自动化生产线设计精选(九篇)

第1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2篇：自动化生产线设计范文

关键词：PLC；柔性自动化生产线；研究设计

为了确保生产业的柔性和效率得到同步提高，缩小产品生产时间，减少生产成本，柔性自动化系统由此诞生。柔性自动化生产线的装置能得到有效的利用，生产水平保持稳定，提高生产质量，工作灵活，加强产品应变能力。如今在国外，对柔性自动化生产线领域的研究已经十分成熟，同时得到广泛运用。而我国大部分自动化生产线还没有自行研发的权力，依然是以模仿国外自动化生产线为中心，因此，我们有必要提高自动化生产线研究工作的效率，推进我国柔性自动化生产线的发展。

1 PLC工作原理

PLC工作程序可以分为三个步骤：上电处理、PLC扫描过程和出错处理。

PLC上电之后对PLC系统进行第一步工作，其中需要进行的工作有：硬件系统设为默认状态、检查I/O模块装置的工作形式以及其它一些还原默认值的处理等。这些均是PLC内部工作，程序在PLC出厂的时候就己经确定好了的，与客户的程序控制没有关系，通常都比较稳定，运转时间不长。

在进行上电处理之后进入PCL扫描过程。第一，完成输入工作，第二，处理好和外设的通讯系统。第三，更新时钟、寄存器。当CPU为RUN模式的情况下，它会反复进行扫描；为STOP模式的情况下，实行自我检查的工作。扫描步骤可以三个阶段：输入采样阶段，程序实施阶段，输出更新阶段。

输入采样阶段第一步是扫描一切连接终端，同时把各个连接终端的状态存入内存相对的寄存器中。这时，寄存器就会刷新。然后进入程序实施阶段，在程序实施阶段和输出更新阶段，寄存器和外界是隔离状态，不管输入的信号怎样改变，它的内容不会被改变，一直到开始下一次输入采样阶段，才可以重新输入内容。

按照PLC梯形图程序的扫描标准，在程序实施阶段PLC是以先左后右、先上后下的规律进行扫描的。如果出现程序跳转命令时，就会按照跳转条件来确定程序的跳转位置。当命令中关系到输入、输出的状态时，PLC就应该从寄存器中“读入”上一次阶段采用的相应连接终端的状态，然后进行相关运算，将其结果存入寄存器中。对于寄存器而言，每个元件的状态都会跟随程序实施的步骤进行改变。

输出更新阶段是指完成所有命令之后，寄存器中一切输出继电器的状态在输出更新时期就会存到输出存储器，通过某些方法输出同时带动外部负载。在PLC每个扫描过程中都要实行一次自我检查，来保证PLC自身的正常状态，如果自诊断中检查出错误，中央处理器面板上的LED和异常继电器就会接通，在特殊的寄存器中存入错误的代码。当检查出严重错误时，CPU强迫调制为STOP模式，终止一切扫描工作。

2 柔性自动化生产线

柔性生产线是将很多台能够调整的机床相连起来，安置自动运送设备构成的生产线。它通过计算机进行管理，并且把各种生产方式融合在一起，进而可以降低生产成本，让产品和利益得到最大化。柔性自动化生产线通常包含物流系统、控制系统与实施系统。

物流系统一定要可以自行完成物质的存储、运输、卸运、管理等工作，所以把物流系统分成三个子系统，也就是物质的存储、运输及卸运系统。实施系统完成物件的加工、检验和包装等生产活动，每条柔性自动化生产线，它们的实施系统也不一样，而且对于物件的处理系统也不同。[2] 控制系统就是进行柔性自动化生产线上的管理、监控工作，还包括生产中监督过程。

3 柔性自动化生产线的工作过程

3.1 最开始，物件放在上料检定站的盘里。开始运转时，转动推杆把物件送到物件槽中，然后被汽缸提起来，完成整个送料过程。

3.2 装运站接到上料检定站发出的信息，运作机械手，伸出机械手臂，手爪下降把物件夹起，上升，收回机械手臂后反转，然后把物件放在加工盘上，完成这个装运过程。在收回装运站的机械手的时候，转盘自动旋转，进行加工；加工完之后，转盘又自行旋转到最开始的位置等待下一个物件。

3.3 如果安装站未检验到物件，则此工作站的机械手不进行工作；只有检验到物件同时分别向安装站和分类站发出信息后，机械手才可以开始工作。下降机械手夹住物件，上升抬起，由步进电机驱动器带动进行旋转，把物件放至安装平台上之后再上升。

3.4 安装站将筛选的物件用小吸盘吸紧，转动机械安装臂，把物件送到安装平台包装再还原。机械手把包装好的物件夹住上升，步进电机驱动器带动工作，把物件送到分类站的物件槽中，然后上升回到最初位置，完成整个安装工作。

3.5 分类站按照物件的性质进行归类，分别推入与之相应的槽中，并使其有序地分布。

4 柔性自动化生产线对设备的要求

通常而言，不是随便什么设备都能够归入柔性自动化生产线生产的，柔性自动化生产线对其设备的具体要求是有以下几点：

4.1 工序集中

工序集中是柔性自动化生产线中设备最主要的特点，因为柔性自动化生产线是自动化要求很高的生产线，成本高，所以要求生产线中设备的数量尽可能少，通过可以接受高负荷的工作。另外，工作少还可以降低运送的负担，还能够确保工作的生产质量。

4.2 高柔性与高生产率

以柔性化机械制件加工生产线所使用的制造机器为例，为了达到生产柔性化和生产率高的标准，这几年来对于制造机器的研究出现了两个发展趋势：柔性化结合制造机器、模块化再生产中心。柔性化结合制造机器又叫做可调式机床，它是把以前用于大批量生产的车床进行柔性化。模块化再生产中心就是把再生产中心也建设成通过许多通用零件、规范模块构成，按照加工目标的不同需要构成不一样的再生产中心。

4.3 易控制性

柔性自动化生产线是通过计算机管控的集成化生产线体系，所运用的一切设备必须能够纳入整个管控体系。所以，生产线的管控系统必须可以自动控制，当生产目标发生改变时可以自行调整。[3]

5 结束语

柔性自动化生产线是关系很多学科、各种技术，其中包括计算机、通信技术等等。此系统的重要部分就是控制系统，此系统中的控制系统运用PLC控制器作为主要控制部位，运用57-200PLC作为控制器来进行自动化生产的工作。经过实验证明，发现这一系统很值得参考。

参考文献

[1]王海珍，彭梅香.一种基于PCL的柔性自动化生产线系统[J].企业技术开发，2011（7）.

第3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 课程设计 工作过程

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2012）04C-0058-02

自动化生产线的广泛使用将会大大提高生产效率和产品的质量，由此企业对熟悉自动化生产线的维护人员的需求也将增加，目前适应这种岗位的技术型、技能型人才非常紧缺，这对高职教育提出了一个新问题。自动化生产线安装与调试课程是一门综合性和实践性很强的工程应用性课程，它包含了机械传动、气动控制、传感器、电机驱动与PLC控制、触摸屏及变频器等知识和技能，开设并上好这门课对于培养自动线人才具有重要意义。要使学生在学习过程中拥有相关技能、提高学生的专业综合能力、实现学校与企业的无缝对接，做好课程设计是关键。

一、课程设计的基本思想

美国著名的教育心理学家和杰出的教学设计理论家加涅提出“为学习设计教学”，意指是运用系统方法分析教学问题和确定教学目标，建立解决教学问题的策略方案、试行解决方案、评价试行结果和对方案进行修改的过程，是在教学之前对教学过程中的一切预先筹划、安排教学情境，以期达到教学目标的系统设计。现代教学设计突出以学生学习活动为中心，重视对学生学习心理的分析和研究，依据学生学习的规律设计教学活动，从而最大幅度地提高学生学习效率，促进学生科学素养的全面发展。

