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關(guān)鍵詞:《自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試》;職業(yè)教育;試驗(yàn)臺(tái);教學(xué)效果
《自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試》是工科類高等職業(yè)院校一門重要的、實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(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)線的不斷發(fā)展和完善,大中型企業(yè)在生產(chǎn)中使用生產(chǎn)線的比例不斷提高,所需要的人工操作崗位越來(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)線實(shí)驗(yàn)室,花費(fèi)巨資購(gòu)置了自動(dòng)化生產(chǎn)線實(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)線設(shè)備仍不能滿足教學(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,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)又能展示工廠實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化生產(chǎn)線綜合實(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)和工廠實(shí)際的生產(chǎn)線存在著不小的差距,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
【關(guān)鍵詞】氣動(dòng) PLC 裝配下料 自動(dòng)化
1前言
我校自主研發(fā)的自動(dòng)化生產(chǎn)線是一套基于PLC控制的教學(xué)系統(tǒng),也是一套模塊化的生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。它集電氣控制、PLC應(yīng)用、傳感器、氣動(dòng)等多種技術(shù)于一體,由自動(dòng)上料、傳輸檢測(cè)、真空分揀、顏色分揀、位置調(diào)整、配件供給和裝配下料等七個(gè)工作站組成。裝配下料站的功能是對(duì)部件進(jìn)行壓裝并完成自動(dòng)下料動(dòng)作。
2系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
2.1動(dòng)作過(guò)程
裝配下料單元主體由氣動(dòng)機(jī)械手、壓裝氣缸和下料氣缸組成。主要功能是控制氣爪,把經(jīng)傳輸帶傳送過(guò)來(lái)的由位置調(diào)整和配件供給單元配對(duì)成功的工件成功抓取,然后放到壓裝缸下。壓裝缸把配對(duì)成功的工件壓緊,然后下料缸將壓裝完畢的工件打到工件盒內(nèi)。
2.2氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)
在裝配下料單元中,氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主體是氣動(dòng)機(jī)械手和兩個(gè)直線氣缸。氣動(dòng)機(jī)械手在結(jié)構(gòu)上由1個(gè)氣爪、2個(gè)直線氣缸和1個(gè)擺動(dòng)氣缸組成。歸位狀態(tài)為:氣爪開(kāi),平移缸進(jìn),升降缸落,打料缸退。動(dòng)作順序?yàn)椋簹庾﹂]平移缸退升降缸升擺缸1800壓裝缸壓壓裝缸退平移缸退打料缸打打料缸退一擺缸00升降缸落平移缸進(jìn)氣爪開(kāi)。工作原理如圖1所示。
圖1中氣動(dòng)機(jī)械手可實(shí)現(xiàn)手臂平移、升降、擺轉(zhuǎn)、抓取和松放動(dòng)作。由安裝每個(gè)氣缸上的磁性接近開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)直線氣缸的兩個(gè)極限工作位置。4個(gè)二位五通的帶手控開(kāi)關(guān)的雙電控電磁閥集中安裝在匯流板上,分別控制機(jī)械手的手臂進(jìn)行平移、升降、擺動(dòng)、氣爪的夾緊和松開(kāi)動(dòng)作。匯流板中兩個(gè)排氣口末端均連接了消聲器。
2.3 PLC控制
在裝配下料單元中,檢測(cè)各氣缸工作位置的磁性開(kāi)關(guān)、檢測(cè)配對(duì)后的裝配件位置的電感式接近開(kāi)關(guān),加上保證生產(chǎn)線連續(xù)動(dòng)作的各種標(biāo)志輸入和兩個(gè)控制按鈕后在內(nèi),PLC共需15個(gè)輸入端子接收外界信號(hào)。電磁閥控制的輸出動(dòng)作,加上故障信號(hào)和標(biāo)志信號(hào)共需15個(gè)輸出端子。選用S7-226主單元。其I/O接線原理如圖2所示。本單元在自動(dòng)模式須與其它單元聯(lián)機(jī)才能完成動(dòng)作,手動(dòng)模式無(wú)需聯(lián)機(jī)。
3系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
PLC梯形圖程序的設(shè)計(jì)方法有經(jīng)驗(yàn)法和順序控制法兩種。根據(jù)裝配下料站氣動(dòng)機(jī)械手的動(dòng)作過(guò)程,采用順序控制法編寫的自動(dòng)運(yùn)行程序如圖3所示。
參考文獻(xiàn):
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[2]崔堅(jiān),李佳.西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信指南(上冊(cè)).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.
【關(guān)鍵詞】 自來(lái)水 自動(dòng)化設(shè)計(jì) 生產(chǎn)過(guò)程
自來(lái)水廠屬于地區(qū)性的最為重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一,其生產(chǎn)條件能否維續(xù)在安全、經(jīng)濟(jì)的環(huán)境下運(yùn)行與和該地區(qū)人們的生活水平密切相關(guān)。自來(lái)水水廠突破自動(dòng)化進(jìn)程,絕不僅僅是出于減少勞動(dòng)力的考衡,更為關(guān)鍵的是確保供水環(huán)節(jié)的高水質(zhì)、高效率以及高可靠性。
1 我國(guó)自來(lái)水廠自動(dòng)化現(xiàn)狀
由于我國(guó)一些特殊歷史時(shí)期的限制以及現(xiàn)實(shí)所存在的不利影響,導(dǎo)致當(dāng)前我國(guó)自來(lái)水廠其生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化發(fā)展水平還相對(duì)落后,許多地區(qū)的發(fā)展趨勢(shì)與效應(yīng)也不盡相同。盡管我國(guó)的一些一線城市的自來(lái)水水廠自動(dòng)化程度總體出色,但大部分的小城市特別是部分落后地區(qū)的自來(lái)水水廠還只是實(shí)現(xiàn)了最為基礎(chǔ)性的自動(dòng)化,甚至有些地區(qū)還需要依靠人力資源完成,自來(lái)水廠整體自動(dòng)化程度不容樂(lè)觀。
以宏觀角度而言,我國(guó)現(xiàn)階段的自來(lái)水廠其現(xiàn)狀主要是:自來(lái)水業(yè)的科學(xué)技術(shù)水準(zhǔn)較為落后,缺乏在供水技術(shù)領(lǐng)域的監(jiān)控管理崗位能力,人才少。很多自來(lái)水廠所使用的檢測(cè)儀器性能基礎(chǔ)較差,例如計(jì)量投加裝置,水池檢測(cè)儀器等諸多針對(duì)性的儀表儀器,并且我國(guó)的一些制造廠商所制造出的儀器質(zhì)量與國(guó)外相同種類的產(chǎn)品還存在很大的差距,不能滿足自來(lái)水廠的要求。當(dāng)前我國(guó)供水行業(yè)實(shí)行“保本微利”的保民生政策,致使再生產(chǎn)能力弱,因而經(jīng)濟(jì)的受制約性與自來(lái)水廠有限的資金儲(chǔ)備,除去極少的大型企業(yè)可以有能力進(jìn)口一些國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備,全方位的實(shí)現(xiàn)自來(lái)水水廠生產(chǎn)的自動(dòng)化管理以外,國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)的自來(lái)水廠因?yàn)橘Y金能力薄弱,技術(shù)能力低下,無(wú)法引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù),最終致使導(dǎo)監(jiān)控管理技術(shù)始終十分落后,管理辦法依然以人工管理為主,無(wú)法達(dá)到現(xiàn)代化自來(lái)水自動(dòng)化生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)。另外,還有部分的水廠其自動(dòng)管理監(jiān)控架構(gòu)并沒(méi)有按照地區(qū)與水廠的實(shí)際特點(diǎn)出發(fā),而是單方面的全部照搬國(guó)外模式,即便投進(jìn)了許多資金,但調(diào)控能力依然很弱,無(wú)法提升水廠的經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)現(xiàn)。
