時(shí)間：2022-03-28 13:34:58
開(kāi)篇：寫(xiě)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(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)計(jì)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：《自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)安裝與調(diào)試》；職業(yè)教育；試驗(yàn)臺(tái)；教學(xué)效果
《自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)安裝與調(diào)試》是工科類(lèi)高等職業(yè)院校一門(mén)重要的、實(shí)踐性很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)課程，要求學(xué)生不但能夠很好的掌握自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的理論知識(shí)，（包括硬件結(jié)構(gòu)，各元器件的作用，氣動(dòng)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(duì)PLC進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)編程，對(duì)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中能夠自主并且快速的確定并排除故障。目前隨著我國(guó)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)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(xiàn)的比例不斷提高，所需要的人工操作崗位越來(lái)越少，也就是說(shuō)所需要的熟練操作工人數(shù)量在不斷減少，柔性自動(dòng)化設(shè)備的操作和維護(hù)人員的比例在不斷的提高，這就需要培養(yǎng)出理論和實(shí)際操作能力都很強(qiáng)的高素質(zhì)技能型人才，而高等職業(yè)教育的特點(diǎn)是既重視講授理論知識(shí)，又突出實(shí)踐操作技能的訓(xùn)練，以培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才為目標(biāo)。實(shí)踐操作訓(xùn)練主要形式是實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)。從2003年評(píng)估開(kāi)始，很多高職院校都陸續(xù)建立了自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)驗(yàn)室，花費(fèi)巨資購(gòu)置了自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備。但通過(guò)這幾年的調(diào)研和教學(xué)發(fā)現(xiàn)，在實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃及教學(xué)實(shí)施過(guò)程中存在一些問(wèn)題：
1、 實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)不足
《自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)安裝與調(diào)試》課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)主要包括相關(guān)實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)，但目前很多院校因?yàn)樵O(shè)備、場(chǎng)地、課時(shí)分配等原因不能保證足夠的實(shí)踐教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)計(jì)劃都過(guò)于“理論化”，沒(méi)有突出課程“實(shí)踐性”和“應(yīng)用性”的教學(xué)特點(diǎn)，不利于實(shí)現(xiàn)本課程在高職院校中的教學(xué)目標(biāo)。
2、實(shí)驗(yàn)設(shè)備不夠
目前各院校都加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，購(gòu)買(mǎi)大量的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，但隨著各院校招生規(guī)模的擴(kuò)大及實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的加強(qiáng)，需要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備缺口很大，而一臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備動(dòng)輒幾十萬(wàn)，大部分高職院校由于經(jīng)費(fèi)有限，購(gòu)置的生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備仍不能滿(mǎn)足教學(xué)需求，有的學(xué)校甚至沒(méi)有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
3、實(shí)驗(yàn)設(shè)備不合適
很多院校購(gòu)置了生產(chǎn)廠(chǎng)家生產(chǎn)的成品實(shí)驗(yàn)裝置，而這些設(shè)備往往和實(shí)際教學(xué)脫節(jié)，有的設(shè)備功能單一，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只能進(jìn)行“簡(jiǎn)單驗(yàn)證式”和“非真實(shí)器件模擬”的實(shí)驗(yàn)，不能使學(xué)生深刻理解生產(chǎn)線(xiàn)的工作原理，全面了解真實(shí)的控制過(guò)程，不能實(shí)現(xiàn)學(xué)生畢業(yè)后“零距離上崗”的最終目標(biāo)。
4、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的呆板及滯后
在一些學(xué)校至今仍沿用老師編好詳盡的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，講固定的程序，缺乏多模式多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，而學(xué)生“依葫蘆畫(huà)瓢”，學(xué)生只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的程序輸入就可以完成實(shí)驗(yàn)，不能達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和綜合職業(yè)能力的目的。
因此，我們急需設(shè)計(jì)一種綜合性強(qiáng)，價(jià)格低廉，能夠培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和綜合職業(yè)能力，在同行業(yè)中各項(xiàng)技術(shù)和指標(biāo)都比較先進(jìn)，既能做各種模擬演示實(shí)驗(yàn)又能展示工廠(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)。同時(shí)結(jié)合我們的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，要調(diào)整實(shí)踐和理論課時(shí)的比例，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使其能更好的完成對(duì)于高素質(zhì)技能型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。
在我國(guó)，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(xué)經(jīng)費(fèi)問(wèn)題，不能及時(shí)的更換或者購(gòu)買(mǎi)最新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，導(dǎo)致教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)和工廠(chǎng)實(shí)際的生產(chǎn)線(xiàn)存在著不小的差距，從而直接影響到高職學(xué)生的就業(yè)和擇業(yè)，而本課題將研究設(shè)計(jì)一種自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，達(dá)到以下目標(biāo)：
（1）具有綜合性和真實(shí)性：既能做自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)真實(shí)過(guò)程的展示實(shí)驗(yàn)，又能做PLC一般演示實(shí)驗(yàn)，能解決高職院校實(shí)驗(yàn)設(shè)備不合適的問(wèn)題。
（2）具有可開(kāi)發(fā)性：可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況，引出PLC的I/O插口，為平臺(tái)開(kāi)發(fā)出其他實(shí)驗(yàn)，由學(xué)生自己動(dòng)手，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，調(diào)動(dòng)學(xué)生自我能動(dòng)性，進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，可以解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式呆板落后的問(wèn)題。
（3）能真實(shí)展現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)工作的實(shí)際過(guò)程，同時(shí)學(xué)生可以自主設(shè)計(jì)設(shè)備動(dòng)作過(guò)程和動(dòng)作順序，通過(guò)動(dòng)作過(guò)程和動(dòng)作順序，自主設(shè)計(jì)出相應(yīng)的控制程序，以提高學(xué)生的動(dòng)手能力和PLC編程能力；
參考文獻(xiàn)
[1]李斯興 加強(qiáng)技能素質(zhì)培訓(xùn) 培養(yǎng)高等技術(shù)應(yīng)用性人才。 職教縱橫，2001
一、課程設(shè)計(jì)的基本思想
美國(guó)著名的教育心理學(xué)家和杰出的教學(xué)設(shè)計(jì)理論家加涅提出“為學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)教學(xué)”,意指是運(yùn)用系統(tǒng)方法分析教學(xué)問(wèn)題和確定教學(xué)目標(biāo),建立解決教學(xué)問(wèn)題的策略方案、試行解決方案、評(píng)價(jià)試行結(jié)果和對(duì)方案進(jìn)行修改的過(guò)程,是在教學(xué)之前對(duì)教學(xué)過(guò)程中的一切預(yù)先籌劃、安排教學(xué)情境,以期達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。現(xiàn)代教學(xué)設(shè)計(jì)突出以學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)為中心,重視對(duì)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(jì)教學(xué)活動(dòng),從而最大幅度地提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率,促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的全面發(fā)展。
基于工作過(guò)程的課程設(shè)計(jì)以行動(dòng)體系為基礎(chǔ),將學(xué)習(xí)領(lǐng)域轉(zhuǎn)化為行動(dòng)領(lǐng)域,讓受訓(xùn)者經(jīng)歷完整的工作過(guò)程,在完成典型的具有綜合性的工作任務(wù)過(guò)程中獲取工作過(guò)程知識(shí),解決“在工作中學(xué)習(xí)”和“在學(xué)習(xí)中工作”的問(wèn)題。基于此理論確立課程設(shè)計(jì)的基本思想為:以實(shí)際崗位為參照,按照“校企合作、工學(xué)結(jié)合、專(zhuān)業(yè)教育與職業(yè)教育融通,工學(xué)交替、實(shí)境育人”的思路,根據(jù)專(zhuān)業(yè)職業(yè)崗位能力要求,以仿真工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)——實(shí)訓(xùn)平臺(tái)為載體,采用項(xiàng)目化教學(xué),強(qiáng)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(kāi)展教學(xué)活動(dòng),確立學(xué)生的中心角色和教師的主導(dǎo)作用,以服務(wù)專(zhuān)業(yè)能力的培養(yǎng)為中心。
二、課程設(shè)計(jì)
(一)典型的工作任務(wù)分析
通過(guò)開(kāi)展電氣自動(dòng)化專(zhuān)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(duì)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(dòng)化技術(shù)專(zhuān)業(yè)首次就業(yè)崗位是自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的維修電工、調(diào)試員、機(jī)電設(shè)備維修員等,未來(lái)發(fā)展崗位是車(chē)間電氣技術(shù)員、PLC程序設(shè)計(jì)員及系統(tǒng)維護(hù)技術(shù)骨干和班組長(zhǎng)等基層管理者。以上職業(yè)崗位要求具有運(yùn)行分析、故障檢測(cè)、維修保養(yǎng)及編寫(xiě)整理技術(shù)文檔、設(shè)備技術(shù)改造等專(zhuān)業(yè)技能。針對(duì)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(shí)際工作中出現(xiàn)的頻率、重要性,所能承載的知識(shí)、技能程度,確定本課程的典型工作任務(wù)是:機(jī)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(dòng)回路的安裝與調(diào)試、PLC程序的編制與調(diào)試、HMI(人機(jī)界面)的設(shè)計(jì)、設(shè)備故障的判斷與排除等。
(二)課程目標(biāo)
亞龍YL-335B自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)及亞龍YL-221柔性生產(chǎn)線(xiàn)訓(xùn)練裝置歸納、總結(jié)了現(xiàn)代生產(chǎn)線(xiàn)的技術(shù)特點(diǎn),與實(shí)際生產(chǎn)情況十分接近,因此我們選用這兩個(gè)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(gè)典型的自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的機(jī)械平臺(tái)并聯(lián)機(jī)調(diào)試的技能;理解并掌握在系統(tǒng)中的氣動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)(機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)械連接等)、傳感器應(yīng)用技術(shù)、PLC控制和組網(wǎng)、步進(jìn)電機(jī)位置控制和變頻器技術(shù)等實(shí)際應(yīng)用,具備熟練運(yùn)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(dòng)導(dǎo)向的方法進(jìn)行設(shè)計(jì),經(jīng)多方面調(diào)研、探討,開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了9個(gè)學(xué)習(xí)情境,每個(gè)情景由若干任務(wù)構(gòu)成。每一個(gè)情境的實(shí)施都是一個(gè)完整的工作過(guò)程,并按認(rèn)知規(guī)律和職業(yè)成長(zhǎng)規(guī)律,由淺入深、由易到難、循序漸進(jìn),具有可重組和遷移性。
如圖1所示,該課程設(shè)置了參觀(guān)企業(yè)整體生產(chǎn)線(xiàn)工作過(guò)程、拆裝調(diào)試亞龍335B自動(dòng)線(xiàn)各工作站、聯(lián)機(jī)調(diào)試亞龍221柔性生產(chǎn)線(xiàn)三大部分漸進(jìn)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(jiǎn)單拆裝到氣路連接,從硬件設(shè)計(jì)到軟件實(shí)現(xiàn),從機(jī)械控制到人機(jī)界面,激發(fā)學(xué)生的興趣,讓學(xué)生掌握技術(shù)的同時(shí)也對(duì)今后的就業(yè)崗位有所了解,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺(jué)性和責(zé)任感,實(shí)現(xiàn)技能提高與素質(zhì)教育雙贏(yíng)。
(四)教學(xué)實(shí)施策略
實(shí)施過(guò)程中依照“任務(wù)、分析、制定、優(yōu)化、實(shí)施、評(píng)價(jià)”六步工作方法組織教學(xué),以行動(dòng)導(dǎo)向法為主要教學(xué)方法,對(duì)不同的知識(shí)點(diǎn)綜合運(yùn)用引導(dǎo)文法、團(tuán)隊(duì)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(yàn)法等各種恰當(dāng)、有效的教學(xué)方法,引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考,積極實(shí)踐,促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí),提高教與學(xué)的效果。項(xiàng)目以小組形式完成,每組4人為宜,在構(gòu)成組員時(shí),應(yīng)把握學(xué)生的層次、不同個(gè)體的差異,即針對(duì)不同學(xué)生的個(gè)體特征與心理傾向,不同的知識(shí)基礎(chǔ)與接受能力,將基礎(chǔ)好、動(dòng)手能力強(qiáng)、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(xiàng)目活動(dòng)按時(shí)完成,又有利于學(xué)生間互相交流,有助于專(zhuān)業(yè)較差學(xué)生的水平得到提高。
實(shí)施過(guò)程中,要做到“師生角色轉(zhuǎn)換”,教師起發(fā)動(dòng)、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(dòng)性,著重培養(yǎng)學(xué)生的能力,讓學(xué)生有機(jī)會(huì)應(yīng)用他們所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題;將真實(shí)的工作場(chǎng)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(jìn)行自由探索、強(qiáng)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(jìn)行協(xié)商和辯論,先內(nèi)部協(xié)商,然后再相互協(xié)商,強(qiáng)調(diào)
信息資源的利用。為了使學(xué)生主動(dòng)探索,教師必須為學(xué)生提供各種信息資源,包括各種類(lèi)型的教學(xué)媒體和教學(xué)資料,強(qiáng)調(diào)教學(xué)過(guò)程的最終目的是讓學(xué)生獲取工作知識(shí)、工作技能,而非完成教學(xué)任務(wù)。 實(shí)施過(guò)程中,應(yīng)兼顧專(zhuān)業(yè)能力、方法能力、社會(huì)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(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,使學(xué)生從學(xué)習(xí)中得到成功的體驗(yàn),增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)的信心,從而實(shí)現(xiàn)課程的培養(yǎng)目標(biāo)。
(五)課程考核
課程成績(jī)?cè)u(píng)定基于發(fā)展的教學(xué)評(píng)價(jià)觀(guān),包含過(guò)程性的考核和結(jié)果性的考核。過(guò)程性考核包含工作態(tài)度的評(píng)價(jià)、工作過(guò)程步驟與方法評(píng)價(jià)、知識(shí)的應(yīng)用評(píng)價(jià)等。結(jié)果性考核包含項(xiàng)目所涵蓋的應(yīng)知部分的評(píng)價(jià)、應(yīng)會(huì)部分的評(píng)價(jià)、項(xiàng)目工作中的問(wèn)題記錄和解決問(wèn)題的方法、成果展示等。在過(guò)程性考核中,對(duì)每個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)中通過(guò)學(xué)生自我評(píng)價(jià)、團(tuán)隊(duì)評(píng)價(jià)、教師評(píng)價(jià)的方式進(jìn)行,全面客觀(guān)地評(píng)價(jià)學(xué)生在實(shí)施過(guò)程中的表現(xiàn)情況,注重學(xué)生答辯及講演,提高學(xué)生語(yǔ)言表達(dá)與交流的社會(huì)能力;注重學(xué)生動(dòng)手能力和實(shí)踐中分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的考核,對(duì)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(lì)。