基于工作过程的课程设计以行动体系为基础，将学习领域转化为行动领域，让受训者经历完整的工作过程，在完成典型的具有综合性的工作任务过程中获取工作过程知识，解决“在工作中学习”和“在学习中工作”的问题。基于此理论确立课程设计的基本思想为：以实际岗位为参照，按照“校企合作、工学结合、专业教育与职业教育融通，工学交替、实境育人”的思路，根据专业职业岗位能力要求，以仿真工业现场——实训平台为载体，采用项目化教学，强调以工作任务为依托组织教学内容，以学生为主体开展教学活动，确立学生的中心角色和教师的主导作用，以服务专业能力的培养为中心。

二、课程设计

（一）典型的工作任务分析

通过开展电气自动化专业毕业生就业岗位的调研，并结合行业、企业和本地区对人才需求的状况，归纳出柳州铁道职业技术学院电气自动化技术专业首次就业岗位是自动化生产线的维修电工、调试员、机电设备维修员等，未来发展岗位是车间电气技术员、PLC程序设计员及系统维护技术骨干和班组长等基层管理者。以上职业岗位要求具有运行分析、故障检测、维修保养及编写整理技术文档、设备技术改造等专业技能。针对首次就业岗位和发展岗位工作任务分析，依据在实际工作中出现的频率、重要性，所能承载的知识、技能程度，确定本课程的典型工作任务是：机械设备的安装与调试、电气设备的规划与安装、传感器的安装与使用、气动回路的安装与调试、PLC程序的编制与调试、HMI（人机界面）的设计、设备故障的判断与排除等。

（二）课程目标

亚龙YL-335B自动生产线及亚龙YL-221柔性生产线训练装置归纳、总结了现代生产线的技术特点，与实际生产情况十分接近，因此我们选用这两个装置作为教学载体，在课程教学中使学生具有安装如送料、加工、装配、输送、分拣等工作单元的技能，具备构成一个典型的自动生产线的机械平台并联机调试的技能；理解并掌握在系统中的气动控制技术、机械技术（机械传动、机械连接等）、传感器应用技术、PLC控制和组网、步进电机位置控制和变频器技术等实际应用，具备熟练运用这些技术的能力。

（三）学习情景的创设

采用基于行动导向的方法进行设计，经多方面调研、探讨，开发设计了9个学习情境，每个情景由若干任务构成。每一个情境的实施都是一个完整的工作过程，并按认知规律和职业成长规律，由浅入深、由易到难、循序渐进，具有可重组和迁移性。

如图1所示，该课程设置了参观企业整体生产线工作过程、拆装调试亚龙335B自动线各工作站、联机调试亚龙221柔性生产线三大部分渐进学习。每一部分的教学学习目标和学习情境明确，课程教学载体由易到难，从简单拆装到气路连接，从硬件设计到软件实现，从机械控制到人机界面，激发学生的兴趣，让学生掌握技术的同时也对今后的就业岗位有所了解，增强学生学习的自觉性和责任感，实现技能提高与素质教育双赢。

（四）教学实施策略

实施过程中依照“任务、分析、制定、优化、实施、评价”六步工作方法组织教学，以行动导向法为主要教学方法，对不同的知识点综合运用引导文法、团队学习法、头脑风暴法、成果展示法、案例分析法、岗位体验法等各种恰当、有效的教学方法，引导学生独立思考，积极实践，促进学生自主学习，提高教与学的效果。项目以小组形式完成，每组4人为宜，在构成组员时，应把握学生的层次、不同个体的差异，即针对不同学生的个体特征与心理倾向，不同的知识基础与接受能力，将基础好、动手能力强、活跃的学生与相反的学生组合在一起。这样，既能保证项目活动按时完成，又有利于学生间互相交流，有助于专业较差学生的水平得到提高。

实施过程中，要做到“师生角色转换”，教师起发动、组织、协调、伴随作用，教师不能包办代替，而是应注重发挥学生的学习潜能及集体智慧，充分发挥学生的学习主动性，着重培养学生的能力，让学生有机会应用他们所学的知识解决实际问题；将真实的工作场所模拟到学习环境中，使学生感受到企业员工的身份，得以在其中进行自由探索、强调“协作学习”，学生在教师的组织和引导下共同讨论和交流，进行协商和辩论，先内部协商，然后再相互协商，强调信息资源的利用。为了使学生主动探索，教师必须为学生提供各种信息资源，包括各种类型的教学媒体和教学资料，强调教学过程的最终目的是让学生获取工作知识、工作技能，而非完成教学任务。

实施过程中，应兼顾专业能力、方法能力、社会能力的培养，尤其注重学习能力的培养，提高学生的分析问题、解决问题的能力，使学生从学习中得到成功的体验，增强学习兴趣和学习的信心，从而实现课程的培养目标。

（五）课程考核

课程成绩评定基于发展的教学评价观，包含过程性的考核和结果性的考核。过程性考核包含工作态度的评价、工作过程步骤与方法评价、知识的应用评价等。结果性考核包含项目所涵盖的应知部分的评价、应会部分的评价、项目工作中的问题记录和解决问题的方法、成果展示等。在过程性考核中，对每个学习任务中通过学生自我评价、团队评价、教师评价的方式进行，全面客观地评价学生在实施过程中的表现情况，注重学生答辩及讲演，提高学生语言表达与交流的社会能力；注重学生动手能力和实践中分析问题、解决问题能力的考核，对在学习和应用上有创新的学生应予特别鼓励。

三、高素质的教师队伍是取得良好效果的有力保障

工学结合实施的关键是要有一支理论基础扎实、技术应用能力较强的“双师型”师资队伍。在实施项目化教学中，教师应具备这样的素质：一是具有良好的师德；二是具有较深厚的理论功底，较宽的专业知识面和很强的综合能力；三是具有较强的实践经验。

教师素质和技能的高低直接关系到课程教学的质量和水平，工学结合必须有足够数量和水平的“双师型”教师作保障。德国职业教育之所以居于领先地位，是因为他们具备大量既懂专业知识，又有丰富实践经验的“双师型”人才。当前从事职业教育的教师最为缺乏的是实践经验，“双师型”教师数量不足，他们对新技术新工艺缺乏了解。对此，应通过以下途径来弥补：一是制订“双师型”教师建设目标和规划；二是选派专任教师到企业担任管理和指导人员，全程参与生产管理，接触专业前沿知识和最新技术，扎扎实实地实践新技术；三是制定政策，通过高待遇，争取当地企业的支持，聘请富有实际工作经验的专业技术人员和能工巧匠在校内外实训现场做指导教师；四是引入企业具有“双师”素质的技术人员到校任教，建设一支素质优良的专兼职教师队伍。

课程的教学设计是一项复杂的工作，每一个环节都值得去探讨，教师下的工夫越多，教学效果就越好。教学设计是教师教学准备工作的重要组成部分，也是课程建设的重要内容之一。工作过程导向的课程依托载体，实现了理论与实践一体化，把学生放在主体地位，有利于培养学生的综合职业能力。

【参考文献】

［1］姜大源，吴全全.德国职业教育学习领域的课程方案研究［J］.中国职业技术教育，2007（2）

［2］高林，鲍洁，王莉方.基于工作过程的课程设计方法及实施条件分析［J］.职业技术教育，2008（13）

［3］赵志群，王纬波.基于设计导向的职业教育思想［J］.职业技术教育，2005（19）

［4］张运刚，宋小春.从入门到精通（西门子工业网络通信实战）［M］.北京：人民邮电出版社，2007

【基金项目】广西教育科学“十一五”规划2010年度立项课题（2010C251）

第4篇：自动化生产线设计范文

关键词：计算机控制技术 自动化 控制

中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）03-0016-01

1 概述

现如今我们人类已经渐渐进入了自动化时代，人们越来越多的用计算机来实现控制。而计算机控制技术也更多的运用到许多领域里来，应用于军事、农业、工业、航空航天以及日常生活的各个领域。企业中的自动化生产也是计算机应用最多的一个方面，控制对象已从单一的工艺流程扩展到整个企业的生产、管理以及现场各种设备的控制中，采用分布式计算机控制，实现了企业的控制和管理一体化，从而大大提高了企业的自动化程度，为企业创造更多的经济利润。

