时间：2022-03-28 13:34:58
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇自动化生产线设计，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：《自动化生产线安装与调试》；职业教育；试验台；教学效果
《自动化生产线安装与调试》是工科类高等职业院校一门重要的、实践性很强的专业课程，要求学生不但能够很好的掌握自动化生产线的理论知识，（包括硬件结构，各元器件的作用，气动回路的构成，气缸的结构、工作原理），而且能够熟练的利用编程软件对PLC进行现场编程，对设备进行联机调试，在设备运行过程中能够自主并且快速的确定并排除故障。目前随着我国自动化生产线的不断发展和完善，大中型企业在生产中使用生产线的比例不断提高，所需要的人工操作岗位越来越少，也就是说所需要的熟练操作工人数量在不断减少，柔性自动化设备的操作和维护人员的比例在不断的提高，这就需要培养出理论和实际操作能力都很强的高素质技能型人才，而高等职业教育的特点是既重视讲授理论知识，又突出实践操作技能的训练，以培养高素质技能型人才为目标。实践操作训练主要形式是实验实训教学。从2003年评估开始，很多高职院校都陆续建立了自动化生产线实验室，花费巨资购置了自动化生产线实验实训设备。但通过这几年的调研和教学发现，在实现实验教学计划及教学实施过程中存在一些问题：
1、 实践教学环节不足
《自动化生产线安装与调试》课程的实践环节主要包括相关实验和实习，但目前很多院校因为设备、场地、课时分配等原因不能保证足够的实践教学，教学内容和教学计划都过于“理论化”，没有突出课程“实践性”和“应用性”的教学特点，不利于实现本课程在高职院校中的教学目标。
2、实验设备不够
目前各院校都加强了实验室建设，购买大量的实验设备，但随着各院校招生规模的扩大及实践教学环节的加强，需要的实验设备缺口很大，而一台实验设备动辄几十万，大部分高职院校由于经费有限，购置的生产线设备仍不能满足教学需求，有的学校甚至没有相关的实验设备。
3、实验设备不合适
很多院校购置了生产厂家生产的成品实验装置，而这些设备往往和实际教学脱节，有的设备功能单一，结构简单，只能进行“简单验证式”和“非真实器件模拟”的实验，不能使学生深刻理解生产线的工作原理，全面了解真实的控制过程，不能实现学生毕业后“零距离上岗”的最终目标。
4、实验教学方式的呆板及滞后
在一些学校至今仍沿用老师编好详尽的实验指导书，讲固定的程序，缺乏多模式多层次的实验教学方法，而学生“依葫芦画瓢”，学生只需要进行简单的程序输入就可以完成实验，不能达到培养学生创新思维和综合职业能力的目的。
因此，我们急需设计一种综合性强，价格低廉，能够培养学生创新思维和综合职业能力，在同行业中各项技术和指标都比较先进，既能做各种模拟演示实验又能展示工厂实际生产过程的自动化生产线综合实验台。同时结合我们的实验台，要调整实践和理论课时的比例，加强实践教学环节，调整实验内容，使其能更好的完成对于高素质技能型人才的培养目标。
在我国，高等职业教育规模已经很大，高职院校有1000多所，大部分院校由于教学经费问题，不能及时的更换或者购买最新的实验设备，导致教学实验台和工厂实际的生产线存在着不小的差距，从而直接影响到高职学生的就业和择业，而本课题将研究设计一种自动化生产线实验平台，达到以下目标：
（1）具有综合性和真实性：既能做自动化生产线真实过程的展示实验，又能做PLC一般演示实验，能解决高职院校实验设备不合适的问题。
（2）具有可开发性：可以根据实验情况，引出PLC的I/O插口，为平台开发出其他实验，由学生自己动手，设计实验项目，调动学生自我能动性，进行设计开发，可以解决实验教学方式呆板落后的问题。
（3）能真实展现自动化生产线工作的实际过程，同时学生可以自主设计设备动作过程和动作顺序，通过动作过程和动作顺序，自主设计出相应的控制程序，以提高学生的动手能力和PLC编程能力；
参考文献
[1]李斯兴 加强技能素质培训 培养高等技术应用性人才。 职教纵横，2001
一、课程设计的基本思想
美国着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。
【关键词】 触摸屏 组态技术 自动化生产线监控系统
如今，自动控制技术已经被广泛的应用到自动化生产线当中，在流水线当中实现了各类机械规范化、标准化的自动生产，大大地提高了我国生产加工的效率。随着当前机控技术与生产信息化的迅速发展，触摸屏及组态技术也被广泛的应用在自动化生产线监控系统当中，更好的提高了我国机械生产的效率。
一、触摸屏及组态技术概述
1、触摸屏技术。触摸屏是一种新兴的电脑输入设备，操作起来简单方便，且反应速度也比较快，用户只需通过触碰电脑或计算机上的文字或图标，就可以实现对主机的操作。触摸屏主要有触摸检测部件和触摸屏控制器组成[1]。触摸检测部件能够将用户的触摸位置准确的检索出来，在检索成功后，输送到触摸屏控制器当中，将触点的坐标传送给CPU。