三、高素質(zhì)的教師隊(duì)伍是取得良好效果的有力保障
工學(xué)結(jié)合實(shí)施的關(guān)鍵是要有一支理論基礎(chǔ)扎實(shí)、技術(shù)應(yīng)用能力較強(qiáng)的“雙師型”師資隊(duì)伍。在實(shí)施項(xiàng)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(zhuān)業(yè)知識(shí)面和很強(qiáng)的綜合能力;三是具有較強(qiáng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
【關(guān)鍵詞】 觸摸屏 組態(tài)技術(shù) 自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)
如今，自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)當(dāng)中，在流水線(xiàn)當(dāng)中實(shí)現(xiàn)了各類(lèi)機(jī)械規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的自動(dòng)生產(chǎn)，大大地提高了我國(guó)生產(chǎn)加工的效率。隨著當(dāng)前機(jī)控技術(shù)與生產(chǎn)信息化的迅速發(fā)展，觸摸屏及組態(tài)技術(shù)也被廣泛的應(yīng)用在自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，更好的提高了我國(guó)機(jī)械生產(chǎn)的效率。
一、觸摸屏及組態(tài)技術(shù)概述
1、觸摸屏技術(shù)。觸摸屏是一種新興的電腦輸入設(shè)備，操作起來(lái)簡(jiǎn)單方便，且反應(yīng)速度也比較快，用戶(hù)只需通過(guò)觸碰電腦或計(jì)算機(jī)上的文字或圖標(biāo)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)的操作。觸摸屏主要有觸摸檢測(cè)部件和觸摸屏控制器組成[1]。觸摸檢測(cè)部件能夠?qū)⒂脩?hù)的觸摸位置準(zhǔn)確的檢索出來(lái)，在檢索成功后，輸送到觸摸屏控制器當(dāng)中，將觸點(diǎn)的坐標(biāo)傳送給CPU。
2、組態(tài)技術(shù)。組態(tài)技術(shù)已經(jīng)廣泛的被應(yīng)用在嵌入式的計(jì)算機(jī)監(jiān)控當(dāng)中，這一監(jiān)控內(nèi)容由運(yùn)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(tái)當(dāng)中進(jìn)行運(yùn)行，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行有著嚴(yán)格的要求。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是組態(tài)系統(tǒng)的核心，將公共區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，以實(shí)現(xiàn)各個(gè)部分的共同協(xié)調(diào)，這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)能夠通過(guò)對(duì)象變量的方式來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，設(shè)備窗口將所采集的數(shù)據(jù)，通過(guò)外部驅(qū)動(dòng)設(shè)備以動(dòng)畫(huà)的方式，傳送到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)當(dāng)中。
二、觸摸屏及組態(tài)技術(shù)在自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用
2.1觸摸屏與自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)核心控制器的連接
將觸摸屏應(yīng)用到自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，需要將觸摸屏與自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)核心控制器的硬件，有效地連接起來(lái)。觸摸屏的電源進(jìn)線(xiàn)以及通信接口，都在設(shè)備的背面，因此，在連接的時(shí)候，需要將已經(jīng)裝好組態(tài)軟件的PC設(shè)備與觸摸屏的USB接口連接起來(lái)，將組態(tài)程序當(dāng)中的下載以及上載有效地連接起來(lái)。接下來(lái)，也需要將核心控制器與觸摸屏連接起來(lái)，通過(guò)COM來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)核心控制器與觸摸屏的聯(lián)機(jī)控制，而另一個(gè)USB接口連接鼠標(biāo)進(jìn)行人工操作。
2.2對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)設(shè)計(jì)
利用組態(tài)技術(shù)對(duì)觸摸屏進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠更好的實(shí)現(xiàn)觸摸屏對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的科學(xué)監(jiān)控。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括，對(duì)監(jiān)控畫(huà)面的設(shè)計(jì)、動(dòng)畫(huà)的設(shè)計(jì)、組態(tài)元件屬性的設(shè)計(jì)以及計(jì)算機(jī)通信變量的設(shè)計(jì)等。因此，對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)的實(shí)際控制，也是對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)核心控制器中內(nèi)部變量值的控制。在組態(tài)設(shè)計(jì)的實(shí)際操作中，需要將嵌入式組態(tài)軟件（MCGS）安裝到PC機(jī)當(dāng)中。安裝完畢后，在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，需要對(duì)該工程進(jìn)行新建，并結(jié)合機(jī)械生產(chǎn)的實(shí)際參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。同時(shí)，對(duì)工作臺(tái)當(dāng)中的主控窗口、用戶(hù)窗口以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)窗口的設(shè)備組態(tài)和基本屬性進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，可以結(jié)合生產(chǎn)監(jiān)控的實(shí)際需要通過(guò)添加或刪除通道名稱(chēng)，以及連接變量的方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)組態(tài)的設(shè)置[2]。對(duì)設(shè)備的組態(tài)進(jìn)行設(shè)置后，需要選擇用戶(hù)窗口對(duì)監(jiān)控的主畫(huà)面進(jìn)行組態(tài)設(shè)計(jì)，這一設(shè)計(jì)內(nèi)容也是生產(chǎn)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)的核心。通常情況下，將這一監(jiān)控的主畫(huà)面主要分為三個(gè)不同的工作區(qū)，包括工作信息顯示區(qū)域、聯(lián)機(jī)控制區(qū)域以及各站監(jiān)控區(qū)域。對(duì)工作信息顯示區(qū)域進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要將鉆孔不合格的總數(shù)以及各個(gè)倉(cāng)位當(dāng)中的工作總數(shù)，進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。同時(shí)，其還需要設(shè)置相應(yīng)的警報(bào)系統(tǒng)，一旦倉(cāng)位當(dāng)中的工作數(shù)量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，就要進(jìn)行及時(shí)的發(fā)出預(yù)警；對(duì)聯(lián)機(jī)控制區(qū)域進(jìn)行設(shè)置，需要將網(wǎng)絡(luò)故障提示燈和報(bào)警燈的運(yùn)行狀態(tài)和顯示狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置；對(duì)各站監(jiān)控區(qū)域的設(shè)置，需要對(duì)運(yùn)行的狀態(tài)、工件的顏色和大小以及復(fù)位狀態(tài)等進(jìn)行設(shè)置。監(jiān)控畫(huà)面設(shè)計(jì)當(dāng)中，指示燈是通過(guò)設(shè)備窗口，將PLC內(nèi)部的變量值與設(shè)置好的連接變量值進(jìn)行對(duì)接，一旦PLC內(nèi)部的變量值發(fā)生相應(yīng)的改變，所設(shè)置好指示燈的顏色，也會(huì)隨之發(fā)生相應(yīng)的改變。組態(tài)設(shè)計(jì)結(jié)束后，就能夠有效地實(shí)現(xiàn)觸摸屏的下載，通過(guò)PLC的編程程序進(jìn)行運(yùn)行與調(diào)試，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的才有效監(jiān)控。
結(jié)束語(yǔ)：將觸摸屏及組態(tài)技術(shù)應(yīng)用到自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，能夠?qū)F(xiàn)代化的生產(chǎn)管理方式應(yīng)用到管理當(dāng)中，有效地提高機(jī)械化生產(chǎn)的效率。觸摸屏有著直觀(guān)、易操作的特點(diǎn)對(duì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的人機(jī)互動(dòng)提供了可靠地保證。組態(tài)技術(shù)能夠有效地利用自身的優(yōu)勢(shì)以及面向?qū)ο蠹夹g(shù)，對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)當(dāng)中的工作狀態(tài)以及位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，大大地提高了機(jī)械化自動(dòng)生產(chǎn)的效率。
參 考 文 獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】鋼鐵企業(yè)；自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)；信息集成；專(zhuān)用遠(yuǎn)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(xiàn)上鋼鐵產(chǎn)品的品質(zhì)優(yōu)劣直接取決于生產(chǎn)線(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的各類(lèi)設(shè)備信息、生產(chǎn)信息、工藝信息等的實(shí)時(shí)掌握和及時(shí)處理情況。要解決這一問(wèn)題，就需要對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)上的各類(lèi)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理。我國(guó)鋼鐵企業(yè)大部分建于20世紀(jì)五六十年代，主體生產(chǎn)工藝設(shè)備比較落后，經(jīng)過(guò)近期技術(shù)改造和新建部分車(chē)間和生產(chǎn)線(xiàn)，基礎(chǔ)自動(dòng)化和過(guò)程自動(dòng)化水平有了顯著提高，但與先進(jìn)國(guó)家相比還有相當(dāng)大的差距[1]。在現(xiàn)有信息交互設(shè)備中通常是以 PC 機(jī)作為終端，在許多場(chǎng)所，特別是在工廠(chǎng)車(chē)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(wèn)題，因而難于推廣應(yīng)用。本文根據(jù)生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)際工作環(huán)境的需要，提出了一種基于專(zhuān)用裝置的鋼鐵自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)監(jiān)控管理模式。鋼鐵自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的監(jiān)控和管理是通過(guò)信息采集設(shè)備和監(jiān)控軟件，綜合運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、生產(chǎn)加工技術(shù)和現(xiàn)代管理科學(xué)，從生產(chǎn)過(guò)程的全局出發(fā)，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)所需的各種信息的集成，集控制、監(jiān)測(cè)、優(yōu)化、調(diào)度、管理、經(jīng)營(yíng)、決策于一體，形成一個(gè)能適應(yīng)各種生產(chǎn)環(huán)境和市場(chǎng)需求的、總體最優(yōu)的、高質(zhì)量、高效益、高柔性的生產(chǎn)線(xiàn)監(jiān)控管理系統(tǒng)，以達(dá)到提高生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)效率，降低成本，增加經(jīng)濟(jì)效益的目的。
本文研究的基于專(zhuān)用裝置的鋼鐵自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)監(jiān)控管理模式充分利用信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能控制等先進(jìn)技術(shù)[2]，可有效的對(duì)生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，輔助生產(chǎn)管理，并根據(jù)采集的實(shí)時(shí)信息可及時(shí)預(yù)測(cè)生產(chǎn)過(guò)程中可能發(fā)生的異常情況，指導(dǎo)有關(guān)人員及時(shí)采取措施避免事故的發(fā)生，保障生產(chǎn)的正常進(jìn)行，達(dá)到事前預(yù)防維護(hù)、事發(fā)及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理的效果。
1 鋼鐵自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
鋼鐵自動(dòng)化技術(shù)作為自動(dòng)化在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用技術(shù)，其發(fā)展軌跡既遵從自動(dòng)化學(xué)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(xiàn)演化、制造裝備的更迭、生產(chǎn)流程和組織方式的改革和進(jìn)步等密切關(guān)聯(lián)。參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO對(duì)冶金企業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)劃分的六級(jí)結(jié)構(gòu)和鋼鐵自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)的功能和監(jiān)控的對(duì)象類(lèi)別，將系統(tǒng)劃分為三大部分：設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)、過(guò)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(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)
對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)而言，生產(chǎn)設(shè)備是企業(yè)賴(lài)以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。生產(chǎn)活動(dòng)的穩(wěn)定進(jìn)行和生產(chǎn)設(shè)備的效能得到充分的利用依賴(lài)于對(duì)設(shè)備資產(chǎn)進(jìn)行有效的管理和維護(hù)。這是企業(yè)管理的重要內(nèi)容。鋼鐵自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)是將 ISO 冶金自動(dòng)化分級(jí)的L0級(jí)數(shù)據(jù)檢測(cè)與執(zhí)行和L1基礎(chǔ)自動(dòng)化結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的管控一體化，其主要功能為：（1）根據(jù)設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)維修管理。強(qiáng)化設(shè)備維護(hù)管理、確保設(shè)備完好率、最大限度降低設(shè)備故障率、減少設(shè)備維護(hù)成本、規(guī)范作業(yè)流程、提高設(shè)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(jì)劃，并能對(duì)設(shè)備的檢點(diǎn)維修狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，防止設(shè)備未及時(shí)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(chǔ)數(shù)據(jù)資料、建立起適應(yīng)今后發(fā)展的設(shè)備維護(hù)管理模式，在企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理中占有不可替代的重要地位。（2）對(duì)設(shè)備生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。能夠根據(jù)實(shí)時(shí)狀態(tài)信息編制生產(chǎn)計(jì)劃、制定生產(chǎn)工藝，使得設(shè)備生產(chǎn)能力趨于平衡，增加經(jīng)濟(jì)效益；根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出的指令，及時(shí)對(duì)設(shè)備工藝參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。
圖1 控制體系結(jié)構(gòu)圖
1.2 過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)
過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是根據(jù)生產(chǎn)工藝和相關(guān)的數(shù)學(xué)模型對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)上的各機(jī)組和各設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化設(shè)定，以使設(shè)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(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)任務(wù)功能的不同可以分為四個(gè)模塊：數(shù)據(jù)采集和軋件跟蹤子系統(tǒng)、過(guò)程監(jiān)控子系統(tǒng)、軋機(jī)控制子系統(tǒng)和實(shí)用工具子系統(tǒng)。
1.3 生產(chǎn)監(jiān)控管理系統(tǒng)
鋼鐵自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)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(xiàn)開(kāi)始，然后對(duì)下發(fā)的合同訂單任務(wù)進(jìn)行處理、質(zhì)量設(shè)計(jì)、制定生產(chǎn)計(jì)劃、協(xié)調(diào)各生產(chǎn)工序、收集生產(chǎn)實(shí)績(jī)、對(duì)庫(kù)存和質(zhì)量進(jìn)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(wù)管理、生產(chǎn)信息收集并形成技術(shù)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(biāo)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(guò)它的計(jì)劃與控制來(lái)完成的。編制滿(mǎn)足需求數(shù)量和交付期的計(jì)劃，監(jiān)督和控制該計(jì)劃的實(shí)現(xiàn)；并且所編制的計(jì)劃使企業(yè)在滿(mǎn)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(jì)的，就是成為現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)的核心。
2 基于專(zhuān)用裝置的鋼鐵自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)監(jiān)控管理模式
