工业自动化生产作业指导书

工业自动化生产作业指导书

第1章工业自动化概述............................................................4

1.1自动化发展历程...........................................................4

1.1.1机械化阶段.............................................................4

1.1.2电气化阶段.............................................................4

1.1.3电子化阶段.............................................................5

1.1.4智能化阶段.............................................................5

1.2工业自动化系统组成......................................................5

1.2.1传感器与执行器.........................................................5

1.2.2控制器.................................................................5

1.2.3驱动与传动系统.........................................................5

1.2.4通信网络...............................................................5

1.2.5人机界面...............................................................5

1.3工业自动化发展趋势.......................................................5

1.3.1智能化.................................................................6

1.3.2网络化.................................................................6

1.3.3集成化.................................................................6

1.3.4绿色化.................................................................6

1.3.5安全性.................................................................6

第2章自动化设备选型与安装......................................................6

2.1设备选型原则.............................................................6

2.1.1适用性原则.............................................................6

2.1.2可靠性原则.............................................................6

2.1.3先进性原则.............................................................6

2.1.4经济性原则.............................................................6

2.1.5安全性原则.............................................................6

2.2设备安装与调试...........................................................7

2.2.1设备安装...............................................................7

2.2.2设备调试...............................................................7

2.3设备维护与保养...........................................................7

2.3.1日常维护...............................................................7

2.3.2定期检修..............................................................7

2.3.3设备改造与升级........................................................7

第3章电气控制系统设计..........................................................7

3.1控制系统硬件设计.........................................................7

3.1.1控制器选型.............................................................7

3.1.2传感器与执行器.........................................................8

3.1.3驱动电路设计...........................................................8

3.1.4电气接口设计.......................................................8

3.2控制系统软件设计.........................................................8

3.2.1控制算法.............................................................8

3.2.2程序结构设计..........................................................8

3.2.3编程与调试.............................................................8

3.2.4通信协议设计...........................................................8

3.3电气控制系统的实现.......................................................8

3.3.1硬件安装与接线.........................................................8

3.3.2软件编程与调试.........................................................8

3.3.3系统集成与调试.........................................................9

3.3.4系统优化与维护.........................................................9

第4章PLC编程与应用.............................................................9

4.1PLC基础知识..............................................................9

4.1.1PLC的定义与作用.......................................................9

4.1.2PLC的组成结构..........................................................9

4.1.3PLC的工作原理..........................................................9

4.2PLC编程语言..............................................................9

4.2.1梯形图(LadderDiagram,LD)..........................................9

4.2.2指令歹ij表(InstructionList,IL)......................................9

4.2.3功能块图(FunctionBlockDiagram,FBI))................................9

4.2.4结构化文本(StructuredText,ST)....................................10

4.3PLC应用案例分析.........................................................10

4.3.1案例一：PLC在包装生产线中的应用.....................................10

4.3.2案例二：PLC在电梯控制系统中的应用...................................10

4.3.3案例三：PLC在污水处理系统中的应用...................................10

第5章传感器与执行器...........................................................10

5.1传感器原理与应用........................................................11

5.1.1传感器概述............................................................11

5.1.2传感器原理............................................................11

5.1.3传感器应用............................................................11

5.2执行器原理与应用........................................................11

5.2.1执行器概述............................................................11

5.2.2执行器原理............................................................11

5.2.3执行器应用............................................................11

5.3传感器与执行器的选型与安装.............................................12

5.3.1传感器选型............................................................12

5.3.2执行器选型............................................................12

5.3.3传感器与执行器的安装..................................................12

第6章工业通信技术.............................................................12

6.1通信协议及标准..........................................................12

6.1.1通信协议概述..........................................................13

6.1.2常用通信协议..........................................................13

6.1.3通信协议标准.........................................................13

6.2现场总线技术............................................................13

6.2.1现场总线概述..........................................................13

6.2.2常用现场总线技术......................................................13

6.2.3现场总线技术的优势....................................................13