針綜上所述,發(fā)展我國(guó)自來(lái)水行業(yè)的生產(chǎn)自動(dòng)化應(yīng)當(dāng)按照自身所需,發(fā)展成為具備中國(guó)特色的發(fā)展路徑,在對(duì)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)設(shè)備實(shí)施引入,汲取其經(jīng)驗(yàn)的同時(shí),也不可以“照單全收”,應(yīng)當(dāng)從我國(guó)國(guó)情出發(fā)。水廠始終以實(shí)用為出發(fā)點(diǎn),在全面使用國(guó)產(chǎn)設(shè)備的前提上,關(guān)鍵要不斷加強(qiáng)水質(zhì),減少設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用,健全、改善相關(guān)的工藝設(shè)備,制作出為自身實(shí)際情況量身定做的監(jiān)控管理系統(tǒng)。
2 自來(lái)水廠生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)
常規(guī)意義上,可以按照設(shè)備的布點(diǎn)與功能執(zhí)行,將自動(dòng)化系統(tǒng)分為幾個(gè)站點(diǎn):中央站、取水站、加氯站、加藥站、沉淀池站、配電站、濾池的公共部分站、濾池站、送水站。
按照系統(tǒng)自身特點(diǎn)所設(shè),其人機(jī)界面(Human Machine InteractionI)軟件使用美國(guó)通用公司與FANUC所合作的iFix組態(tài)軟件。而iFix軟件屬于全方位開(kāi)放式的一組HMI軟件,并且能夠收集幾乎當(dāng)前市場(chǎng)中使用的主流控制系統(tǒng)數(shù)據(jù),也可以向當(dāng)前市場(chǎng)上幾乎全部數(shù)據(jù)庫(kù)軟件提供數(shù)據(jù)支持,能夠完全滿足自由行的標(biāo)準(zhǔn),哪怕未來(lái)水廠依然需要進(jìn)一步完善,也不必?fù)?dān)心新型的控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)不能和之前的系統(tǒng)完成信息通信,最終變?yōu)樾畔⒐聧u[1]。
無(wú)論是功能內(nèi)容解釋,數(shù)據(jù)流程,操作說(shuō)明書, iFix軟件都能準(zhǔn)確的提供,擁有優(yōu)質(zhì)的可靠性與定時(shí)性特性,利用科學(xué)的開(kāi)發(fā)環(huán)境,諸多工業(yè)技術(shù)使其擁有優(yōu)秀的可擴(kuò)展性,在完成系統(tǒng)時(shí),便愈加的便捷。大范圍的使用分布解決及多余技術(shù),具備穩(wěn)定的可移植屬性,能夠擁有可擴(kuò)展性能與聯(lián)網(wǎng)功能,方便系統(tǒng)的擴(kuò)充與完成系統(tǒng)升級(jí)[2]。
PACSystem_Rx3i能夠支持當(dāng)前市面上的主流總線,權(quán)衡到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)較為繁雜的電磁條件,如電機(jī)與變頻器干擾源,在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,自每個(gè)工段至每個(gè)遠(yuǎn)程I/O站點(diǎn)中采取GENIUS(GE)功能總線實(shí)施信息通信。GENIUS總線屬于使用令牌環(huán)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行傳輸?shù)目偩€,因此各個(gè)站點(diǎn)皆可以得到令牌,故而,不僅可以實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)器和遠(yuǎn)程I/O站通信,還可以完成和控制器間的通信。并且,GENIUS是使用調(diào)頻傳輸機(jī)制的總線,信號(hào)傳輸辦法為三取二,其抵抗干擾源干擾的水平明顯優(yōu)于其它總線。
另外,PLC的選擇應(yīng)當(dāng)按照控制系統(tǒng)實(shí)際的設(shè)計(jì)流程與特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行選定,不可以盲目的追求高性能的數(shù)據(jù)指標(biāo),必須能夠便利于工程控制系統(tǒng)構(gòu)建為完整體,更要按照PLC功能的擴(kuò)展性能為出發(fā)點(diǎn),來(lái)對(duì)PLC與設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)。不同總類的PLC擁有不一樣的運(yùn)算方式,在選型之時(shí)需要按照具體的實(shí)際情況,選擇運(yùn)算功能最合的PLC。測(cè)試PLC的通訊能力,應(yīng)當(dāng)使PLC和其它設(shè)備實(shí)施通信,也可以把PLC置于自來(lái)水廠的控制網(wǎng)絡(luò)例,權(quán)衡PLC的聯(lián)網(wǎng)通信水平[3]。例如:接口方式,最大的接口數(shù)量,可運(yùn)行的通信協(xié)議,通信距離與速度等。
3 結(jié)語(yǔ)
隨著科技的不斷發(fā)展,自動(dòng)化的功能已經(jīng)逐漸涉及到了信息網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域、智能領(lǐng)域、以及管理控制一體化領(lǐng)域,自動(dòng)化的發(fā)展極大地促進(jìn)了我國(guó)當(dāng)前工業(yè)的發(fā)展力度,進(jìn)一步推動(dòng)了自來(lái)水行業(yè)的步伐,特別小型的自來(lái)水廠,其科技能力的提高有目共睹。因此,自來(lái)水廠依然應(yīng)當(dāng)以自動(dòng)化控制系統(tǒng)為主力方向發(fā)展,可以肯定的是,這也必然是我國(guó)水行業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)。
參考文獻(xiàn):
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【關(guān)鍵詞】自動(dòng)化生產(chǎn)線;改造;生產(chǎn)率;產(chǎn)品質(zhì)量;生產(chǎn)成本
1.自動(dòng)化生產(chǎn)線簡(jiǎn)介
自動(dòng)化生產(chǎn)線是由工件傳送系統(tǒng)和控制系統(tǒng),將一組自動(dòng)機(jī)床和輔助設(shè)備按照工藝順序聯(lián)結(jié)起來(lái),自動(dòng)完成產(chǎn)品全部或部分制造過(guò)程的生產(chǎn)系統(tǒng)。自動(dòng)化生產(chǎn)線具有統(tǒng)一的自動(dòng)化控制系統(tǒng),嚴(yán)格的生產(chǎn)節(jié)湊,工作必須安照一定的生產(chǎn)節(jié)拍經(jīng)過(guò)各個(gè)工位完成預(yù)定加工。自動(dòng)化生產(chǎn)線起源于流水生產(chǎn)線,性能卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)流水生產(chǎn)線。它比流水生產(chǎn)線具有更嚴(yán)格的節(jié)湊,更高效的自動(dòng)化控制,所以它的使用不但提高了勞動(dòng)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量,而且具有改善工人勞動(dòng)條件、降低能源消耗、節(jié)約材料等優(yōu)點(diǎn)[1]。
隨著社會(huì)的發(fā)展和人類的進(jìn)步,自動(dòng)化生產(chǎn)線也在不斷的改進(jìn)與完善,尤其最近的一些年,微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)、控制技術(shù)與機(jī)電一體化等技術(shù)的快速發(fā)展,給自動(dòng)化生產(chǎn)線的改進(jìn)和完善提供了有力的支撐。另一方面,人們對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線提出了更高的要求,如:提高質(zhì)量和效率,模具多樣化,便于生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控,收集與管理產(chǎn)品及機(jī)器參數(shù),保證操作人員的人身安全等等。所以自動(dòng)化生產(chǎn)線的改進(jìn)與完善就成了迫切的需要。