2、组态技术。组态技术已经广泛的被应用在嵌入式的计算机监控当中，这一监控内容由运行环境以及组态环境共同构成。组态环境需要在32位的Windows平台当中进行运行，对计算机系统的运行有着严格的要求。实时数据库是组态系统的核心，将公共区内的数据进行交换，以实现各个部分的共同协调，这些实时数据能够通过对象变量的方式来进行转化，设备窗口将所采集的数据，通过外部驱动设备以动画的方式，传送到实时数据当中。
二、触摸屏及组态技术在自动化生产线监控系统中的应用
2.1触摸屏与自动化生产线核心控制器的连接
将触摸屏应用到自动化生产线监控系统当中，需要将触摸屏与自动化生产线核心控制器的硬件，有效地连接起来。触摸屏的电源进线以及通信接口，都在设备的背面，因此，在连接的时候，需要将已经装好组态软件的PC设备与触摸屏的USB接口连接起来，将组态程序当中的下载以及上载有效地连接起来。接下来，也需要将核心控制器与触摸屏连接起来，通过COM来实现自动化生产线核心控制器与触摸屏的联机控制，而另一个USB接口连接鼠标进行人工操作。
2.2对生产线监控系统进行组态设计
利用组态技术对触摸屏进行设计，能够更好的实现触摸屏对自动化生产线的科学监控。设计的主要内容包括，对监控画面的设计、动画的设计、组态元件属性的设计以及计算机通信变量的设计等。因此，对生产线的实际控制，也是对自动化生产线核心控制器中内部变量值的控制。在组态设计的实际操作中，需要将嵌入式组态软件（MCGS）安装到PC机当中。安装完毕后，在实际的运行过程中，需要对该工程进行新建，并结合机械生产的实际参数进行相应的设置。同时，对工作台当中的主控窗口、用户窗口以及实时数据库窗口的设备组态和基本属性进行相应的设置，可以结合生产监控的实际需要通过添加或删除通道名称，以及连接变量的方式，来实现组态的设置[2]。对设备的组态进行设置后，需要选择用户窗口对监控的主画面进行组态设计，这一设计内容也是生产线监控系统组态设计的核心。通常情况下，将这一监控的主画面主要分为三个不同的工作区，包括工作信息显示区域、联机控制区域以及各站监控区域。对工作信息显示区域进行设计时，需要将钻孔不合格的总数以及各个仓位当中的工作总数，进行相应的设置。同时，其还需要设置相应的警报系统，一旦仓位当中的工作数量超过标准，就要进行及时的发出预警；对联机控制区域进行设置，需要将网络故障提示灯和报警灯的运行状态和显示状态进行设置；对各站监控区域的设置，需要对运行的状态、工件的颜色和大小以及复位状态等进行设置。监控画面设计当中，指示灯是通过设备窗口，将PLC内部的变量值与设置好的连接变量值进行对接，一旦PLC内部的变量值发生相应的改变，所设置好指示灯的颜色，也会随之发生相应的改变。组态设计结束后，就能够有效地实现触摸屏的下载，通过PLC的编程程序进行运行与调试，实现对自动生产线的才有效监控。
结束语：将触摸屏及组态技术应用到自动化生产线监控系统当中，能够将现代化的生产管理方式应用到管理当中，有效地提高机械化生产的效率。触摸屏有着直观、易操作的特点对实现自动化生产线监控系统的人机互动提供了可靠地保证。组态技术能够有效地利用自身的优势以及面向对象技术，对生产线当中的工作状态以及位置进行实时监控，大大地提高了机械化自动生产的效率。
参 考 文 献
【关键词】钢铁企业；自动化生产线；信息集成；专用远程监控管理装置
Research on the Model of Monitering and Management on the Steel Automatic Production Line
JIANG Yu-chun
（Laigang Automation Department，Shangdong Steel Group，Laiwu Shandong， 271104， China）
【Abstract】According to the characteristics of the steel automatic production line and enterprise integration model，a three-tier structure model for information management of the automatic production line was proposed. The information flow of the automatic production line was analyzed，and an information integration model based on the special monitor and management devices for automatic production lines was proposed，where the task information，production information and device information will be integrated organically，therefore the enterprise can improve the accuracy and flexibility of the production line’s dynamic scheduling. The application on a certain hot-rolled steel production line has demonstrated its effectiveness.
