目，调动学生自我能动性，进行设计开发，可以解决实验教学方式呆板落后的问题。

（3）能真实展现自动化生产线工作的实际过程，同时学生可以自主设计设备动作过程和动作顺序，通过动作过程和动作顺序，自主设计出相应的控制程序，以提高学生的动手能力和PLC编程能力；

参考文献

[1]李斯兴 加强技能素质培训 培养高等技术应用性人才。 职教纵横，2001

第2篇：自动化生产线设计范文

【关键词】气动　PLC　装配下料　自动化

1前言

我校自主研发的自动化生产线是一套基于PLC控制的教学系统，也是一套模块化的生产实训系统。它集电气控制、PLC应用、传感器、气动等多种技术于一体，由自动上料、传输检测、真空分拣、颜色分拣、位置调整、配件供给和装配下料等七个工作站组成。装配下料站的功能是对部件进行压装并完成自动下料动作。

2系统的硬件设计

2.1动作过程

装配下料单元主体由气动机械手、压装气缸和下料气缸组成。主要功能是控制气爪，把经传输带传送过来的由位置调整和配件供给单元配对成功的工件成功抓取，然后放到压装缸下。压装缸把配对成功的工件压紧，然后下料缸将压装完毕的工件打到工件盒内。

2.2气动回路设计

在装配下料单元中，气动执行机构的主体是气动机械手和两个直线气缸。气动机械手在结构上由1个气爪、2个直线气缸和1个摆动气缸组成。归位状态为：气爪开，平移缸进，升降缸落，打料缸退。动作顺序为：气爪闭平移缸退升降缸升摆缸1800压装缸压压装缸退平移缸退打料缸打打料缸退一摆缸00升降缸落平移缸进气爪开。工作原理如图1所示。

图1中气动机械手可实现手臂平移、升降、摆转、抓取和松放动作。由安装每个气缸上的磁性接近开关来检测直线气缸的两个极限工作位置。4个二位五通的带手控开关的双电控电磁阀集中安装在汇流板上，分别控制机械手的手臂进行平移、升降、摆动、气爪的夹紧和松开动作。汇流板中两个排气口末端均连接了消声器。

2.3 PLC控制

在装配下料单元中，检测各气缸工作位置的磁性开关、检测配对后的装配件位置的电感式接近开关，加上保证生产线连续动作的各种标志输入和两个控制按钮后在内，PLC共需15个输入端子接收外界信号。电磁阀控制的输出动作，加上故障信号和标志信号共需15个输出端子。选用S7-226主单元。其I／O接线原理如图2所示。本单元在自动模式须与其它单元联机才能完成动作，手动模式无需联机。

3系统的软件设计

PLC梯形图程序的设计方法有经验法和顺序控制法两种。根据装配下料站气动机械手的动作过程，采用顺序控制法编写的自动运行程序如图3所示。

参考文献：

[1]廖常初.PLC编程及应用.北京：机械工业出版社，2005.

[2]崔坚，李佳.西门子工业网络通信指南(上册).北京：机械工业出版社，2005.

第3篇：自动化生产线设计范文

【关键词】 自来水 自动化设计 生产过程

自来水厂属于地区性的最为重要的基础设施之一，其生产条件能否维续在安全、经济的环境下运行与和该地区人们的生活水平密切相关。自来水水厂突破自动化进程，绝不仅仅是出于减少劳动力的考衡，更为关键的是确保供水环节的高水质、高效率以及高可靠性。

1 我国自来水厂自动化现状

由于我国一些特殊历史时期的限制以及现实所存在的不利影响，导致当前我国自来水厂其生产过程的自动化发展水平还相对落后，许多地区的发展趋势与效应也不尽相同。尽管我国的一些一线城市的自来水水厂自动化程度总体出色，但大部分的小城市特别是部分落后地区的自来水水厂还只是实现了最为基础性的自动化，甚至有些地区还需要依靠人力资源完成，自来水厂整体自动化程度不容乐观。

以宏观角度而言，我国现阶段的自来水厂其现状主要是：自来水业的科学技术水准较为落后，缺乏在供水技术领域的监控管理岗位能力，人才少。很多自来水厂所使用的检测仪器性能基础较差，例如计量投加装置，水池检测仪器等诸多针对性的仪表仪器，并且我国的一些制造厂商所制造出的仪器质量与国外相同种类的产品还存在很大的差距，不能满足自来水厂的要求。当前我国供水行业实行“保本微利”的保民生政策，致使再生产能力弱，因而经济的受制约性与自来水厂有限的资金储备，除去极少的大型企业可以有能力进口一些国外的先进技术与设备，全方位的实现自来水水厂生产的自动化管理以外，国内绝大多数的自来水厂因为资金能力薄弱，技术能力低下，无法引进国外先进技术，最终致使导监控管理技术始终十分落后，管理办法依然以人工管理为主，无法达到现代化自来水自动化生产的标准。另外，还有部分的水厂其自动管理监控架构并没有按照地区与水厂的实际特点出发，而是单方面的全部照搬国外模式，即便投进了许多资金，但调控能力依然很弱，无法提升水厂的经济效益的实现。

针综上所述，发展我国自来水行业的生产自动化应当按照自身所需，发展成为具备中国特色的发展路径，在对国外的先进技术设备实施引入，汲取其经验的同时，也不可以“照单全收”，应当从我国国情出发。水厂始终以实用为出发点，在全面使用国产设备的前提上，关键要不断加强水质，减少设备运行费用，健全、改善相关的工艺设备，制作出为自身实际情况量身定做的监控管理系统。