2 计算机控制技术的概念

2.1 计算机控制系统的组成

采用计算机进行控制的系统称为计算机控制系统，主要由硬件和软件两大部分组成。

硬件：包括计算机主机、通用设备、过程I/O通道、通用接口电路、传感器、变送器以及可控的操作台。

软件：计算机控制系统中具有各种功能的计算机程序的总和，如完成操作、监控、管理、控制、计算和自诊断等功能的程序。整个系统在软件指挥下协调工作。

2.2 计算机控制系统的特点

（1）除仍有连续模拟信号之外，还有离散模拟、离散数字等多种信号形式。（2）除了包含连续信号外，还包含有数字信号，因此与连续控制系统在本质上有许多不同，需采用专门的理论来分析和设计。（3）修改一个控制规律，只需修改软件，便于实现复杂的控制规律和对控制方案进行在线修改，使系统具有很大灵活性和适应性。（4）一个控制器经常可以采用分时控制的方式而同时控制多个回路。（5）采用计算机控制，如分级计算机控制、离散控制系统、微机网络等，便于实现控制与管理一体化，使工业企业的自动化程度进一步提高。

2.3 计算机控制系统的控制过程

（1）实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。（2）实时控制决策：对采集到的被控量进行数据分析和处理，并按已定的控制规律决定进一步的的控制过程。（3）实时控制：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。

3 计算机控制系统的自动化生产

自动化生产线是生产过程的流程路线，整个过程包括原料输入，加工筛选、运送原料、装配元件、检验成品的一系列生产线活动所构成。基本的工业化生产线需要按照原料进行分类处理，生产加工，成型检测，按照产品的生产流程，产品设备，负责操作的工人进行不同工艺的加工处理。

3.1 可编程计算机控制器

可编程计算机控制器（PLC）技术是一种在生产过程中的数字运算操作电子设备，它具有可编制程序、实现存储执行、逻辑运算、顺序运算的功能，通过显示设备模拟输入和输出，有效控制各种类型的机械或生产过程，编程控制器系统本身可以与工业制系统形成一个整体，方便扩展。随着计算机控制设备的发展，PLC完善的功能设置，有效推动了工业自动化的飞速发展。可编程控制器特点：

（1）抗干扰能力：PLC采用大规模微电子集成电路，平均无故障时间可高达30万小时，减少了停机检验的时间。（2）编程控制器适用性强：PLC的功能丰富多样，可以有效与工业控制设备进行匹配，设备本身的适用性逐步增强。

3.2 硬件设备的通用性强

PLC的硬件具有标准化的特点，可以适用于各个生产过程的使用。产品丰富、硬件功能强、产品种类多、方便构建各种范围大小的控制系统。只要在PLC的终端上接入输入输出信号组件就可以构建一个PLC的控制系统。更改一个控制系统只需要使用编程器修改程序即可，根据输入输出组件和应用软件的不同，PLC硬件设备可以控制不同的选定目标。

3.3 自动化中的现场总线应用

自动化生产中的现场总线是在数字化通信的测量控制设备，在自动化生产的现场使用，广泛应用于自动化制造业，现场总线使用专用处理器置入传统的测量控制器中，具有数字计算和数字通信能力。自动化生产线的现场总线把分散的测量控制器变成网络探测节点，联机完成自动控制。现场总线使自控系统与设备之间具有了互相通信实时分析的能力，经过连接网络系统，可以在信息网络中及时发现异常，使企业的自动化生产信息沟通更加便利。

3.4 自动化系统中的应用特点

（1）公开性和开放性：可以连接任何的设备和系统，也可以根据用户实际需求，组装不同的系统和设备进行工作。（2）可操作性和互用性：连接的设备和系统之间的数据沟通和传送，不同的生产设备可以实现设备之间相互代替和替换。（3）智能性和功能自治性：现场总线通过传感设备，监控分析处理，利用现场的设备可以能完成设备的自动控制，随时诊断系统和设备的运行状态。

4 自动化生产中的应用说明

工业机器人的自动化生产线，通过改变不同的软件，适用于现在大规模生产的各个行业，符合现代经济发展的需求及技术方面的创新，也适合已有生产线实现全自动行业的再次更新。工业机器人操控体系采用具有现场总线形式的PLC操控方法，有独立操控和智能操控的特点。工业机器人在生产中使用面很广，他改变了传统的劳动模式，改善了劳动条件及强度，确保了生产的安全，提高生产的进度及产品的合格率。使材料在生产流程中减少了浪费，节约了时间，缩小了生产成本。随着生产线的制作、调试设备的周期设计时间不断提前，机器人自动化生产线越来越为工业企业所接受，成为自动化生产线的主流。

5 结语

计算机控制技术在自动化生产线上，重点强调通用性和灵活性的特点，有助于提高生产系统的生产效率，节约设计成本，提高运行质量，计算机控制技术对工业自动化生产具有开拓意义。

参考文献

[1]许勇.《计算机控制技术》[M].机械工业出版社，2008，（1）：45-47.

[2]顾德英.《计算机控制技术与系统》[M].北京邮电大学出版社，2009（5）.

第5篇：自动化生产线设计范文

关键词：电气自动化设备；PLC控制系统；顺序控制；自动化生产线

自动化生产线是基于计算机驱动技术等综合技术的现代化生产系统，随着现代工业技术的发展，使用自动化生产线是企业生产的必然趋势。PLC是可编程逻辑控制器，具有数据传输等功能，在电气控制领域得到广泛应用。基于PLC控制系统的电气自动化生产线由送料加工输送与分拣等单元组成，信号经PLC处理后发出执行元件动作指令，设计基于PLC控制的软硬件自动化生产线对于提高生产效率有重要帮助。

1PLC控制系统技术研究

传统电气自动化设备通过电气连接线连接，存在电气连接性较差等缺陷，电气连接采用的基础线路复杂，电子自动化设备调试需要大量时间，随着工业社会的发展，PLC控制系统逐渐引入电气自动化设备系统中。PLC控制器设计是为工业生产研发数字运算电子操作系统，PLC控制系统注重使用可编程存储器，可执行定时等命令，PLC控制系统通过数字量等数据信息输入实现控制命令下达[1]。1.1PLC自动化控制技术原理随着自动化水平的提高，现代科技更新推动PLC技术的发展。1969年美国首次研发用于汽车自动化加工生产线的PLC，最初PLC仅能在生产线部分系统代替继电器。如今PLC的CPU多采用32位微型计算机处理器，PLC编程语言包括语句高级语言[2]。PLC发展方向是充分发挥质优价廉等优点，为后期维护工作提供方便。PLC工作过程分为输入采样与输出刷新阶段，PLC通过传感器方式获取输入信号，可通过温感器得到现场温度，通过电感器检测电流。目前传感器可采用现场集成元件，可根据经验公式自行搭建采样电路。PLC将输出影像存储器中的结果写入输出锁存器中，更新原先工作状态，按照正确指令方向运行。大型PLC可完成复杂的控制系统控制要求。PLC控制系统设计需要分析生产机械工艺流程，对各工位动作进行分析。如今PLC技术已发展得非常成熟，根据不同型号可搭配不同扩展模块实现功能。PLC将通过输入端子信号扫描将输入状态存放至寄存器，存储器存储类型分为存放用户编写程序与存放系统程序[3]。为实现掉电保护功能，需配备电池，防止用户程序丢失。I/O模块用于接收伺服电机编码器等信号。1.2电气设备PLC控制技术的发展PLC在软硬件领域应用要适应电气设备未来的发展，电气设备未来发展趋势是硬件降低成本，软件注重程序容错性，通信结合常见工业标准，避免协议解析浪费时间，与物联网技术结合使通信更加便捷。高端PLC系统应提供离散控制、运动控制等多种类型控制，具有多类型开放通信网络，系统应为模块化结构，有效节省培训与工程费用。远程通信是PLC的发展趋势，以往工业电气设备安装后需定期安排维护人员到现场观察使用情况，远程通信技术可以利用GPRS模块经将数据传递到云服务器上，云服务器发出报警信息，通知现场维护者定期修复故障。PLC与GUI的结合使PLC技术备受青睐，开发者多关注风格页面开发，节省了大量编写底层驱动时间。随着USB技术的进步，未来将有更多小型PLC在通信技术中得到应用。最初PLC语言复杂，需要后期人员理解设计意图，随着梯形图语言的不断完善，其逐渐取代继电器逻辑，梯形图语言不断完善快速占据了较大市场份额。目前行业供应商采购内置梯形语言逻辑的PLC，由于存在时间长久，行业中大量工程师及维护人员习惯使用梯形语言。梯形图用接点连接组合表示条件，被誉为PLC第一编程语言。

