柔性生产线教学设备的研制目的
介绍了柔性生产线教学设备的研制目的
电气自动化专业课程主要有 PLC 技术、变频技术、传感器技术等。并而而且主要为技术性的实践内容，实训重量（kg）将直接影响到学员的技能水平。经过对目前经经典型柔性生产线各个部分的研究，在为了使教学设备与实际柔性生产线尽量的贴近的前提下，建立起柔性生产线教学设备的框体构造模型,主要应用传送分拣单元、搬运加工单元、立体仓库单元包括。该教学设备设计为一套半开放式的实训平台，在使用的时候可以按照自己的需求选用单独单元、多个单元以及单元中的某个部分实行实训。各个单元均装配在实训装置上，便利单元中机械机构以及气动元件的装配、控制线路的布线、气动电磁阀以及气管等的装配。各个单元的设计在适用功能以及教学需求前提下，还应考虑选用器件的性价比及实用性，如搬运加工系统中的数控加工部分由于体积较大，价格较贵，而而且一般学校全部有专门的数控加工实训室，所以该设备中不必设定数控加工部分。
2.2.2 功能需求解析
该柔性生产线教学设备的研制目的是为电气自动化专业学员提供一个综合实训平台。按照本专业课程标准以及人才培养目标，该平台不仅要完成单门专业课程的经经典型实训，还要能够实行多门课程的综合性实训。按照电气自动化专业《PLC 技术》、《变频技术》、《气动技术》、《触摸屏应用》、《传感器技术》等课程的要求，本实训平台能够开设如下实训：
（1） PLC 及特殊模型块的应用实训（该实训主要让学员理解 PLC 的基础知识；掌控把握编程系统的使用；掌控把握 PLC 特殊功能模型块的使用）；
（2） 传送带速度/位置控制实训（该实训主要让学员完成对环形传送带单元速度控制的 PLC 程序语言编写及调动测量试验、变频器功能数值设定）；
（3） 气动技术实训（该实训主要让学员理解气动传动和控制方法、测测绘制作作简便气动线路）；
（4） 人机界面HMIHMI技术实训（该实训主要让学员熟悉触摸屏的实操、触摸屏界面的制作以及触摸屏的应用）；
（5） 工控设备之间的通信实训（该实训主要让学员熟悉通信方法的种类；掌第二章 柔性生产线教学设备的总体设计握各种工控设备之间的通信连接、程序设计等）；
（6） 传感器技术实训（该实训主要让学员熟悉传感器的分类及选型、传感器
功能数值调动）；
（7） 综合实训（为学员的毕业设计、竞技比赛等提供实训平台）
2.3 教学设备总体设计
当具体的实训要求确定下来之后，为了完成以上实训功能，就必须为每个实训找到相应的载体模型块,将具体的自动化器件材料设备融入到各个单元模型块中。本节主要对各个单元的布置以及主要用到的电气设备做了简介。
2.3.1 教学设备的总体布置
目前经经典型柔性生产线的布置主要是基于工件传输路线的布置方法，主要有如下几种：
（1） 直线型
直线型布置是对比简便的布置方法，各个单元按照直线排放，工件主要应用小车或者传送实行运输，这种布置方法适合于工件品种较少而而且装配简便的大批量加工制造情况。
（2） 圆环型
圆环型布置是将工件的传输路线设计成一个圆环，各个单元沿着这个圆环布置，这种布置方法可以提升设备的容错性，当其中的某个单元发生故障时也不会导致整条生产线的停止运行。按照学校实训室场地以及工件种类较少的情况，本柔性生产线教学设备应用直线型加圆环型的布置。
2.3.2 教学设备的包括
经过对经经典型柔性生产线的功能研究，并集合教学设备的功能需求，对--中教学设备的包括实行确定。教学设备由传送分拣单元、搬运加工单元和立体仓库单元三个主要部分包括。
（1） 传送分拣单元
将传送分拣单元设定为整个系统的起始部分，含有概括上料部分、传送带部分、分拣部分，主要作用是对工件实行分拣并为下一个部分提供工件。当系统开始启动时，上料部分传感器感应到工件后，推料气缸将工件推至传送带，传送带启动将工件带至分拣单元。分拣后，工件由传送带送至分拣加工单元的来料等候区。传送带由一台三相异步电动机驱动，其速度由变频器控制，相应的位置控制由与三相异步电动机同轴的光电编码器以及 PLC 完成。主要用到的电气设备有 PLC、变频器、触摸屏、传感器、气动元件以及按钮等。
（2）搬运加工单元