2 自来水厂生产自动化系统设计

常规意义上，可以按照设备的布点与功能执行，将自动化系统分为几个站点：中央站、取水站、加氯站、加药站、沉淀池站、配电站、滤池的公共部分站、滤池站、送水站。

按照系统自身特点所设，其人机界面（Human Machine InteractionI）软件使用美国通用公司与FANUC所合作的iFix组态软件。而iFix软件属于全方位开放式的一组HMI软件，并且能够收集几乎当前市场中使用的主流控制系统数据，也可以向当前市场上几乎全部数据库软件提供数据支持，能够完全满足自由行的标准，哪怕未来水厂依然需要进一步完善，也不必担心新型的控制系统数据不能和之前的系统完成信息通信，最终变为信息孤岛[1]。

无论是功能内容解释，数据流程，操作说明书， iFix软件都能准确的提供，拥有优质的可靠性与定时性特性，利用科学的开发环境，诸多工业技术使其拥有优秀的可扩展性，在完成系统时，便愈加的便捷。大范围的使用分布解决及多余技术，具备稳定的可移植属性，能够拥有可扩展性能与联网功能，方便系统的扩充与完成系统升级[2]。

PACSystem_Rx3i能够支持当前市面上的主流总线，权衡到工业现场较为繁杂的电磁条件，如电机与变频器干扰源，在系统的设计中，自每个工段至每个远程I/O站点中采取GENIUS（GE）功能总线实施信息通信。GENIUS总线属于使用令牌环网技术进行传输的总线，因此各个站点皆可以得到令牌，故而，不仅可以实现控制系统器和远程I/O站通信，还可以完成和控制器间的通信。并且，GENIUS是使用调频传输机制的总线，信号传输办法为三取二，其抵抗干扰源干扰的水平明显优于其它总线。

另外，PLC的选择应当按照控制系统实际的设计流程与特点来进行选定，不可以盲目的追求高性能的数据指标，必须能够便利于工程控制系统构建为完整体，更要按照PLC功能的扩展性能为出发点，来对PLC与设备进行设计。不同总类的PLC拥有不一样的运算方式，在选型之时需要按照具体的实际情况，选择运算功能最合的PLC。测试PLC的通讯能力，应当使PLC和其它设备实施通信，也可以把PLC置于自来水厂的控制网络例，权衡PLC的联网通信水平[3]。例如：接口方式，最大的接口数量，可运行的通信协议，通信距离与速度等。

3 结语

随着科技的不断发展，自动化的功能已经逐渐涉及到了信息网络领域、智能领域、以及管理控制一体化领域，自动化的发展极大地促进了我国当前工业的发展力度，进一步推动了自来水行业的步伐，特别小型的自来水厂，其科技能力的提高有目共睹。因此，自来水厂依然应当以自动化控制系统为主力方向发展，可以肯定的是，这也必然是我国水行业自动化控制技术发展的总趋势。

参考文献：

[1]白石.自来水泵站自动化控制探析[J].中国新技术新产品，2011，（20）：83.

第4篇：自动化生产线设计范文

【关键词】自动化生产线;改造;生产率;产品质量;生产成本

1.自动化生产线简介

自动化生产线是由工件传送系统和控制系统，将一组自动机床和辅助设备按照工艺顺序联结起来，自动完成产品全部或部分制造过程的生产系统。自动化生产线具有统一的自动化控制系统，严格的生产节凑，工作必须安照一定的生产节拍经过各个工位完成预定加工。自动化生产线起源于流水生产线，性能却远远超过流水生产线。它比流水生产线具有更严格的节凑，更高效的自动化控制，所以它的使用不但提高了劳动效率和产品的质量，而且具有改善工人劳动条件、降低能源消耗、节约材料等优点[1]。

随着社会的发展和人类的进步，自动化生产线也在不断的改进与完善，尤其最近的一些年，微电子技术、传感器技术、液压与气压传动技术、控制技术与机电一体化等技术的快速发展，给自动化生产线的改进和完善提供了有力的支撑。另一方面，人们对自动化生产线提出了更高的要求，如：提高质量和效率，模具多样化，便于生产过程监控，收集与管理产品及机器参数，保证操作人员的人身安全等等。所以自动化生产线的改进与完善就成了迫切的需要。

目前的自动化生产线的改进多集中在以下几个方面：机械技术、计算机技术、接口技术、传感技术，生产线平衡技术，驱动技术，传动技术。本文重点介绍计算机技术、机器人技术、机械手和液压系统四个方面技术的引进对自动化生产线改进以及这些改进所带来的影响。

2.自动化生产线改进与完善

虽然由于产品的不同，导致各种类型的生产线出现，它们形状和大小千差万别，但是我们根据它的功能与结构的不同，可以大致把自动化生产线分为五个部分：机械本体、检测部分、信息处理系统、执行机构和借口部分。而不管哪一类型的自动化生产线都必须具备以下四种基本功能：运转功能、检测功能、控制功能和驱动功能。一般来说，运转功能由动力源（如电能带动的电机、柴油机的机械能）来提供；检测功能主要有各种传感器（如位置传感器、直线位移传感器、角位移传感器）来完成，这些传感器负责收集各个部分的信息，如温度、压力、流量等数据信息；控制功能是指由微型计算机、可编程控制器、PLC单片机等电子装置来完成，它们通过对各个位置传感器检测出来的信号进行存储、运输、运算、变换等处理，再用相应的接口电路对执行机构发出命令，完成规定的动作；驱动部分则是通过电机、液压缸、气压缸、机械手、电磁阀甚至机器人等执行机构玩成。即自动化生产线的改造是利用微型计算机、工控机、可编程控制器（PLC）、触摸屏、变频器、伺服电机等产品，采用更先进的控制技术、变频技术等等，对手动、半自动化、自动化设备的更新改造和同步方式的改进。