2PLC控制系统在电气设备自动化中的应用

PLC系统技术应用促进电气自动化控制的发展。PLC系统可以对相应设备进行控制，目前PLC控制系统在电气设备自动化中得到广泛应用，常见的PLC系统分为箱体型与模块型，PLC控制系统主要包括逻辑运算等方面[4]。主要采取逻辑设计方法实现对PLC控制系统的应用，设计前需进行技术经济性分析。开关量控制中应用PIC智能控制以实现系统优化，应用PLC控制开关量可确保发挥继电器保护作用[5]。电气工程自动化控制系统涉及很多环节，PLC在电气设备自动化控制中应用广泛，包括数据控制等方面。数控是电气工程自动化控制中的关键环节，通过PLC技术应用可提高数控质量。在电气设备自动化中应用PLC控制系统需要对输入数据信息进行精准化估量。电气设备自动化分散控制中应用PLC控制系统可实现集中控制，总控系统可结合实际对各环节进行调控。工作系统出现问题后通过PLC技术进行自动化检修，根据生产流程进行有效设计。PLC技术开发要坚持创新原则、简洁性原则，应注重PLC技术的经济效益，充分发挥PLC控制系统在电气设备自动化中的优势。PLC在空调系统调节中的应用见图1。

3基于PLC控制系统的电气自动化设备设计

3.1PLC自动化控制系统总体设计

自动化生产线要求机械加工装置完成预定工艺过程，自动工作机械电气一体化系统为自动生产线，将供料单元料仓工件送往加工单元物料台，设计控制系统设计以西门子S7-200PLC为核心，模块化组态灵活。自动线控制系统以输送单元PLC为控制核心，各单元检查机构将检测信号传送给单元PLC，自动化生产线系统模拟企业工件加工生产线流程，供料单元机械部分包括工件装料管等[6]。供料单元控制系统采用的PLC型号为三菱FX2N-32MR型，PLC上电后确认系统准备完成。供料不断循环进行，缺料报警退出运行状态后需加入足够的工件重新启动系统。设计保证扫描周期调用子程序，实现系统工作状态显示。输送单元机械结构包括拖链装置等部分，输送单元所需I/O点包括指示灯模块信号等，输送单元控制过程包括机械手到工作单元物流台取件定位控制。复位子程序检查机械手是否在原点位置。急停复位后机械手未运行，输送继续，通过光电传感器检测，加工刀具工作完成后电机停止。单元工作是分拣控制，工件属性可根据传感器动作判断。

3.2基于PLC控制系统的自动化设备硬件设计

自动生产线控制系统硬件传感器是生产线中的检测原件，生产线中执行部件包括伺服驱动等，通信系统将工件各单元连接形成整体，实现分散控制工作要求。自动生产线控制系统硬件设计输送单元是自动线重要的工作单元，输送单元选用西门子S7-200-226DC/DC型PLC。供料单元输出信号包括2个电磁铁，供料单元PLC选用S7-200-224AC/DC/RLY。分拣单元输入信号包括传感器6点主令信号急停，分拣单元PLC选用S7-200-224XP。自动生产线控制系统软件采用模块化设计方法，触摸屏组态模块可方便开发各种现场采集数据处理，触摸屏组态模块各单元控制模块对单元状态采样，实现触摸屏与各单元控制模块数据传输。单元控制模块包括供料加工与分拣单元控制程序。输送单元实现工作站工艺任务，系统中途停车复位到原点操作。供料单元控制程序完成供料控制功能；数据通信模块程序处理触摸屏主令信号。PLC自动化生产线制作后需要进行机械设备安装，此时需检查设备零部件后对零部件分类，保证机构安装安全。按照合理工序将分开部分组装，电气控制系统中的电气部分包括开关电源等安装在固定导轨。PLC系统主电路采用380V工业交流电源，接线系统远离易产生噪声电气部分；布线注意时不能将电流直接连接到直流输入端子。PLC运行模拟器将程序输入生产设备，发现程序问题及时修改。电气接线中包装机部配线表见表1。

4基于PLC的造纸机自动控制系统设计

造纸生产系统包括PCS、QCS、MCS等。造纸机类型存在差异，普通造纸机配置标准包括MCS、DRIVES等系统。造纸流程复杂，为降低生产成本，各国造纸工业都向智能化方向发展，不断提高自动化水平。近年来造纸工业控制系统自动化水平不断提高，采用PLC结合现场总线技术实现变频调速同步控制系统成为研究造纸机自动控制系统的推荐方案。随着社会生活水平的提高，对纸张消耗需求不断增加。造纸业对造纸机自动控制系统提出更高的要求，需要传动控制系统具有更高的稳定性，而不同造纸机生产的纸品种不同，因此电气传动控制系统不同。湿法造纸机有很多类型，自动控制系统要求包括可以在较大范围内调节工作车速，造纸机速度稳定，各分部速度可按比例调控实现同步升降，形成动态性能良好的速度链同步控制系统。各部分速度要具有微调功能，具有负荷分配与爬行速度功能。纸的抄造包含很多工艺流程，电动机控制成为造纸机控制的关键点，造纸机向高速方向发展，系统不确定性因素有很多，现代造纸机控制系统中多使用交流调速系统，如何控制好交流电动机成为系统设计的重点。需要根据造纸机控制系统要求总结设计关键点，分析速度链控制和负荷分配控制等关键问题。针对某造纸厂长网多缸造纸机自动控制系统设计，由于造纸机工业现场环境较差，系统采用稳定性较高的PLC作为主控制器。系统主要由主控制器PLC、电动机等组成，监控级与现场级网络系统结构简单。造纸机自动控制系统软硬件设计包括PLC及组态软件设计。设计造纸机自动控制系统由变频器拖动三相交流异步电动机实现传动点速度同步，西门子S7系列PLC硬件设置等可通过STEP7软件实现，硬件组态工具使用方便，实现功能包括系统组态，模块参数设置。设计基于PLC的造纸机自动控制系统，PLC向下通过PROFIBUS总线网络与变频器连接，向上通过MPI网络与工控机连接。系统配置灵活稳定性强。

5结束语

PLC具有易于编程等优势，在电气自动化控制领域发挥重要作用。随着现代科技的高速发展，各种机械加工装置要自动完成预定工序，包装计数等方面根据设计程序自动完成，PLC具有精度高等特点，自动化设备应用PLC具有稳定性高等优点，通过更换软件可调整工作步骤，实现生产线联机工作。PLC控制系统应用于电气设备自动化设备设计是顺应行业发展趋势的必然要求。目前电气设备自动化设计中存在一些问题，需要运用PLC控制系统进行优化设计，充分发挥PLC控制系统优势，合理选择PLC技术流程。

参考文献

[1]陶丹丹.探究PLC技术在机械电气自动化控制中的应用[J].机械设计,2021,38(10):160-161.

[2]宣峰,石新龙.基于PLC的采摘机械手电气自动化技术研究[J].农机化研究,2021,43(9):145-148,163.

[3]梁国美.铜冶炼设备圆盘浇铸机组电气自动化控制设计[D].南昌:南昌大学,2019.

[4]申九菊.PLC控制系统在电气自动化设备中的应用[J].造纸装备及材料,2021,50(5):13-15.

[5]刘蕊,张若含.PLC技术在电气自动化系统及其控制中的应用[J].光源与照明,2021(10):128-130.