目前的自動(dòng)化生產(chǎn)線的改進(jìn)多集中在以下幾個(gè)方面:機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、接口技術(shù)、傳感技術(shù),生產(chǎn)線平衡技術(shù),驅(qū)動(dòng)技術(shù),傳動(dòng)技術(shù)。本文重點(diǎn)介紹計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、機(jī)械手和液壓系統(tǒng)四個(gè)方面技術(shù)的引進(jìn)對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線改進(jìn)以及這些改進(jìn)所帶來(lái)的影響。
2.自動(dòng)化生產(chǎn)線改進(jìn)與完善
雖然由于產(chǎn)品的不同,導(dǎo)致各種類型的生產(chǎn)線出現(xiàn),它們形狀和大小千差萬(wàn)別,但是我們根據(jù)它的功能與結(jié)構(gòu)的不同,可以大致把自動(dòng)化生產(chǎn)線分為五個(gè)部分:機(jī)械本體、檢測(cè)部分、信息處理系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和借口部分。而不管哪一類型的自動(dòng)化生產(chǎn)線都必須具備以下四種基本功能:運(yùn)轉(zhuǎn)功能、檢測(cè)功能、控制功能和驅(qū)動(dòng)功能。一般來(lái)說(shuō),運(yùn)轉(zhuǎn)功能由動(dòng)力源(如電能帶動(dòng)的電機(jī)、柴油機(jī)的機(jī)械能)來(lái)提供;檢測(cè)功能主要有各種傳感器(如位置傳感器、直線位移傳感器、角位移傳感器)來(lái)完成,這些傳感器負(fù)責(zé)收集各個(gè)部分的信息,如溫度、壓力、流量等數(shù)據(jù)信息;控制功能是指由微型計(jì)算機(jī)、可編程控制器、PLC單片機(jī)等電子裝置來(lái)完成,它們通過(guò)對(duì)各個(gè)位置傳感器檢測(cè)出來(lái)的信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)、運(yùn)輸、運(yùn)算、變換等處理,再用相應(yīng)的接口電路對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出命令,完成規(guī)定的動(dòng)作;驅(qū)動(dòng)部分則是通過(guò)電機(jī)、液壓缸、氣壓缸、機(jī)械手、電磁閥甚至機(jī)器人等執(zhí)行機(jī)構(gòu)玩成。即自動(dòng)化生產(chǎn)線的改造是利用微型計(jì)算機(jī)、工控機(jī)、可編程控制器(PLC)、觸摸屏、變頻器、伺服電機(jī)等產(chǎn)品,采用更先進(jìn)的控制技術(shù)、變頻技術(shù)等等,對(duì)手動(dòng)、半自動(dòng)化、自動(dòng)化設(shè)備的更新改造和同步方式的改進(jìn)。
2.1自動(dòng)化生產(chǎn)線控制部分的改進(jìn)以及它對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的影響
自動(dòng)化生產(chǎn)線的控制部分大多采用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),而隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)的大量各種特殊功能微型計(jì)算機(jī),它具有體積小,可以儲(chǔ)存、處理部分信息,通過(guò)電信號(hào)控制部分機(jī)械執(zhí)行動(dòng)作的特點(diǎn)。現(xiàn)代常用的這種的微型計(jì)算機(jī)有PLC控制器,單片機(jī)、工控機(jī)等。
PLC控制器多用于下面幾種情況:一是開(kāi)關(guān)較多(一般在十個(gè)以上)的情況,在這種情況下,用PLC進(jìn)行虛擬門電路實(shí)現(xiàn)各個(gè)開(kāi)關(guān)的控制,具有簡(jiǎn)單、快捷、穩(wěn)定的特點(diǎn),可以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì);也可用于經(jīng)常更新或擴(kuò)充功能的場(chǎng)合,在這種情況下,PLC具有成本低、占用空間小、操作簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)[2]。
單片機(jī)一般用于要求控制體積小或成本低的場(chǎng)合,它還具有抗干擾性能強(qiáng),穩(wěn)定性高的特點(diǎn),但不能更新,從使用者的角度看,它又適用于操作者素質(zhì)較低的場(chǎng)合,它操作簡(jiǎn)單,可使用按鍵操作。
工控機(jī)功能特別強(qiáng)大,價(jià)格也較為昂貴。它具有顯示、記錄、傳輸、監(jiān)控、組態(tài)等功能,適用于控制功能發(fā)雜,要求較多,經(jīng)常更新和擴(kuò)充功能,并且周期長(zhǎng)、投資大的情況。它需要操作者具有一定的微機(jī)基礎(chǔ)。
我們通過(guò)各種微型機(jī)的合理選用,不僅把自動(dòng)化生產(chǎn)線各個(gè)部分連接為一個(gè)有機(jī)的整體,可以說(shuō)控制部分的改進(jìn)是整條自動(dòng)化生產(chǎn)線改進(jìn)的“大腦”,而且它的進(jìn)一步改進(jìn)意味著我們有更高的效率和更低的成本,所以說(shuō)控制部分的改進(jìn)與完善是自動(dòng)化生產(chǎn)線改進(jìn)的“靈魂”,是我們未來(lái)發(fā)展的方向。
2.2機(jī)械手對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線驅(qū)動(dòng)部分的改進(jìn)以及它對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的影響
機(jī)械手顧名思義就是用機(jī)械來(lái)模仿人手和手臂的某些動(dòng)作(如抓取、搬運(yùn)、操作工具等),來(lái)代替人進(jìn)行某些繁重勞動(dòng),以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化與自動(dòng)化。它能在有害的環(huán)境下進(jìn)行工作,替代人類以達(dá)到保護(hù)人身安全的目的。
工業(yè)機(jī)械手由手臂和手部組成。手部主要用來(lái)抓持工件或工具,可按照被抓物體的尺寸、重量、形狀、材料等要求的不同設(shè)計(jì)不同的機(jī)構(gòu),按照作用力的不同類型可分為吸附型、夾持型、托持型等機(jī)構(gòu)。手臂則是通過(guò)各種不同的動(dòng)作(如擺動(dòng)、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)),來(lái)改變被抓物體的位置或姿勢(shì)。為了能實(shí)現(xiàn)可以抓取空間中的任意物體,機(jī)械手最多有6個(gè)自由度(機(jī)械手伸縮、升降、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式稱為機(jī)械手的自由度,一般自由度越多,其運(yùn)動(dòng)越自由,應(yīng)用范圍越廣,結(jié)構(gòu)越復(fù)雜),一般機(jī)械手有2個(gè)自由度。
機(jī)械手的改進(jìn)與完善,一方面實(shí)現(xiàn)的生產(chǎn)線的高度自動(dòng)化,另一方面大大減少了工作人員以及工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。另外,由于人為因素的減少,大大減少了人為錯(cuò)誤的出現(xiàn),不僅提高了質(zhì)量,而且增強(qiáng)了工作的連續(xù)性和持久性,同時(shí)還方便對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的記錄和實(shí)時(shí)控制。機(jī)械手改進(jìn)的可以說(shuō)是自動(dòng)化生產(chǎn)線改進(jìn)和完善必不可少的重要組成部分。
2.3液壓系統(tǒng)對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線的改進(jìn)以及對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的影響
液壓系統(tǒng)主要用于材料以及半成品的運(yùn)輸和各個(gè)部分執(zhí)行信號(hào)的傳遞。液壓系統(tǒng)主要由液壓缸和相應(yīng)的控制閥組成,一般用氣體進(jìn)行控制信號(hào)的傳遞,液壓進(jìn)行執(zhí)行部分的動(dòng)作,有時(shí)候也可以用電磁閥對(duì)執(zhí)行液壓缸進(jìn)行控制,使其達(dá)到規(guī)定的動(dòng)作。
隨著科技的進(jìn)步,液壓與系統(tǒng)所能達(dá)到的壓強(qiáng)越來(lái)越大,所能執(zhí)行動(dòng)作的能力越來(lái)越強(qiáng),它對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線越來(lái)越重要,液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞已經(jīng)成為衡量一條自動(dòng)化生產(chǎn)線優(yōu)秀與否的標(biāo)準(zhǔn)。