本单元含有概括搬运和加工两个部分。搬运功能由一台在丝杠上左右动作的三自由度机械手完成，机械手的左右、上下、旋转由步进电动机驱动。加工主要是对工件实行加热以及简便装备，加热单元主要应用电热丝、热电偶传感器、FX2N-2LC 模型块完成。本单元中主要用到的电气设备有 PLC 及 FX2N-2LC 特殊模型块、触摸屏、步进电动机驱动器及步进电动机、气动元件以及按钮等。
（3）立体仓库单元
本单元负责对加工完毕的工件实行分类仓库，主要应用堆垛机、立体仓库以及相应的执行机构含有概括。堆垛机的定位位移由 FX2N-20GM 模型块控制两个伺服电动机在水平和垂直面动作来完成。本单元主要电气设备有 PLC、触摸屏、伺服驱动器及伺服电动机、气动元件、按钮等。2.4 本章小结本章经过对目前实际生产中经经典型柔性生产线的构造及功能实行研究解析，在此基础上并按照学校现状提出该柔性生产线教学设备应具备的功能，同时对该教学设备需适用的专业课程实训界限提出了明确的要求。按照电气自动化课程标准，为每个实训找到相应的载体模型块，并对载体模型块实行集合，初步规划出柔性生产线教学设备的基础功能单元。后，按照目前常见的的柔性生产线布置方法确定--教学设备应用直线型加环形的集合布置方法。
第三章 柔性生产线控制系统设计
控制系统是柔性生产线教学设备的重要包括部分，主要负责整个教学设备各个单元数值的接受和处置整理并向执行机构发送信号。针对于教学设备灵活多变的特殊性，在控制系统的设计方面尽量使其设定有开放性，锻炼学员的实践能力。
3.1 控制系统设计思路
按照电气自动化专业课程标准，并集合实际柔性生产线的控制方法，本控制系统应用"电气"集合的设计思路。"电气"集合是指在各个单元信号的接收、处置整理及输出部分应用"电"，在部分逻辑控制线路输出部分应用小型的电磁阀将电信号转化为"气"，经过"电气"集合的方法驱动相应的气缸执行机构动作。"电气"集合控制方法的优势在电信号可以完成远距离控制，气动信号具备良好的抗干扰能力。在恶劣的环境中，可以按照其不一样的特别点实行分离式装配，如电线路可以装配在远离恶劣环境的实操室，气动执行机构可以装配在恶劣环境现场。本教学设备虽然在作业时不存在恶劣环境，但是可以经过对控制系统的认知理解电气信号控制和气动信号控制的特别点。
第三章 柔性生产线控制系统设计
3.2 电源部分设计
电源部分在本系统中起着重要的作用，不一样的控制器对电源有着不一样的需求，所以在设计的时候应该严格参照控制器的电源功能数值，以防止控制器的损坏。不一样控制器在通电时还存在一些顺序要求，所以设计时必须考虑到各个控制器的得电顺序，有些顺序可以经过程序来完成，有些顺序必须经过电气线路控制完成，因此在电源模型块的设计时应设定必要的开关以及中间继电器。为防止使用者误实操导致的一些故障，在电源模型块中应设定熔断器等保护装置。
2.2.2 功能需求解析
该柔性生产线教学设备的研制目的是为电气自动化专业学员提供一个综合实训平台。按照本专业课程标准以及人才培养目标，该平台不仅要完成单门专业课程的经经典型实训，还要能够实行多门课程的综合性实训。按照电气自动化专业《PLC 技术》、《变频技术》、《气动技术》、《触摸屏应用》、《传感器技术》等课程的要求，本实训平台能够开设如下实训：
（1） PLC 及特殊模型块的应用实训（该实训主要让学员理解 PLC 的基础知识；掌控把握编程系统的使用；掌控把握 PLC 特殊功能模型块的使用）；
（2） 传送带速度/位置控制实训（该实训主要让学员完成对环形传送带单元速度控制的 PLC 程序语言编写及调动测量试验、变频器功能数值设定）；
（3） 气动技术实训（该实训主要让学员理解气动传动和控制方法、测测绘制作作简便气动线路）；
（4） 人机界面HMIHMI技术实训（该实训主要让学员熟悉触摸屏的实操、触摸屏界面的制作以及触摸屏的应用）；
（5） 工控设备之间的通信实训（该实训主要让学员熟悉通信方法的种类；掌第二章 柔性生产线教学设备的总体设计握各种工控设备之间的通信连接、程序设计等）；
（6） 传感器技术实训（该实训主要让学员熟悉传感器的分类及选型、传感器
功能数值调动）；
（7） 综合实训（为学员的毕业设计、竞技比赛等提供实训平台）
2.3 教学设备总体设计
当具体的实训要求确定下来之后，为了完成以上实训功能，就必须为每个实训找到相应的载体模型块,将具体的自动化器件材料设备融入到各个单元模型块中。本节主要对各个单元的布置以及主要用到的电气设备做了简介。
2.3.1 教学设备的总体布置