第6篇：自动化生产线设计范文

【关键词】车辆工程; PLC; 柔性座椅;生产线

中图分类号：O434文献标识码： A

以往的座椅组装线只生产单一品种，随着主机厂的需求和品种的增加，越来越向转向多品种共线生产，现在的设计思想中越来越多的引入了“柔性生产”这一概念。柔性生产线是一种技术复杂、高度自动化的系统，它将微电子学、计算机和系统工程等技术有机地结合起来，理想和圆满地解决了机械制造高自动化与高柔性化之间的矛盾。柔性生产线具有以下优点：1)设备利用率高，多产品共线；2)完成品库存减少80%左右，根据客户需求JIT供货，减少各种类产品库存；3)生产能力相对稳定，可按照需求进行UPH设定；4)产品质量高，更易于控制；5)产品应变能力大。可进行改造应对新产品的增加和老产品的停产。由于柔性生产线具有配置简单，自动化程度高，可程序化和重新配置的优点，而被广大用户所采用。

本文设计中，在理念上采用集中控制与分散控制相结合的方式，将ANDON与PLC作为控制的核心。通讯的应用是现代工业发展的一大主题，用通讯方式设计的系统结构简单，运行可靠，能有效的避免硬件故障带来系统的损失，通过与客户的信息链接，进行JIT生产，自动排序，自动发货，有效的节约库存，提高设备利用率，提高效率。增加防错系统，避免不良产生。

1系统简介

本系统根据JIT精益生产的按序列原则，配合装配线和发货线传送线控制系统进行优化设计。

1.1 网络结构

系统网络结构示意图见图1。对于现场网络说明如下：

1）现场Ethernet网络连接服务器，PLC，工控机，触摸屏，LED屏，条码打印机等。

2）现场DeviceNET网络连接RFID，扫描枪，远程I/O模块，电动扭矩枪等。

图1系统网络结构

1.2设备层

系统车间设备层见表1，信息设备见表2。

2 数据流与系统功能

2.1数据流

本MES数据流硬件功能图如图2所示：

图2MES数据流硬件功能

设备分布示意图如图3所示：

图3设备分布示意图

系统整体数据流如图4所示：

图4系统整体数据流

2.2系统功能详述

系统总体功能主要有排产系统、防错系统、监控系统等。根据以上数据流，现对系统各功能模块描述如下。

2.2.1 排产系统

采用一台前置计算机接收北京现代的生产信息并传送到MES服务器上，在MES服务上，系统存储北京现代生产信息并过滤掉其他供应商的生产信息，同时将北京现代的生产信息转化为标准的生产信息，存储后下发到现场控制系统中。

在排产系统中主要功能有： 过滤其他供应商信息，添加其他信息； 输入选择信息； 插入轨道信息/号； 通过人工选择开关：插入备件信息、备品座椅生产方式； JIT同步问题； 增加生产信息； 人工调整生产顺序界面。

自动排序：为了完成JIT发货系统，系统将实现自动排序，接收到的北京现代生产计划将被分配排序标记，并在进入存储线前自动识别座椅发货顺序，这个顺序将在关键处被识别判断

2.2.2看板系统

增加一块中央看板，看板内容物料呼叫工位显示/维修呼叫工位显示/质量呼叫工位显示/急停工位显示。前线生产节拍，后线生产节拍，生产计划及统计，包括今日生产计划，当前生产实际，本月生产累计，现代当前座椅以及计划时间。

2.2.3ANDON系统

在生产线的每个物理工位设置一个按钮盒，包括如下按钮（物料呼叫按钮：白色；维修呼叫按钮：兰色；质量呼叫按钮：黄色；急停工位按钮：红色蘑菇头按钮；一个备用按钮：绿色），按钮间距50mm。

线首工位的按钮盒除了包括以上按钮为还包括一个生产计划触发按钮。

质检工位的按钮除了以上按钮外还设置一个不良请求信号，按下这个按钮，座椅将自动进入返修线。

同时在每个物理工位设置一个五层信号灯配合5个按钮的操作，由白色、蓝色、黄色、红色、绿色等组成，通过按钮触发闪烁代表物料呼叫、维修呼叫、质量呼叫、急停、备用按。

上述呼叫发出要显示在看板的相应信息位置。

同时上述信息在控制计算上分类统计，并存储在数据库中，方便统计查询。

2.2.4上下班控制系统

在生产现场控制计算机和PLC上开发上下班以及休息控制程序，由人工输入和更改上下班时间，在输入相关信息后，系统自动实现声响控制，声响控制要求触发后两段控制，即首先预响预警铃声，经过一定时间后响正式铃声，这个时间可以人为输入控制。

同时要求系统采集生产线启动和停止时间，并自动记录到数据库中，数据库自动合计上个月26号到本月25号的生产线启用时间。

2.2.5JIT生产计划和追踪系统

在全线设置生产计划下达和追踪功能。为了实现这些功能，在前座椅线采用RFID和条码打印机两种装置，在发货存储线使用RFID系统。

前座椅线设备分布和功能：

在前座椅首工位，骨架合装位置，座垫合装位置，烘箱入口位置，两个测试仪位置，质检位置以及下线位置分别设置一套RFID系统，同时骨架合装位置，座垫合装位置RFID可以方便更换位置。

安装RFID的一些重要工位安装显示屏，用来显示相应的生产和操作信息。

同时在生产线的线首设置一个TCP/IP网络自动条码打印机。用来打印生产计划，这个生产计划包括VIN码，ALC代码，车型和配置，生产计划下达日期和时间

通过手动触发线首生产计划触发按钮，系统将从数据库接收到的生产计划传送到RFID控制器中，RFID控制器将信息写入到每个工装下面的载码体中。同时条码打印机打印相应的条码，条码将被放置工装指定的容器盒中，直到质检工位被取下粘帖在座椅上。