6.3工业以太网技术..........................................................14

6.3.1工业以太网概述........................................................14

6.3.2常用工业以太网技术....................................................14

6.3.3工业以太网技术的应用.................................................14

第7章机器视觉与应用...........................................................14

7.1机器视觉系统组成.......................................................14

7.1.1摄像头................................................................14

7.1.2光源..................................................................15

7.1.3图像处理软件.........................................................15

7.1.4传感器与执行器.......................................................15

7.2基础知识................................................................15

7.2.1类型..................................................................15

7.2.2结构..................................................................15

7.2.3功能指标.............................................................15

7.3编程与控制.............................................................15

7.3.1编程语言.............................................................15

7.3.2控制策略.............................................................15

7.3.3路径规划..............................................................15

7.4机器视觉与应用案例.....................................................1G

7.4.1汽车零部件装配.......................................................16

7.4.2电子元器件检则.......................................................16

7.4.3食品饮料行业.........................................................16

7.4.4医疗器械组装..........................................................16

第8章自动化生产调度与优化.....................................................16

8.1生产调度策略............................................................16

8.1.1调度策略概述.........................................................16

8.1.2先来先服务(FCFS)策略...............................................16

8.1.3短作业优先(SJF)策略................................................16

8.1.4优先级调度策略........................................................16

8.1.5轮询(RoundRobin)调度策略..........................................17

8.2生产过程优化方法.......................................................17

8.2.1优化方法概述.........................................................17

8.2.2线性规划.............................................................17

8.2.3整数规划.............................................................17

8.2.4非线性规划...........................................................17

8.2.5遗传算法.............................................................17

8.3自动化生产调度系统设计................................................17

8.3.1系统架构.............................................................17

8.3.2数据采集与处理.......................................................17

8.3.3调度算法实现.........................................................18

8.3.4系统集成与测试.......................................................18

8.3.5系统运行与维护.......................................................18

第9章设备故障诊断与维护.......................................................18

9.1设备故障诊断方法........................................................18

9.1.1故障树分析法..........................................................18

9.1.2逻辑诊断法............................................................18

9.1.3模糊诊断法............................................................18

9.1.4人工智能诊断法........................................................18

9.2预防性维护策略..........................................................18

9.2.1定期维护..............................................................18

9.2.2预测性维护............................................................19

9.2.3状态监测与故障预警....................................................19

9.3设备维护管理系统........................................................19

9.3.1设备维护管理系统的功能...............................................19

9.3.2设备维护管理系统的构建...............................................19

9.3.3设备维护管理系统的应用...............................................19

9.3.4设备维护管理系统的优化...............................................19

第10章自动化生产安全与环保....................................................19

10.1安全生产法律法规.......................................................19

10.2自动化生产安全措施.....................................................19

10.2.1设备安全.............................................................19

10.2.2人员安全.............................................................20

10.2.3环境安全.............................................................20

10.3环保与节能技术.........................................................20

10.3.1环保技术.............................................................20

10.3.2节能技术.............................................................20

10.4环境友好型自匆化生产实践..............................................20

10.4.1某企业通过引进先进的自动化生产线，提高了生产效率，降低了能源消耗和废

弃物排放。..................................................................20

10.4.2某企业对生产过程中产生的废弃物进行分类回收，实现了资源的再利用，减轻

了对环境的负担。...........................................................20

10.4.3某企业采用常能型自动化设备，降低了生产过程中的碳排放，为我国实现碳减

排目标做出了贡献。.........................................................20

第1章工业自动化概述

1.1自动化发展历程

自动化技术的发展历程可追溯至20世纪初。工业生产规模的不断扩大，人

类对于生产效率和质量的要求不断提高，自动化技术应运而生。从最初的机械自

动化，发展到今天的智能化自动化，其发展历程可分为以下几个阶段：

1.1.1机械化阶段

20世纪初至20世纪40年代，主要以机械自动化为主。这一阶段的自动化

主要依赖于机械装置，如凸轮、齿轮等，实现对生产过程的简单控制。

1.1.2电气化阶段

20世纪50年代至20世纪70年代，电气自动化逐渐取代了机械自动化。这

一阶段的自动化以继电器、接触器等电气元件为基础，实现了对生产过程更为精

确的控制。

1.1.3电子化阶段

20世纪80年代至21世纪初，电子自动化逐渐成为主流。这一阶段以可编

程逻辑控制器（PLC）为代表，实现了生产过程的数字化、程序化控制。

1.1.4智能化阶段

21世纪初至今，工业自动化进入智能化阶段。计算机技术、通信技术、人

工智能等技术的发展，工业自动化系统逐渐具备智能化、网络化、集成化等特点。

1.2工业自动化系统组成

工业自动化系统主要由以下儿部分组成：

1.2.1传感器与执行器

传感器负责采集生产过程中的各种信息，如温度、压力、流量等，并将这些

信息转换为可处理的信号。执行器根据控制系统的指令，实现对生产过程的控制。

1.2.2控制器

控制器是工业自动化系统的核心，主要负责接收传感器的信号，按照预设的

控制策略，输出控制信号给执行潜。常见的控制将有可编程逻辑控制潜（PLC）、

工业控制计算机等。

1.2.3驱动与传动系统

驱动与传动系统负责将控制器的控制信号转奏为执行器的动作。常见的驱动

与传动装置有电机、气动装置、液压装置等。

1.2.4通信网络

通信网络是实现工.业自动化系统中各个设备、控制器、上位机之间数据传输

的纽带。常见的通信网络有以太网、现场总线等。

1.2.5人机界面

人机界面（HMI）负责实现人与自动化系统之间的交互。操作人员可通过人

机界面监控生产过程、调整控制参数等。

1.3工业自动化发展趋势

科技的发展，工业自动化呈现出以下发展趋势:

1.3.1智能化

工业自动化系统将更加智能化，通过引入人工智能、大数据等技术，实现生

产过程的智能优化、故障预测等功能。

1.3.2网络化

工业自动化系统将实现更高程度的网络化，设备之间、工厂之间的互联互通

将更加紧密，为生产管理、远程监控等提供便利。

1.3.3集成化

工业自动化系统将实现各子系统的高度集成,提高生产效率，降低生产成本。

1.3.4绿色化

工业自动化系统将更加注重节能、环保，通过优化生产过程，减少资源消耗

和污染排放。

1.3.5安全性

工业自动化系统将加强对生产过程中安全风险的防控，提高系统的安全功

能，保障生产安全。

第2章自动化设备选型与安装

2.1设备选型原则

2.1.1适用性原则

在选择自动化设备时，首先应考虑设备是否适用于生产线的工艺要求。设备

的功能、功能和技术参数应满足生产需求，保证生产过程的顺利进行。

2.1.2可靠性原则

设备选型时，应优先考虑具有高可靠性、低故障率的设备。设备的可靠性直

接影响到生产线的稳定运行和生产效率。

2.1.3先进性原则

在满足生产需求的前提下，应选择技术先进、功能优良的设备。这有助丁提

高生产效率、降低能耗、减少维护成本。

2.1.4经济性原则

设备选型应充分考虑投资预算，力求在满足生产需求的前提下，实现投资回

报最大化。同时要考虑设备的运行成本、维护成本和备品备件成本。

2.1.5安全性原则

设备选型要遵循国家相关安全法规和标准，保证设备在运行过程中对操作人

员、生产环境及产品质量的安全。

2.2设备安装与调试

2.2.1设备安装

（1）根据设备安装图纸和工艺要求，进行设备基础施工。

（2）按照设备说明书和安装规范，进行设备组装和安装。

（3）保证设备安装位置、方向和高度符合工艺要求。

（4）设备安装完成后，进行初步检查，保证设备安装牢固、稳定。

2.2.2设备调试

（1）对设备进行单体调试，检查设备各项功能是否正常。

（2）进行联动调试，保证设备之间协同工作，满足生产要求。

（3）对设备进行调整优化，提高生产效率，降低故障率。

（4）对设备进行负载试验，验证设备在实际工作条件下的功能。

2.3设备维护与保养

2.3.1日常维护

（1）定期对设备进行清洁、润滑、紧固等常规保养。

（2）检查设备运行状态，发觉异常及时处理。

（3）定期更换易损件，保证设备正常运行。

2.3.2定期检修

（1）根据设备运行情况，制定合理的检修计划。

（2）对设备进行定期拆解、检查、维修，保证设备功能。

（3）对设备的关键部件进行重点检查，防止设备故障。

2.3.3设备改造与升级

（1）针对设备功能不足或生产需求变化，进行设备改造。

（2）引入新技术、新设备，提高生产线的自动化水平。

（3）淘汰落后设备，降低生产成本，提高生产效率。

第3章电气控制系统设计

3.1控制系统硬件设计

3.1.1控制器选型

根据工业自动化生产需求，选择合适的控制器是关键。本章节主要介绍控制

器选型的原则和方法，包括控制器功能、输入输出端口数量、通信接口、编程环

境等因素。

3.1.2传感器与执行器