3.結(jié)論和期望
自動(dòng)化生產(chǎn)線的改進(jìn)與完善不僅減輕了企業(yè)對(duì)人力資源的需求,降低了人力成本,還提高了生產(chǎn)效率,減少了對(duì)材料的浪費(fèi),提高了生產(chǎn)質(zhì)量,使我們的生產(chǎn)大大減輕了對(duì)人為因素的依賴,給現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了翻天覆地的變化,隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,計(jì)算機(jī)技術(shù)、液壓技術(shù)、機(jī)械手以及機(jī)器人技術(shù)不斷進(jìn)步,以這些技術(shù)為依靠的自動(dòng)化生產(chǎn)線改進(jìn)與完善將會(huì)出現(xiàn)“百花齊放”的局面,甚至在不遠(yuǎn)的將會(huì)出現(xiàn)完全由機(jī)器替代人的自動(dòng)化生產(chǎn)線出現(xiàn)。我相信將來(lái)自動(dòng)化流水線會(huì)形成一個(gè)獨(dú)立完善的工業(yè)體系,給我們的工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)效率高、連續(xù)性好、故障率低的完美生產(chǎn)線。而與此同時(shí),自動(dòng)化生產(chǎn)線的思想觀念將更加深入地走進(jìn)我們的生活,使我們的生產(chǎn)生活變得豐富多彩?!科]
【參考文獻(xiàn)】
【關(guān)鍵詞】 生產(chǎn)線 實(shí)訓(xùn) 教學(xué)
《自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試》是工科類高等職業(yè)院校一門重要的、實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(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)線的不斷發(fā)展和完善,大中型企業(yè)在生產(chǎn)中使用生產(chǎn)線的比例不斷提高,所需要的人工操作崗位越來(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)線實(shí)驗(yàn)室,花費(fèi)巨資購(gòu)置了自動(dòng)化生產(chǎn)線實(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)線設(shè)備仍不能滿足教學(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,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)又能展示工廠實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化生產(chǎn)線綜合實(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)和工廠實(shí)際的生產(chǎn)線存在著不小的差距,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;
(4)在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)擴(kuò)展時(shí),能夠改變工件的加工順序,調(diào)整工件的加工速度,可以隨時(shí)對(duì)所需模塊進(jìn)行組裝,并且出現(xiàn)故障后能夠及時(shí)報(bào)警。
(5)學(xué)生通過(guò)這款實(shí)驗(yàn)
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn),可以提高學(xué)生對(duì)模塊式生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)、工作原理的了解,熟練掌握生產(chǎn)線的工作過(guò)程,對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)的工作原理有全面的理解,通過(guò)自己動(dòng)手拆解、安裝生產(chǎn)線,了解各個(gè)生產(chǎn)單元之間的聯(lián)系,同時(shí),掌握各個(gè)環(huán)節(jié)的基本工作原理,為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。讓學(xué)生到工作崗位后就能夠很快熟悉工廠的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備,并能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的維護(hù)和維修,真正意義上實(shí)現(xiàn)“零對(duì)接”。
(6)具有較高的性價(jià)比:目前在高等職業(yè)院校,引進(jìn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)平臺(tái),功能都比較單一,操作性不強(qiáng),而且每條生產(chǎn)線的購(gòu)置費(fèi)用都在幾十萬(wàn),因此就限制了引進(jìn)的數(shù)量,而這款試驗(yàn)臺(tái)的制造成本控制在兩萬(wàn)元以下,能解決高職院校教學(xué)經(jīng)費(fèi)不足的問(wèn)題,實(shí)驗(yàn)設(shè)備不夠的問(wèn)題,為加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)提供物質(zhì)前提。
(7)作為教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)時(shí)的安全性和方便性是非常重要的,本實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用金屬全封閉結(jié)構(gòu),有良好的防觸電性。實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線采用kt4abd52型帶保護(hù)套的簧圈式迭插頭,和與之配套kt4a52護(hù)套插座,具有良好的防觸電性,實(shí)驗(yàn)時(shí),采用插入式接線,即安全又方便。
(8)目前高等職業(yè)院校中所使用的生產(chǎn)線都是由廠家直接研制、安裝和調(diào)試的,在設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后出現(xiàn)的問(wèn)題,必須要由廠家來(lái)維修,而一旦過(guò)了保修范圍,那么,必須要向廠家支付維修費(fèi)用,而我們這款新型生產(chǎn)線完全采用模塊式結(jié)構(gòu),在使用過(guò)程中,如果某個(gè)部件出現(xiàn)問(wèn)題,可以由實(shí)驗(yàn)室管理人員將某個(gè)部件拆下,換上新的模塊即可,大大減少了維護(hù)時(shí)間、降低了維護(hù)費(fèi)用,為大面積普及打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
從自動(dòng)化生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)教學(xué)的大綱要求,設(shè)備概況的調(diào)查分析,可以歸納出:實(shí)驗(yàn)教學(xué)中需要的是一臺(tái)具有綜合性(既能做plc一般演示性實(shí)驗(yàn),又能做真實(shí)過(guò)程展示實(shí)驗(yàn);能體現(xiàn)plc控制系統(tǒng)的組成、工作原理;包含各種常見(jiàn)設(shè)備,能進(jìn)行程序的輸入、調(diào)試、設(shè)計(jì);能反映出各種控制過(guò)程)形象性(各種設(shè)備要盡量接近生產(chǎn)實(shí)際,反映工作崗位中要遇到的情形)可開(kāi)發(fā)性的實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
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
關(guān)鍵詞 自動(dòng)化生產(chǎn)線 仿真軟件 界面設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào):TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
我校機(jī)電設(shè)備維修與管理專業(yè)有一門重要課程,這就是自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程中的仿真實(shí)訓(xùn)軟件開(kāi)發(fā)包含可編程控制技能實(shí)訓(xùn)仿真、電路接線仿真功能,和自主學(xué)習(xí)搭建線路功能。為了學(xué)習(xí)者能在一個(gè)互動(dòng)友發(fā)的界面上學(xué)習(xí),并能根據(jù)已有圖表資料能進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的要求,能讓操作者在計(jì)算機(jī)上模擬完成各站的電氣線路設(shè)計(jì)和控制程序的編程,但這些內(nèi)容的選擇和使用都需要一個(gè)窗口和仿問(wèn)界面。因此本仿真軟件還應(yīng)滿足以下界面設(shè)計(jì)要求。