鋼鐵自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)具有連續(xù)化、高速化、大型化和智能化等特點(diǎn)，生產(chǎn)線(xiàn)上的各工序聯(lián)系緊密，所以實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的某些不可預(yù)測(cè)性因素（如生產(chǎn)計(jì)劃變更、設(shè)備故障和產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題等）會(huì)造成嚴(yán)重生產(chǎn)事故，使企業(yè)遭受巨大損失。而造成這些問(wèn)題的一個(gè)主要原因是管理人員沒(méi)有在各種因素發(fā)生的第一時(shí)間獲取準(zhǔn)確、及時(shí)的相關(guān)信息，從而不能做出有效、迅速的響應(yīng)，及時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)加以調(diào)整，以確保整個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的正常運(yùn)行。有效解決這一問(wèn)題的方法就是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的信息進(jìn)行系統(tǒng)共享、跟蹤與監(jiān)控。本節(jié)采用專(zhuān)用裝置對(duì)高速、連續(xù)的鋼鐵自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行監(jiān)控管理，將生產(chǎn)線(xiàn)上的各種功能有機(jī)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(shí)間里對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)上的信息進(jìn)行快速、全面的了解，并且可以根據(jù)實(shí)時(shí)生產(chǎn)信息實(shí)施生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)調(diào)度或者工藝參數(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)整，能夠在正確的時(shí)間將正確的信息傳遞給正確的人或應(yīng)用系統(tǒng)。
2.1 專(zhuān)用裝置功能
專(zhuān)用裝置是鋼鐵自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)信息集成和交互的樞紐。生產(chǎn)部門(mén)對(duì)鋼鐵自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)上的各種制造活動(dòng)及其所涉及的人員、設(shè)備、物料等各種資源信息的掌控都需要專(zhuān)用裝置的支持。根據(jù)專(zhuān)用裝置在鋼鐵自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的功能需求可以劃分為七個(gè)模塊：中央控制模塊、設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊、信號(hào)采集與控制模塊、用戶(hù)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(zhuān)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(dǎo)操作系統(tǒng)；操作系統(tǒng)完成任務(wù)調(diào)度、存儲(chǔ)管理、文件系統(tǒng)、TCP/IP協(xié)議棧等功能，主要對(duì)用戶(hù)信息發(fā)送、接收幀、層間原語(yǔ)、管理信息隊(duì)形進(jìn)行查詢(xún)、并將控制信息傳送給進(jìn)程。
設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊，完成對(duì)硬件的驅(qū)動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)軟件對(duì)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(luò)接口模塊。
信號(hào)采集與控制模塊，完成對(duì)開(kāi)關(guān)量輸入、輸出信號(hào)的遠(yuǎn)程采集與控制。具體來(lái)說(shuō)就是設(shè)備初始閥值的設(shè)置，生產(chǎn)狀態(tài)信息的采集與控制，設(shè)備性能狀態(tài)、負(fù)荷能力等實(shí)時(shí)信息的采集與控制等。
用戶(hù)管理模塊，主要包括用戶(hù)狀態(tài)、顯示和鍵盤(pán)模塊，接收來(lái)自用戶(hù)的控制信息，主要包括通訊的啟動(dòng)和完成、撥號(hào)、用戶(hù)至用戶(hù)的控制信令，并完成為用戶(hù)提供各種網(wǎng)絡(luò)連接的補(bǔ)充業(yè)務(wù)功能。
系統(tǒng)管理模塊，完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)資源的管理，包括系統(tǒng)初始化管理、任務(wù)管理、用戶(hù)擴(kuò)展管理、中斷管理、時(shí)鐘/定時(shí)器管理、任務(wù)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(hù)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(shí)聯(lián)絡(luò)遠(yuǎn)程的設(shè)備，通過(guò)賬號(hào)驗(yàn)證對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)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(guò)來(lái)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(yīng)的控制指令和數(shù)據(jù)送到設(shè)備驅(qū)動(dòng)部分或中央控制模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
按照功能要求和自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的環(huán)境設(shè)計(jì)專(zhuān)用裝置硬件結(jié)構(gòu)，整個(gè)裝置由一塊主控制板完成生產(chǎn)線(xiàn)各種信息的處理、顯示和網(wǎng)絡(luò)通信功能，其主要包括機(jī)殼、主控制板、接口板、觸膜屏、視頻輸入輸出系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)等[5]。該專(zhuān)用裝置采用高度集成化設(shè)計(jì)，具有體積小、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單，并具有音視頻通信等快速信息交互的能力。其硬件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖3所示。
圖3 專(zhuān)用裝置硬件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖
視頻輸入輸出系統(tǒng)包括工業(yè)級(jí)LCD液晶屏、CCD數(shù)字?jǐn)z像模塊和一些控制按鈕。LCD液晶屏由主控板驅(qū)動(dòng)顯示，CCD數(shù)字?jǐn)z像模塊安裝在機(jī)殼前面板上，通過(guò)雙排插座與主控板相連接。存儲(chǔ)系統(tǒng)包括USB接口、SD卡接口、SDRAM和Flash存儲(chǔ)器，用于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)和嵌入式專(zhuān)用軟件的更新。以太網(wǎng)接口用于連接到各種網(wǎng)絡(luò)和作為下行通道。
該專(zhuān)用裝置采用嵌入式應(yīng)用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線(xiàn)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(gè)專(zhuān)用裝置在鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)中工作任務(wù)的需要，嵌入不同的專(zhuān)用應(yīng)用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控管理功能，例如通過(guò)專(zhuān)有遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)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(xiàn)工序的視頻畫(huà)面；還可對(duì)車(chē)間生產(chǎn)線(xiàn)各工序的監(jiān)視畫(huà)面進(jìn)行錄像存儲(chǔ)，以供回放查看等。
2.2 鋼鐵自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)信息管理結(jié)構(gòu)模型
針對(duì)鋼鐵自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的特點(diǎn)，參照美國(guó)先進(jìn)制造研究機(jī)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(zhuān)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(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)信息管理結(jié)構(gòu)模型
（1）管理層：主要是 ERP、PDM、供應(yīng)鏈管理（SCM）等系統(tǒng)。它的主要功能有：根據(jù)合同訂單任務(wù)的分割向生產(chǎn)線(xiàn)發(fā)送工廠(chǎng)分派的生產(chǎn)任務(wù)（包括任務(wù)要求、物料需求、工藝規(guī)程等）；整理下層傳送過(guò)來(lái)的生產(chǎn)線(xiàn)上的實(shí)時(shí)信息（包括設(shè)備狀態(tài)信息、設(shè)備故障信息、生產(chǎn)狀態(tài)信息、各工序質(zhì)量信息、任務(wù)完成狀態(tài)信息等），并根據(jù)實(shí)時(shí)信息的分析結(jié)果做出有效、迅速的響應(yīng)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)維護(hù)或是對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整等等，以保證生產(chǎn)活動(dòng)的高效、安全、穩(wěn)定進(jìn)行。
（2）執(zhí)行層：位于執(zhí)行層的信息系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)計(jì)劃的執(zhí)行和設(shè)備之間的信息交互。按照管理層下達(dá)的生產(chǎn)計(jì)劃和指令信息等要求，專(zhuān)用裝置依據(jù)設(shè)備實(shí)時(shí)性能對(duì)設(shè)備生產(chǎn)工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)定；接收下層控制層采集的產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)信息，應(yīng)用專(zhuān)用裝置嵌入的專(zhuān)用軟件對(duì)信息進(jìn)行分析處理。根據(jù)分析結(jié)果和生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)需要（如生產(chǎn)工藝參數(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)整），生產(chǎn)線(xiàn)上的各個(gè)設(shè)備對(duì)應(yīng)的專(zhuān)用裝置，利用以太網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，彼此之間可以直接進(jìn)行文字信息甚至語(yǔ)音視頻信息交互，并可以通過(guò)對(duì)多個(gè)相關(guān)工序的工藝參數(shù)調(diào)整，來(lái)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(fù)責(zé)信息的采集和設(shè)備的控制。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)直接與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備（如傳感器、變頻器等）相連，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程和設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)控制，以保證生產(chǎn)出合格產(chǎn)品并采集實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
由自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)信息管理的結(jié)構(gòu)樹(shù)可知，執(zhí)行層是連接生產(chǎn)任務(wù)和底層設(shè)備的樞紐，通過(guò)執(zhí)行層可以將管理層的生產(chǎn)任務(wù)和工藝規(guī)程等生產(chǎn)信息下發(fā)到設(shè)備層進(jìn)行生產(chǎn)，同時(shí)可以將底下控制層的生產(chǎn)狀態(tài)信息實(shí)時(shí)反饋到生產(chǎn)管理層面，使得相應(yīng)的信息傳遞到需要的人。
2.3 基于專(zhuān)用裝置的鋼鐵自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)監(jiān)控管理模式
由信息集成框架可知，專(zhuān)用裝置在鋼鐵自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)上的主要功能就是：（1）對(duì)設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)采集來(lái)的信息進(jìn)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(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)的各專(zhuān)用裝置之間進(jìn)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(wù)要求，將任務(wù)要求轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)指令信息，發(fā)送給設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)操作。本節(jié)主要討論了生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備的維修狀況，并利用專(zhuān)用裝置收集的實(shí)時(shí)信息建立基于狀態(tài)的設(shè)備可靠性概率模型，為由基于時(shí)間的計(jì)劃維修想基于狀態(tài)的設(shè)備維修提供了依據(jù)；討論了通過(guò)嵌入式軟件實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中數(shù)學(xué)模型與智能控制相結(jié)合的運(yùn)用；討論了專(zhuān)用裝置間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型及其之間的信息交互。
2.4 人機(jī)監(jiān)控界面
人機(jī)界面（HMI）是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)主要特點(diǎn)。在專(zhuān)用裝置上，采用大屏幕高分辨率顯示器顯示過(guò)程工藝數(shù)據(jù)，畫(huà)面內(nèi)容豐富可以動(dòng)態(tài)地顯示數(shù)字、棒圖、模擬表、趨勢(shì)圖等，結(jié)合薄膜鍵盤(pán)、觸摸屏、鼠標(biāo)器、跟蹤球等設(shè)備，使得生產(chǎn)工、維護(hù)人員可以方便地進(jìn)行操作。一般具有下列功能：
（1）操作員可以在任意時(shí)刻通過(guò) HMI 監(jiān)視生產(chǎn)過(guò)程的參數(shù)，包括過(guò)程變量、基準(zhǔn)值、控制器輸出值和反饋值等；
（2）具有過(guò)程數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示和歷史記錄功能；
（3）能夠完成系統(tǒng)報(bào)警顯示功能；
（4）應(yīng)用多媒體技術(shù)、使得畫(huà)面更加生動(dòng)活潑、還可以提供語(yǔ)音功能。
3 遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控示例
由專(zhuān)用裝置硬件結(jié)構(gòu)圖可知，視頻監(jiān)控?cái)z像頭可以通過(guò) USB 接口直接接到專(zhuān)用裝置上，則視頻信息的傳輸和交互網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就是各專(zhuān)用裝置的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而視頻信息也需要專(zhuān)用的嵌入式軟件進(jìn)行解碼[7]。或者運(yùn)用視頻服務(wù)器與架設(shè)在鋼鐵企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)上的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)之間直接建立連接，將網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)拍攝的視頻畫(huà)面?zhèn)鬏數(shù)阶詣?dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)監(jiān)控中心視頻服務(wù)器上，則也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)指定車(chē)間自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)攝像頭架設(shè)點(diǎn)進(jìn)行視頻監(jiān)控。如圖5所示。
圖5 自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
遠(yuǎn)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(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的視頻監(jiān)視和管理；實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)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(xiàn)工序的視頻畫(huà)面；對(duì)車(chē)間生產(chǎn)線(xiàn)各工序的監(jiān)視畫(huà)面進(jìn)行錄像存儲(chǔ)，以供回放查看等。
遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)軟件通過(guò)視頻服務(wù)器與架設(shè)在自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)上的網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控管理裝置或網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)之間建立連接，將網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)拍攝的視頻畫(huà)面?zhèn)鬏數(shù)阶詣?dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)監(jiān)控中心視頻服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)對(duì)指定車(chē)間自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)上各工序區(qū)域范圍內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行視頻的實(shí)時(shí)監(jiān)控；同時(shí)，本軟件可以將各個(gè)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的視頻畫(huà)面時(shí)行錄像存儲(chǔ)，以供日后查看歷史記錄所用。
本系統(tǒng)為網(wǎng)絡(luò)與視頻流媒體應(yīng)用，要并行地對(duì)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)臺(tái)攝像機(jī)發(fā)出請(qǐng)求，接收、播放與存儲(chǔ)視頻，為此系統(tǒng)中對(duì)視頻處理部分采用了多線(xiàn)程方法。系統(tǒng)管理模塊用于完成系統(tǒng)初始化，動(dòng)態(tài)生成主界面中的相關(guān)顯示控件；設(shè)置車(chē)間自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)工序、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視器參數(shù)，錄像存儲(chǔ)參數(shù)，以及用戶(hù)參數(shù)、視頻監(jiān)視畫(huà)面參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)連接重試次數(shù)的設(shè)置。
4 結(jié)論與展望