2.1自动化生产线控制部分的改进以及它对工业生产的影响

自动化生产线的控制部分大多采用微型计算机系统，而随着现代计算机技术的发展，出现的大量各种特殊功能微型计算机，它具有体积小，可以储存、处理部分信息，通过电信号控制部分机械执行动作的特点。现代常用的这种的微型计算机有PLC控制器，单片机、工控机等。

PLC控制器多用于下面几种情况：一是开关较多（一般在十个以上）的情况，在这种情况下，用PLC进行虚拟门电路实现各个开关的控制，具有简单、快捷、稳定的特点，可以充分发挥其优势；也可用于经常更新或扩充功能的场合，在这种情况下，PLC具有成本低、占用空间小、操作简单的优势[2]。

单片机一般用于要求控制体积小或成本低的场合，它还具有抗干扰性能强，稳定性高的特点，但不能更新，从使用者的角度看，它又适用于操作者素质较低的场合，它操作简单，可使用按键操作。

工控机功能特别强大，价格也较为昂贵。它具有显示、记录、传输、监控、组态等功能，适用于控制功能发杂，要求较多，经常更新和扩充功能，并且周期长、投资大的情况。它需要操作者具有一定的微机基础。

我们通过各种微型机的合理选用，不仅把自动化生产线各个部分连接为一个有机的整体，可以说控制部分的改进是整条自动化生产线改进的“大脑”，而且它的进一步改进意味着我们有更高的效率和更低的成本，所以说控制部分的改进与完善是自动化生产线改进的“灵魂”，是我们未来发展的方向。

2.2机械手对自动化生产线驱动部分的改进以及它对工业生产的影响

机械手顾名思义就是用机械来模仿人手和手臂的某些动作（如抓取、搬运、操作工具等），来代替人进行某些繁重劳动，以实现生产过程的机械化与自动化。它能在有害的环境下进行工作，替代人类以达到保护人身安全的目的。

工业机械手由手臂和手部组成。手部主要用来抓持工件或工具，可按照被抓物体的尺寸、重量、形状、材料等要求的不同设计不同的机构，按照作用力的不同类型可分为吸附型、夹持型、托持型等机构。手臂则是通过各种不同的动作（如摆动、移动或复合运动），来改变被抓物体的位置或姿势。为了能实现可以抓取空间中的任意物体，机械手最多有6个自由度（机械手伸缩、升降、旋转等独立运动方式称为机械手的自由度，一般自由度越多，其运动越自由，应用范围越广，结构越复杂），一般机械手有2个自由度。

机械手的改进与完善，一方面实现的生产线的高度自动化，另一方面大大减少了工作人员以及工作人员的劳动强度。另外，由于人为因素的减少，大大减少了人为错误的出现，不仅提高了质量，而且增强了工作的连续性和持久性，同时还方便对生产数据的记录和实时控制。机械手改进的可以说是自动化生产线改进和完善必不可少的重要组成部分。

2.3液压系统对自动化生产线的改进以及对工业生产的影响

液压系统主要用于材料以及半成品的运输和各个部分执行信号的传递。液压系统主要由液压缸和相应的控制阀组成，一般用气体进行控制信号的传递，液压进行执行部分的动作，有时候也可以用电磁阀对执行液压缸进行控制，使其达到规定的动作。

随着科技的进步，液压与系统所能达到的压强越来越大，所能执行动作的能力越来越强，它对自动化生产线越来越重要，液压系统设计的好坏已经成为衡量一条自动化生产线优秀与否的标准。

3.结论和期望

自动化生产线的改进与完善不仅减轻了企业对人力资源的需求，降低了人力成本，还提高了生产效率，减少了对材料的浪费，提高了生产质量，使我们的生产大大减轻了对人为因素的依赖，给现代工业生产带来了翻天覆地的变化，随着科学技术的迅速发展，计算机技术、液压技术、机械手以及机器人技术不断进步，以这些技术为依靠的自动化生产线改进与完善将会出现“百花齐放”的局面，甚至在不远的将会出现完全由机器替代人的自动化生产线出现。我相信将来自动化流水线会形成一个独立完善的工业体系，给我们的工业生产带来效率高、连续性好、故障率低的完美生产线。而与此同时，自动化生产线的思想观念将更加深入地走进我们的生活，使我们的生产生活变得丰富多彩。　[科]

【参考文献】

第5篇：自动化生产线设计范文

【关键词】 生产线 实训 教学

《自动化生产线安装与调试》是工科类高等职业院校一门重要的、实践性很强的专业课程，要求学生不但能够很好的掌握自动化生产线的理论知识，（包括硬件结构，各元器件的作用，气动回路的构成，气缸的结构、工作原理），而且能够熟练的利用编程软件对plc进行现场编程，对设备进行联机调试，在设备运行过程中能够自主并且快速的确定并排除故障。目前随着我国自动化生产线的不断发展和完善，大中型企业在生产中使用生产线的比例不断提高，所需要的人工操作岗位越来越少，也就是说所需要的熟练操作工人数量在不断减少，柔性自动化设备的操作和维护人员的比例在不断的提高，这就需要培养出理论和实际操作能力都很强的高素质技能型人才，而高等职业教育的特点是既重视讲授理论知识，又突出实践操作技能的训练，以培养高素质技能型人才为目标。实践操作训练主要形式是实验实训教学。从2003年评估开始，很多高职院校都陆续建立了自动化生产线实验室，花费巨资购置了自动化生产线实验实训设备。但通过这几年的调研和教学发现，在实现实验教学计划及教学实施过程中存在一些问题：