為了使操作者或?qū)W習(xí)者方便進(jìn)入這個(gè)區(qū)域?qū)W習(xí)和使用這個(gè)仿真實(shí)訓(xùn)軟件以達(dá)到操作簡(jiǎn)單明了,清晰可見(jiàn)。著重于提示信息要詳細(xì)、準(zhǔn)確、恰當(dāng),便于靈活掌握應(yīng)用。軟件界面應(yīng)布局合理,顏色得當(dāng)、菜單按鈕規(guī)范、用語(yǔ)簡(jiǎn)單明了、畫面美觀。仿真實(shí)訓(xùn)軟件可調(diào)整訓(xùn)練進(jìn)度,能及時(shí)反饋學(xué)生的操作、自測(cè)情況。
1 軟件組成與設(shè)計(jì)
自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程的仿真軟件的開(kāi)發(fā)平臺(tái)主要是在C語(yǔ)言為基礎(chǔ)進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的,我們?cè)跈C(jī)電仿真控制平臺(tái)上共享其數(shù)據(jù)庫(kù)。主要做開(kāi)發(fā)自已工作站的三維模型,并建設(shè)電路控制庫(kù)和程序代碼,導(dǎo)入其控件中。為了能在我們的仿真軟件開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)中能較好實(shí)現(xiàn)以上資源的共享和調(diào)用,我們從其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)四個(gè)層面來(lái)撰述:
(1)界面表示層:負(fù)責(zé)處理用戶與應(yīng)用程序之間的交互過(guò)程:它可以是一般的終端設(shè)備、桌面應(yīng)用程序。
(2)電路設(shè)計(jì)層:定義了用戶界面要顯示的內(nèi)容,并根據(jù)所支持的是庫(kù)中已有電路。對(duì)于相應(yīng)的用戶要求可以進(jìn)行二次制作導(dǎo)入相應(yīng)的庫(kù)中,其各級(jí)控制邏輯層會(huì)以用戶的要求來(lái)定義。
(3)程序設(shè)計(jì)層:提供應(yīng)用系統(tǒng)需要的其它功能,如:消息傳送、工件調(diào)取、工件顏色的選擇支持所需要程序。
(4)數(shù)據(jù)庫(kù)層:存放用戶應(yīng)用電路模型圖和控制程序數(shù)據(jù)和各種可共享模塊。
為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)三維控制的性能和各層次結(jié)構(gòu)的控制要求,首先要考慮的是框架如何分層、各層包含何種組件或?qū)ο?、不同層次之層?duì)象如何通信。
在實(shí)際應(yīng)用中,也可以將邏輯層再分為若干組件集,每一個(gè)組件集完成一個(gè)相當(dāng)小的小電路功能,用戶界面層通常需要連接若干個(gè)組件集來(lái)完成一個(gè)單獨(dú)的邏輯塊后可以組合成新的控制電路模塊。組件集之間也可以相互調(diào)用。本論文的框架圖如圖1所示,分為界面表示層、電路設(shè)計(jì)層、程序設(shè)計(jì)層和數(shù)據(jù)庫(kù)四層。
2 軟件的模型設(shè)計(jì)
仿真自動(dòng)線教學(xué)是實(shí)際自動(dòng)線控制過(guò)程在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn),其系統(tǒng)模型主要有自動(dòng)線教學(xué)設(shè)備硬件(或物理)部分和軟件部分組成。硬件部分由自動(dòng)線運(yùn)動(dòng)部件、控制電路零件、執(zhí)行器等構(gòu)成,軟件部分則由電氣控制線路、PLC控制程序和機(jī)電仿真控制平臺(tái)構(gòu)成。自動(dòng)線中機(jī)械手是一套自動(dòng)化設(shè)備接受指令的過(guò)程。對(duì)仿真自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)模型的建立是仿真實(shí)訓(xùn)的關(guān)鍵技術(shù)。為此我們要對(duì)相關(guān)模型進(jìn)行分析設(shè)計(jì),制定出相關(guān)數(shù)據(jù)表,按一定規(guī)律導(dǎo)入控件中。
2.1 三層模型
三層模型是一種“界面模型+電路庫(kù)+ 程序庫(kù)”的邏輯分層模型,界面模型:通過(guò)調(diào)用控制邏輯層代碼來(lái)獲取所需要的數(shù)據(jù),按照控制電路的運(yùn)行要求適當(dāng)?shù)耐ㄟ^(guò)用戶界面的三維動(dòng)畫顯示出來(lái)。當(dāng)應(yīng)用程序被修改時(shí),只要對(duì)表示層提供的接口不變,就不需要更新每個(gè)工作站的用戶界面程序,在運(yùn)行效率和可維護(hù)性上遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于靜態(tài)圖分析,如圖2所示。
另外要說(shuō)明的是,對(duì)于不同生產(chǎn)線可以用不同三維模型界面表示出業(yè),前題是設(shè)計(jì)好相應(yīng)的模型。通過(guò)相應(yīng)的電路庫(kù)和程序庫(kù)調(diào)用,這也更加方便于教學(xué),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理和網(wǎng)絡(luò)化實(shí)訓(xùn)服務(wù),對(duì)于教學(xué)中不同的生產(chǎn)線中有可擴(kuò)展性和靈活性。
3 登錄界面的設(shè)計(jì)
由于我們是在一個(gè)已有平臺(tái)研究,有許多已知的元器件我們可以直接調(diào)用。但我們研究的自動(dòng)生線是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜、元器件比較較多并且型號(hào)多。為此我們要有所選擇的進(jìn)行主菜單設(shè)計(jì),方便于教學(xué)中調(diào)取使用。具體登錄界面如圖3所示自動(dòng)化生產(chǎn)線仿真軟件登錄界面。
以上是仿真軟件登錄界面的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程,模型的設(shè)計(jì)和選擇更多是要到實(shí)地現(xiàn)場(chǎng)觀察設(shè)備和運(yùn)行過(guò)程。其他各站設(shè)計(jì)將在后續(xù)整理后和大家一起分享。
關(guān)鍵詞:機(jī)器人;數(shù)控;拋丸機(jī);自動(dòng)化生產(chǎn)線
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。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)線顯得尤為有意義。
為了提高拋丸生產(chǎn)線的自動(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,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)線的自動(dòng)化。
1.拋丸自動(dòng)化生產(chǎn)線整體介紹
1.1.傳統(tǒng)拋丸生產(chǎn)線流程介紹
傳統(tǒng)拋丸生產(chǎn)線的主要部件就是拋丸機(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。該生產(chǎn)線由進(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)線的上料、加工、落料過(guò)程。
該拋丸生產(chǎn)線的機(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)線的運(yùn)行。決策單元根據(jù)生產(chǎn)線狀態(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:機(jī)電一體化;能力培養(yǎng);思考
隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)所起到的促進(jìn)作用越來(lái)越明顯,受到了國(guó)家的重視。國(guó)家科委綜合局組織的《我國(guó)機(jī)電一體化發(fā)展途徑與對(duì)策》中,根據(jù)社會(huì)需要、投資效益和現(xiàn)有基礎(chǔ)等條件,提出優(yōu)先發(fā)展15 個(gè)領(lǐng)域中的機(jī)電一體化產(chǎn)品,如數(shù)控機(jī)床及其他機(jī)械制造工藝設(shè)備、電子化量具量?jī)x、工業(yè)自動(dòng)化控制儀表、中小型電機(jī)與電氣傳動(dòng)控制裝置。由此可見(jiàn),我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展急需大量具備機(jī)電一體化專業(yè)職業(yè)能力的人才,因而高職機(jī)電一體化專業(yè)職業(yè)能力的培養(yǎng)顯得尤為重要。對(duì)高職機(jī)電一體化專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行職業(yè)能力培養(yǎng),首先需要一個(gè)完善的方案。本文試圖為高職機(jī)電一體化專業(yè)職業(yè)能力培養(yǎng)設(shè)計(jì)方案,以期為機(jī)電一體化專業(yè)人才的培養(yǎng)提供借鑒。筆者所設(shè)計(jì)的高職機(jī)電一體化專業(yè)職業(yè)能力培養(yǎng)方案如下:
第一,根據(jù)社會(huì)需求確定培養(yǎng)方向。首先對(duì)學(xué)生就業(yè)企業(yè)、校外實(shí)習(xí)基地以及其他企業(yè)開(kāi)展專題調(diào)研活動(dòng),大量搜集這些企業(yè)對(duì)人才能力的具體要求的相關(guān)資料,并組織教師對(duì)調(diào)研情況進(jìn)行分析。通過(guò)調(diào)研可知,我國(guó)現(xiàn)代企業(yè)自動(dòng)化程度不斷提高,對(duì)生產(chǎn)自動(dòng)化的依賴也越來(lái)越高,區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和學(xué)生就業(yè)企業(yè)急需大量的自動(dòng)化生產(chǎn)線技師。因此,高職院??蓪C(jī)電一體化專業(yè)所對(duì)應(yīng)的崗位群定位于企業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)線技師。
第二,根據(jù)崗位群確定能力模塊。
通過(guò)對(duì)企業(yè)和行業(yè)的調(diào)研與分析,自動(dòng)化生產(chǎn)線技師應(yīng)具備由自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)構(gòu)建、自動(dòng)化生產(chǎn)線操控、自動(dòng)化生產(chǎn)線維護(hù)的能力,從而構(gòu)成了機(jī)電一體化專業(yè)的專業(yè)能力模塊;同時(shí)還應(yīng)具備相應(yīng)的社會(huì)能力和方法能力。專業(yè)能力是生存基礎(chǔ),如電工基本技能;社會(huì)能力是生存平臺(tái),如對(duì)祖國(guó)的忠誠(chéng)和團(tuán)隊(duì)合作等;方法能力是生存發(fā)展的核心,如學(xué)習(xí)方法。社會(huì)和科學(xué)技術(shù)在不斷進(jìn)步和發(fā)展,要跟上社會(huì)的變化,就需要不斷地學(xué)習(xí)。
第三,根據(jù)專業(yè)能力確定工作任務(wù)和工作領(lǐng)域。根據(jù)上述專業(yè)能力,自動(dòng)化生產(chǎn)線技師在工作中的基本任務(wù)是系統(tǒng)構(gòu)建、系統(tǒng)操控和系統(tǒng)維護(hù)。自動(dòng)化生產(chǎn)技師專業(yè)能力對(duì)應(yīng)的工作領(lǐng)域:
系統(tǒng)構(gòu)建,包括機(jī)械本體選擇、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)選擇;系統(tǒng)操控,包括PLC 編程與調(diào)試、單片機(jī)編程與調(diào)試和工藝流程的編制;系統(tǒng)維護(hù),包括檢測(cè)系統(tǒng)維護(hù)、控制系統(tǒng)維護(hù)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)維護(hù)。
第四,根據(jù)工作任務(wù)確定工作能力要求。自動(dòng)化生產(chǎn)線技師的工作能力要求包括金屬材料選用、機(jī)械本體構(gòu)成、傳動(dòng)方案選用、傳感器選用、檢測(cè)方案設(shè)計(jì)、繼接控制設(shè)計(jì)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)選用、系統(tǒng)集成方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)評(píng)價(jià)、PLC 編程與調(diào)試、單片機(jī)編程與調(diào)試和維護(hù)方案制定等。
第五,根據(jù)工作能力要求確定專業(yè)核心能力。自動(dòng)化生產(chǎn)線技師的專業(yè)核心能力應(yīng)包括PLC 控制系統(tǒng)、單片機(jī)控制系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)控制和系統(tǒng)集成等。
第六,根據(jù)專業(yè)能力要求確定專業(yè)能力樹(shù)。
第七,根據(jù)行動(dòng)領(lǐng)域確定學(xué)習(xí)領(lǐng)域和學(xué)習(xí)情境。學(xué)習(xí)領(lǐng)域包括機(jī)械本體、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、檢測(cè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。學(xué)習(xí)情境為機(jī)械本體,包括機(jī)械識(shí)圖能力、金屬材料選用、機(jī)械裝配、機(jī)械本體構(gòu)成、機(jī)械傳動(dòng)和機(jī)械加工工藝流程;執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括電機(jī)選用、液壓系統(tǒng)構(gòu)建、傳動(dòng)系統(tǒng)組建和氣動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)建等;檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括傳感器選用、儀表選用和自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建等;控制系統(tǒng)包括繼接控制系統(tǒng)構(gòu)建、PLC 控制系統(tǒng)構(gòu)建、單片機(jī)系統(tǒng)、系統(tǒng)集成和系統(tǒng)調(diào)試等。
第八,根據(jù)學(xué)習(xí)情境確定教學(xué)模塊。
第九,根據(jù)課程知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn)確定學(xué)生課程學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)。課程學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)使學(xué)生能夠有目的地進(jìn)行學(xué)習(xí),并可用來(lái)自檢學(xué)習(xí)情況。課程學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)包括知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn)和評(píng)價(jià)方式等內(nèi)容。
第十,根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)確定學(xué)習(xí)情境實(shí)施方案。實(shí)施方案包括學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)目標(biāo)、能力點(diǎn)、教學(xué)方法、實(shí)施條件、學(xué)生知識(shí)要求、教師能力要求和考核評(píng)價(jià)等內(nèi)容。
第十一,根據(jù)學(xué)習(xí)情境實(shí)施方案確定教學(xué)實(shí)施計(jì)劃。教學(xué)實(shí)施計(jì)劃包括計(jì)劃學(xué)時(shí)、能力點(diǎn)、教學(xué)方法設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)方式等內(nèi)容。
第十二,教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)是針對(duì)某一教學(xué)領(lǐng)域建設(shè)起來(lái)的,是解決該領(lǐng)域中所有知識(shí)和技能的團(tuán)隊(duì)。因此,同一團(tuán)隊(duì)中的教師往往來(lái)自不同專業(yè),同一專業(yè)可能會(huì)有很多個(gè)團(tuán)隊(duì)在開(kāi)展工作,同一個(gè)教師可能在很多個(gè)團(tuán)隊(duì)中負(fù)責(zé)一定的工作任務(wù)。高職機(jī)電一體化專業(yè)團(tuán)隊(duì)主要包括機(jī)械加工團(tuán)隊(duì)、電氣控制團(tuán)隊(duì)、自動(dòng)控制團(tuán)隊(duì)、系統(tǒng)集成團(tuán)隊(duì)、工控機(jī)團(tuán)隊(duì)、職業(yè)指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)、教學(xué)服務(wù)團(tuán)隊(duì)。對(duì)這些教學(xué)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行建設(shè),有利于培養(yǎng)高職機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生的職業(yè)能力。