【Key words】Steel enterprise；Automatic production line；Information integration；Special remote monitor and management device
0 引言
在钢铁生产中，生产线上钢铁产品的品质优劣直接取决于生产线对生产过程中的各类设备信息、生产信息、工艺信息等的实时掌握和及时处理情况。要解决这一问题，就需要对生产线上的各类信息进行实时监控管理。我国钢铁企业大部分建于20世纪五六十年代，主体生产工艺设备比较落后，经过近期技术改造和新建部分车间和生产线，基础自动化和过程自动化水平有了显著提高，但与先进国家相比还有相当大的差距[1]。在现有信息交互设备中通常是以 PC 机作为终端，在许多场所，特别是在工厂车间环境中存在投资大、功能冗余、操作困难、抗干扰性差等问题，因而难于推广应用。本文根据生产线实际工作环境的需要，提出了一种基于专用装置的钢铁自动化生产线监控管理模式。钢铁自动化生产线的监控和管理是通过信息采集设备和监控软件，综合运用自动化技术、信息技术、计算机技术、生产加工技术和现代管理科学，从生产过程的全局出发，通过对生产活动所需的各种信息的集成，集控制、监测、优化、调度、管理、经营、决策于一体，形成一个能适应各种生产环境和市场需求的、总体最优的、高质量、高效益、高柔性的生产线监控管理系统，以达到提高生产线生产效率，降低成本，增加经济效益的目的。
本文研究的基于专用装置的钢铁自动化生产线监控管理模式充分利用信息化、网络化、智能控制等先进技术[2]，可有效的对生产设备、生产过程进行监控，辅助生产管理，并根据采集的实时信息可及时预测生产过程中可能发生的异常情况，指导有关人员及时采取措施避免事故的发生，保障生产的正常进行，达到事前预防维护、事发及时发现及时处理的效果。
1 钢铁自动化生产线监控系统结构
钢铁自动化技术作为自动化在钢铁行业的应用技术，其发展轨迹既遵从自动化学科自身的发展规律，也与钢铁工业的发展，包括工艺路线演化、制造装备的更迭、生产流程和组织方式的改革和进步等密切关联。参照国际标准化组织ISO对冶金企业自动化系统划分的六级结构和钢铁自动化生产线控制系统的功能和监控的对象类别，将系统划分为三大部分：设备监控管理系统、过程监控系统、生产监控管理系统，如图1所示。
1.1 设备监控管理系统
对于生产企业而言，生产设备是企业赖以生存的物质基础。生产活动的稳定进行和生产设备的效能得到充分的利用依赖于对设备资产进行有效的管理和维护。这是企业管理的重要内容。钢铁自动化生产线监控系统的设备监控管理系统是将 ISO 冶金自动化分级的L0级数据检测与执行和L1基础自动化结合起来，实现对设备的管控一体化，其主要功能为：（1）根据设备的实时状态信息对设备进行状态维修管理。强化设备维护管理、确保设备完好率、最大限度降低设备故障率、减少设备维护成本、规范作业流程、提高设备的综合利用率（Overall Equipment Effectiveness ，OEE）[3]。根据智能化仪表记录的各种性能信息，制定正确的、最优的维修计划，并能对设备的检点维修状况进行动态管理，防止设备未及时检修造成资源的跑冒滴漏现象发生。整理和规范管理基础数据资料、建立起适应今后发展的设备维护管理模式，在企业的经营管理中占有不可替代的重要地位。（2）对设备生产状态进行实时监控。能够根据实时状态信息编制生产计划、制定生产工艺，使得设备生产能力趋于平衡，增加经济效益；根据生产过程监控系统发出的指令，及时对设备工艺参数进行动态调整。
图1 控制体系结构图
1.2 过程监控系统