1、实践教学环节不足

《自动化生产线安装与调试》课程的实践环节主要包括相关实验和实习，但目前很多院校因为设备、场地、课时分配等原因不能保证足够的实践教学，教学内容和教学计划都过于“理论化”，没有突出课程“实践性”和“应用性”的教学特点，不利于实现本课程在高职院校中的教学目标。

2、实验设备不够

目前各院校都加强了实验室建设，购买大量的实验设备，但随着各院校招生规模的扩大及实践教学环节的加强，需要的实验设备缺口很大，而一台实验设备动辄几十万，大部分高职院校由于经费有限，购置的生产线设备仍不能满足教学需求，有的学校甚至没有相关的实验设备。

3、实验设备不合适

很多院校购置了生产厂家生产的成品实验装置，而这些设备往往和实际教学脱节，有的设备功能单一，结构简单，只能进行“简单验证式”和“非真实器件模拟”的实验，不能使学生深刻理解生产线的工作原理，全面了解真实的控制过程，不能实现学生毕业后“零距离上岗”的最终目标。

4、实验教学方式的呆板及滞后

在一些学校至今仍沿用老师编好详尽的实验指导书，讲固定的程序，缺乏多模式多层次的实验教学方法，而学生“依葫芦画瓢”，学生只需要进行简单的程序输入就可以完成实验，不能达到培养学生创新思维和综合职业能力的目的。

因此，我们急需设计一种综合性强，价格低廉，能够培养学生创新思维和综合职业能力，在同行业中各项技术和指标都比较先进，既能做各种模拟演示实验又能展示工厂实际生产过程的自动化生产线综合实验台。同时结合我们的实验台，要调整实践和理论课时的比例，加强实践教学环节，调整实验内容，使其能更好的完成对于高素质技能型人才的培养目标。

在我国，高等职业教育规模已经很大，高职院校有1000多所，大部分院校由于教学经费问题，不能及时的更换或者购买最新的实验设备，导致教学实验台和工厂实际的生产线存在着不小的差距，从而直接影响到高职学生的就业和择业，而本课题将研究设计一种自动化生产线实验平台，达到以下目标：

（1）具有综合性和真实性：既能做自动化生产线真实过程的展示实验，又能做plc一般演示实验，能解决高职院校实验设备不合适的问题。

（2）具有可开发性：可以根据实验情况，引出plc的i/o插口，为平台开发出其他实验，由学生自己动手，设计实验项目，调动学生自我能动性，进行设计开发，可以解决实验教学方式呆板落后的问题。

（3）能真实展现自动化生产线工作的实际过程，同时学生可以自主设计设备动作过程和动作顺序，通过动作过程和动作顺序，自主设计出相应的控制程序，以提高学生的动手能力和plc编程能力；

（4）在进行实验扩展时，能够改变工件的加工顺序，调整工件的加工速度，可以随时对所需模块进行组装，并且出现故障后能够及时报警。

（5）学生通过这款实验

进行实验和实训，可以提高学生对模块式生产线结构、工作原理的了解，熟练掌握生产线的工作过程，对每个环节的工作原理有全面的理解，通过自己动手拆解、安装生产线，了解各个生产单元之间的联系，同时，掌握各个环节的基本工作原理，为以后的工作打下坚实的基础。让学生到工作岗位后就能够很快熟悉工厂的自动化生产设备，并能够进行简单的维护和维修，真正意义上实现“零对接”。

（6）具有较高的性价比：目前在高等职业院校，引进的自动化生产线实训平台，功能都比较单一，操作性不强，而且每条生产线的购置费用都在几十万，因此就限制了引进的数量，而这款试验台的制造成本控制在两万元以下，能解决高职院校教学经费不足的问题，实验设备不够的问题，为加强实践教学环节提供物质前提。

（7）作为教学实验系统，实验时的安全性和方便性是非常重要的，本实验台采用金属全封闭结构，有良好的防触电性。实验导线采用kt4abd52型带保护套的簧圈式迭插头，和与之配套kt4a52护套插座，具有良好的防触电性，实验时，采用插入式接线，即安全又方便。

（8）目前高等职业院校中所使用的生产线都是由厂家直接研制、安装和调试的，在设备运行一段时间后出现的问题，必须要由厂家来维修，而一旦过了保修范围，那么，必须要向厂家支付维修费用，而我们这款新型生产线完全采用模块式结构，在使用过程中，如果某个部件出现问题，可以由实验室管理人员将某个部件拆下，换上新的模块即可，大大减少了维护时间、降低了维护费用，为大面积普及打下了坚实的基础。

从自动化生产线实验教学的大纲要求，设备概况的调查分析，可以归纳出：实验教学中需要的是一台具有综合性（既能做plc一般演示性实验，又能做真实过程展示实验；能体现plc控制系统的组成、工作原理；包含各种常见设备，能进行程序的输入、调试、设计；能反映出各种控制过程）形象性（各种设备要尽量接近生产实际，反映工作岗位中要遇到的情形）可开发性的实验台。

参考文献

[1] 李斯兴 加强技能素质培训 培养高等技术应用性人才。职教纵横，2001

第6篇：自动化生产线设计范文

关键词 自动化生产线 仿真软件 界面设计

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A

我校机电设备维修与管理专业有一门重要课程，这就是自动化生产线安装与调试课程中的仿真实训软件开发包含可编程控制技能实训仿真、电路接线仿真功能，和自主学习搭建线路功能。为了学习者能在一个互动友发的界面上学习，并能根据已有图表资料能进行自主学习的要求，能让操作者在计算机上模拟完成各站的电气线路设计和控制程序的编程，但这些内容的选择和使用都需要一个窗口和仿问界面。因此本仿真软件还应满足以下界面设计要求。