鋼鐵工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)，而鋼鐵自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)監(jiān)控是提高我國(guó)鋼鐵工業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力的根本，是實(shí)施成本動(dòng)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(shí)間有限，鋼鐵自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)監(jiān)控管理模式研究?jī)H限于對(duì)監(jiān)控管理系統(tǒng)的部分功能進(jìn)行研究，智能控制的運(yùn)用和視頻信息的實(shí)時(shí)交互仍然存在很多不足之處，有待未來(lái)進(jìn)一步完善與提高。基于狀態(tài)的可靠性維修模型需要進(jìn)一步的針對(duì)多狀態(tài)情況進(jìn)行建模研究，以便為設(shè)備狀態(tài)維修的實(shí)施提供更加可靠的依據(jù)。
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關(guān)鍵詞：金字塔模型；實(shí)踐教學(xué)；CDIO；教學(xué)改革
文章編號(hào)：1672-5913（2013）07-0050-04
中圖分類(lèi)號(hào)：G642
自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)課程是高職機(jī)電、電氣工程等專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)應(yīng)用課程，課程內(nèi)容涵蓋了大學(xué)多個(gè)年級(jí)的專(zhuān)業(yè)課程，是一門(mén)大幅提高學(xué)生動(dòng)手能力和綜合實(shí)踐能力的課程。在高職、高專(zhuān)的教學(xué)中，實(shí)踐教學(xué)是學(xué)生獲得實(shí)踐能力和綜合職業(yè)能力的主要途徑和手段，能夠增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情，培養(yǎng)面對(duì)困難的勇氣，鍛煉解決實(shí)際問(wèn)題的能力，加強(qiáng)學(xué)生與工廠(chǎng)工程能力對(duì)接。通過(guò)對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)課程的實(shí)踐教學(xué)體系進(jìn)行改造，建立工程項(xiàng)目管理運(yùn)行模式和工程化考核機(jī)制，形成一個(gè)集基礎(chǔ)技能、實(shí)踐教學(xué)、工程項(xiàng)目為一體的培養(yǎng)機(jī)制，全方位提升學(xué)生和教師的基礎(chǔ)知識(shí)、專(zhuān)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(chǔ)，將工程理念引入到教學(xué)實(shí)踐中，提出新的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)課程實(shí)踐教學(xué)體系，對(duì)其進(jìn)行有益的研究和探索。
1 CDIO工程教育理念
CDIO即構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operation），是以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程，以培養(yǎng)學(xué)生的工程能力。工程能力是工程師具備的解決工程實(shí)踐問(wèn)題的能力，涵蓋了基礎(chǔ)知識(shí)、科學(xué)素養(yǎng)、專(zhuān)業(yè)知識(shí)、職業(yè)道德、經(jīng)濟(jì)、團(tuán)隊(duì)工作能力、技術(shù)交流能力等多方面的能力，如工程中常見(jiàn)的工程報(bào)價(jià)、工程招投標(biāo)問(wèn)題，工程實(shí)施過(guò)程的售后問(wèn)題等；既有技術(shù)問(wèn)題又有人員溝通問(wèn)題。
在工程遇到問(wèn)題的不確定性決定了高職3年的學(xué)習(xí)中不可能掌握所有知識(shí)和技能。俗話(huà)說(shuō)“授之魚(yú)，不如授之漁”，高職教育應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生工程能力培養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生建立自主學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的理念。通過(guò)建立工程項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式，加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考，找出解決工程問(wèn)題的方法和途徑。CDIO的理念即充分利用大學(xué)學(xué)科齊全、學(xué)習(xí)資源豐富條件，以盡可能接近工程實(shí)際的涉及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、企業(yè)和社會(huì)的團(tuán)隊(duì)綜合設(shè)計(jì)大項(xiàng)目為主要載體，結(jié)合專(zhuān)業(yè)核心課程的教學(xué)，使學(xué)生在CDIO的全過(guò)程中不斷地在理論知識(shí)、個(gè)人素質(zhì)和發(fā)展能力、協(xié)作能力和集社會(huì)、歷史、科技為一體的大系統(tǒng)適應(yīng)與調(diào)控能力方面得到全面的訓(xùn)練和提高。
2 基于金字塔模型CDIO自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)踐教學(xué)體系
2.1實(shí)踐教學(xué)體系與CDIO之間的關(guān)系
實(shí)踐教學(xué)體系包含總體思想、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和效果評(píng)價(jià)機(jī)制。總體思想是指整個(gè)課程實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建與實(shí)施的指導(dǎo)思想；教學(xué)內(nèi)容則包含課程的知識(shí)架構(gòu)設(shè)置的內(nèi)容層次、實(shí)踐環(huán)節(jié)的設(shè)定；教學(xué)方法是說(shuō)明實(shí)踐過(guò)程的執(zhí)行方式；評(píng)價(jià)機(jī)制是對(duì)實(shí)踐教學(xué)體系實(shí)施效果的評(píng)判。
2.2自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)課程與CDIO思想的關(guān)系
自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)課程是機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)核心綜合課程。該課程實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)由6站微縮版自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)平臺(tái)構(gòu)成，負(fù)責(zé)圓柱體的黑白工件經(jīng)由供料、搬運(yùn)、加工、識(shí)別、裝配，最后根據(jù)大小工件裝配顏色的異同進(jìn)入不同的分揀倉(cāng)庫(kù)，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(gè)工程項(xiàng)目，需要運(yùn)用工程技術(shù)手段使該柔性生產(chǎn)線(xiàn)在自動(dòng)、手動(dòng)等不同模式下完成工件的運(yùn)送。該課程用到了工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中變頻技術(shù)、步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)、觸摸屏控制技術(shù)以及通信技術(shù)等新技術(shù)，要完成這一工程項(xiàng)目需要其他課程的技術(shù)支持，需要針對(duì)指定型號(hào)的變頻器、觸摸屏學(xué)習(xí)新的控制方式和組態(tài)控制軟件。實(shí)際的工程技術(shù)人員需要根據(jù)實(shí)際情況不斷地自主學(xué)習(xí)，以最快的速度從大量技術(shù)資料中找出最相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)解決實(shí)際問(wèn)題。
2.3金字塔模型CDIO實(shí)踐教學(xué)體系
根據(jù)實(shí)踐教學(xué)體系的關(guān)鍵要素，為使機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)學(xué)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(shí)踐教學(xué)金字塔模型，如圖2所示，其中每層分別對(duì)應(yīng)說(shuō)明了課程實(shí)踐教學(xué)的理念、主體、過(guò)程、內(nèi)容層次和評(píng)價(jià)機(jī)制。
頂層：1個(gè)教學(xué)理念，即樹(shù)立CDIO工程化能力培養(yǎng)貫穿了整個(gè)課程教學(xué)，把CDIO工程化教學(xué)作為人才培養(yǎng)的核心任務(wù)之一。引導(dǎo)學(xué)生在工程化思路引導(dǎo)下學(xué)習(xí)，同時(shí)調(diào)整課程計(jì)劃，充實(shí)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，強(qiáng)化項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，工程模塊引導(dǎo)模式在課程中的引導(dǎo)作用，讓學(xué)生能夠自主均衡發(fā)展，適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)工程實(shí)踐的需要。
2層：2個(gè)實(shí)踐場(chǎng)所，即學(xué)校實(shí)驗(yàn)室與學(xué)生實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。學(xué)生要獲取工程化的專(zhuān)業(yè)技能和工程化的實(shí)踐思想，需要通過(guò)實(shí)踐不斷地鍛煉和提升。增加開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課程和動(dòng)手機(jī)會(huì)，讓學(xué)生在“做中學(xué)”、“學(xué)中做”、“邊學(xué)邊做”，力求知行合一。學(xué)生實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以為學(xué)生提供實(shí)訓(xùn)室之外的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在編寫(xiě)、修改、調(diào)試程序以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面都能起到巨大的作用。
3層：3個(gè)主體，即學(xué)生、學(xué)生團(tuán)隊(duì)和老師。學(xué)生要獲取工程化的知識(shí)，適應(yīng)現(xiàn)實(shí)工程需求，需要學(xué)生有強(qiáng)烈的求知欲，構(gòu)建類(lèi)似工程團(tuán)隊(duì)的學(xué)生團(tuán)隊(duì)，合理分工，配備具有工程能力的指導(dǎo)教師。如何構(gòu)建學(xué)生團(tuán)隊(duì)，提高學(xué)生求知欲、提高教師素質(zhì)，是該部分的重要研究?jī)?nèi)容。
4層：4個(gè)評(píng)價(jià)機(jī)制，良好的培養(yǎng)模式必須具備完善的評(píng)價(jià)機(jī)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(xué)中可以體現(xiàn)為評(píng)價(jià)機(jī)制對(duì)教學(xué)的再促進(jìn)，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的能力和效率。
底層：5個(gè)擴(kuò)展技能。自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)課程設(shè)計(jì)的知識(shí)點(diǎn)多、范圍廣。將課程內(nèi)容分為基礎(chǔ)部分、核心部分和擴(kuò)展部分，鼓勵(lì)學(xué)生在掌握基礎(chǔ)部分和核心部分知識(shí)后，自主探索擴(kuò)展部分內(nèi)容，形成攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，相互引導(dǎo)和溝通交流，全方位提高學(xué)生的工程能力。
3 金字塔模型CDIO的實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建
為形成完善的“金字塔模型”CDIO實(shí)踐教學(xué)體系，構(gòu)建切實(shí)可行的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)課程結(jié)構(gòu)，我們從課程實(shí)踐理念、課程實(shí)踐平臺(tái)、課程實(shí)踐主體、課程評(píng)價(jià)機(jī)制、課程教學(xué)內(nèi)容層次劃分幾個(gè)方面進(jìn)行了深入研究，并在一體化專(zhuān)業(yè)的課程教學(xué)中試點(diǎn)，取得較好的教學(xué)效果。
3.1頂層CDIO理念對(duì)實(shí)踐主體的滲透
理念是指導(dǎo)教學(xué)過(guò)程的主體如何行動(dòng)的指導(dǎo)方針。實(shí)踐教學(xué)中的2個(gè)主體分別是學(xué)生和教師。針對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)課程的工程項(xiàng)目化的特點(diǎn)，可以構(gòu)建學(xué)生團(tuán)隊(duì)主體，共同完成選定的工程項(xiàng)目。根據(jù)CDIO教學(xué)理念，讓學(xué)生具備工程化能力，教師有工程化知識(shí)及背景。在自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)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(xiàn)運(yùn)作起來(lái)。供料單元、機(jī)械手單元，能各自獨(dú)立工作又能合成整體，這種動(dòng)靜相宜的畫(huà)面會(huì)讓學(xué)生感受到自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)生向往情緒。與教材枯燥的講解相比，生產(chǎn)線(xiàn)機(jī)械機(jī)構(gòu)實(shí)際動(dòng)作更加一目了然。
學(xué)生團(tuán)隊(duì)的構(gòu)建不僅可以讓學(xué)生體會(huì)現(xiàn)實(shí)工程項(xiàng)目操作中的團(tuán)隊(duì)觀(guān)念以及如何通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作解決問(wèn)題，還可以讓學(xué)生提高戰(zhàn)斗力，提高用集體的力量解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
3.22個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
實(shí)踐出真知，尤其是對(duì)于工科課程。自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)課程如果能夠堅(jiān)持將每個(gè)站的程序完整實(shí)現(xiàn)，掌握的是多門(mén)課程多項(xiàng)技術(shù)的綜合應(yīng)用。傳統(tǒng)教學(xué)中往往1門(mén)課程開(kāi)設(shè)5～6個(gè)實(shí)驗(yàn)，對(duì)于高職學(xué)生而言這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。我們結(jié)合學(xué)校的實(shí)際情況提出2個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，即自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)訓(xùn)室和在學(xué)生電腦上構(gòu)建PLC仿真平臺(tái)。一方面，建立理實(shí)一體化實(shí)驗(yàn)室便于教學(xué)實(shí)驗(yàn)一體化，試點(diǎn)延長(zhǎng)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)訓(xùn)室開(kāi)放時(shí)間，給學(xué)生提供實(shí)戰(zhàn)演練的平臺(tái)和機(jī)會(huì)，有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；另一方面，指導(dǎo)學(xué)生用自己的電腦建立自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)所學(xué)軟件的仿真平臺(tái)，讓學(xué)生在課外時(shí)間完成程序的編寫(xiě)、修改和排錯(cuò)，提供自主學(xué)習(xí)的平臺(tái)、機(jī)會(huì)和動(dòng)力源。通過(guò)以上2項(xiàng)措施，明顯提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和成就感。
3.3培養(yǎng)評(píng)價(jià)機(jī)制的研究
適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)機(jī)制能體現(xiàn)學(xué)生、學(xué)生團(tuán)體及教師的教學(xué)狀況。教師根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和方法以適應(yīng)不同學(xué)生的狀況，做到因材施教。4個(gè)評(píng)價(jià)機(jī)制即學(xué)生批評(píng)與自我批評(píng)、教師批評(píng)與自我批評(píng)、師生互評(píng)和第三方評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)機(jī)制。學(xué)生團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目組長(zhǎng)每周填寫(xiě)一份項(xiàng)目成員分工及完成情況表，由教師簽字認(rèn)可。學(xué)生定期提出項(xiàng)目工作計(jì)劃和反饋表，定期檢查完成情況。生產(chǎn)線(xiàn)獨(dú)立站點(diǎn)調(diào)試結(jié)束由教師分團(tuán)隊(duì)考核，檢查當(dāng)期完成情況。期末結(jié)束時(shí)，由第三方即校企合作企業(yè)或?qū)W校其他教師采用項(xiàng)目開(kāi)卷考核方式，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)由學(xué)生完成生產(chǎn)線(xiàn)某個(gè)站點(diǎn)的功能程序編制和調(diào)試。通過(guò)以上措施，能夠最大化找出學(xué)生工程化過(guò)程中的弱項(xiàng)，使師生能夠及時(shí)掌握信息，進(jìn)一步工程化實(shí)踐教學(xué)。
3.4知識(shí)體系結(jié)構(gòu)與擴(kuò)展技能的相互促進(jìn)
自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)可分為基礎(chǔ)知識(shí)、核心知識(shí)和擴(kuò)展知識(shí)。基礎(chǔ)知識(shí)包含了生產(chǎn)線(xiàn)采用的西門(mén)子PLC基本指令、液壓與氣動(dòng)技術(shù)和傳感器技術(shù)。核心技術(shù)體現(xiàn)為靈活采用不同的編程方法將以上3類(lèi)技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，完成自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的供料站、搬運(yùn)站、加工站和裝配站的編程與調(diào)試。有經(jīng)驗(yàn)的工程人員知道完成程序編制只是完成整個(gè)工程的一小步，而整個(gè)工程的調(diào)試更需要工程人員的耐心和細(xì)心。擴(kuò)展技能包含變頻技術(shù)、步進(jìn)控制、觸摸屏和通信技術(shù)，對(duì)于該部分的內(nèi)容，教師采用適當(dāng)引導(dǎo)，由學(xué)生團(tuán)隊(duì)選擇1個(gè)項(xiàng)目，給定1個(gè)月時(shí)間進(jìn)行自主攻關(guān)，自行查找資料，自行設(shè)置實(shí)驗(yàn)方案，教師對(duì)于學(xué)生遇到的問(wèn)題及時(shí)解答，并給予反饋與指導(dǎo)。任務(wù)完成后，每個(gè)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)講解該部分的知識(shí)點(diǎn)及實(shí)驗(yàn)方法，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)表達(dá)，提高技術(shù)交流能力和職業(yè)素養(yǎng)。
關(guān)鍵詞：機(jī)器人；數(shù)控；拋丸機(jī)；自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與控制技術(shù)的發(fā)展，拋丸機(jī)的控制水平逐漸提高，為拋丸自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的出現(xiàn)提供了必要的技術(shù)基礎(chǔ)。徐雙文等針對(duì)拋丸的工藝流程，構(gòu)建了基于PLC的拋丸自動(dòng)控制系統(tǒng)。維爾貝萊特集團(tuán)的Balan Kumar實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手式拋丸機(jī)對(duì)汽車(chē)缸體、缸蓋等部件進(jìn)行拋丸處理。李偉光等利用PLC和觸摸屏進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)DVD盒自動(dòng)化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了DVD盒自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)。拋丸作為企業(yè)中表面處理的重要工序，實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)化，特別是實(shí)現(xiàn)基于機(jī)器人的自動(dòng)化拋丸清理生產(chǎn)線(xiàn)顯得尤為有意義。