过程监控系统的主要功能是根据生产工艺和相关的数学模型对自动化生产线上的各机组和各设备进行优化设定，以使设备处于良好的工作状态，并能够获得良好的产品质量。过程监控系统根据任务功能的不同可以分为四个模块：数据采集和轧件跟踪子系统、过程监控子系统、轧机控制子系统和实用工具子系统。
1.3 生产监控管理系统
钢铁自动化生产线生产监控管理系统管理范围主要是从上层管理系统将合同订单划分到生产线开始，然后对下发的合同订单任务进行处理、质量设计、制定生产计划、协调各生产工序、收集生产实绩、对库存和质量进行管理。
生产监控管理系统的功能主要包括生产任务管理、生产信息收集并形成技术信息和质量管理。钢铁企业作为制造型企业，它的目标就是以生产出的钢铁产品作为自己的盈利和生存手段，它必须用最少的资源消耗，获取最大的增值。资源的获取、转换和分配是通过它的计划与控制来完成的。编制满足需求数量和交付期的计划，监督和控制该计划的实现；并且所编制的计划使企业在满足需求的前提下，资源的分配最合理和消耗最少、生产是最经济的，就是成为现代钢铁企业的核心。
2 基于专用装置的钢铁自动化生产线监控管理模式
钢铁自动化生产线具有连续化、高速化、大型化和智能化等特点，生产线上的各工序联系紧密，所以实际生产过程中的某些不可预测性因素（如生产计划变更、设备故障和产品质量问题等）会造成严重生产事故，使企业遭受巨大损失。而造成这些问题的一个主要原因是管理人员没有在各种因素发生的第一时间获取准确、及时的相关信息，从而不能做出有效、迅速的响应，及时对现场生产加以调整，以确保整个自动化生产线的正常运行。有效解决这一问题的方法就是对生产过程产生的信息进行系统共享、跟踪与监控。本节采用专用装置对高速、连续的钢铁自动化生产线进行监控管理，将生产线上的各种功能有机地集成，使其信息共享，这样能够使系统或操作员在较短的时间里对生产线上的信息进行快速、全面的了解，并且可以根据实时生产信息实施生产的动态调度或者工艺参数的动态调整，能够在正确的时间将正确的信息传递给正确的人或应用系统。
2.1 专用装置功能
专用装置是钢铁自动化生产线控制系统信息集成和交互的枢纽。生产部门对钢铁自动化生产线上的各种制造活动及其所涉及的人员、设备、物料等各种资源信息的掌控都需要专用装置的支持。根据专用装置在钢铁自动化生产线的功能需求可以划分为七个模块：中央控制模块、设备驱动模块、信号采集与控制模块、用户管理模块、系统管理模块、数据通讯模块、通讯协议模块，如图2。
图2 专用装置功能逻辑结构示意图
中央控制模块，它包括硬件基本系统Boot模块和操作系统两部分，其中硬件基本系统Boot模块主要完成硬件基本系统的Boot及引导操作系统；操作系统完成任务调度、存储管理、文件系统、TCP/IP协议栈等功能，主要对用户信息发送、接收帧、层间原语、管理信息队形进行查询、并将控制信息传送给进程。
设备驱动模块，完成对硬件的驱动功能，实现软件对硬件的控制操作，传递中央控制模块与通讯协议模块的控制信息和数据到网络接口模块。
信号采集与控制模块，完成对开关量输入、输出信号的远程采集与控制。具体来说就是设备初始阀值的设置，生产状态信息的采集与控制，设备性能状态、负荷能力等实时信息的采集与控制等。
用户管理模块，主要包括用户状态、显示和键盘模块，接收来自用户的控制信息，主要包括通讯的启动和完成、拨号、用户至用户的控制信令，并完成为用户提供各种网络连接的补充业务功能。
系统管理模块，完成对整个系统资源的管理，包括系统初始化管理、任务管理、用户扩展管理、中断管理、时钟/定时器管理、任务间的同步与通信管理、分区管理、堆管理、I/O管理。
数据通讯模块，为用户提供在各信道上的数据通讯功能，完成各种协议的处理。同时联络远程的设备，通过账号验证对远程设备进行配置管理。