为了使操作者或学习者方便进入这个区域学习和使用这个仿真实训软件以达到操作简单明了，清晰可见。着重于提示信息要详细、准确、恰当，便于灵活掌握应用。软件界面应布局合理，颜色得当、菜单按钮规范、用语简单明了、画面美观。仿真实训软件可调整训练进度，能及时反馈学生的操作、自测情况。

1 软件组成与设计

自动化生产线安装与调试课程的仿真软件的开发平台主要是在C语言为基础进行开发设计的，我们在机电仿真控制平台上共享其数据库。主要做开发自已工作站的三维模型，并建设电路控制库和程序代码，导入其控件中。为了能在我们的仿真软件开发和设计中能较好实现以上资源的共享和调用，我们从其设计结构四个层面来撰述：

（1）界面表示层：负责处理用户与应用程序之间的交互过程：它可以是一般的终端设备、桌面应用程序。

（2）电路设计层：定义了用户界面要显示的内容，并根据所支持的是库中已有电路。对于相应的用户要求可以进行二次制作导入相应的库中，其各级控制逻辑层会以用户的要求来定义。

（3）程序设计层：提供应用系统需要的其它功能，如：消息传送、工件调取、工件颜色的选择支持所需要程序。

（4）数据库层：存放用户应用电路模型图和控制程序数据和各种可共享模块。

为实现实时三维控制的性能和各层次结构的控制要求，首先要考虑的是框架如何分层、各层包含何种组件或对象、不同层次之层对象如何通信。

在实际应用中，也可以将逻辑层再分为若干组件集，每一个组件集完成一个相当小的小电路功能，用户界面层通常需要连接若干个组件集来完成一个单独的逻辑块后可以组合成新的控制电路模块。组件集之间也可以相互调用。本论文的框架图如图1所示，分为界面表示层、电路设计层、程序设计层和数据库四层。

2 软件的模型设计

仿真自动线教学是实际自动线控制过程在计算机上的本质实现，其系统模型主要有自动线教学设备硬件（或物理）部分和软件部分组成。硬件部分由自动线运动部件、控制电路零件、执行器等构成，软件部分则由电气控制线路、PLC控制程序和机电仿真控制平台构成。自动线中机械手是一套自动化设备接受指令的过程。对仿真自动化生产线系统模型的建立是仿真实训的关键技术。为此我们要对相关模型进行分析设计，制定出相关数据表，按一定规律导入控件中。

2.1 三层模型

三层模型是一种“界面模型+电路库+ 程序库”的逻辑分层模型，界面模型：通过调用控制逻辑层代码来获取所需要的数据，按照控制电路的运行要求适当的通过用户界面的三维动画显示出来。当应用程序被修改时，只要对表示层提供的接口不变，就不需要更新每个工作站的用户界面程序，在运行效率和可维护性上远远高于静态图分析，如图2所示。

另外要说明的是，对于不同生产线可以用不同三维模型界面表示出业，前题是设计好相应的模型。通过相应的电路库和程序库调用，这也更加方便于教学，实现网络化管理和网络化实训服务，对于教学中不同的生产线中有可扩展性和灵活性。

3 登录界面的设计

由于我们是在一个已有平台研究，有许多已知的元器件我们可以直接调用。但我们研究的自动生线是一个相对复杂、元器件比较较多并且型号多。为此我们要有所选择的进行主菜单设计，方便于教学中调取使用。具体登录界面如图3所示自动化生产线仿真软件登录界面。

以上是仿真软件登录界面的设计和开发过程，模型的设计和选择更多是要到实地现场观察设备和运行过程。其他各站设计将在后续整理后和大家一起分享。

第7篇：自动化生产线设计范文

关键词：机器人；数控；抛丸机；自动化生产线

随着计算机技术与控制技术的发展，抛丸机的控制水平逐渐提高，为抛丸自动化生产线的出现提供了必要的技术基础。徐双文等针对抛丸的工艺流程，构建了基于PLC的抛丸自动控制系统。维尔贝莱特集团的Balan Kumar实现了机械手式抛丸机对汽车缸体、缸盖等部件进行抛丸处理。李伟光等利用PLC和触摸屏进行软硬件设计，实现DVD盒自动化生产，实现了DVD盒自动化生产线。抛丸作为企业中表面处理的重要工序，实现其自动化，特别是实现基于机器人的自动化抛丸清理生产线显得尤为有意义。

为了提高抛丸生产线的自动化水平，提高工作效率，改善生产环境，本文利用开放式数控结构的机器人和机械手系统，并结合传统抛丸机的工作特点，并对其进行改造，以适应自动化生产的需要。构建了由管理层、控制层、设备层三层控制的自动化抛丸生产线，通过机械手和机器人配合完成上料和落料，实现了抛丸生产线的自动化。

1.抛丸自动化生产线整体介绍

1.1.传统抛丸生产线流程介绍

传统抛丸生产线的主要部件就是抛丸机，由工人把工件放置在抛丸机传送带上，抛丸机传送带带动工件前行进入抛丸室完成抛丸工序，然后再由工人将处理好的工件取走。整个过程需要人工照看，效率不高。

1.2.基于机器人的抛丸生产线的介绍

受抛丸机的尺寸、体积等的限制，只靠机器人无法完成待抛丸工件的上料和落料过程。所以，本文构建的基于机器人的抛丸机生产线由机器人，机械手，抛丸机以及辅助上料和落料的单元构成。在控制系统的控制下，机器人从工件槽中抓取待抛丸工件，与机械手交换放入传送带，进入抛丸室进行抛丸处理后，再由机器人抓取放入成品槽。整个过程中，机械手要完成的工作有：与机器人交接，把工件放入上料槽，然后等待与机器人的下次交接。上料单元主要负责工件的摆放，保证待抛丸工件能以正确的方式进入抛丸室。落料单元主要负责将成品工件摆放整齐，定位，以便于机器人抓取。