RFID信息和条码的信息作用和内容：

RFID信息应该包括座椅ALC代码，轨道号，生产时间，汽车VIN码，蒙皮材质。

在线首工位RFID的作用主要是将座椅信息写入信息载码体中，方式为：写入

靠背紧固工位RFID的作用是将生产信息读出并传动到扭矩抢控制器中，方式为：读出

座垫紧固工位RFID的作用是将生产信息读出并传动到扭矩抢控制器中，方式为：读出

烘箱工位RFID的作用是将生产信息读出并传动到烘箱控制器中，方式为：读出

手动滑道测试工位RFID的作用是将生产信息读出并传动到滑到测试仪，同时将测试完的结果写入到信息载码体中，方式为：读出

电性能测试工位RFID的作用是将生产信息读出并传动到电性能测试仪，同时将测试完的结果写入到信息载码体中，方式为：读出

质检工位RFID的作用是将生产信息读出并记录到系统中进行翻修跟踪，同时将检验完的结果写入到信息载码体中，方式为：读出和写入

下线工位RFID的作用是将生产信息读出并传送到发货转运线的前线下线RFID中，方式为：读出

后线设备分布和功能：

后线在座垫组装线线首和靠背装配线线首分别安装一台自动条码打印机，条码打印机自动按照顺序打印生产计划，并被粘帖在相应的发泡上，作为各个工位的生产计划内容。

发货存储线设备分布和功能：

发货转运线的前线下线RFID的作用是将前线下线工位RFID传送过来的信息写入发货托盘的载码体中，方式为：写入

发货转运线的后线下线RFID的作用是将载码体中的信息读出，方式为：读出

存储线出口处RFID的作用是将生产信息读出并传送到PLC中，方式为：读出

2.2.5防错系统

在线首工位和靠背固定工位，座垫固定工位，烘箱入口工位，下线工位，发货线出口工位设置防错机构。

线首工位防错原理，防止错误的生产计划被下发到生产线中。

坐垫和靠背固定工位防错原理：与生产线和扭矩枪连锁，采集扭矩操作结果，控制生产线，决定是否释放座椅，其数据流程序控制流程图如图5所示。

图5数据流程序控制流程图

烘箱入口处防错原理：通过接收到的座椅信息，判断座椅蒙皮的材质，来选择烘箱的烘烤温度和时间，防止错误的烘烤损坏蒙皮。

前线下线工位防错原理：通过RFID读出的信息判断座椅是否为正确的顺序。

后线下线工位防错原理：通过发货转运线的后线下线RFID读出的信息与后线下线处条码扫描枪读入的信息判断座椅是否为正确的匹配顺序。

发货线出口处的防错原理：根据RFID读出的信息判断座椅是否符合发货顺序。

2.2.6数据存储、查询与报表系统

系统将在数据库中实现如下数据的存储、查询、报表和打印。

1）质量报表：

手动滑道的测试结果数据的存储、查询、报表和打印。

电性能测试仪的测试结果数据的存储、查询、报表和打印。

电动扭矩枪的操作结果数据的存储、查询、报表和打印。

质检工位质检结果的数据的存储、查询、报表和打印。

返修座椅的数量的存储、查询、报表和打印。

2）生产报表：

数据库系统将生成日报，周报，月报。

自动记录信息：

生产数量的存储、查询、报表和打印（分类）。

生产时间的存储、查询、报表和打印。

维修呼叫次数和时间的存储、查询、报表和打印。

物料呼叫次数和时间的存储、查询、报表和打印。

质量呼叫次数和时间的存储、查询、报表和打印。

每班上班第一个座椅下线座椅，上线座椅号的存储、查询、报表和打印。

每班下班最后一个座椅下线座椅，上线座椅号的存储、查询、报表和打印。

手动录入信息：

过程问题纪录。

停机时间及问题类型。

生产损失时间及问题类型。

问题见数量及问题类型。

报表系统样例如系统所示：

A查询画面（仅供参考）

ANDON查询结果画面（仅供参考）

ANDON某区域或某线停线趋势图（仅供参考）

2.2.7自动换模系统

生产线按照混线原理制造，要求系统能够识别不同的座椅并启动不同的SPEC控制，系统整体体现这种设计理念，与系统有关的是扭矩枪根据不同种类的座椅实现自动换模，系统将座椅类型传动给电动扭矩枪，电动扭矩枪根据不同的座椅信息快速启动不同的扭矩操作

2.2.8JIT上料系统

为了方便部分供应商排序上料，在物料发货区域设置一台自动打印机，打印机会实时打印所接收来的信息。同时延迟20分钟向生产线传送生产信息，已达到为物流系统流出准备时间的目的。

2.2.9生产和发货监控系统

在现有生产线和发货线设置的两台PC上显示北京现代生产信息和过滤后的生产信息

2.2.10特殊要求

系统要求设置灵活，具有多种生产方式选择以应对不同的生产状况，同时要求系统可以在故障情况下通过系统设置快速恢复生产。

三 、总结

通过PLC在组装线上的有效的运用，可以提高人员的效率，增加设备的利用率，减少完成品库存，多产品共线生产，防错，减少运营成本。

参考文献：

[1] 于刚; 陶发荀. 轻型汽车整体式驱动桥柔性组装生产线设计方案[J].汽车零部件.2009/06

第7篇：自动化生产线设计范文

【关键词】PLC；二极管；报警系统控制

1.概述

二极管的应用非常的广泛，目前，国内绝大多数工厂使用的二极管生产线报警系统都是完全继电控制的老式设备。这种老式设备生产效率低，能耗大，生产质量完全依赖操作人员的经验，很不稳定，在实行市场经济的条件下，生产效率和产品质量决定着企业的存亡，工厂要提高经济效益，必须提高生产效率，降低消耗，提高产品的质量等级，使得工厂有对二极管生产线报警的控制方式进行技术改造的迫切需要。一种以微电脑技术为核心的自动控制装置的可编程逻辑控制器（PLC），被广泛应用于控制领域。本系统设计采用PLC来改造老式二极管生产线报警系统的控制，使系统具有稳定性和便捷性。

随着科学技术的发展，电器控制技术在各领域，特别是机电控制领域取得了长足的发展，也得到了越来越多的应用。可编程控制器（PLC）的应用使电器控制技术发生了根本的变化。工业上一般的二极管自动生产线报警系统控制是由继电器控制的，不仅控制不稳定，而且容易产生误差，这种误差很大也不可避免，致使工作效率低，资源利用率低。目前，对报警系统控制有多种改良设计，本文所述设计是基于PLC控制的自动生产线报警系统的设计，是根据工业具体要求编制程序进行报警控制，较好地提高了工作效率，减少报警误差，提高了资源利用率，在未来的工业发展中，二极管自动生产线的研究慢慢地走向人性化、自由化和便利化，因此，自动生产线报警系统的设计还存在非常广阔的研究价值。

2.二极管自动生产线工艺和控制要求

2.1 二极管生产工艺

二极管生产工艺包括焊接、酸洗、模压、印字、机包、外拣、包装。

（1）焊接

辅助工序有排向、装填、进炉、出炉转换组成。

工艺目的：利用焊片通过一定温度，使芯片与金属引线连接，形成欧姆触角。

（2）酸洗

酸洗工艺目的：利用各种酸和水，对芯片P-N结周围边缘表面进行化学腐蚀，以改善机械损伤，祛除表面吸附的杂质，降低表面电场，使P-N结的击穿首先从体内发生，以获得于理论值接近的反向击穿电压和极小的表面漏电流。

（3）模压

工艺目的：使管芯与外界环境隔离，避免有害气体的侵蚀，并使表面光洁和具有特定的几何形状，起到保护管芯、稳定表面、固定管芯内引线，提高二极管机械强度，方便客户使用的作用。

（4）印字

既增加油墨的附着性；加固印字牢固，以便测试。

（5）引直

通过人工或机器引直，使管子引线平直，无明显弯曲，以便测试、印字、包装和使用。

（6）外拣

将外观不良品捡出，防止电性合格而外观不合格产品流入客户处使用。

（7）自动包装

按标准或要求对经过分类包装的产品进行产品包装，起到便于存储和运输的作用。

2.2 二极管生产线报警系统控制要求

（l）为了适应对自动生产过程的控制以及操作方便的需要，本系统设计点动控制和自动控制两种工作方式。

（2）应具有对这两种工作方式的自由选择功能。

（3）为了避免程序混乱和发生机械碰撞事故，在同一时间内原能选择一种工作方式。

3.二极管生产线报警系统控制的硬件组成

3.1 可编程控制器的选择

可编程控制器是一台专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力，但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制[3]。

本系统选用S7-200系列PLC，硬件系统的配置方式采用了整体式和积木式，即主机包含了一定数目的输入/输出（I/O）点，同时还可以扩展I/O模块和各种功能模块。

图3-1 二极管自动生产线报警系统I/O分配图

3.2 传感器的选择

光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控的。光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。

图3-2 光电传感器工作原理

发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管（LED）、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。

3.3 二极管生产线报警系统的结构

（1）二极管自动生产线报警系统的组成

二极管自动生产线报警系统的组成主要是由自动生产线和报警系统组成的，其中生产线是由两个主电动机带动链条传送的，既可以自动控制，也可点动控制；报警系统是由光电传感器检测到生产线的错误而发错报警，主要有：

图3-3 二极管自动生产线报警系统组成

（2）报警系统的结构（如图3-2所示）

图3-4 二极管自动生产线报警系统结构图

4.二极管自动生产线报警系统程序流程图及报警画面的绘制

4.1 二极管报警程序流程图

图4-1 二极管报警程序流程图

4.2 二极管自动生产线报警系统基于WinCC的控制界面

图4-5 PC自动切板机控制界面图

5.结论

在二极管自动生产线控制系统的设计中，主要运用了PLC技术，它是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点。该报警系统操作方便简单、智能化程度高，能够很好的适应工业生产的需要，目前该系统已经投入使用，实现了较好的经济效益。

参考文献

[1]廖常初.PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社， 2000：42-75.

[2]鲁远栋.PLC机电控制系统应用设计技术[M].北京：电子工业出版社，2006：135-145.

[3]朱熹林，陈海霞等.机电一体化设计基础[M].北京：科学出版社，2004：152-174.

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[6]周军，海心.电气控制及PLC[M].北京：机械工业出版社，2001：80-100.

[7]赵士滨.现代电工技术疑难解答[M].广州：广东科技出版社，1994：45-47.