通讯协议模块，完成TCP/IP各层协议功能[4]，接收从广域网或局域网上传递过来的数据，完成基本呼叫控制、各协议的解释、处理，并将相应的控制指令和数据送到设备驱动部分或中央控制模块，实现对等网络结构。
按照功能要求和自动化生产线的环境设计专用装置硬件结构，整个装置由一块主控制板完成生产线各种信息的处理、显示和网络通信功能，其主要包括机壳、主控制板、接口板、触膜屏、视频输入输出系统、存储系统等[5]。该专用装置采用高度集成化设计，具有体积小、可靠性高、抗干扰能力强、操作简单，并具有音视频通信等快速信息交互的能力。其硬件拓扑结构图如图3所示。
图3 专用装置硬件拓扑结构图
视频输入输出系统包括工业级LCD液晶屏、CCD数字摄像模块和一些控制按钮。LCD液晶屏由主控板驱动显示，CCD数字摄像模块安装在机壳前面板上，通过双排插座与主控板相连接。存储系统包括USB接口、SD卡接口、SDRAM和Flash存储器，用于监控数据的存储和嵌入式专用软件的更新。以太网接口用于连接到各种网络和作为下行通道。
该专用装置采用嵌入式应用软件来实现生产线数据采集、监控、故障诊断与通信管理功能。根据每个专用装置在钢铁企业生产线中工作任务的需要，嵌入不同的专用应用软件来实现监控管理功能，例如通过专有远程视频监控软件，实现对自动化生产线各不同工序的集中监控管理功能，可按轮巡或是指定方式查看生产线工序的视频画面；还可对车间生产线各工序的监视画面进行录像存储，以供回放查看等。
2.2 钢铁自动化生产线信息管理结构模型
针对钢铁自动化生产线的特点，参照美国先进制造研究机构 AMR（Advanced Manufacturing Research）于 1993 年提出的制造企业 3 层集成模型[6]，笔者提出基于专用装置的信息管理结构的纵向三层模型，如图4所示。
图4 自动化生产线信息管理结构模型
（1）管理层：主要是 ERP、PDM、供应链管理（SCM）等系统。它的主要功能有：根据合同订单任务的分割向生产线发送工厂分派的生产任务（包括任务要求、物料需求、工艺规程等）；整理下层传送过来的生产线上的实时信息（包括设备状态信息、设备故障信息、生产状态信息、各工序质量信息、任务完成状态信息等），并根据实时信息的分析结果做出有效、迅速的响应，对设备进行状态维护或是对生产进行动态调整等等，以保证生产活动的高效、安全、稳定进行。
（2）执行层：位于执行层的信息系统强调计划的执行和设备之间的信息交互。按照管理层下达的生产计划和指令信息等要求，专用装置依据设备实时性能对设备生产工艺参数进行设定；接收下层控制层采集的产品生产过程的实时信息，应用专用装置嵌入的专用软件对信息进行分析处理。根据分析结果和生产过程的实时需要（如生产工艺参数的动态调整），生产线上的各个设备对应的专用装置，利用以太网和网络技术，彼此之间可以直接进行文字信息甚至语音视频信息交互，并可以通过对多个相关工序的工艺参数调整，来保证产品的质量。
（3）控制层：位于信息结构模型的底层，主要负责信息的采集和设备的控制。通过现场总线直接与现场监控设备（如传感器、变频器等）相连，对生产过程和设备进行实时监控，并对实时生产数据进行采集，由执行层传递给管理层。该层各种控制系统如可编程控制（PLC）、数据采集监视控制系统（SCADA）等实现设备的自动控制，以保证生产出合格产品并采集实时生产数据。
由自动化生产线信息管理的结构树可知，执行层是连接生产任务和底层设备的枢纽，通过执行层可以将管理层的生产任务和工艺规程等生产信息下发到设备层进行生产，同时可以将底下控制层的生产状态信息实时反馈到生产管理层面，使得相应的信息传递到需要的人。