目前经经典型柔性生产线的布置主要是基于工件传输路线的布置方法，主要有如下几种：
（1） 直线型
直线型布置是对比简便的布置方法，各个单元按照直线排放，工件主要应用小车或者传送实行运输，这种布置方法适合于工件品种较少而而且装配简便的大批量加工制造情况。
（2） 圆环型
圆环型布置是将工件的传输路线设计成一个圆环，各个单元沿着这个圆环布置，这种布置方法可以提升设备的容错性，当其中的某个单元发生故障时也不会导致整条生产线的停止运行。按照学校实训室场地以及工件种类较少的情况，本柔性生产线教学设备应用直线型加圆环型的布置。
2.3.2 教学设备的包括
经过对经经典型柔性生产线的功能研究，并集合教学设备的功能需求，对--中教学设备的包括实行确定。教学设备由传送分拣单元、搬运加工单元和立体仓库单元三个主要部分包括。
（1） 传送分拣单元
将传送分拣单元设定为整个系统的起始部分，含有概括上料部分、传送带部分、分拣部分，主要作用是对工件实行分拣并为下一个部分提供工件。当系统开始启动时，上料部分传感器感应到工件后，推料气缸将工件推至传送带，传送带启动将工件带至分拣单元。分拣后，工件由传送带送至分拣加工单元的来料等候区。传送带由一台三相异步电动机驱动，其速度由变频器控制，相应的位置控制由与三相异步电动机同轴的光电编码器以及 PLC 完成。主要用到的电气设备有 PLC、变频器、触摸屏、传感器、气动元件以及按钮等。
（2）搬运加工单元
本单元含有概括搬运和加工两个部分。搬运功能由一台在丝杠上左右动作的三自由度机械手完成，机械手的左右、上下、旋转由步进电动机驱动。加工主要是对工件实行加热以及简便装备，加热单元主要应用电热丝、热电偶传感器、FX2N-2LC 模型块完成。本单元中主要用到的电气设备有 PLC 及 FX2N-2LC 特殊模型块、触摸屏、步进电动机驱动器及步进电动机、气动元件以及按钮等。
（3）立体仓库单元
本单元负责对加工完毕的工件实行分类仓库，主要应用堆垛机、立体仓库以及相应的执行机构含有概括。堆垛机的定位位移由 FX2N-20GM 模型块控制两个伺服电动机在水平和垂直面动作来完成。本单元主要电气设备有 PLC、触摸屏、伺服驱动器及伺服电动机、气动元件、按钮等。2.4 本章小结本章经过对目前实际生产中经经典型柔性生产线的构造及功能实行研究解析，在此基础上并按照学校现状提出该柔性生产线教学设备应具备的功能，同时对该教学设备需适用的专业课程实训界限提出了明确的要求。按照电气自动化课程标准，为每个实训找到相应的载体模型块，并对载体模型块实行集合，初步规划出柔性生产线教学设备的基础功能单元。后，按照目前常见的的柔性生产线布置方法确定--教学设备应用直线型加环形的集合布置方法。
第三章 柔性生产线控制系统设计
控制系统是柔性生产线教学设备的重要包括部分，主要负责整个教学设备各个单元数值的接受和处置整理并向执行机构发送信号。针对于教学设备灵活多变的特殊性，在控制系统的设计方面尽量使其设定有开放性，锻炼学员的实践能力。
3.1 控制系统设计思路
按照电气自动化专业课程标准，并集合实际柔性生产线的控制方法，本控制系统应用"电气"集合的设计思路。"电气"集合是指在各个单元信号的接收、处置整理及输出部分应用"电"，在部分逻辑控制线路输出部分应用小型的电磁阀将电信号转化为"气"，经过"电气"集合的方法驱动相应的气缸执行机构动作。"电气"集合控制方法的优势在电信号可以完成远距离控制，气动信号具备良好的抗干扰能力。在恶劣的环境中，可以按照其不一样的特别点实行分离式装配，如电线路可以装配在远离恶劣环境的实操室，气动执行机构可以装配在恶劣环境现场。本教学设备虽然在作业时不存在恶劣环境，但是可以经过对控制系统的认知理解电气信号控制和气动信号控制的特别点。
第三章 柔性生产线控制系统设计
3.2 电源部分设计
电源部分在本系统中起着重要的作用，不一样的控制器对电源有着不一样的需求，所以在设计的时候应该严格参照控制器的电源功能数值，以防止控制器的损坏。不一样控制器在通电时还存在一些顺序要求，所以设计时必须考虑到各个控制器的得电顺序，有些顺序可以经过程序来完成，有些顺序必须经过电气线路控制完成，因此在电源模型块的设计时应设定必要的开关以及中间继电器。为防止使用者误实操导致的一些故障，在电源模型块中应设定熔断器等保护装置。
