自动化生产线安装与调试 教案 项目一 自动化生产线的认知

PAGEPAGE5项目一自动化生产线的认知课题名称认识自动化生产线及其应用学时2学时授课班级22机电一体化技术二班总讲第1讲教材《自动化生产线安装与调试》高等教育出版社，钟苏丽主编教学目标素质目标1.培养积极查阅相关资料的能力；2.养成多角度思考、不断创新、主动探究新事物的习惯。知识目标1.了解自动化生产线作用和产生背景；2.理解自动化生产线的运行特性与技术特点；3.了解自动化生产线在实际工程中的应用。能力目标1.能阐述典型自动化生产线各组成单元及其基本功能；2.能认识典型自动化生产线的系统运行方式。教学重点了解自动化生产线的基本结构教学难点自动化生产线的应用【讲授新课】一、任务引入拥有全球最先进、世界顶级的冲压、焊装、树脂、涂装及总装等整车制造总成的自动化生产线系统，其功能：1.可实现汽车制造中高效率、高精度、低能耗冲压加工；2.借助生产线上配备的267个自动化机器人可实现车身更精密、柔性化的焊接。图1-1自动化汽车生产线二、任务资讯1.了解自动化生产线自动化生产线是现代工业的生命线。机械制造、电子信息、石油化工、轻工纺织、食品、制药、汽车制造以及军工生产等现代工业的发展都离不开自动化生产线的主导和支撑作用。自动化生产线是在自动化专机的基础上发展起来的。自动化专机是单台的自动化设备，它所完成的功能是有限的，只能完成产品生产过程中单个或少数几个工序。在工序完成后，经常需要将已完成的半成品及生产过程信息采用人工方式传送到其他专机上继续新的生产工序。整个生产过程需要一系列不同功能的专机和人工参与才能完成，即降低了场地的利用率，又增加了人员及附件设备，还增加了生产成本，尤其是在人工参与过程中给产品的生产质量带来了各种隐患，不利于实现产品生产的高效率和高质量。若将产品生产所需要的一系列不同的自动化专机按照生产工序的先后次序排列，则通过自动化输送系统可将全部专机连接起来，即可省去专机之间的人工参与过程。产品生产的流程由一台专机完成相应工序操作后，经过输送系统将已完成的半成品及生产过程信息自动传送到下一台专机继续进行新的工序操作，直到完成全部的工序为止。这样不仅减少了整个生产过程所需要的人力、物力，而且大大缩短了生存周期，提高了生产效率，降低了生产成本，保证了产品质量。这就是自动化生产线的背景。自动化生产线是在流水线和自动化专机的功能基础上逐渐发展形成的、自动工作的机电一体化的装置系统。它通过自动化输送系统及其他辅助装置，按照特定的生产流程，将各种自动化专机连接成一体，并通过气动、液压、电机、传感器和电气控制系统使各种分联合动作，使整个系统按照规定的程序自动地工作，连续、稳定地生产出符合技术要求的特定产品。称这种自动工作的机电一体化系统为自动化生产线。自动化生产线技术的最大特点在于它的综合性和系统性。技术的综合性指的是将机械、气动、传感器检测、电机驱动、PLC（可编程控制器）、网络通信以及人机界面等多种技术进行有机结合，并综合应用到自动化生产线上。技术的系统性指的是自动化生产线上的传感器检测、传输与处理、分析控制、驱动与执行等部件在微处理单元的控制下协调有序地工作，并通过一定的辅助设备构成一个完整的机电一体化系统，自动地完成预定的全部生产任务。自动化生产线的发展方向主要是提高生产率和增大多用性、灵活性。为适应多品种生产的需要，自动生产线将发展成为能快速调整的可调自动化生产线，更能满足生产商适时变化的生产要求。自动化生产线中数控机床、工业机器人和电子计算机等相关领域的快速发展以及成组技术的应用，提升了自动化生产线在生产过程中的灵活性，实现了多品种、中小批量生产的自动化。多品种可调自动化生产线技术的发展，降低了自动化生产线生产的经济批量，而且在机械制造业中的应用越来越广泛，更为可观的是已经向高度自动化的柔性制造心痛发展。2.