介绍在电气控制系统中常用的传感器和执行器类型，以及如何根据实际生产

需求选择合适的传感器和执行器。还包括传感器与执行器的接口设计。

3.1.3驱动电路设计

针对不同类型的执行器，设计相应的驱动电路。本节将重点介绍如何实现电

机、气动、液压等执行器的驱动电路设计。

3.1.4电气接口设计

详细阐述控制系统与其他设备（如上位机、其他控制系统等）的电气接口设

计，包括信号类型、传输距离、抗干扰措施等。

3.2控制系统软件设计

3.2.1控制算法

根据生产过程需求，选择合适的控制算法。本节将简要介绍常见控制算法，

如PID、模糊控制、神经网络等。

3.2.2程序结构设计

合理规划控制程序结构，提高程序的可读性和可维护性。本节将阐述程序模

块划分、功能分配和接口设计等内容。

3.2.3编程与调试

介绍控制程序编写和调试方法，包括编程环境、编程语言、调试工具等。

3.2.4通信协议设计

针对多设备协同工作的场景，设计通信协议，保证数据传输的可靠性。本节

将包括协议格式、数据编码、校验等设计内容。

3.3电气控制系统的实现

3.3.1硬件安装与接线

详细描述控制器、传感器、执行器等硬件设备的安装和接线过程。

3.3.2软件编程与调试

按照设计好的程序结构，编写控制程序，并进行调试。

3.3.3系统集成与调试

将电气控制系统与其他子系统(如机械、液压等)进行集成，并进行联合调

试。

3.3.4系统优化与维护

根据实际运行情况,对电气控制系统进行优化调整，保证系统稳定可靠运行。

同时介绍系统日常维护方法。

第4章PLC编程与应用

4.1PLC基础知识

4.1.1PLC的定义与作用

可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController,简称PLC)是一种

广泛应用于工业自动化领域的数字运算控制器，其主要作用是控制机器或生产过

程的运行°PLC具有可靠性高、编程方便、扩展灵活等特点，是实现工业自动化

生产的关键设备。

4.1.2PLC的组成结构

PLC通常由处理单元(CPU)、存储器、输入/输出接口(I/O)、通信接口、

电源等部分组成。各部分协同工作，实现对生产过程的控制。

4.1.3PLC的工作原理

PLC的工作原理主要包括输入采样、程序执,行、输出刷新三个阶段。在输入

采样阶段，PLC读取输入信号，将其存储在输入映像寄存器中；在程序执行阶段,

PLC按照用户编程的逻辑关系进行运算处理；在输出刷新阶段，PLC将处理结果

输出到输出映像寄存器，并通过输出接口驱动执行器。

4.2PLC编程语言

4.2.1梯形图(LadderDiagram,LD)

梯形图是PLC编程中最常用的图形编程语言，其表示方式直观、易于理解和

掌握。梯形图主要由逻辑线圈、触点、输出线圈等元素组成。

4.2.2指令列表(InstructionList,IL)

指令列表是一种基于文本的编程语言，通过对指令的顺序排列来实现逻辑控

制。指令列表编程简洁，但可读性相对较差。

4.2.3功能块图(FunctionBlockDiagram,FBD)