第十三,教與學(xué)過(guò)程監(jiān)控。教與學(xué)過(guò)程監(jiān)控包括教師教學(xué)過(guò)程監(jiān)控和學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程監(jiān)控。教師教學(xué)過(guò)程監(jiān)控主要監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)要求及完成情況分析、教學(xué)手段、學(xué)生掌握情況、問(wèn)題分析及解決措施、教學(xué)建議和出勤情況說(shuō)明等內(nèi)容;學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程監(jiān)控主要監(jiān)控出勤、教學(xué)內(nèi)容、掌握情況、問(wèn)題原因分析和教學(xué)要求等內(nèi)容。
【關(guān)鍵詞】PLC型DCS控制系統(tǒng) 電子控制系統(tǒng) 自動(dòng)化生產(chǎn)線
DCS控制系統(tǒng),即為集散控制系統(tǒng),其主要應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中,能夠有效提高工業(yè)生產(chǎn)效率。DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用,最早起于上世紀(jì)中期,等進(jìn)入上世紀(jì)后期之后,其已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的控制系統(tǒng)。而PLC指的是可編程控制器,其自上世紀(jì)九十年代開(kāi)始便于DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行了有效融合,形成了PLC型DCS控制系統(tǒng),其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用不僅實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)控制和生產(chǎn)的高效性,更成為工業(yè)生產(chǎn)控制領(lǐng)域的領(lǐng)航者,一直主導(dǎo)著該領(lǐng)域的發(fā)展。
1 電子控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)
單回路微機(jī)控制系統(tǒng)是整個(gè)DCS控制系統(tǒng)中最主要的組成部分,通過(guò)該系統(tǒng),可以對(duì)通訊、過(guò)程控制、計(jì)算機(jī)以及CRT顯示技術(shù)等進(jìn)行有效融合,使其集中在同一個(gè)系統(tǒng)中進(jìn)行集中控制。同時(shí),在微機(jī)控制系統(tǒng)中,通過(guò)分層和分級(jí)的方式,還能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)控制的分級(jí)管理,有效解決了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中存在的計(jì)算機(jī)控制危險(xiǎn),降低了人機(jī)之間聯(lián)系的難度。與傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)相比,DCS控制系統(tǒng)不僅能夠有效提高自身的控制和生產(chǎn)效率,還具有比較高的安全性和可靠性,因此,其一經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行使用,便成為控制領(lǐng)域的代表,并一直主導(dǎo)著該領(lǐng)域的發(fā)展。
PLC可編程控制器所具有的最大優(yōu)勢(shì)便是速度快、控制靈活,而這兩點(diǎn),恰恰是傳統(tǒng)控制器所欠缺的,因此,其一經(jīng)問(wèn)世,便迅速替代了傳統(tǒng)的機(jī)械觸點(diǎn)繼電器。與機(jī)械觸點(diǎn)繼電器相比,PLC不僅因?yàn)槠渥陨碇苯优c計(jì)算機(jī)相連,依靠電磁傳感,大大節(jié)省了了傳感系統(tǒng)的返回時(shí)間系數(shù),還因?yàn)楸苊饬艘揽糠€(wěn)定性不強(qiáng)的導(dǎo)線進(jìn)行連接,而擁有更高的穩(wěn)定性。除此之外,PLC由于其自身便能夠進(jìn)行編程,可以根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)以及系統(tǒng)控制需要靈活的進(jìn)行調(diào)整,大大方便了對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和控制的靈活性,在提高穩(wěn)定性的同時(shí),也進(jìn)一步提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率。因此,當(dāng)其與DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行有效結(jié)合之后,便開(kāi)創(chuàng)了自動(dòng)化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)的新時(shí)代,一直未能被取代。
本文中作為例子進(jìn)行研究的水泥生產(chǎn)自動(dòng)化控制系統(tǒng),在現(xiàn)場(chǎng)單元中應(yīng)用的便是PLC型DCS控制系統(tǒng),其主要作用是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)變化以及各生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)管,并根據(jù)具體生產(chǎn)需要進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。在控制系統(tǒng)中,其主要組成結(jié)構(gòu)包括由操作員、工程師以及軟件組成的控制單元;各線路組成的通信總線;起始量輸入和輸入繼電器、信號(hào)處理設(shè)備組成的通訊模塊以及用于生產(chǎn)的隔離設(shè)備等。以上各個(gè)部分綜合組成DCS控制系統(tǒng),并通過(guò)該系統(tǒng)對(duì)整個(gè)水泥自動(dòng)化生產(chǎn)線進(jìn)行全過(guò)程控制,以保證系統(tǒng)控制的有效性和生產(chǎn)的高效性。
2 自動(dòng)化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)中PLC型DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用
2.1 系統(tǒng)功能
在對(duì)機(jī)組開(kāi)啟順序進(jìn)行設(shè)定的過(guò)程中,通常情況下會(huì)采用機(jī)組步狀態(tài)字的方式進(jìn)行設(shè)定,這樣能夠保證所設(shè)定的時(shí)間間隔與電機(jī)保持同步。但是,在設(shè)定過(guò)程中需要主語(yǔ),由于步信號(hào)也屬于脈沖信號(hào),所以當(dāng)控制功能中內(nèi)部邏輯顯示已經(jīng)完成任務(wù)之后,其會(huì)繼續(xù)將運(yùn)算結(jié)果輸送給DR管腳,進(jìn)而對(duì)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制。而通常情況,為了確保所設(shè)定的控制開(kāi)啟時(shí)間與當(dāng)前市面上大多數(shù)電機(jī)保持一致,所設(shè)置的時(shí)間大多為1s,而如果控制系統(tǒng)中電機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間大于1s,則需要對(duì)程序的開(kāi)啟時(shí)間進(jìn)行適當(dāng)延長(zhǎng),使其能夠與電機(jī)保持一致。
在電子控制系統(tǒng)中,電機(jī)連鎖程序主要包括設(shè)備、啟動(dòng)以及運(yùn)行連鎖三種信號(hào),并分別以數(shù)字1和0代表系統(tǒng)可啟動(dòng)和不可啟動(dòng)設(shè)計(jì)程序。通常情況下,在啟動(dòng)連鎖中,大型設(shè)備都只輸出一個(gè)啟動(dòng)指令在功能模塊中接入信號(hào)。而在運(yùn)行連鎖中,則需要先啟動(dòng)所有設(shè)備,只有這樣控制單元中才會(huì)發(fā)出允許設(shè)備啟動(dòng)的指令。在系統(tǒng)中,榱朔獎(jiǎng)愣運(yùn)有電機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一控制,需要按照預(yù)先設(shè)定好的規(guī)則對(duì)所有電機(jī)的控制字進(jìn)行編輯,如果想要啟動(dòng)電機(jī),就將相應(yīng)電機(jī)的控制字調(diào)整到0的位置即可,而如果想要恢復(fù)運(yùn)行,則對(duì)其控制字進(jìn)行復(fù)位,這樣不僅實(shí)現(xiàn)了電機(jī)控制的便捷性和高效性,還能夠有效避免因?yàn)殄e(cuò)誤區(qū)分電機(jī)控制位而影響整個(gè)生產(chǎn)線的自動(dòng)運(yùn)行,影響生產(chǎn)效率。