自动化生产线的应用近十几年来，我国GDP长期保持在7%以上的增长率，特别是近几年我国汽车工业保持15%以上的增长率，其原因之一是自动化生产线应用的普及与提高。21世纪，我国提出发展经济应该着力于实现工业化和产品信息化，又进一步地提出信息化是我国加快实现工业化和现代化的必然选择。随着国家对工业自动化装备研究领域的投入，国内目前涌现出了一大批从事自动化生产线的相关装备研究和开发的企业和人才，目前已经具备自主创新设计的能了，为现代化生产提供了大量各种功能的自动化生产线。图1-2所示是某电子产品企业的自动换焊接生产线，包括丝印、装贴、固化、回流焊、清晰、检测等工序单元。生产线上的每个工作单元都有相应独立的控制与执行等功能，通过工业网络技术将生产线构成一个完整的工业网络系统，确保整条生产线高效有序运行，实现大规模的自动化生产控制与管理。图1-2电子产品焊接生产线图1-3所示是某烟草公司的自动化生产现场。该生产线引入工业网络，是连接制丝生产、卷烟生产、包装成等一体化的全过程自动化系统。通过采用先进的计算机技术、控制技术、监控、同时，工控机、变频器、人机界面、PLC、智能机器人等自动化产品在该生产线上得到充分应用。图1-3烟草公司自动化生产线图1-4所示是某酒厂的自动灌装现场。这个自动灌装线主要完成自动上料、灌装、封口、检测、打标、包装、码垛等多道生产工序，极大地提高了生产效率，降低了企业成本，保证了产品的质量，实现了集约化大规模生产的要求，增强了企业的竞争能了。图1-4啤酒灌装自动化生产线三、任务检查与评价教师检查各组完成情况，对学生分组讨论过程中出现的共性问题集体讲解，填写考核表，并给出考核成绩，激发学生学习热情。项目一自动化生产线的认知课题名称自动生产线（YL-335B）的操作方式学时2学时授课班级22机电一体化技术二班总讲第2讲教材《自动化生产线安装与调试》高等教育出版社，钟苏丽主编教学目标素质目标1.培养积极查阅相关资料的能力；2.养成多角度思考、不断创新、主动探究新事物的习惯；3.培养团队协作和沟通能力,具有安全意识。知识目标1.了解YL-335B自动化生产线各组成单元及其基本功能；2.了解YL-335B自动化生产线电气控制结构；3.了解YL-335B自动化生产线供电电源及气源处理装置。能力目标1.能阐述YL-335B自动线各组成单元及其基本功能；2.能根据原理图进行配电柜接线；3.会使用气源处理装置。教学重点YL-335B自动化生产线各组成单元基本功能教学难点自动化生产线各组成单元的结构组成【讲授新课】一、任务引入亚龙YL-335B型自动生产线实训考核装备由供料单元、加工单元、装配单元、输送单元和分拣单元5个单元组成。自动线外观图见图1-5。图1-5YL-335B外观图二、任务资讯（一）YL-335B的基本功能YL－335B各工作单元在实训台上的分布如图1-6所示。图1-6YL-335B俯视图各个单元的基本功能如下：1.供料单元的基本功能：供料单元是YL-335B中的起始单元，在整个系统中，起着向系统中的其他单元提供原料的作用。具体的功能是：按照需要将放置在料仓中待加工工件（原料）自动地推出到物料台上，以便输送单元的机械手将其抓取，输送到其他单元上。如图1-7所示为供料单元实物的全貌。图1-7供料单元实物的全貌2.加工单元的基本功能：把该单元物料台上的工件（工件由输送单元的抓取机械手装置送来）送到冲压机构下面，完成一次冲压加工动作，然后再送回到物料台上，待输送单元的抓取机械手装置取出。如图1-8所示为加工单元的实物全貌。图1-8加工单元实物的全貌3.装配单元的基本功能：完成将该单元料仓内的黑色或白色小圆柱工件嵌入到已加工的工件中的装配过程。如图1-9所示为装配单元的实物全貌。图1-9装配单元总装实物图4.分拣单元的基本功能：完成将上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣，使不同颜色的工件从不同的料槽分流的功能。