2.基于机器人的抛丸机自动化生产线的构建

基于开放式数控机器人，本文构建了基于机器人的抛丸机自动化生产线。该生产线由进行抛丸自动化生产的信息化管理层，负责抛丸过程机械手和机器人控制的控制层以及机械手本体、机器人本体和抛丸机本体构成的设备层组建。示意图如下：

2.1.管理层结构

抛丸生产信息管理系统主要分为五个模块：订单模块、统计模块、监控模块、工艺模块、人员信息。各系统分别负责完成抛丸订单的处理、抛丸生产数量的统计、抛丸生产过程的监控、工艺管理以及抛丸操作人员信息等。

2.2.控制层结构

控制层是整个系统的核心，完成机械手与机器人的控制。控制层由决策控制

系统、机械手控制系统、机器人控制系统三部分组成。其中决策控制系统主要负责抛丸的上料、落料过程控制、上料单元、落料单元的控制。机械手控制系统负责完成与机器人之间的交换操作的完成。机器人控制系统负责完成工件的夹取、交换等工作。后两者都要收到决策控制系统的控制。

基于高性能的PLC的决策控制系统可以通过触摸屏与主控电脑实现信息的交互操作，基于CC-Link通信协议则有利于系统的扩展，提高系统地兼容性。

机器人控制系统通过串口与决策层控制系统信息交互。采用主控电脑加控制卡的结构，控制卡控制机器人，实现机器人夹取和交换动作的完成。

机械手控制系统通过CC-Link与决策层控制系统实现信息交互。根据决策层的指令完成工件的交换和上料。

2.3.设备层的设计

设备层主要包含机械手、机器人和抛丸机。他们在决策控制系统、机械手控制系统和机器人控制系统的控制下完成整个生产线的上料、加工、落料过程。

该抛丸生产线的机器人的结构主要包括气爪、指关节、腕关节、小臂、大臂、小臂连杆、小臂驱动杆、腰部、底座等。

机械手的构造包括气爪、丝杆、连轴器，伺服电机、导轨、底座等部件。

为了适应需要，我们需要在原有抛丸机的基础上，进行适应性改造，增加包括上料单元和落料单元。

上料单元由挡板、围框、推板和上料槽组成。机械手在控制系统的控制下，将待抛丸工件放入上料槽，工件经过上料槽落入围框，在传送带的带动下，工件贴住挡板。然后在机械手控制系统的控制下，由挡板推动代加工工件到固定位置，再打开挡板，在传送带带动下进入抛丸室加工。

落料单元包括工件排序部分、工件修整部分、工件检测等部分构成。其中排序部分每次只允许一个待加工工件进入修整部分，在修整部分的作用下调整好工件位置，然后进入工件检测部分，由决策控制系统通过红外感应器检查工件位置情况，并指挥机器人夹取完成的工件。

结束语：

通过决策控制系统后，启动机器人和机械手，完成准备工作。然后由主控电脑控制整个生产线的运行。决策单元根据生产线状态，控制机器人夹取工件，并于机械手交换。交换完后，机械手根据流程上料，机器人回归等待。等候决策控制系统的下一个指令，到落料单元夹取加工完成的工件，放入适当的位置。

参考文献

[1]徐双文，魏世川.自动控制技术在抛丸机中应用[J].一重技术，2006（02）

第8篇：自动化生产线设计范文

关键词：机电一体化；能力培养；思考

随着社会的发展和科学技术的进步，机电一体化技术的应用与发展对我国经济建设所起到的促进作用越来越明显，受到了国家的重视。国家科委综合局组织的《我国机电一体化发展途径与对策》中，根据社会需要、投资效益和现有基础等条件，提出优先发展15 个领域中的机电一体化产品，如数控机床及其他机械制造工艺设备、电子化量具量仪、工业自动化控制仪表、中小型电机与电气传动控制装置。由此可见，我国经济社会的发展急需大量具备机电一体化专业职业能力的人才，因而高职机电一体化专业职业能力的培养显得尤为重要。对高职机电一体化专业的学生进行职业能力培养，首先需要一个完善的方案。本文试图为高职机电一体化专业职业能力培养设计方案，以期为机电一体化专业人才的培养提供借鉴。笔者所设计的高职机电一体化专业职业能力培养方案如下：

第一，根据社会需求确定培养方向。首先对学生就业企业、校外实习基地以及其他企业开展专题调研活动，大量搜集这些企业对人才能力的具体要求的相关资料，并组织教师对调研情况进行分析。通过调研可知，我国现代企业自动化程度不断提高，对生产自动化的依赖也越来越高，区域经济发展和学生就业企业急需大量的自动化生产线技师。因此，高职院校可将机电一体化专业所对应的岗位群定位于企业的自动化生产线技师。

第二，根据岗位群确定能力模块。

通过对企业和行业的调研与分析，自动化生产线技师应具备由自动化生产线系统构建、自动化生产线操控、自动化生产线维护的能力，从而构成了机电一体化专业的专业能力模块；同时还应具备相应的社会能力和方法能力。专业能力是生存基础，如电工基本技能；社会能力是生存平台，如对祖国的忠诚和团队合作等；方法能力是生存发展的核心，如学习方法。社会和科学技术在不断进步和发展，要跟上社会的变化，就需要不断地学习。

第三，根据专业能力确定工作任务和工作领域。根据上述专业能力，自动化生产线技师在工作中的基本任务是系统构建、系统操控和系统维护。自动化生产技师专业能力对应的工作领域：

系统构建，包括机械本体选择、传动系统设计、检测系统设计和控制系统选择；系统操控，包括PLC 编程与调试、单片机编程与调试和工艺流程的编制；系统维护，包括检测系统维护、控制系统维护和执行机构维护。