為了提高拋丸生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化水平，提高工作效率，改善生產(chǎn)環(huán)境，本文利用開(kāi)放式數(shù)控結(jié)構(gòu)的機(jī)器人和機(jī)械手系統(tǒng)，并結(jié)合傳統(tǒng)拋丸機(jī)的工作特點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行改造，以適應(yīng)自動(dòng)化生產(chǎn)的需要。構(gòu)建了由管理層、控制層、設(shè)備層三層控制的自動(dòng)化拋丸生產(chǎn)線(xiàn)，通過(guò)機(jī)械手和機(jī)器人配合完成上料和落料，實(shí)現(xiàn)了拋丸生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化。
1.拋丸自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)整體介紹
1.1.傳統(tǒng)拋丸生產(chǎn)線(xiàn)流程介紹
傳統(tǒng)拋丸生產(chǎn)線(xiàn)的主要部件就是拋丸機(jī)，由工人把工件放置在拋丸機(jī)傳送帶上，拋丸機(jī)傳送帶帶動(dòng)工件前行進(jìn)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(gè)過(guò)程需要人工照看，效率不高。
1.2.基于機(jī)器人的拋丸生產(chǎn)線(xiàn)的介紹
受拋丸機(jī)的尺寸、體積等的限制，只靠機(jī)器人無(wú)法完成待拋丸工件的上料和落料過(guò)程。所以，本文構(gòu)建的基于機(jī)器人的拋丸機(jī)生產(chǎn)線(xiàn)由機(jī)器人，機(jī)械手，拋丸機(jī)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(jī)器人從工件槽中抓取待拋丸工件，與機(jī)械手交換放入傳送帶，進(jìn)入拋丸室進(jìn)行拋丸處理后，再由機(jī)器人抓取放入成品槽。整個(gè)過(guò)程中，機(jī)械手要完成的工作有：與機(jī)器人交接，把工件放入上料槽，然后等待與機(jī)器人的下次交接。上料單元主要負(fù)責(zé)工件的擺放，保證待拋丸工件能以正確的方式進(jìn)入拋丸室。落料單元主要負(fù)責(zé)將成品工件擺放整齊，定位，以便于機(jī)器人抓取。
2.基于機(jī)器人的拋丸機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的構(gòu)建
基于開(kāi)放式數(shù)控機(jī)器人，本文構(gòu)建了基于機(jī)器人的拋丸機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)。該生產(chǎn)線(xiàn)由進(jìn)行拋丸自動(dòng)化生產(chǎn)的信息化管理層，負(fù)責(zé)拋丸過(guò)程機(jī)械手和機(jī)器人控制的控制層以及機(jī)械手本體、機(jī)器人本體和拋丸機(jī)本體構(gòu)成的設(shè)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(gè)模塊：訂單模塊、統(tǒng)計(jì)模塊、監(jiān)控模塊、工藝模塊、人員信息。各系統(tǒng)分別負(fù)責(zé)完成拋丸訂單的處理、拋丸生產(chǎn)數(shù)量的統(tǒng)計(jì)、拋丸生產(chǎn)過(guò)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(gè)系統(tǒng)的核心，完成機(jī)械手與機(jī)器人的控制。控制層由決策控制
系統(tǒng)、機(jī)械手控制系統(tǒng)、機(jī)器人控制系統(tǒng)三部分組成。其中決策控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)拋丸的上料、落料過(guò)程控制、上料單元、落料單元的控制。機(jī)械手控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成與機(jī)器人之間的交換操作的完成。機(jī)器人控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)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(guò)觸摸屏與主控電腦實(shí)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(kuò)展，提高系統(tǒng)地兼容性。
機(jī)器人控制系統(tǒng)通過(guò)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(jī)器人，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人夾取和交換動(dòng)作的完成。
機(jī)械手控制系統(tǒng)通過(guò)CC-Link與決策層控制系統(tǒng)實(shí)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(shè)備層的設(shè)計(jì)
設(shè)備層主要包含機(jī)械手、機(jī)器人和拋丸機(jī)。他們?cè)跊Q策控制系統(tǒng)、機(jī)械手控制系統(tǒng)和機(jī)器人控制系統(tǒng)的控制下完成整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)的上料、加工、落料過(guò)程。
該拋丸生產(chǎn)線(xiàn)的機(jī)器人的結(jié)構(gòu)主要包括氣爪、指關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)、小臂、大臂、小臂連桿、小臂驅(qū)動(dòng)桿、腰部、底座等。
機(jī)械手的構(gòu)造包括氣爪、絲桿、連軸器，伺服電機(jī)、導(dǎo)軌、底座等部件。
為了適應(yīng)需要，我們需要在原有拋丸機(jī)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行適應(yīng)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(jī)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(guò)上料槽落入圍框，在傳送帶的帶動(dòng)下，工件貼住擋板。然后在機(jī)械手控制系統(tǒng)的控制下，由擋板推動(dòng)代加工工件到固定位置，再打開(kāi)擋板，在傳送帶帶動(dòng)下進(jìn)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(cè)等部分構(gòu)成。其中排序部分每次只允許一個(gè)待加工工件進(jìn)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(jìn)入工件檢測(cè)部分，由決策控制系統(tǒng)通過(guò)紅外感應(yīng)器檢查工件位置情況，并指揮機(jī)器人夾取完成的工件。
結(jié)束語(yǔ)：
通過(guò)決策控制系統(tǒng)后，啟動(dòng)機(jī)器人和機(jī)械手，完成準(zhǔn)備工作。然后由主控電腦控制整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)的運(yùn)行。決策單元根據(jù)生產(chǎn)線(xiàn)狀態(tài)，控制機(jī)器人夾取工件，并于機(jī)械手交換。交換完后，機(jī)械手根據(jù)流程上料，機(jī)器人回歸等待。等候決策控制系統(tǒng)的下一個(gè)指令，到落料單元夾取加工完成的工件，放入適當(dāng)?shù)奈恢谩?/p>
參考文獻(xiàn)
[1]徐雙文，魏世川.自動(dòng)控制技術(shù)在拋丸機(jī)中應(yīng)用[J].一重技術(shù)，2006（02）
關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化設(shè)備；PLC控制系統(tǒng)；順序控制；自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)
自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)是基于計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)等綜合技術(shù)的現(xiàn)代化生產(chǎn)系統(tǒng)，隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，使用自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)是企業(yè)生產(chǎn)的必然趨勢(shì)。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(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。基于PLC控制系統(tǒng)的電氣自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)由送料加工輸送與分揀等單元組成，信號(hào)經(jīng)PLC處理后發(fā)出執(zhí)行元件動(dòng)作指令，設(shè)計(jì)基于PLC控制的軟硬件自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)對(duì)于提高生產(chǎn)效率有重要幫助。
1PLC控制系統(tǒng)技術(shù)研究
傳統(tǒng)電氣自動(dòng)化設(shè)備通過(guò)電氣連接線(xiàn)連接，存在電氣連接性較差等缺陷，電氣連接采用的基礎(chǔ)線(xiàn)路復(fù)雜，電子自動(dòng)化設(shè)備調(diào)試需要大量時(shí)間，隨著工業(yè)社會(huì)的發(fā)展，PLC控制系統(tǒng)逐漸引入電氣自動(dòng)化設(shè)備系統(tǒng)中。PLC控制器設(shè)計(jì)是為工業(yè)生產(chǎn)研發(fā)數(shù)字運(yùn)算電子操作系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)注重使用可編程存儲(chǔ)器，可執(zhí)行定時(shí)等命令，PLC控制系統(tǒng)通過(guò)數(shù)字量等數(shù)據(jù)信息輸入實(shí)現(xiàn)控制命令下達(dá)[1]。1.1PLC自動(dòng)化控制技術(shù)原理隨著自動(dòng)化水平的提高，現(xiàn)代科技更新推動(dòng)PLC技術(shù)的發(fā)展。1969年美國(guó)首次研發(fā)用于汽車(chē)自動(dòng)化加工生產(chǎn)線(xiàn)的PLC，最初PLC僅能在生產(chǎn)線(xiàn)部分系統(tǒng)代替繼電器。如今PLC的CPU多采用32位微型計(jì)算機(jī)處理器，PLC編程語(yǔ)言包括語(yǔ)句高級(jí)語(yǔ)言[2]。PLC發(fā)展方向是充分發(fā)揮質(zhì)優(yōu)價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)，為后期維護(hù)工作提供方便。PLC工作過(guò)程分為輸入采樣與輸出刷新階段，PLC通過(guò)傳感器方式獲取輸入信號(hào)，可通過(guò)溫感器得到現(xiàn)場(chǎng)溫度，通過(guò)電感器檢測(cè)電流。目前傳感器可采用現(xiàn)場(chǎng)集成元件，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式自行搭建采樣電路。PLC將輸出影像存儲(chǔ)器中的結(jié)果寫(xiě)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(yùn)行。大型PLC可完成復(fù)雜的控制系統(tǒng)控制要求。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要分析生產(chǎn)機(jī)械工藝流程，對(duì)各工位動(dòng)作進(jìn)行分析。如今PLC技術(shù)已發(fā)展得非常成熟，根據(jù)不同型號(hào)可搭配不同擴(kuò)展模塊實(shí)現(xiàn)功能。PLC將通過(guò)輸入端子信號(hào)掃描將輸入狀態(tài)存放至寄存器，存儲(chǔ)器存儲(chǔ)類(lèi)型分為存放用戶(hù)編寫(xiě)程序與存放系統(tǒng)程序[3]。為實(shí)現(xiàn)掉電保護(hù)功能，需配備電池，防止用戶(hù)程序丟失。I/O模塊用于接收伺服電機(jī)編碼器等信號(hào)。1.2電氣設(shè)備PLC控制技術(shù)的發(fā)展PLC在軟硬件領(lǐng)域應(yīng)用要適應(yīng)電氣設(shè)備未來(lái)的發(fā)展，電氣設(shè)備未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)是硬件降低成本，軟件注重程序容錯(cuò)性，通信結(jié)合常見(jiàn)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，避免協(xié)議解析浪費(fèi)時(shí)間，與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合使通信更加便捷。高端PLC系統(tǒng)應(yīng)提供離散控制、運(yùn)動(dòng)控制等多種類(lèi)型控制，具有多類(lèi)型開(kāi)放通信網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)應(yīng)為模塊化結(jié)構(gòu)，有效節(jié)省培訓(xùn)與工程費(fèi)用。遠(yuǎn)程通信是PLC的發(fā)展趨勢(shì)，以往工業(yè)電氣設(shè)備安裝后需定期安排維護(hù)人員到現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)察使用情況，遠(yuǎn)程通信技術(shù)可以利用GPRS模塊經(jīng)將數(shù)據(jù)傳遞到云服務(wù)器上，云服務(wù)器發(fā)出報(bào)警信息，通知現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)者定期修復(fù)故障。PLC與GUI的結(jié)合使PLC技術(shù)備受青睞，開(kāi)發(fā)者多關(guān)注風(fēng)格頁(yè)面開(kāi)發(fā)，節(jié)省了大量編寫(xiě)底層驅(qū)動(dòng)時(shí)間。隨著USB技術(shù)的進(jìn)步，未來(lái)將有更多小型PLC在通信技術(shù)中得到應(yīng)用。最初PLC語(yǔ)言復(fù)雜，需要后期人員理解設(shè)計(jì)意圖，隨著梯形圖語(yǔ)言的不斷完善，其逐漸取代繼電器邏輯，梯形圖語(yǔ)言不斷完善快速占據(jù)了較大市場(chǎng)份額。目前行業(yè)供應(yīng)商采購(gòu)內(nèi)置梯形語(yǔ)言邏輯的PLC，由于存在時(shí)間長(zhǎng)久，行業(yè)中大量工程師及維護(hù)人員習(xí)慣使用梯形語(yǔ)言。梯形圖用接點(diǎn)連接組合表示條件，被譽(yù)為PLC第一編程語(yǔ)言。
2PLC控制系統(tǒng)在電氣設(shè)備自動(dòng)化中的應(yīng)用
PLC系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用促進(jìn)電氣自動(dòng)化控制的發(fā)展。PLC系統(tǒng)可以對(duì)相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行控制，目前PLC控制系統(tǒng)在電氣設(shè)備自動(dòng)化中得到廣泛應(yīng)用，常見(jiàn)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(yùn)算等方面[4]。主要采取邏輯設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用，設(shè)計(jì)前需進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析。開(kāi)關(guān)量控制中應(yīng)用PIC智能控制以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化，應(yīng)用PLC控制開(kāi)關(guān)量可確保發(fā)揮繼電器保護(hù)作用[5]。電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)涉及很多環(huán)節(jié)，PLC在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中應(yīng)用廣泛，包括數(shù)據(jù)控制等方面。數(shù)控是電氣工程自動(dòng)化控制中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過(guò)PLC技術(shù)應(yīng)用可提高數(shù)控質(zhì)量。在電氣設(shè)備自動(dòng)化中應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)需要對(duì)輸入數(shù)據(jù)信息進(jìn)行精準(zhǔn)化估量。電氣設(shè)備自動(dòng)化分散控制中應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)集中控制，總控系統(tǒng)可結(jié)合實(shí)際對(duì)各環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)控。工作系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題后通過(guò)PLC技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)化檢修，根據(jù)生產(chǎn)流程進(jìn)行有效設(shè)計(jì)。PLC技術(shù)開(kāi)發(fā)要堅(jiān)持創(chuàng)新原則、簡(jiǎn)潔性原則，應(yīng)注重PLC技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益，充分發(fā)揮PLC控制系統(tǒng)在電氣設(shè)備自動(dòng)化中的優(yōu)勢(shì)。PLC在空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)中的應(yīng)用見(jiàn)圖1。
3基于PLC控制系統(tǒng)的電氣自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)
3.1PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)要求機(jī)械加工裝置完成預(yù)定工藝過(guò)程，自動(dòng)工作機(jī)械電氣一體化系統(tǒng)為自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)，將供料單元料倉(cāng)工件送往加工單元物料臺(tái)，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)以西門(mén)子S7-200PLC為核心，模塊化組態(tài)靈活。自動(dòng)線(xiàn)控制系統(tǒng)以輸送單元PLC為控制核心，各單元檢查機(jī)構(gòu)將檢測(cè)信號(hào)傳送給單元PLC，自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)系統(tǒng)模擬企業(yè)工件加工生產(chǎn)線(xiàn)流程，供料單元機(jī)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(hào)為三菱FX2N-32MR型，PLC上電后確認(rèn)系統(tǒng)準(zhǔn)備完成。供料不斷循環(huán)進(jìn)行，缺料報(bào)警退出運(yùn)行狀態(tài)后需加入足夠的工件重新啟動(dòng)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)保證掃描周期調(diào)用子程序，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工作狀態(tài)顯示。輸送單元機(jī)械結(jié)構(gòu)包括拖鏈裝置等部分，輸送單元所需I/O點(diǎn)包括指示燈模塊信號(hào)等，輸送單元控制過(guò)程包括機(jī)械手到工作單元物流臺(tái)取件定位控制。復(fù)位子程序檢查機(jī)械手是否在原點(diǎn)位置。急停復(fù)位后機(jī)械手未運(yùn)行，輸送繼續(xù)，通過(guò)光電傳感器檢測(cè)，加工刀具工作完成后電機(jī)停止。單元工作是分揀控制，工件屬性可根據(jù)傳感器動(dòng)作判斷。
3.2基于PLC控制系統(tǒng)的自動(dòng)化設(shè)備硬件設(shè)計(jì)