功能块图以功能块为单位，通过图形化的方式表示输入、输出和内部变量之

间的关系。功能块图编程方便，易于模块化设计。

4.2.4结构化文本(StructuredText,ST)

结构化文本是一种基于高级编程语言的文本描述方式，适用于编写复杂逻辑

控制程序。ST编程具有较高的可读性和可维护性。

4.3PLC应用案例分析

4.3.1案例一：PLC在包装生产线中的应用

背景：某包装生产线需要对产品进行定量分装、封口、喷码等工序。

解决方案：采用PLC对包装机的各个执行器进行控制，实现以下功能：

(1)定量分装：通过PLC控制称重传感器，实现精确的分装；

(2)封口：PLC控制封口机完成封口操作；

(3)喷码：PLC控制喷码机在产品上进行标识.

4.3.2案例二：PLC在电梯控制系统中的应用

背景：电梯控制系统需要实现楼层召唤、轿厢内指令、安全保护等功能。

解决方案：采用PLC对电梯进行控制，实现以下功能：

(1)楼层召唤：PLC接收楼层召唤信号，弃根据电梯运行方向和状态进行

响应；

(2)轿厢内指令：PLC接收轿厢内指令，弃根据电梯运行状态进行相应处

理；

(3)安全保护：PLC对电梯运行过程中的速度、位置等参数进行监控，保

证运行安全。

4.3.3案例三：PLC在污水处理系统中的应用

背景：污水处理系统需要实现自动调节、设备运行监控、报警等功能。

解决方案：采用PLC对污水处理设备进行控制，实现以下功能：

(1)自动调节：PLC根据水质监测数据，自动调节设备运行参数；

(2)设备运行监控：PLC实时监控设备运行状态，保证设备正常运行；

(3)报警功能：当设备发生故障或运行异常时，PLC及时发出报警信号，

通知维护人员处理。

第5章传感器与执行器

5.1传感器原理与应用

5.1.1传感器概述

传感器作为一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信

息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、

处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环

节。

5.1.2传感器原理

传感器的工作原理基于物理效应、化学效应、生物效应等，常见的有电阻、

电容、电感、磁电、光电、热电等原理。传感器将感受到的物理量转换成电信号,

从而实现对待测参数的检测。

5.1.3传感器应用

传感器的应用领域非常广泛，包括但不限于以下方面：

(1)温度传感器：广泛应用于工业、农业、医药、气象等领域；

(2)压力传感器：应用于石油、化工、电力、汽车等行业；

(3)流量传感器：应用于给排水、石油、化工、食品等行业；

(4)物位传感器：应用于仓储、化工、食品等行业；

(5)速度传感器：应用于交通运输、工业生产线等领域；

(6)位移传感器：应用于机械制造、建筑、航空航天等行业。

5.2执行器原理与应用

5.2.1执行器概述

执行器是自动控制系统中的执行机构，根据控制信号的要求，驱动被控对象

完成所需的动作。执行器是实现自动控制的关键环节。

5.2.2执行器原理

执行器根据不同的工作原理，可分为电动执行器、气动执行器和液压执行器

等。它们将电信号转换为机械动作，实现对被控对象的控制。

5.2.3执行器应用

执行器的应用范围广泛，主要包括以下方面：

(1)电动执行器：应用于阀门、风机、泵等设备的控制；

(2)气动执行器：应用于阀门、气缸等气动控制设备；

（3）液压执行器：应用于液压机械、液压控制系统等；

（4）伺服执行器：应用于高精度定位、速度控制等场合;

（5）步进执行器：应用于数控机床、等领域的运动控制。

5.3传感器与执行器的选型与安装

5.3.1传感器选型

传感器选型应考虑以下因素：

（1）被测量的物理量；

（2）测量范围和精度；

（3）工作环境；

（4）输出信号类型；

（5）安装方式；

（6）成本和寿命.