2.2 計(jì)算機(jī)監(jiān)控組件
在電子控制系統(tǒng)中,邏輯程序控制系統(tǒng)是自主獨(dú)立運(yùn)行的,并非與電子控制系統(tǒng)屬于同一個(gè)控制單元,二者互不影響。但是,這并不代表二者之間就沒(méi)有關(guān)系,相反,其還擁有整體性,其主要原因是因?yàn)閮烧呔诳偩€網(wǎng)絡(luò)和通訊協(xié)議額后應(yīng)用,并且主要通訊中介都是以太網(wǎng),這樣不僅能夠?qū)刂普竞筒僮髡局g的協(xié)調(diào)性進(jìn)行穩(wěn)定,有利于數(shù)據(jù)傳輸,還能夠更好的滿足控制站的通訊需求,提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。在本文所研究的水泥自動(dòng)化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)中,其位于現(xiàn)場(chǎng)和站點(diǎn)之間,組成結(jié)構(gòu)主要包括通訊和邏輯程序控制系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)監(jiān)控組件;在該生產(chǎn)線電子系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中,通過(guò)所應(yīng)用的PLC型DCS控制系統(tǒng), 便能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)管,方便、快捷,并且具有較高的穩(wěn)定性和安全性。
2.3 軟件功能設(shè)計(jì)
在電子控制系統(tǒng)中,軟件的功能主要包括兩個(gè)方面:
2.3.1 監(jiān)測(cè)功能
主要包括對(duì)整個(gè)電站運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、設(shè)備故障的監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)運(yùn)行問(wèn)題的監(jiān)測(cè)以及對(duì)所有設(shè)備的運(yùn)行信息進(jìn)行顯示;其中,電站運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)指的是對(duì)生產(chǎn)線的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè);設(shè)備故障監(jiān)測(cè)主要指的是對(duì)生產(chǎn)線中設(shè)備的故障位置、類型進(jìn)行監(jiān)測(cè),并在監(jiān)測(cè)到故障后及時(shí)發(fā)出警報(bào)通知相關(guān)管理人員。
2.3.2 控制功能
其也是DCS控制系統(tǒng)的主要功能,包括信息的儲(chǔ)存與打印以及對(duì)電站運(yùn)行的控制等,在該方面,需要充分體現(xiàn)DCS操作簡(jiǎn)單、方便快捷以及穩(wěn)定性和安全性高的特點(diǎn);在控制功能中,信息的儲(chǔ)存和打印主要是為了方便相關(guān)管理人員對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行查詢,以便針對(duì)性解決設(shè)備的重復(fù)故障和相似故障。而系統(tǒng)的控制功能,主要分為三種,其具體如表1所示。
2.4 通信軟件設(shè)計(jì)
2.4.1 通信協(xié)議和格式設(shè)計(jì)
此系統(tǒng)的通信協(xié)議一般采用Modbus協(xié)議和RTL通信模式實(shí)現(xiàn)信息的收集與儲(chǔ)存。 在DCS控制系統(tǒng),所采用的通信協(xié)議一般都是Modbus協(xié)議,通信模式為RTL。但需要注意,在對(duì)Modbus協(xié)議進(jìn)行使用之前,一定要采用16位CRC對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn),避免影響系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。由于DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量大,所以在RTL通信模式下,最好采用中斷方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送,并通過(guò)上位機(jī)查詢和讀取數(shù)據(jù)。
2.4.2 PLC端設(shè)計(jì)
在對(duì)PLC可編程控制程序進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中,為了方便對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作,使用采用直觀性比較強(qiáng)的FBD語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行編輯。而PLC與上位機(jī)之間的通訊,通過(guò)查詢方式來(lái)實(shí)現(xiàn),采用Com2作為通信端口,擁有1個(gè)停比位,也不采用奇偶校驗(yàn)位,以此來(lái)提供系統(tǒng)控制的便捷性。
2.4.3 PC端設(shè)計(jì)
當(dāng)前,在DCS系統(tǒng)中,對(duì)PC端的設(shè)計(jì)一般采用VC++進(jìn)行編程,同時(shí),由于上位機(jī)的主要功能是對(duì)PLC中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取,所以其通信方式最好采用查詢方式,其參數(shù)也與通信參數(shù)保持一致,避免對(duì)其通信造成的那個(gè)影響。同時(shí),由于上位機(jī)讀取PLC時(shí)的間隔比較短,其周期一般為300ms,所以所取得的命令,需要放在固定的緩沖區(qū)內(nèi),以免影響其使用。
2.4.4 通信軟件設(shè)計(jì)
在對(duì)通信軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)的^程中,需要對(duì)系統(tǒng)通信方面的穩(wěn)定性和可靠性等進(jìn)行全面考慮,因此,在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),最好能夠直接在光鏡線內(nèi)完成。同時(shí),在設(shè)計(jì)完成之后,還需要通過(guò)系統(tǒng)本身的調(diào)試功能對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)試,解決設(shè)計(jì)完成后其中存在的不足之處。除了考慮系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性之外,由于系統(tǒng)控制和通訊都需要由通信軟件來(lái)完成,還需要考慮其界面的可視性以及能夠?qū)崿F(xiàn)全面監(jiān)控等,所以,在對(duì)通信軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),一定要對(duì)其引起足夠重視,確保沒(méi)有任何問(wèn)題之后方能夠投入使用。
3 結(jié)束語(yǔ)
PLC型DCS控制系統(tǒng)是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中,在自動(dòng)化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種控制系統(tǒng),其不僅能夠有效提高自身控制的穩(wěn)定性和可靠性,還能夠進(jìn)一步提高生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率,為企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)利益。因此,在自動(dòng)化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)中,一定要加強(qiáng)對(duì)PLC型DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用,并不斷加強(qiáng)對(duì)其研究和升級(jí),使其能夠更好的推動(dòng)該領(lǐng)域的發(fā)展,進(jìn)而為推動(dòng)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供動(dòng)力。
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