如图1-10所示为分拣单元的实物全貌。图1-10分拣单元实物的全貌5.输送单元的基本功能：该单元通过直线运动传动机构驱动抓取机械手装置到指定单元的物料台上精确定位，并在该物料台上抓取工件，把抓取到的工件输送到指定地点然后放下，实现传送工件的功能。如图1-11所示为输送单元的实物全貌。图1-11输送单元外观图（二）YL-335B的电气控制装置侧的接线端口的接线端子采用三层端子结构，上层端子用以连接DC24V电源的+24V端，底层端子用以连接DC24V电源的0V端，中间层端子用以连接各信号线。图1-12和图1-13分别是装置侧的接线端口和PLC侧的接线端口。图1-12装置侧接线端口图1-13PLC侧接线端口PLC侧的接线端口的接线端子采用两层端子结构，上层端子用以连接各信号线,其端子号与装置侧的接线端口的接线端子相对应。底层端子用以连接DC24V电源的+24V端和0V端。图1-14按钮指示灯模块按钮指示灯模块盒上器件包括：（1）指示灯（24VDC）：黄色（HL1）、绿色（HL2）、红色（HL3）各一只。（2）主令器件：绿色常开按钮SB1一只，红色常开按钮SB2一只，选择开关SA（一对转换触点），急停按钮QS（一个常闭触点）当各工作单元通过网络互连构成一个分布式的控制系统时，对于采用西门子S7-1200系列PLC的设备，YL-335B的标准配置是采用PPI协议的通信方式。设备出厂的控制方案如图1-15所示。图1-15YL-335B的PPI网络各工作站PLC配置如下：输送单元：S7-226DC/DC/DC主单元，共24点输入，16点晶体管输出。供料单元：S7-224AC/DC/RLY主单元，共14点输入和10点继电器输出。加工单元：S7-224AC/DC/RLY主单元，共14点输入和10点继电器输出。装配单元：S7-226AC/DC/RLY主单元，共24点输入，16点继电器输出。分拣单元：S7-224XPAC/DC/RLY主单元，共14点输入和10点继电器输出。（三）人机界面系统运行的主令信号（复位、启动、停止等）通过触模屏人机界面给出。同时，人机界面上也显示系统运行的各种状态信息。如图1-16所示。图1-16触摸屏YL-335B采用了昆仑通态（MCGS）TPC7062KS触摸屏作为它的人机界面。TPC7062KS是一款以嵌入式低功耗CPU为核心（主频400MHz）的高性能嵌入式一体化工控机。该产品设计采用了7英寸高亮度TFT液晶显示屏（分辨率800×480），四线电阻式触摸屏（分辨率4096×4096），同时还预装了微软嵌入式实时多任务操作系统WinCE.NET（中文版）和MCGS嵌入式组态软件（运行版）。（四）供电电源外部供电电源为三相五线制AC380V/220V，图1-17为供电电源模块一次回路原理图。图中，总电源开关选用DZ47LE-32/C32型三相四线漏电开关。系统各主要负载通过自动开关单独供电。其中，变频器电源通过DZ47C16/3P三相自动开关供电；各工作站PLC均采用DZ47C5/2P单相自动开关供电。此外，系统配置4台DC24V6A开关稳压电源分别用作供料、加工和分拣单元，及输送单元的直流电源。图1-17供电电源模块一次回路原理图图1-18配电箱设备安装图（五）气源处理装置工业上的气动系统，常常使用组合起来的气动三联件作为气源处理装置。气动三联件是指空气过滤器、减压阀和油雾器。各元件之间采用模块式组合的方式连接。如下图所示。这种方式安装简单，密封性好，易于实现标准化、系列化，可缩小外型尺寸，节省空间和配管，便于维修，便于集中管理。气源分解图见图1-19。图1-19气源分解图YL-335B的气源处理组件使用空气过滤器和减压阀集装在一起的气动二联件结构，组件及其回路原理图分别如图1-20(a)和(b)所示。图1-20YL-335B的气源处理组件图中，气源处理组件的输入气源来自空气压缩机，所提供的压力要求为0.6～1.0MPa。组件的