自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)硬件傳感器是生產(chǎn)線(xiàn)中的檢測(cè)原件，生產(chǎn)線(xiàn)中執(zhí)行部件包括伺服驅(qū)動(dòng)等，通信系統(tǒng)將工件各單元連接形成整體，實(shí)現(xiàn)分散控制工作要求。自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)輸送單元是自動(dòng)線(xiàn)重要的工作單元，輸送單元選用西門(mén)子S7-200-226DC/DC型PLC。供料單元輸出信號(hào)包括2個(gè)電磁鐵，供料單元PLC選用S7-200-224AC/DC/RLY。分揀單元輸入信號(hào)包括傳感器6點(diǎn)主令信號(hào)急停，分揀單元PLC選用S7-200-224XP。自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)方法，觸摸屏組態(tài)模塊可方便開(kāi)發(fā)各種現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)處理，觸摸屏組態(tài)模塊各單元控制模塊對(duì)單元狀態(tài)采樣，實(shí)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(shí)現(xiàn)工作站工藝任務(wù)，系統(tǒng)中途停車(chē)復(fù)位到原點(diǎn)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(hào)。PLC自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)制作后需要進(jìn)行機(jī)械設(shè)備安裝，此時(shí)需檢查設(shè)備零部件后對(duì)零部件分類(lèi)，保證機(jī)構(gòu)安裝安全。按照合理工序?qū)⒎珠_(kāi)部分組裝，電氣控制系統(tǒng)中的電氣部分包括開(kāi)關(guān)電源等安裝在固定導(dǎo)軌。PLC系統(tǒng)主電路采用380V工業(yè)交流電源，接線(xiàn)系統(tǒng)遠(yuǎn)離易產(chǎn)生噪聲電氣部分；布線(xiàn)注意時(shí)不能將電流直接連接到直流輸入端子。PLC運(yùn)行模擬器將程序輸入生產(chǎn)設(shè)備，發(fā)現(xiàn)程序問(wèn)題及時(shí)修改。電氣接線(xiàn)中包裝機(jī)部配線(xiàn)表見(jiàn)表1。
4基于PLC的造紙機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
造紙生產(chǎn)系統(tǒng)包括PCS、QCS、MCS等。造紙機(jī)類(lèi)型存在差異，普通造紙機(jī)配置標(biāo)準(zhǔn)包括MCS、DRIVES等系統(tǒng)。造紙流程復(fù)雜，為降低生產(chǎn)成本，各國(guó)造紙工業(yè)都向智能化方向發(fā)展，不斷提高自動(dòng)化水平。近年來(lái)造紙工業(yè)控制系統(tǒng)自動(dòng)化水平不斷提高，采用PLC結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速同步控制系統(tǒng)成為研究造紙機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的推薦方案。隨著社會(huì)生活水平的提高，對(duì)紙張消耗需求不斷增加。造紙業(yè)對(duì)造紙機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)提出更高的要求，需要傳動(dòng)控制系統(tǒng)具有更高的穩(wěn)定性，而不同造紙機(jī)生產(chǎn)的紙品種不同，因此電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)不同。濕法造紙機(jī)有很多類(lèi)型，自動(dòng)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(chē)速，造紙機(jī)速度穩(wěn)定，各分部速度可按比例調(diào)控實(shí)現(xiàn)同步升降，形成動(dòng)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(fù)荷分配與爬行速度功能。紙的抄造包含很多工藝流程，電動(dòng)機(jī)控制成為造紙機(jī)控制的關(guān)鍵點(diǎn)，造紙機(jī)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(jī)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(dòng)機(jī)成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。需要根據(jù)造紙機(jī)控制系統(tǒng)要求總結(jié)設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)，分析速度鏈控制和負(fù)荷分配控制等關(guān)鍵問(wèn)題。針對(duì)某造紙廠(chǎng)長(zhǎng)網(wǎng)多缸造紙機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由于造紙機(jī)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)機(jī)等組成，監(jiān)控級(jí)與現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。造紙機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)包括PLC及組態(tài)軟件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)造紙機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)由變頻器拖動(dòng)三相交流異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)點(diǎn)速度同步，西門(mén)子S7系列PLC硬件設(shè)置等可通過(guò)STEP7軟件實(shí)現(xiàn)，硬件組態(tài)工具使用方便，實(shí)現(xiàn)功能包括系統(tǒng)組態(tài)，模塊參數(shù)設(shè)置。設(shè)計(jì)基于PLC的造紙機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，PLC向下通過(guò)PROFIBUS總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與變頻器連接，向上通過(guò)MPI網(wǎng)絡(luò)與工控機(jī)連接。系統(tǒng)配置靈活穩(wěn)定性強(qiáng)。
5結(jié)束語(yǔ)
PLC具有易于編程等優(yōu)勢(shì)，在電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，各種機(jī)械加工裝置要自動(dòng)完成預(yù)定工序，包裝計(jì)數(shù)等方面根據(jù)設(shè)計(jì)程序自動(dòng)完成，PLC具有精度高等特點(diǎn)，自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用PLC具有穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)更換軟件可調(diào)整工作步驟，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線(xiàn)聯(lián)機(jī)工作。PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用于電氣設(shè)備自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)是順應(yīng)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的必然要求。目前電氣設(shè)備自動(dòng)化設(shè)計(jì)中存在一些問(wèn)題，需要運(yùn)用PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮PLC控制系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，合理選擇PLC技術(shù)流程。
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關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)控制；工業(yè)自動(dòng)化；控制器；自動(dòng)化系統(tǒng)
中圖分類(lèi)號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）12-0016-02
1 概述
計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展是人類(lèi)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的產(chǎn)物，科技的進(jìn)步與發(fā)展，技術(shù)的創(chuàng)新與改善，對(duì)控制系統(tǒng)的要求逐漸提高，精密儀器的生產(chǎn)過(guò)程以及微電子技術(shù)的制造都要求一套成熟而縝密的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)需要有處理復(fù)雜程序、進(jìn)行精密控制的能力，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展需要依托先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、強(qiáng)大的自動(dòng)化控制為基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)具有開(kāi)拓意義。企業(yè)應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，將會(huì)為公司擴(kuò)大生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率。
2 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)
自動(dòng)控制與計(jì)算機(jī)技術(shù)是計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為控制技術(shù)的進(jìn)步帶來(lái)便利。自動(dòng)控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)中需要自動(dòng)控制、傳感設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信、總線(xiàn)傳輸、系統(tǒng)軟件的支持。在科技發(fā)展過(guò)程中，自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備不斷更新，有效減少了員工的身體負(fù)擔(dān)，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(dòng)化技術(shù)含量不斷提高，使用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的自動(dòng)化生產(chǎn)
自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)是生產(chǎn)過(guò)程的流程路線(xiàn)，整個(gè)過(guò)程由原料輸入、加工篩選、運(yùn)送原料、裝配元件、檢驗(yàn)成品一系列生產(chǎn)線(xiàn)活動(dòng)所構(gòu)成。基本的工業(yè)化生產(chǎn)線(xiàn)需要按照原料進(jìn)行分類(lèi)處理、生產(chǎn)加工、成型檢測(cè)，按照產(chǎn)品的生產(chǎn)流程、產(chǎn)品設(shè)備，負(fù)責(zé)操作的工人進(jìn)行不同工藝的加工
處理。
3.1 可編程計(jì)算機(jī)控制器
可編程計(jì)算機(jī)控制器（PLC）技術(shù)有效推動(dòng)了工業(yè)自動(dòng)化的飛速發(fā)展，可編程控制器（PLC）可以取代繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)邏輯控制器的控制，隨著計(jì)算機(jī)控制設(shè)備的發(fā)展，PLC完善的功能設(shè)置，已經(jīng)可以超越邏輯控制器的功能，PLC使用了分時(shí)多任務(wù)功能，可以進(jìn)行并行的實(shí)時(shí)控制與操作。
3.2 硬件設(shè)備的通用性強(qiáng)
PLC的硬件具有標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)，產(chǎn)品豐富，可以適用于各個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的使用，硬件功能強(qiáng)，產(chǎn)品種類(lèi)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(hào)組件就可以構(gòu)建一個(gè)PLC的控制系統(tǒng)。更改一個(gè)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(yīng)用軟件的不同，PLC硬件設(shè)備可以控制不同的選定目標(biāo)。
3.3 自動(dòng)化生產(chǎn)中的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)應(yīng)用
自動(dòng)化生產(chǎn)中的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是數(shù)字化通信的測(cè)量控制設(shè)備，在自動(dòng)化生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)使用，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化制造業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)使用專(zhuān)用處理器置入傳統(tǒng)的測(cè)量控制器中，具有數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)使用簡(jiǎn)單的雙絞線(xiàn)作為通信介質(zhì)，可以使多個(gè)測(cè)量控制器與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)直接對(duì)等連接，自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)把分散的測(cè)量控制器變成網(wǎng)絡(luò)探測(cè)節(jié)點(diǎn)，聯(lián)機(jī)完成自動(dòng)控制。如現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)使自控系統(tǒng)與設(shè)備之間具有了互相通信實(shí)時(shí)分析的能力，經(jīng)過(guò)連接網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以在信息網(wǎng)絡(luò)及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，使企業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)信息溝通更加便利。自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)使用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)是企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的趨勢(shì)，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)在進(jìn)行設(shè)備數(shù)據(jù)交換、實(shí)時(shí)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(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用特點(diǎn)分析
第一，開(kāi)放性是自動(dòng)化系統(tǒng)具有的特點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)具有公開(kāi)性和開(kāi)放性的特點(diǎn)，開(kāi)放性的系統(tǒng)可以連接任何的設(shè)備和系統(tǒng)，以此保證設(shè)備運(yùn)行正常，用戶(hù)可以根據(jù)實(shí)際需求，組裝不同的系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行工作。
第二，自動(dòng)化系統(tǒng)具有可操作性和互用性，自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備之間構(gòu)成了互相連接的設(shè)備和系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)溝通和傳送，不同的生產(chǎn)設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間相互代替和
替換。
第三，自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的智能性和功能自治性，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通過(guò)傳感設(shè)備，監(jiān)控分析處理分散在現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備，利用現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備可以能完成設(shè)備的自動(dòng)控制，隨時(shí)診斷系統(tǒng)和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。
5 結(jié)語(yǔ)
隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)自動(dòng)化程度不斷的提高，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)上的應(yīng)用將更加智能化。在計(jì)算機(jī)信息技術(shù)得到空前繁榮的同時(shí)，企業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)更加優(yōu)化，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中更加的便捷，這樣將有效推動(dòng)高效產(chǎn)品生產(chǎn)事務(wù)的發(fā)展，有效減少重復(fù)事務(wù)的工作量。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)上，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)通用性和靈活性的特點(diǎn)，有助于提高生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)效率，節(jié)約設(shè)計(jì)成本，提高運(yùn)行質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：SynqNet現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) 工業(yè)機(jī)器人 生產(chǎn)線(xiàn) 自動(dòng)化
中圖分類(lèi)號(hào)：TN713 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）09-0012-02
電子產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)字化是國(guó)內(nèi)外電子生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)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(jì)效益。目前大多數(shù)電子生產(chǎn)企業(yè)在自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域起步晚，還沒(méi)有自行研制成熟的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，主要依靠手工操作和管理。為了解決這一系列問(wèn)題，本文對(duì)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(chǎng)總線(xiàn)、傳感技術(shù)和氣動(dòng)控制等多種技術(shù)于一體的生產(chǎn)線(xiàn)部分工序自動(dòng)化控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)可靠性高、效率良好、靈活性強(qiáng)、易于維護(hù)檢修。
1 SAW濾波器生產(chǎn)線(xiàn)
SAW濾波器的生產(chǎn)加工需要經(jīng)過(guò)前道車(chē)間、后道車(chē)間和成測(cè)車(chē)間各生產(chǎn)工序才能完成，其生產(chǎn)線(xiàn)布局如圖1所示。全線(xiàn)有22道工序、14個(gè)工位、2個(gè)倉(cāng)庫(kù)、2個(gè)中轉(zhuǎn)站組成。
前道車(chē)間F1～F4工位分別進(jìn)行清洗、蒸鋁、光刻修頻和半成品精檢等工序。后道車(chē)間B1～B5工位主要完成劃片、撳片、去膠、鏡檢、膠片、蓋帽、中測(cè)、封帽和檢漏等工序。成測(cè)車(chē)間C1～C5工位主要完成老化、成測(cè)、打印、測(cè)電阻、復(fù)測(cè)、抽測(cè)、包裝和檢驗(yàn)等工序。
2 自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)
現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的應(yīng)用引起了自動(dòng)化領(lǐng)域的深刻變革，它的關(guān)鍵是把網(wǎng)絡(luò)化、信息化的概念徹底引入到控制領(lǐng)域[1-2]。為優(yōu)化濾波器生產(chǎn)線(xiàn)，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)高可靠性、靈活性的實(shí)時(shí)控制，綜合考慮生產(chǎn)線(xiàn)控制要求和機(jī)器人自動(dòng)控制要求，通過(guò)比較CAN、Profibus、 FF等國(guó)際流行的總線(xiàn)，提出了以SynqNet總線(xiàn)為基礎(chǔ)的SAW濾波器生產(chǎn)線(xiàn)控制方案。由于各工序生產(chǎn)線(xiàn)之間的控制系統(tǒng)存在類(lèi)似性，以后道車(chē)間中測(cè)工序?yàn)槔唧w分析SAW濾波器生產(chǎn)線(xiàn)的控制系統(tǒng)。