第8篇：自动化生产线设计范文

关键词：企业包装；自动化生产线；控制系统；CAN总线

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.13.231

现场总线的出现为自动控制领域实现了巨大突破，引来国内外广泛关注，尤其是它的出现推动了自动化控制发展，加速了自动化领域进入一个全新的时代。CAN总线是现场总线控制系统中不可获取的关键技术，它能够通过分布式控制降低控制成本，实现实时控制，广泛应用与工业生产、机械制造、农业、医疗等多个领域。本文将CAN总线技术应用于食品包装企业的自动化生产线控制系统，能够大大提高控制系统的自动化程度，提高工作效率。

1 模块硬件电路设计

模块节点结构由一个单片机AT89 CS 1、独立CAN总线控制器SJA1000、CAN总线收发器820250和高速光电灾难6 6N137合成器组成。本次设计选取AT89C51型单片机作为控制器件，主要是因为该型号单片机可以满足本次CAN总线应用层的各项功能，能够使控制系统更加灵活。另外，选取82C250作为总线收发器、SJA1000作为总线控制器，它们负责数据的接收和发送，并且提供差分发送、差分接收功能函数。

本次自动化生产线控制系统研究中，以CAN总线作为智能控制系统的一个节点，控制模块中选取AT89C51进行数据的分析和处理。每个模块功能既相互独立，又紧密联系，各自完成自己的功能，同时对数据进行传递和处理。

硬件电路主要包括四大模块，它们分别是CAN总线收发器、光电耦合器、微处理器和通信控制器。其中，CAN总线收发器负责接收发送A/D转换模块传输的数据；光电耦合器用于调节工作电压，起到一定的光电隔离作用；微处理器负责数据处理；通信控制器负责控制数据流的传输。

在控制系统的硬件设计中，还考虑到外界干扰的问题，为了保证数据不失真，在电路中加入了高速光电隔离电路，该电路可以起到非常好的隔离效果，能够大大降低外界干扰，主要是在SJA1000总线控制器以及82C250总线收发器两个模块中，使它们的TXD和RXD之间无法直接连通，采取这种方法提高了控制系统的抗干扰能力，确保数据更接近真实值。另外，还应该注意该硬件电路的电源正负极之间要进行隔离，即VCC和VDD之间，采取的措施是使用隔离电源，尽量选取小电源隔离模块，不仅不会使电路变得复杂，还可以减少大电源带来的电磁干扰，增强了系统的安全性和稳定性。

除了以上两个模块采取抗干扰措施之外，82C250收发器和CAN总线接口部分也进行了相应的抗干扰处理，具体做法如下所述：收发器的CANH和CANL两个引脚都不是直接与CAN总线相连接，而是通过定值电阻进行连接，电阻的作用是限流，对收发器起到非常好的过流保护。在82C250收发器的CANH和CANL之间，用大小为30 PF的电容接地，主要是为了减少和消除高频干扰，提高系统的抗电磁干扰能力。CAN总线的两端通过二极管与主电路相连接，能够对收发器起到很好的过压保护，因为电路工作时，CAN总线两端电压非常高，通过二极管可以将高电压分压，避免出现收发器两端因电压过高而损坏的现象。整个控制系统硬件设计比较合理，充分考虑到抗干扰的各种情况，并设计相关电路降低干扰，提高数据的可靠性。

在硬件设计过程中，还为本系统设计了监控模块，可以实时监控该系统各部分的运行情况，通过CAN总线，将实时数据发送到远程，用户可以通过监控系统显示的数据对控制系统进行调整，可以及时发现异常，避免重大事故的发生。

2 软件设计

CAN总线作为数据交换的主要节点，对于自动化系统的重要性就不言而喻了，软件设计也应该以它为中心，分清数据交换的优先级，将数据帧按顺序进行交换，避免数据紊乱带来的错误信息，提高系统的可靠性，所以，采用实时控制系统是非常有利的。考虑到企业包装自动化生产线采用CAN总线局域网的特点，这给程序设计带来了更广阔的空间，提高了设计的灵活性。

软件设计共三大模块：CAN初始化模块、中断处理模块和数据收发模块，这三个部门的程序设计都以CAN总线为中心，抓住CAN通信的特点，设置好逻辑顺序，对信息进行收发处理。下面简要介绍一下CAN初始化模块的软件设计：初始化模块的主要功能是完成各项参数的设定，为系统搭建工作环境。进行初始化操作时，设定了两种方式，主要有硬件复位和软初始化功能，硬件初始化发生在上电时，软件初始化需要向CAN总线发送复位信号“1”，当系统接收到该信号时进行初始化操作。需要注意的是，这些寄存器只能写访问在重置，因此，在登记的初始化，进入一个国家必须确保系统复位。

3 结语

采用CAN总线技术设计自动化生产线具有以下优点：第一，有较好的抗干扰能力，而且响应速度较快；第二，结构简单，便于维护和扩展，实用性更好；第三，采用双绞线网络，大大增加了数据传输量，提高传输效率。因此，该控制系统具有非常广阔的应用前景，本次研究工作所设计的企业包装自动化生产线能够很好的完成包装工作，从而有效的提升了企业的生产效率，降低了企业的生产成本。

参考文献：

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[3]刘静，张西良.包装生产线分布式测控系统中串行通信设计[J].包装工程，2002，23（03）：33-36.

第9篇：自动化生产线设计范文

关健词：精益生产方式；TCL空调器生产；应用

中图分类号：F426 文献标识码：A

社会的进步离不开生产方式的提升，同样的生产方式的提升也促进了人们的生活水平越来越高，生活质量越来越优越。而所谓生产方式，具体指的是在现今社会中人们对生活所需要的物质基础的谋求方式，在谋求物质基础的过程中，人们与自然界中其他生物之间形成了各种联系，在这其中生产方式的主要内容就是生产力，其生产形式就是社会关系，而生产方式是这两者在物质基础的获取过程中的一种统一。而对于新的生产方式我国曾经提出了《中国制造2025》：坚持“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的基本方针；坚持“市场主导、政府引导；立足当前、着眼长远；整体推进、重点突破；自主发展、开放合作”的基本原则，通过3步走实现制造强国的战略目标。我司通过精益生产把制造一台TCL空调器的时间从720s减少到580s，成熟的自动化一起形成一个流，不成熟的再通^工序前置的方法逐步实现自动化，成熟后再次形成一个流，最终实现工业4.0 。

1.精益生产方式的概况

精益生产是由美国麻省理工学院国际汽车项目组的研究者约翰.克拉弗伊克率先提出的一个生产概念，当时应用在日本汽车的生产工业中，它是通过系统结构，人员组织，运行方式以及市场供求等方面的变革，使生产系统能够快速适应用户不断变化的需求，同时还可以对生产过程进行有效精简，避免生产浪费的现象发生，从而最终能够让企业生产达到预想中的结果。精益生产方式的盛行和推广，使得我国的制造企业不仅减少了人力资源输出利用，缩减了生产制造所需要的占地面积，而且在保证生产质量的前提下还能够不断开发出新的品种，同时还减少了产品库存量，提升了产品的生产效率，这对于我国的制造企业来说无疑于是一个福音，尤其是家电制造企业更是面临着更大的发展潜力。

2.精益生产方式在TCL空调器生产中的具体应用

2.1 TCL空调器室内机精益生产线项目的概况

2011年家电产业集团空调事业部作出2011年～2013年的发展规划，扩建中山工厂第二基地作为空调器室内机生产。为了营造系统改善的氛围，使各种新管理方法和工具发挥最大效益，节约工厂生产面积，工业工程部引进精益生产管理模式，创造性地筹建“精益生产示范线-空调器室内机精益生产线”。项目组对内机生产线重新布局规划，综合运用精益思想、CELL单元化模块思路，遵循巴恩斯平面作业理论，规范员工的流水作业习惯，利用MOD法分析数据，经工艺及IE部门评估优化将操作工位数量由55个减少到36个，最终确定了内机精益生产线方案。2011年8月经自动化设备课对该项目进行了对外招投标，确定由深圳市宏盛佳电子设备有限公司承接该内机精益生产制作，2011年12月―2012年3月底完成设备安装调试，2012年4月投入试生产，2012年9月正式投入生产。