5.3.2执行器选型

执行器选型应考虑以下因素•：

（1）被控对象的类型和负载；

（2）控制信号类型；

（3）工作环境；

（4）执行器输出特性;

（5）安装方式；

（6）成本和寿命。

5.3.3传感器与执行器的安装

传感器与执行器的安装应遵循以下原则：

（1）保证安装位置符合工艺要求；

（2）保证传感器与执行器的稳定性和安全性；

（3）避免安装过程中对传感器与执行器造成损坏；

（4）考虑维护和检修的便捷性；

（5）按照相关标准和规范进行安装。

第6章工业通信技术

6.1通信协议及标准

6.1.1通信协议概述

通信协议是工业自动化系统中，设备之间进行数据交换与通信的规则和约

定。为保证不同厂商、不同类型的设备能够相互识别和协作，标准化通信协议显

得尤为重要。

6.1.2常用通信协议

(1)Modbus协议：一种串行通信协议，广泛应用于工业领域，支持多种传

输介质。

(2)Profibus协议：一种现场总线通信协议，用于实现工业自动化设备之

间的数据通信。

(3)CAN(ControllerAreaNetwork)协议：一种高功能、高可靠性的通

信协议，广泛应用于汽车和工业自动化领域。

6.1.3通信协议标准

国际电工委员会QEC)针对工业通信制定了相关标准，如IEC61158现场

总线标准、IEC61784工业通信网络标准等。这些标准有助于统一设备接口，降

低系统集成的复杂度。

6.2现场总线技术

6.2.1现场总线概述

现场总线是一种用于连接现场设备(如传感器、执行器等)的通信网络，熨

现设备之间的数据交换和通信。

6.2.2常用现场总线技术

(1)Profibus：一种广泛应用于工业自动化领域的现场总线技术，具有良

好的实时性和可靠性。

(2)FoundationFieldbus：一种基于数字通信的现场总线技术，适用于过

程控制领域。

(3)Devicenet：一种用于连接工业设备的现场总线技术，具有简单、低成

本的特点。

6.2.3现场总线技术的优势

现场总线技术具有以下优势：

(1)简化系统结沟，降低布线成本：

（2）提高系统可靠性；

（3）便于设备维十和管理；

（4）支持设备互操作性和互换性。

6.3工业以太网技术

6.3.1工业以太网概述

工业以太网是基于以太网技术的一种实时通信网络，适用于工业自动化领

域。它具有传输速度快、覆盖范围广、抗干扰能力强等特点。

6.3.2常用工业以太网技术

（1）EtherCAT：一种实时以太网技术，具有高速、低延迟的特点。

（2）Profinet：一种集成工业自动化领域的实时以太网技术，具有良好的

互操作性和实时功能。

（3）EthPrnPt./IP；一种用于工业自动化领域的实时以太网技术，支持多种

传输协议。

6.3.3工业以太网技术的应用

工业以太网技术在工业自动化领域具有广泛的应用前景，主要包括：

（1）运动控制；

（2）过程控制；

（3）分布式控制系统；

（4）设备监控和管理。

通过本章的学习，读者应掌握工业通信技术的基本原理、常用协议及标准，

并了解现场总线技术和工业以太网技术在实际应用中的优势。这将有助于提高工

业自动化系统的通信功能和整体效率。

第7章机器视觉与应用

7.1机器视觉系统组成

机器视觉系统作为自动化生产过程中的关键环节，其主要功能是对生产过程

中的工件进行识别、检测和定位。本章首先介绍机器视觉系统的组成。

7.1.1摄像头

摄像头是机器视觉系统中的核心部件，负责采集图像信息。根据应用需求，

可选用不同类型的摄像头，如线阵摄像头、面阵摄像头等。

7.1.2光源

光源为机器视觉系统提供必要的光线照射，以突出工件特征，提高图像质量。

常见的光源类型有白光、红外光、紫外光等。

7.1.3图像处理软件

图像处理软件负责对采集到的图像进行预处理、特征提取、识别等操作。常

见的图像处理算法有边缘检测、形态学处理、模式识别等。

7.1.4传感器与执行器

传感器用于检测工件的物理和化学特性，如位置、尺寸、颜色等。执行器根