中測(cè)工序主要是對(duì)濾波器的頻率、幅度和插損進(jìn)行測(cè)試，判斷其是否符合工藝要求。其基本工作流程為，傳送機(jī)構(gòu)上的器件由工業(yè)機(jī)器人挑出放入中測(cè)機(jī)，然后進(jìn)行相應(yīng)測(cè)試。中測(cè)工序自動(dòng)化生產(chǎn)的控制方案為：中測(cè)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(tái)的子控制系統(tǒng)軟件自行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)；工業(yè)機(jī)器人由配套的機(jī)器人控制器進(jìn)行控制。其具體作業(yè)流程如圖2所示，首先按照要求對(duì)中測(cè)工序進(jìn)行編程，生成加工程序；然后，通過(guò)離線(xiàn)編程和仿真對(duì)生產(chǎn)加工程序進(jìn)行后置處理，進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人作業(yè)仿真并生成機(jī)器人作業(yè)程序；最后，將生產(chǎn)加工程序?qū)雽?duì)應(yīng)控制器進(jìn)行中測(cè)工序的作業(yè)。
3 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3.1 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
上節(jié)給出了中測(cè)工序控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，根據(jù)中測(cè)工序的工藝要求，對(duì)各個(gè)組成部分進(jìn)行具體選型。
3.1.1 總線(xiàn)及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
SynqNet總線(xiàn)技術(shù)是Motion Engineering Inc.（MEI公司）開(kāi)發(fā)的一種高性能運(yùn)動(dòng)控制的同步網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它在控制卡與驅(qū)動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)，其傳輸方式為全雙工，可同步驅(qū)動(dòng)32根軸，滿(mǎn)足遠(yuǎn)程故障診斷、固件下載、簡(jiǎn)化布線(xiàn)及可靠性等要求，并且其運(yùn)動(dòng)編程接口可兼容各種操作系統(tǒng)，非常適合運(yùn)動(dòng)的同步控制。[3-4]其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。
3.1.2 ZMP運(yùn)動(dòng)控制卡
系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制器為ZMP運(yùn)動(dòng)控制卡，它是基于PCI總線(xiàn)，利用DSP以及FPGA實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制的高性能控制單元，可在0.5ms內(nèi)完成對(duì)32根軸的伺服算法和總線(xiàn)傳輸[4]；可實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令并讀取反饋狀態(tài)，控制電機(jī)加速度、轉(zhuǎn)速和位置，是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的核心。
3.1.3 I/O模塊
針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和運(yùn)動(dòng)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(luò)中為一節(jié)點(diǎn)，具有數(shù)字量和模擬量的輸出輸入功能；并能實(shí)現(xiàn)輔助工裝氣動(dòng)裝置、系統(tǒng)報(bào)警、系統(tǒng)上/下電等的邏輯控制。
3.1.4 工業(yè)機(jī)器人
工業(yè)機(jī)器人作為可編程裝置，可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的工藝要求來(lái)按需作業(yè)，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性、通用性和靈活性。它在自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)中的應(yīng)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(jī)器人公司有ABB、REIS、KUKA、FANUC等。該生產(chǎn)線(xiàn)選用通用關(guān)節(jié)型機(jī)器人，終端執(zhí)行器根據(jù)作業(yè)需求可自行設(shè)計(jì)。
3.2 控制軟件實(shí)現(xiàn)方法
SAW濾波器生產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)是基于控制卡嵌入PC的開(kāi)放式系統(tǒng)。要求該系統(tǒng)能夠進(jìn)行伺服單元的半閉環(huán)、閉環(huán)等多種運(yùn)動(dòng)控制；實(shí)現(xiàn)輔助工裝、氣動(dòng)裝置、報(bào)警、急停等的邏輯控制；實(shí)時(shí)讀取并顯示相關(guān)生產(chǎn)線(xiàn)狀態(tài)（位置、作業(yè)進(jìn)程等）。該系統(tǒng)的控制軟件以面向用戶(hù)需求的思想設(shè)計(jì)，必須提供操作者一個(gè)人性化的人機(jī)接口界面。
3.2.1 軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)和工具
MEI公司提供的編程接口MPI（Motion Programming Interface）采用Windows為平臺(tái)，提供了一系列面向?qū)ο蟮腃語(yǔ)言函數(shù)與數(shù)據(jù)類(lèi)型，并以動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的方式提供給開(kāi)發(fā)者調(diào)用，適用于各種運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)。[5]
機(jī)器人控制器程序采用機(jī)器人專(zhuān)用編程語(yǔ)言編寫(xiě)，上位機(jī)程序采用visual C++編寫(xiě)。上位機(jī)與機(jī)器人控制器以socket字符串形式進(jìn)行通信，機(jī)器人控制器解析上位機(jī)指令驅(qū)動(dòng)多軸運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(chǎng)總線(xiàn)的生產(chǎn)線(xiàn)控制軟件，用控制卡完成現(xiàn)場(chǎng)的控制與驅(qū)動(dòng)任務(wù)，由上位機(jī)控制軟件負(fù)責(zé)生成生產(chǎn)加工程序、人機(jī)交互、系統(tǒng)管理等功能。整個(gè)控制軟件的工作原理如圖4所示。
4 結(jié)語(yǔ)
本研究針對(duì)SAW濾波器生產(chǎn)線(xiàn)，設(shè)計(jì)了包含運(yùn)動(dòng)控制、邏輯控制和工業(yè)機(jī)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(shí)現(xiàn)方法。本系統(tǒng)適用于中小型電子企業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)的半自動(dòng)化改造，能夠簡(jiǎn)化管理，實(shí)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。
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【關(guān)鍵詞】要求；類(lèi)型
0.引言
為實(shí)現(xiàn)更大的生產(chǎn)效率，汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)物流自動(dòng)化是一個(gè)較為便捷的途徑。帶式傳動(dòng)的自動(dòng)化傳輸技術(shù)打破了傳統(tǒng)的鏈?zhǔn)絺鬏旙w系的統(tǒng)治地位。隨著汽車(chē)生產(chǎn)加工設(shè)備的各向功能的晚上，實(shí)現(xiàn)各種物料的輸送工作是未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的主要發(fā)展方向。與傳統(tǒng)的鏈?zhǔn)絺鬏斚到y(tǒng)相比，帶式自動(dòng)化運(yùn)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(shì)。本文介紹帶式傳動(dòng)技術(shù)的類(lèi)別和特點(diǎn)，并介紹了帶式傳動(dòng)在汽車(chē)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)上應(yīng)用情況。
1.帶式傳動(dòng)系統(tǒng)的在汽車(chē)自動(dòng)化生產(chǎn)中應(yīng)用的基本要求
帶式傳動(dòng)系統(tǒng)目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)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(dòng)的皮帶機(jī)的類(lèi)型各異，其安裝方式主要有長(zhǎng)距離輸送、斜坡輸送和水平輸送等。鑒于汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)的物料輸送環(huán)境，對(duì)皮帶機(jī)的安裝類(lèi)型提出了以下相關(guān)的要求：
（1）帶式傳動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中必然是荷載狀態(tài)的，其工作中會(huì)遇到起動(dòng)和制動(dòng)等情況，所以要求帶式傳動(dòng)機(jī)應(yīng)該具有軟起動(dòng)和軟停車(chē)的功能，這樣的性能對(duì)于傳輸?shù)钠?chē)設(shè)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(dòng)沖擊作用，所以這種技術(shù)有利于降低帶式傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行成本。
（2）對(duì)于汽車(chē)加工企業(yè)來(lái)說(shuō)，一般的都會(huì)含有垂直或脅迫按照的帶式傳輸設(shè)備，所以該體系中要求注意防逆轉(zhuǎn)和符合制動(dòng)的要求。
（3）作為傳輸汽車(chē)零部件等物料的帶式傳動(dòng)體系，需要在起動(dòng)、停機(jī)以及緊急制動(dòng)的情況下能夠防范扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的情況發(fā)生。設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)性能加以驗(yàn)算和分析。
（4）汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)中的帶式傳動(dòng)系統(tǒng)還需要具備低俗運(yùn)行的功能，這樣有利于檢修工作。
2.汽車(chē)自動(dòng)化輸送系統(tǒng)中的帶式傳動(dòng)系統(tǒng)的主要類(lèi)型
現(xiàn)階段，汽車(chē)自動(dòng)化輸送系統(tǒng)中的帶式傳動(dòng)系統(tǒng)類(lèi)型主要包括以下幾種：
（1）電機(jī)+減速機(jī)，電機(jī)與減速器兩者之間采用聯(lián)軸器加以連接，這種類(lèi)型的傳動(dòng)系統(tǒng)一般在中、小功率的帶式傳動(dòng)機(jī)上應(yīng)用。
（2）電機(jī)+可控起動(dòng)裝置，這種類(lèi)型的帶式傳動(dòng)系統(tǒng)一般應(yīng)用于大、中功率的皮帶機(jī)上。
（3）變頻電機(jī)+減速機(jī)，使用的環(huán)境要求與第二種類(lèi)型相似。
汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)中的帶式傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，一般多應(yīng)用于斜坡安裝的皮帶機(jī)，這類(lèi)傳動(dòng)系統(tǒng)中需要配備逆止器、制動(dòng)設(shè)備等。帶式傳動(dòng)機(jī)上的減速機(jī)包含有如下幾種類(lèi)別：圓柱或圓錐齒輪、行星齒輪或復(fù)合齒輪箱、可以控制的行星齒輪的傳動(dòng)設(shè)備。
3.汽車(chē)自動(dòng)化輸送系統(tǒng)中的帶式傳動(dòng)機(jī)的故障與質(zhì)量分析
在汽車(chē)自動(dòng)化輸送系統(tǒng)中，帶式傳動(dòng)系統(tǒng)的經(jīng)常出現(xiàn)的故障類(lèi)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(kāi)裂或振動(dòng)過(guò)大、摩擦片灼傷或失效的情形、齒輪箱的故障導(dǎo)致整機(jī)過(guò)熱、逆止器或制動(dòng)設(shè)備失效。
帶式傳動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障，容易影響汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)的正常工作，對(duì)于企業(yè)的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。所以對(duì)于帶式傳動(dòng)機(jī)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(diǎn)。
3.1減速器的質(zhì)量影響因素
減速器是帶式傳動(dòng)系統(tǒng)中一個(gè)較為重要的設(shè)備，一旦發(fā)生故障必然導(dǎo)致帶式傳動(dòng)設(shè)備不能正常工作，影響其質(zhì)量的因素包括設(shè)計(jì)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(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題
帶式傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量對(duì)于整個(gè)體系的工作性能具有關(guān)鍵的作用。不同類(lèi)型的皮帶機(jī)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(dòng)系統(tǒng)對(duì)于汽車(chē)自動(dòng)化輸送系統(tǒng)具有決定性的影響。以下介紹了傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)需要關(guān)注的重點(diǎn)環(huán)節(jié)：
（1）合理進(jìn)行系統(tǒng)軟啟動(dòng)及軟停車(chē)方式的設(shè)計(jì)選擇。合理的軟起動(dòng)及停車(chē)方式對(duì)減緩系統(tǒng)沖擊、降低動(dòng)載荷、延長(zhǎng)零部件壽命有著決定性的影響。
（2）對(duì)傾斜安裝的上、下行帶式輸送機(jī)，其制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意采取措施控制制動(dòng)時(shí)間和制動(dòng)加速度，以減緩制動(dòng)過(guò)程中對(duì)包括齒輪箱在內(nèi)的系統(tǒng)沖擊。應(yīng)盡量采用分級(jí)制動(dòng)、可控制動(dòng)及低速制動(dòng)，應(yīng)力求避免高速制動(dòng)。
（3）采用電機(jī)和液力偶合器或調(diào)速型液力偶合器的組合傳動(dòng)型式，選型時(shí)要進(jìn)行電機(jī)外特性曲線(xiàn)和液力偶合器特性曲線(xiàn)的匹配性檢驗(yàn)，應(yīng)保證系統(tǒng)工作時(shí)的工作點(diǎn)位于高效工作區(qū)間。
（4）對(duì)于功率較大和可靠性要求較高的汽車(chē)生產(chǎn)流水線(xiàn)，需要對(duì)帶式傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)模擬分析。
（5）傳動(dòng)系統(tǒng)選用的聯(lián)軸器應(yīng)滿(mǎn)足相應(yīng)工況要求，同時(shí)亦要考慮對(duì)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(duì)齒輪箱的規(guī)格和類(lèi)型加以合理的選用。齒輪箱的選用需要結(jié)合其所處的應(yīng)用環(huán)境和安裝方式來(lái)決定。對(duì)于汽車(chē)生產(chǎn)自動(dòng)化輸送系統(tǒng)，其齒輪箱的選用需要考慮起動(dòng)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(lèi)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(guān)因素（包括沖擊荷載、最大荷載以及反向制動(dòng)的要求等），另外齒輪箱的起動(dòng)頻率和應(yīng)用的環(huán)境也會(huì)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的政策運(yùn)行造成影響，因?yàn)椴煌沫h(huán)境和規(guī)格的配置下，所產(chǎn)生的機(jī)械功率和熱功率要求不同。
3.4精心安裝及維護(hù)
帶式傳動(dòng)系統(tǒng)的安裝方式與安裝精度是否合理科學(xué)對(duì)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(duì)于帶式傳動(dòng)系統(tǒng)工作時(shí)候的影響更加明顯，如果較大的安裝隊(duì)中誤差的話(huà)會(huì)引起較大的附加荷載，會(huì)影響軸承等設(shè)備的工作年限。各個(gè)設(shè)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(dǎo)致事故的發(fā)生。
4.結(jié)語(yǔ)
在汽車(chē)自動(dòng)化生產(chǎn)輸送系統(tǒng)中，采用帶式傳動(dòng)系統(tǒng)可以大幅度地降低傳統(tǒng)的鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)體系的噪音，這樣對(duì)于汽車(chē)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(dòng)系統(tǒng)基本不用裝置，這樣就避免了油對(duì)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(dòng)系統(tǒng)在汽車(chē)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)中應(yīng)用較鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)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(kuò)大經(jīng)濟(jì)效益。此外帶式傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備較之傳統(tǒng)鏈?zhǔn)较到y(tǒng)更加簡(jiǎn)潔，安裝方式更加合理，在汽車(chē)自動(dòng)化輸送系統(tǒng)中可以得到廣泛的應(yīng)用的。
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同時(shí)，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(jí)換念，法士特建立了以自主開(kāi)發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新為先導(dǎo)，以引進(jìn)技術(shù)消化吸收與合作開(kāi)發(fā)相結(jié)合的技術(shù)開(kāi)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(tái)，建成了國(guó)家級(jí)企業(yè)技術(shù)中心和專(zhuān)業(yè)化智能生產(chǎn)線(xiàn)等先進(jìn)水平的研發(fā)制造基地；積極通過(guò)校企聯(lián)合、國(guó)際合作、技術(shù)對(duì)接等多種形式，不斷強(qiáng)化產(chǎn)學(xué)研結(jié)合推進(jìn)力度，加快培養(yǎng)、引進(jìn)高層次技術(shù)管理人才；進(jìn)一步完善企業(yè)的自主創(chuàng)新激勵(lì)機(jī)制和科技研發(fā)體系，著力將優(yōu)勢(shì)資源集中運(yùn)用于核心技術(shù)的研發(fā)上，為科技節(jié)能成果轉(zhuǎn)化提供強(qiáng)大的技術(shù)保障和人才支持。
智造實(shí)踐促法士特成行業(yè)標(biāo)桿
在2016年工業(yè)和信息化部智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目名單當(dāng)中，法士特集團(tuán)的“節(jié)能重卡變速器離散型智能制造試點(diǎn)示范”項(xiàng)目成功入選。該項(xiàng)目圍繞全鋁合金及S系列輕量化及高端化機(jī)械變速器、節(jié)能與混合動(dòng)力商用車(chē)電控機(jī)械自動(dòng)變速器、純電動(dòng)客車(chē)輪邊直驅(qū)系統(tǒng)等新能源汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展不斷變化的需求展開(kāi)。