第四，根据工作任务确定工作能力要求。自动化生产线技师的工作能力要求包括金属材料选用、机械本体构成、传动方案选用、传感器选用、检测方案设计、继接控制设计、执行机构选用、系统集成方案设计、系统评价、PLC 编程与调试、单片机编程与调试和维护方案制定等。

第五，根据工作能力要求确定专业核心能力。自动化生产线技师的专业核心能力应包括PLC 控制系统、单片机控制系统、传动系统控制和系统集成等。

第六，根据专业能力要求确定专业能力树。

第七，根据行动领域确定学习领域和学习情境。学习领域包括机械本体、执行机构、检测系统和控制系统。学习情境为机械本体，包括机械识图能力、金属材料选用、机械装配、机械本体构成、机械传动和机械加工工艺流程；执行机构包括电机选用、液压系统构建、传动系统组建和气动系统构建等；检测机构包括传感器选用、仪表选用和自动检测系统构建等；控制系统包括继接控制系统构建、PLC 控制系统构建、单片机系统、系统集成和系统调试等。

第八，根据学习情境确定教学模块。

第九，根据课程知识点、技能点确定学生课程学习标准。课程学习标准使学生能够有目的地进行学习，并可用来自检学习情况。课程学习标准包括知识点、技能点和评价方式等内容。

第十，根据学生学习标准确定学习情境实施方案。实施方案包括学习内容、学习目标、能力点、教学方法、实施条件、学生知识要求、教师能力要求和考核评价等内容。

第十一，根据学习情境实施方案确定教学实施计划。教学实施计划包括计划学时、能力点、教学方法设计和评价方式等内容。

第十二，教学团队建设。教学团队是针对某一教学领域建设起来的，是解决该领域中所有知识和技能的团队。因此，同一团队中的教师往往来自不同专业，同一专业可能会有很多个团队在开展工作，同一个教师可能在很多个团队中负责一定的工作任务。高职机电一体化专业团队主要包括机械加工团队、电气控制团队、自动控制团队、系统集成团队、工控机团队、职业指导团队、教学服务团队。对这些教学团队进行建设，有利于培养高职机电一体化专业学生的职业能力。

第十三，教与学过程监控。教与学过程监控包括教师教学过程监控和学生学习过程监控。教师教学过程监控主要监控标准要求及完成情况分析、教学手段、学生掌握情况、问题分析及解决措施、教学建议和出勤情况说明等内容；学生学习过程监控主要监控出勤、教学内容、掌握情况、问题原因分析和教学要求等内容。

第9篇：自动化生产线设计范文

【关键词】PLC型DCS控制系统 电子控制系统 自动化生产线

DCS控制系统，即为集散控制系统，其主要应用在工业生产中，能够有效提高工业生产效率。DCS控制系统的应用，最早起于上世纪中期，等进入上世纪后期之后，其已经成为工业生产中应用最为广泛的控制系统。而PLC指的是可编程控制器，其自上世纪九十年代开始便于DCS控制系统进行了有效融合，形成了PLC型DCS控制系统，其在工业生产中的应用不仅实现了系统控制和生产的高效性，更成为工业生产控制领域的领航者，一直主导着该领域的发展。

1 电子控制系统的整体设计

单回路微机控制系统是整个DCS控制系统中最主要的组成部分，通过该系统，可以对通讯、过程控制、计算机以及CRT显示技术等进行有效融合，使其集中在同一个系统中进行集中控制。同时，在微机控制系统中，通过分层和分级的方式，还能够实现整个系统控制的分级管理，有效解决了传统控制系统中存在的计算机控制危险，降低了人机之间联系的难度。与传统工业生产控制系统相比，DCS控制系统不仅能够有效提高自身的控制和生产效率，还具有比较高的安全性和可靠性，因此，其一经在工业生产中进行使用，便成为控制领域的代表，并一直主导着该领域的发展。

PLC可编程控制器所具有的最大优势便是速度快、控制灵活，而这两点，恰恰是传统控制器所欠缺的，因此，其一经问世，便迅速替代了传统的机械触点继电器。与机械触点继电器相比，PLC不仅因为其自身直接与计算机相连，依靠电磁传感，大大节省了了传感系统的返回时间系数，还因为避免了依靠稳定性不强的导线进行连接，而拥有更高的稳定性。除此之外，PLC由于其自身便能够进行编程，可以根据工业生产以及系统控制需要灵活的进行调整，大大方便了对系统进行调整和控制的灵活性，在提高稳定性的同时，也进一步提高了工业生产的效率。因此，当其与DCS控制系统进行有效结合之后，便开创了自动化生产线电子控制系统的新时代，一直未能被取代。

本文中作为例子进行研究的水泥生产自动化控制系统，在现场单元中应用的便是PLC型DCS控制系统，其主要作用是对现场数据变化以及各生产设备运行情况进行监管，并根据具体生产需要进行实时调节。在控制系统中，其主要组成结构包括由操作员、工程师以及软件组成的控制单元；各线路组成的通信总线；起始量输入和输入继电器、信号处理设备组成的通讯模块以及用于生产的隔离设备等。以上各个部分综合组成DCS控制系统，并通过该系统对整个水泥自动化生产线进行全过程控制，以保证系统控制的有效性和生产的高效性。

2 自动化生产线电子控制系统中PLC型DCS控制系统的应用

2.1 系统功能

在对机组开启顺序进行设定的过程中，通常情况下会采用机组步状态字的方式进行设定，这样能够保证所设定的时间间隔与电机保持同步。但是，在设定过程中需要主语，由于步信号也属于脉冲信号，所以当控制功能中内部逻辑显示已经完成任务之后，其会继续将运算结果输送给DR管脚，进而对电机的运行状态进行控制。而通常情况，为了确保所设定的控制开启时间与当前市面上大多数电机保持一致，所设置的时间大多为1s，而如果控制系统中电机的启动时间大于1s，则需要对程序的开启时间进行适当延长，使其能够与电机保持一致。