据图像处理结果，对工件进行分类、抓取等操作。

7.2基础知识

作为自动化生产中的执行者，其基础知识是本章的重点。

7.2.1类型

根据应用场景，可分为关节臂、宜角坐标、圆柱坐标、并联等。

7.2.2结构

结构主要包括机械臂、驱动系统、控制系统、传感器等部分。各部分相互配

合，实现工件的抓取、搬运等操作。

7.2.3功能指标

功能指标包括负载能力、工作速度、重复定位精度、自由度等。根据煲际生

产需求，选择合适的功能指标。

7.3编程与控制

编程与控制是实现自动化生产的关键环节。

7.3.1编程语言

常见的编程语言有RAPID、KRL、TP等。编程语言用于描述执行任务的过程,

实现工件的自动化加工。

7.3.2控制策略

控制策略包括开环控制、闭环控制、自适应控制等。根据生产过程中工件的

变化，选择合适的控制策略，提高生产效率。

7.3.3路径规划

路径规划是执行任务的基础，主要包括直线插补、圆弧插补、样条插补等。

合理规划路径，提高的运动效率。

7.4机器视觉与应用案例

以下为几个典型的机器视觉与应用案例。

7.4.1汽车零部件装配

在汽车制造领域，利用机器视觉系统对零部件进行识别、定位，由完成装配

任务。

7.4.2电子元器件检测

在电子制造领域，利用机器视觉系统对元器件进行外观检测，由完成不合格

品的分类。

7.4.3食品饮料行业

在食品饮料行业，利用机渊视觉系统对产品进行质量检测，由完成包装、搬

运等操作.

7.4.4医疗器械组装

在医疗器械行业，利用机器视觉系统对零件进行识别、定位，由完成精确组

装。

通过以上案例，可见机器视觉与在工业自动叱生产中具有广泛的应用前景。

第8章自动化生产调度与优化

8.1生产调度策略

8.1.1调度策略概述

生产调度是自动化生产过程中的关键环节，关系到生产效率、成本及资源利

用率。本节主要介绍几种常用的生产调度策略，以实现生产过程的优化。

8.1.2先来先服务(FCFS)策略

先来先服务策略是一种简单的调度方法，按照任务到达的先后顺序进行调

度。该策略的优点是公平、简单，但缺点是可能导致紧急任务延迟，影响生产效

率。

8.1.3短作业优先(SJF)策略

短作业优先策略是根据任务执行时间来调度任务，优先执行执行时间短的任

务。该策略可以减少平均等待时间和平均周转时间，但可能导致长作业饥饿。

8.1.4优先级调度策略

优先级调度策略是根据任务的优先级来进行调度，优先级高的任务先执行。

该策略可以满足不同任务的需求，但需要合理设置优先级，避免低优先级任务长

时间得不到执行。

8.1.5轮询(RoundRobin)调度策略

轮询调度策略是按照固定的顺序轮流执行任务，每个任务执行一段时间后切

换到下一个任务。该策略可以保证任务公平执行，适用于多任务并发执行的场景。

8.2生产过程优化方法

8.2.1优化方法概述

生产过程优化旨在提高生产效率、降低成本、提高产品质量，本节主要介绍

几种常用的生产过程优化方法。

8.2.2线性规划

线性规划是一种数学优化方法，用于求解线怛目标函数在约束条件下的最优

解。在生产过程中，可以应用于物料分配、生产计划等方面。

8.2.3整数规划

整数规划是线性规划的一种特殊形式，要求变量取整数值。在生产调度中，

整数规划可以用于求解设备分配、人员安排等问题。

8.2.4非线性规划

非线性规划是解决非线性目标函数和约束条件的优化问题。在生产过程中，

非线性规划可以应用于参数优化、生产过程控制等方面。

8.2.5遗传算法

遗传算法是一种模拟自然选择和遗传机制的优化方法，适用于求解大规模、

复杂的优化问题。在生产过程优化中，遗传算法可以用于求解生产调度、工艺参

数优化等问题。

8.3自动化生产调度系统设计

8.3.1系统架构

自动化生产调度系统应具备模块化、可扩展性、易于维护等特性。本节主要

介绍系统架构设计，包括硬件层、软件层和应用层。

8.3.2数据采集与处理

数据采集与处