法士特作為實(shí)施企業(yè)，在論及發(fā)展智能制造的心得時(shí)，法士特集團(tuán)公司董事長(zhǎng)嚴(yán)鑒鉑用“眼高手低”四個(gè)字予以了概括。他解釋?zhuān)陙?lái)，我國(guó)齒輪行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)大幅提升，逐步實(shí)現(xiàn)了由手工向自動(dòng)化、半自動(dòng)化的轉(zhuǎn)變，部分零部件制造已經(jīng)接近或達(dá)到國(guó)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(shè)備先進(jìn)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(shí)施，把握好目標(biāo)和整個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，“眼要高”；但真正要做的時(shí)候，需從最基本的東西做起，因此“手要低”。一個(gè)典型的例子就是自主研發(fā)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了智能設(shè)備從“買(mǎi)進(jìn)來(lái)”到“造出來(lái)”的巨大轉(zhuǎn)變。
從2014年開(kāi)始，為優(yōu)化設(shè)備資源，加快自動(dòng)化生產(chǎn)步伐，法士特在反復(fù)論證的基礎(chǔ)上成立自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)研制團(tuán)隊(duì)。在詳細(xì)了解產(chǎn)品加工流程及加工工藝的基礎(chǔ)上，研發(fā)人員歷時(shí)半年時(shí)間，經(jīng)過(guò)深入研討及學(xué)習(xí)外部先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，確定了首條生產(chǎn)線(xiàn)布線(xiàn)改造方案，并選型國(guó)產(chǎn)數(shù)控設(shè)備，設(shè)計(jì)制作了自動(dòng)上下料碼料臺(tái)及裝卡具，同時(shí)對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行了機(jī)電改造，完成了生產(chǎn)線(xiàn)各設(shè)備之間的信息交流和物流設(shè)計(jì)。
目前該自動(dòng)線(xiàn)已順利投產(chǎn)，使法士特實(shí)現(xiàn)了由單一設(shè)備制作向自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)研制的進(jìn)步，標(biāo)志著法士特自制設(shè)備能力的全面提升。
在法士特6DS工區(qū)的一軸全自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)，一條生產(chǎn)線(xiàn)完成零件銑端面、粗車(chē)仿形、精車(chē)、鏜孔等所有工序，每班只需一名員工對(duì)上下碼料盤(pán)和機(jī)床進(jìn)行監(jiān)控即可。生產(chǎn)節(jié)拍銜接緊密，生產(chǎn)過(guò)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(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)服務(wù)于生產(chǎn)。
經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)算，工人勞動(dòng)強(qiáng)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(dòng)環(huán)境得到很大改善。而且生產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)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(dòng)懸臂裝配線(xiàn)將工業(yè)自動(dòng)控制、通信、智能機(jī)器人、定扭擰緊、信息控制、測(cè)試等多項(xiàng)技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，多工位實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化裝配。總裝線(xiàn)具備自動(dòng)運(yùn)行、停止、翻轉(zhuǎn)、升降、精確定位及安全防護(hù)等功能。機(jī)器人實(shí)現(xiàn)柔性變距擰緊、自動(dòng)涂膠、轉(zhuǎn)線(xiàn)搬運(yùn)、精確裝配等功能。在線(xiàn)壓裝消除了因軸承敲擊引起的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，空中物流系統(tǒng)對(duì)接清洗機(jī)并自動(dòng)輸送零件至裝配工位，消除零件磕碰。配有六臺(tái)自由度機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了在線(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和產(chǎn)品流向自動(dòng)控制，可完成多款產(chǎn)品混線(xiàn)柔性裝配，實(shí)現(xiàn)單臺(tái)配送模式。一次裝箱合格率提高3%，裝配線(xiàn)產(chǎn)能提高25%，占地面積節(jié)約27%，有效降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，大幅度提升了產(chǎn)品裝配自動(dòng)化和智能化水平。
信息化加速企業(yè)智能轉(zhuǎn)型
先進(jìn)的物流體系是打造智慧工廠(chǎng)的重要組成部分。近年來(lái)，法士特依托科技進(jìn)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(dòng)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(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)管理信息化是法士特智能化、信息化建設(shè)的另一組成部分，在推行精益物流的同時(shí)，采購(gòu)倉(cāng)儲(chǔ)信息管理系統(tǒng)試點(diǎn)工作也隨之展開(kāi)。庫(kù)房信息化管理系統(tǒng)涵蓋了電子接收、電子發(fā)放、物料實(shí)時(shí)查詢(xún)、上線(xiàn)結(jié)算等主要功能，實(shí)現(xiàn)了不同法人主體及不同使用單位共享物資存儲(chǔ)信息，達(dá)到了避免重復(fù)采購(gòu)、降低采供資金占用等目的。
同時(shí)，近年來(lái)，公司完成新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)項(xiàng)目超過(guò)30項(xiàng)。其中自主研制開(kāi)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(shè)計(jì)的變速器新產(chǎn)品，代表了中國(guó)齒輪行業(yè)最高水平。法士特汽工程研究院是中國(guó)齒輪行業(yè)唯一具有國(guó)家級(jí)企業(yè)技術(shù)中心資質(zhì)的科研機(jī)構(gòu)。
自主創(chuàng)新發(fā)展使法士特產(chǎn)品的市場(chǎng)主導(dǎo)地位和領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)日益凸顯。目前，公司擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和高技術(shù)含量的雙中間軸變速器已達(dá)到30多個(gè)系列數(shù)百個(gè)品種，部分自主創(chuàng)新產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)和核心技術(shù)已達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，打破了跨國(guó)公司構(gòu)筑的知識(shí)產(chǎn)權(quán)壁壘。
1.教學(xué)內(nèi)容要符合高職教育的特點(diǎn)“工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)”課程的教學(xué)要不斷探索適合高職教育特點(diǎn)的教學(xué)方式，采取靈活的教學(xué)方式，啟發(fā)、誘導(dǎo)、因材施教，注意給學(xué)生更多的思維活動(dòng)空間，發(fā)揮學(xué)生的積極性，提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平，保證課程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。教學(xué)過(guò)程中，從高職教育的目標(biāo)出發(fā)，了解相關(guān)知識(shí)的需求，注意相關(guān)課程的連接和配合，把握好“必需，夠用為度”的原則，啟發(fā)學(xué)生對(duì)拓展知識(shí)的學(xué)習(xí)。教學(xué)中要結(jié)合教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)的習(xí)慣，鍛煉學(xué)生自己學(xué)習(xí)的能力和創(chuàng)新精神，重視拓寬學(xué)生的視野。除了完成課程上安排的項(xiàng)目外，還要布置一些拓展性的項(xiàng)目，進(jìn)一步鍛煉和提高學(xué)生的實(shí)際能力。
2.培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力為了滿(mǎn)足企業(yè)的需要，培養(yǎng)第一線(xiàn)操作型和應(yīng)用型的職業(yè)人才，必須將理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用操作有機(jī)協(xié)調(diào)，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，大力培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。根據(jù)職業(yè)技能的訓(xùn)練，著重培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。高等職業(yè)教育的畢業(yè)生不以理論見(jiàn)長(zhǎng)，要求有較強(qiáng)的動(dòng)手能力和實(shí)干能力。培養(yǎng)與職業(yè)有關(guān)的實(shí)踐能力和素質(zhì)，處理好理論和實(shí)踐關(guān)系，可以提高學(xué)生的應(yīng)用能力及動(dòng)手實(shí)踐能力。另外，組織和引導(dǎo)學(xué)生參加各種職業(yè)技能或?qū)I(yè)比賽，以賽促練，提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)能力。去年，我系學(xué)生參加了江蘇省高職院校“亞龍杯”自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)安裝及調(diào)試的職業(yè)技能競(jìng)賽，獲得三等獎(jiǎng)，今后要更加努力，爭(zhēng)取更好的成績(jī)。學(xué)生通過(guò)“工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)”課程的學(xué)習(xí)，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(dú)立操作相應(yīng)的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備，并完成設(shè)備的維修和保養(yǎng)及產(chǎn)品檢測(cè)工作；
（2）售后服務(wù)：能獨(dú)立操作相應(yīng)的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備，并完成設(shè)備的安裝、調(diào)試工作；
（3）設(shè)計(jì)人員：能完成項(xiàng)目的調(diào)研、策劃、組織，并能完成自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)、改造、開(kāi)發(fā)，進(jìn)行系統(tǒng)的安裝、調(diào)試工作。
3.積極推行雙證書(shū)制度雙證書(shū)制度，即高等職業(yè)院校的畢業(yè)生在獲得畢業(yè)證書(shū)的同時(shí)，還取得了技術(shù)等級(jí)或職業(yè)資格證書(shū)兩種證書(shū)的制度。實(shí)施雙證書(shū)制度是高職院校培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需求的技能型人才的有力舉措，也是為了更好地滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)人才素質(zhì)的需求。雙證書(shū)是實(shí)用型人才的知識(shí)、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(shí)行雙證書(shū)制度是職業(yè)教育自身的特性和實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的要求。在就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的形勢(shì)下，持有雙證書(shū)的高職畢業(yè)生，比只有畢業(yè)證的高職學(xué)生更具有就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。在高職院校中積極推行雙證書(shū)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(jìn)整個(gè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。
4.項(xiàng)目教學(xué)法調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性傳統(tǒng)的教學(xué)方式是教師占主導(dǎo)地位，只注重如何把學(xué)生教好，而學(xué)生的學(xué)習(xí)是被動(dòng)的。項(xiàng)目教學(xué)法是通過(guò)實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下親自處理一個(gè)項(xiàng)目的全過(guò)程，學(xué)習(xí)掌握教學(xué)計(jì)劃內(nèi)的教學(xué)內(nèi)容，把課堂理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)聯(lián)系起來(lái)，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造潛能，提高學(xué)生的動(dòng)手能力及分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。因此，項(xiàng)目教學(xué)法是一種典型的以學(xué)生為中心的教學(xué)方法，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性，目前已經(jīng)得到各國(guó)教育界的重視。項(xiàng)目教學(xué)法相比于傳統(tǒng)的教育模式來(lái)說(shuō)，學(xué)生自主學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)變多了，思考的空間也變大了，能夠?qū)W習(xí)到的知識(shí)也變多了，教學(xué)效果更好了。“工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)”課程是一門(mén)將PLC技術(shù)、傳感器技術(shù)、變頻器技術(shù)、伺服系統(tǒng)技術(shù)、觸摸屏技術(shù)集于一體的專(zhuān)業(yè)課，課程教學(xué)主要在實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行。學(xué)生在基于工作過(guò)程設(shè)計(jì)的情境中完成規(guī)定的項(xiàng)目，初步掌握工程實(shí)踐的一般分析方法與設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生掌握自動(dòng)線(xiàn)的電氣原理圖、氣動(dòng)系統(tǒng)圖和PLC程序的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生掌握PLC、變頻器、伺服系統(tǒng)、觸摸屏的應(yīng)用能力，通過(guò)生產(chǎn)線(xiàn)的安裝、調(diào)試、運(yùn)行，使學(xué)生能夠獨(dú)立解決簡(jiǎn)單的實(shí)際工程問(wèn)題。本課程緊緊圍繞學(xué)生的能力培養(yǎng)，以模塊化的項(xiàng)目教學(xué)法開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，采用學(xué)練結(jié)合的方法，從工程角度出發(fā)，再現(xiàn)工廠(chǎng)情境，安排教學(xué)內(nèi)容，從而完成課程目標(biāo)。課程的實(shí)施是通過(guò)設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)情境并讓學(xué)生完成給定的任務(wù)來(lái)達(dá)到學(xué)習(xí)目的。學(xué)生完成給定任務(wù)后，可將理論知識(shí)和動(dòng)手實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，并能真正應(yīng)用到具體的設(shè)備控制系統(tǒng)中。同時(shí)，學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力及社會(huì)能力如容忍、溝通和協(xié)調(diào)人際關(guān)系等能力得到了鍛煉，并自覺(jué)養(yǎng)成批評(píng)與自我批評(píng)、遵守勞動(dòng)紀(jì)律的職業(yè)素養(yǎng)。學(xué)生的項(xiàng)目管理能力如信息查詢(xún)、收集與整理、分析、總結(jié)，制訂工作進(jìn)度表以及控制進(jìn)度、方案設(shè)計(jì)與評(píng)估決策，組織和實(shí)施項(xiàng)目等能力，也會(huì)得到相應(yīng)的加強(qiáng)。
5.加大校企合作辦學(xué)校企合作辦學(xué)是高職院校謀求自身發(fā)展、實(shí)現(xiàn)與市場(chǎng)接軌、大力提高育人質(zhì)量、有針對(duì)性地為企業(yè)培養(yǎng)一線(xiàn)實(shí)用型技術(shù)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(yīng)加強(qiáng)與企業(yè)的聯(lián)系，建立校企合作關(guān)系，使教師充分接觸和了解社會(huì)需求，才能在教學(xué)中理論聯(lián)系實(shí)際，以切實(shí)提高育人的針對(duì)性和實(shí)效性，提高技能型人才的培養(yǎng)質(zhì)量。通過(guò)校企合作，建設(shè)高水平實(shí)踐教學(xué)基地。一方面，高職院校聘請(qǐng)企業(yè)經(jīng)驗(yàn)豐富的高級(jí)技術(shù)人員和專(zhuān)家來(lái)校指導(dǎo)學(xué)生實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)；另一方面，高職院校安排學(xué)生到企業(yè)實(shí)習(xí)，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(jìng)爭(zhēng)力。另外，企業(yè)也為教師提供掛職鍛煉崗位，使教育教學(xué)質(zhì)量得以提高，實(shí)現(xiàn)學(xué)校、企業(yè)和學(xué)生的“共贏(yíng)”。
6.學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)的教學(xué)理念為了滿(mǎn)足社會(huì)和國(guó)家日益增長(zhǎng)的科學(xué)和技術(shù)的需要，高職院校也要學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)的教學(xué)理念。合作教育（Co-operativeEducation）被各發(fā)達(dá)國(guó)家公認(rèn)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(guó)家職業(yè)院校普遍采用的一種企業(yè)和學(xué)校合作的教育模式，并取得了成功經(jīng)驗(yàn)。這種合作教育與我國(guó)高職教育的校企合作辦學(xué)有異曲同工之處。合作教育是指學(xué)生在學(xué)院學(xué)習(xí)期間，進(jìn)行工學(xué)交替，即學(xué)生在校學(xué)習(xí)和在企業(yè)工作進(jìn)行定期輪換，把學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)與有收入的、有計(jì)劃的、有指導(dǎo)的實(shí)際工作經(jīng)歷結(jié)合起來(lái)的一種教育模式，并且這種實(shí)際工作經(jīng)歷是與學(xué)生的學(xué)業(yè)目標(biāo)和職業(yè)目標(biāo)相聯(lián)系的。通過(guò)學(xué)習(xí)與工作相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的結(jié)合、學(xué)校與社會(huì)的結(jié)合，從而提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)實(shí)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(xué)生的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)人際溝通技巧；學(xué)生有機(jī)會(huì)在畢業(yè)時(shí)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(xué)生在工作中發(fā)揮自己的實(shí)力，對(duì)于個(gè)人成長(zhǎng)及提高自信心具有重要的作用；合作教育使學(xué)生畢業(yè)后在各行業(yè)的工作中有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，并獲得社會(huì)的認(rèn)可。
二、結(jié)論