在电子控制系统中，电机连锁程序主要包括设备、启动以及运行连锁三种信号，并分别以数字1和0代表系统可启动和不可启动设计程序。通常情况下，在启动连锁中，大型设备都只输出一个启动指令在功能模块中接入信号。而在运行连锁中，则需要先启动所有设备，只有这样控制单元中才会发出允许设备启动的指令。在系统中，榱朔奖愣运有电机进行统一控制，需要按照预先设定好的规则对所有电机的控制字进行编辑，如果想要启动电机，就将相应电机的控制字调整到0的位置即可，而如果想要恢复运行，则对其控制字进行复位，这样不仅实现了电机控制的便捷性和高效性，还能够有效避免因为错误区分电机控制位而影响整个生产线的自动运行，影响生产效率。

2.2 计算机监控组件

在电子控制系统中，逻辑程序控制系统是自主独立运行的，并非与电子控制系统属于同一个控制单元，二者互不影响。但是，这并不代表二者之间就没有关系，相反，其还拥有整体性，其主要原因是因为两者均在总线网络和通讯协议额后应用，并且主要通讯中介都是以太网，这样不仅能够对控制站和操作站之间的协调性进行稳定，有利于数据传输，还能够更好的满足控制站的通讯需求，提高系统运行的稳定性。在本文所研究的水泥自动化生产线电子控制系统中，其位于现场和站点之间，组成结构主要包括通讯和逻辑程序控制系统以及计算机监控组件；在该生产线电子系统运行的过程中，通过所应用的PLC型DCS控制系统， 便能够实现对整个生产线运行状态的监管，方便、快捷，并且具有较高的稳定性和安全性。

2.3 软件功能设计

在电子控制系统中，软件的功能主要包括两个方面：

2.3.1 监测功能

主要包括对整个电站运行状态的监测、设备故障的监测、系统运行问题的监测以及对所有设备的运行信息进行显示；其中，电站运行状态的监测指的是对生产线的运行参数和状态进行监测；设备故障监测主要指的是对生产线中设备的故障位置、类型进行监测，并在监测到故障后及时发出警报通知相关管理人员。

2.3.2 控制功能

其也是DCS控制系统的主要功能，包括信息的储存与打印以及对电站运行的控制等，在该方面，需要充分体现DCS操作简单、方便快捷以及稳定性和安全性高的特点；在控制功能中，信息的储存和打印主要是为了方便相关管理人员对设备的运行状态进行查询，以便针对性解决设备的重复故障和相似故障。而系统的控制功能，主要分为三种，其具体如表1所示。

2.4 通信软件设计

2.4.1 通信协议和格式设计

此系统的通信协议一般采用Modbus协议和RTL通信模式实现信息的收集与储存。 在DCS控制系统，所采用的通信协议一般都是Modbus协议，通信模式为RTL。但需要注意，在对Modbus协议进行使用之前，一定要采用16位CRC对系统数据进行校验，避免影响系统运行的稳定性和可靠性。由于DCS系统的数据量大，所以在RTL通信模式下，最好采用中断方式对数据进行发送，并通过上位机查询和读取数据。

2.4.2 PLC端设计

在对PLC可编程控制程序进行设计的过程中，为了方便对系统进行操作，使用采用直观性比较强的FBD语言对系统功能进行编辑。而PLC与上位机之间的通讯，通过查询方式来实现，采用Com2作为通信端口，拥有1个停比位，也不采用奇偶校验位，以此来提供系统控制的便捷性。

2.4.3 PC端设计

当前，在DCS系统中，对PC端的设计一般采用VC++进行编程，同时，由于上位机的主要功能是对PLC中的数据进行读取，所以其通信方式最好采用查询方式，其参数也与通信参数保持一致，避免对其通信造成的那个影响。同时，由于上位机读取PLC时的间隔比较短，其周期一般为300ms，所以所取得的命令，需要放在固定的缓冲区内，以免影响其使用。

2.4.4 通信软件设计

在对通信软件进行设计的^程中，需要对系统通信方面的稳定性和可靠性等进行全面考虑，因此，在对其进行设计时，最好能够直接在光镜线内完成。同时，在设计完成之后，还需要通过系统本身的调试功能对其设计进行调试，解决设计完成后其中存在的不足之处。除了考虑系统运行的稳定性和可靠性之外，由于系统控制和通讯都需要由通信软件来完成，还需要考虑其界面的可视性以及能够实现全面监控等，所以，在对通信软件进行设计时，一定要对其引起足够重视，确保没有任何问题之后方能够投入使用。

3 结束语

PLC型DCS控制系统是当前工业生产中，在自动化生产线电子控制系统中应用最为广泛的一种控制系统，其不仅能够有效提高自身控制的稳定性和可靠性，还能够进一步提高生产线的生产效率，为企业创造更高的经济利益。因此，在自动化生产线电子控制系统中，一定要加强对PLC型DCS控制系统的应用，并不断加强对其研究和升级，使其能够更好的推动该领域的发展，进而为推动工业产业的发展提供动力。

参考文献

[1]秦常贵.基于PLC的组合机床的电气控制系统设计[J].机电产品开发与创新，2011（03）.

[2]周莹.电子控制系统在自动化生产线中的设计及实现[J].科技展望，2015（02）.

[3]朱超，杨建国.基于PLC的负极片自动化生产线控制系统设计[J].制造技术与机床，2012（02）.