2.2 精益生产方式的具体实施

2.2.1 精益生产线整体布局

精益生产线主体平面规格为38m×7m，经工艺及IE部门评估最终确定总共36道工位，线体照明系统由LED节能硬件构成，生产所用高压及石油气均通过产线上方专用导轨传输，备料区域及工装车周转区与生产主线体仅通道之隔，降低物料流通的成本。使所有岗位形成顺畅的工位流，柔性精益生产线平面布局如图1所示。

精益生产线体均采用工装板移动，通过小电机提升后自由落体回板，推板力为零，系统设定推板时间为2s（同时自互检），主线体操作岗位工序平面布局如图2所示。

精益生产线的整体布局具有许多优点，比如员工排位紧凑，在制品存量小，利于安全生产；物流路线更畅通，占用生产面积小，有利于保证产品品质；能够快速适应市场与计划变更，可根据计划灵活增减及调整操作人员；容易暴露问题点，生产线无阻力。在制造系统内部，总装流水线作为最终的产品输出和品质效果输出的关卡，其作用好比整个制造系统的“火车头”，拉动着整个体系奔跑。

2.2.2 精益生产线的具体设计

线体动作概述：起始工位人员把空工装板条码贴上，推到下一个工序进行组装。以此类推，推至最左侧牛眼台，然后转到对面组装产品，从左至右，以此类推。完成组装固定接收组件后，推到对面进行成品测试，如发现问题时，测试人员把问题点写明贴到产品上。继续进行其他功能测试，在产品完成测试后，进入清洁工位。清洁人员同时把问题机推到对面维修段进行维修，维修人员根据注明的问题点进行维修。维修完成后，再返回测试段，进行测试。产品测试合格，进入包装区，进行产品包装，产品包装完成后，推到回板升降机上。升降机上的气动推杆机构把产品与工装板分离，产品进行封箱、打带。工装板则返回至起始位置做下一循环工作。

2.2.3 精益生产线体平衡率测算

通过对精益生产线工站时间测算，对比动力产线实际操作数据，可得（不含班组管理及返修人员）动力产线编制共计55人，线体平衡率为74.14%，精益生产线编制36人，平衡率为87.78%。

2.3 精益生产线的设计亮点

以“精益生产”思想为指导，柔性精益生产线岗位布局及标准作业工序，体现出其明显的优越性，下面选取部分设计亮点进行分析。

2.3.1 条码预装/底座上线岗位

2.3.2 电控部件预装（物流配送没有计算有形收益）

2.4 精益生产线的管理亮点

精益生产线管理模式的实施必须采用管理流程再造（BPR）的模式。从规范化管理与小团队项目管理进行推进。规范化对内机精益生产线现场流程管理，以客户需求拉动为核心，以关注流程增值为目的，对现场流程进行局部化设计与优化，有机整合各单位的资源和能力，打破传统的职能边界，重整各单位工作内容，使执行力到位，提高生产效率。

2.4.1 流水作业及管理理念的培训

由于传统的动力线的特点，使得生产管理人员及工人满脑子都是走动与单一动作的老观念，改变员工的作业习惯是个很大的调整。通过前期的培训让大家知道手推线的优点，知道手推线给大家带来的益处；精益生产线的管理理念；最后讲解为了确保流水线顺畅运行，员工必须执行的SOP作业原则。所有在线员工都不用做记录，让生产到得很好的执行。

2.4.2 班组长的新产线管理培训

对突破单项进行升级奖励，对连续保持若干时间效率的员工进行升级奖励，让员工精神上感受公司关怀！

2.4.3 新的现场质量管理思路

巡检提升为现场质量管理层次，对每个岗位进行监督并记录，增加《巡检报告》，整合质量记录。

2.4.4 新的计划统计思路

《成品令》是生产过程起作信息收集、传递和处理的文件，是应用信息技术，按业务过程设计并制定解决企业信息传输和处理问题的方案。

2.4.5 新思路主要做法

采取先僵化、后固化、再化的程序实施业务流程管理。流程的重新整合会影响到某些部门的既得利益，因此，流程管理的基本出发点应以市场、客户和效益为中心。实施现场流程管理时十分注重标准化的理念，采取先僵化、后固化、再优化的程序实施现场流程管理，同时，通过管理上的变化，激励机制和企业文化思想，帮助TCL员工建立新的价值观。

2.5 临时利用工位前置加工方法实现精益物流

精益物流设计，已实现单件流的目标。相对来说目前的设备和工艺，尚不能实行精益物流，因此需要采用工位前置加工的方法。由于工位前置方法的实施有效实现了料箱化与带轮周转车化，所有产品、在制品的包装都是标准化的、符合人机工程（方便操作工取、放零件，方便物料工装卸等），而且每一料箱内的产品数量都是固定的，一旦有短缺或多件，可以一目了然地发现。料箱大小的设计以半小时送料为标准，数量设计为15的倍数装箱或周转车为原则。精益物流的成功实施还需要精益计划――生产前的全部资料汇总。同时由于工序前置的实施，临时解决当前物流包装不规范现象，随着物联网和AGV的发展，必定实现物料配送直接上线。精益物流是精益生产成功实施的重要一环，但是ERP系统的实施没有完全起到优化物流和生产计划过程，并未能给企业带来预计的收益，因此未来推动MES系统，需要采集大量准确、详实的设备、物料、人员、产品等方面的大数据。

2.6 智能自动化的实现

传统空调行业是通过打钉来防止封箱翘起，但是这种生产方法不仅成本高且浪费人力，而通过压箱装置则成功实现了无人化，有效地解决箱体翘起的问题。压箱装置组成：压箱为两段流利条、带动力转轮、无动力转轮、气缸、回板，如图3所示。产品装入包装箱里，人工轻折盖推入回板区，气缸推进压箱装置，靠旋转轮往前，停在两段压箱中间，靠下台往前挤后进行封箱机。回板采用继电器控制。上下前后皆可调――孔位拉拔，操作方便。另外还有自动包装螺钉，自动垛码机，使得自动化标工成功实现了30s，自动化率约5%。

2.7 精益生产线的成果优势

经过两年时间的精益生产线的投入使用，与传统的皮带生产线相比，精益生产线取得了较好的成绩：12～13年标工效率较皮带线提升27.6%（皮带线39.8%，精益线50.8%）P15；14年标工效率较皮带线提升48.4%（皮带线41.9%，精益线62.2%）；员工利用率提高34.2%[（55-36）/55]；转产首件生产时间较皮带线缩短20min（皮带线30min，精益线10min）；装配直通率较皮带线提升1.4%（皮带线96.24%，精益生线97.6%）；耗电节约40.26%、面积节约24.3%（耗电由11.054kW/线减到6.603kW/线；占地面积由404.44m2减少至306.11m2）；U值较皮带线稳定提升36.5%（皮带线0.52，精益生产线0.33，13年目标0.60），而且内机精益生产线在三厂内卓越班组评比中，已连续7个月排名第一名！借助精益生产工具，通过不断更新员工培训系统、物流配送系统、生产计划系统、品质管理系统、设计产品DFM评价体系、标准工时系统及供应链管理系统，结合绩效管理，并按照《提高20%生产效率方案》规划要求，应用TCL人自己的智慧，相信精益生产线将为TCL空调创造卓越战绩。截止目前为止，我司通过精益生产把制造一台TCL空调器的时间从720s减少到580s，再通过工序前置的方法逐步实现自动化，最终实现工业4.0。

结语

综上所述，本文以家电产业集团TCL空调器室内机精益生产线项目为例，探讨精益生产方式在TCL空调器生产中的具体应用。首先对精益生产方式的发展由来进行了论述，其次对TCL空调器室内机精益生产线项目进行了概况分析，从精益生产方式的具体实施，TCL空调器室内机精益生产线的设计亮点和管理亮点，临时利用工位前置的加工方法实现精益物流，智能自动化的实现以及利用精益生产线所取得的成果优势具体分析探讨了精益生产方式在TCL空调器生产中的应用，希望本文的分析探讨对我国精益生产方式的推广应用和制造企业的生存发展能起到一定的启迪作用。

参考文献