2.3 基于专用装置的钢铁自动化生产线监控管理模式
由信息集成框架可知，专用装置在钢铁自动化生产线上的主要功能就是：（1）对设备监控管理系统采集来的信息进行集成并分析，将分析结果向生产管理系统传送或者转化为生产指令并在过程监控系统的各专用装置之间进行交互；（2）接受生产管理监控系统下发的生产任务要求，将任务要求转化成生产指令信息，发送给设备监控管理系统进行生产操作。本节主要讨论了生产线设备的维修状况，并利用专用装置收集的实时信息建立基于状态的设备可靠性概率模型，为由基于时间的计划维修想基于状态的设备维修提供了依据；讨论了通过嵌入式软件实现生产过程中数学模型与智能控制相结合的运用；讨论了专用装置间的网络结构模型及其之间的信息交互。
2.4 人机监控界面
人机界面（HMI）是现代计算机控制系统的一个主要特点。在专用装置上，采用大屏幕高分辨率显示器显示过程工艺数据，画面内容丰富可以动态地显示数字、棒图、模拟表、趋势图等，结合薄膜键盘、触摸屏、鼠标器、跟踪球等设备，使得生产工、维护人员可以方便地进行操作。一般具有下列功能：
（1）操作员可以在任意时刻通过 HMI 监视生产过程的参数，包括过程变量、基准值、控制器输出值和反馈值等；
（2）具有过程数据的实时显示和历史记录功能；
（3）能够完成系统报警显示功能；
（4）应用多媒体技术、使得画面更加生动活泼、还可以提供语音功能。
3 远程视频监控示例
由专用装置硬件结构图可知，视频监控摄像头可以通过 USB 接口直接接到专用装置上，则视频信息的传输和交互网络结构就是各专用装置的网络结构，而视频信息也需要专用的嵌入式软件进行解码[7]。或者运用视频服务器与架设在钢铁企业自动化生产线上的网络摄像机之间直接建立连接，将网络摄像机拍摄的视频画面传输到自动化生产线监控中心视频服务器上，则也可以实现对指定车间自动化生产线摄像头架设点进行视频监控。如图5所示。
图5 自动化生产线远程监控系统结构图
远程视频监控软件是用于冶金企业，特别是钢铁企业自动化生产线的视频监视和管理；实现对生产线各工序的集中监控管理功能，可按轮巡或是指定方式查看生产线工序的视频画面；对车间生产线各工序的监视画面进行录像存储，以供回放查看等。
远程监控系统软件通过视频服务器与架设在自动化生产线上的网络化监控管理装置或网络摄像机之间建立连接，将网络摄像机拍摄的视频画面传输到自动化生产线监控中心视频服务器上，实现对指定车间自动化生产线上各工序区域范围内设备的运行状态进行视频的实时监控；同时，本软件可以将各个网络摄像机的视频画面时行录像存储，以供日后查看历史记录所用。
本系统为网络与视频流媒体应用，要并行地对网络中数台摄像机发出请求，接收、播放与存储视频，为此系统中对视频处理部分采用了多线程方法。系统管理模块用于完成系统初始化，动态生成主界面中的相关显示控件；设置车间自动化生产线工序、网络监视器参数，录像存储参数，以及用户参数、视频监视画面参数、网络连接重试次数的设置。
4 结论与展望
钢铁工业是国民经济的重要基础，而钢铁自动化生产线监控是提高我国钢铁工业国际竞争能力的根本，是实施成本动态控制、提高企业资金利用率、提高企业决策水平的重要工具。由于时间有限，钢铁自动化生产线监控管理模式研究仅限于对监控管理系统的部分功能进行研究，智能控制的运用和视频信息的实时交互仍然存在很多不足之处，有待未来进一步完善与提高。基于状态的可靠性维修模型需要进一步的针对多状态情况进行建模研究，以便为设备状态维修的实施提供更加可靠的依据。
【参考文献】
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关键词：金字塔模型；实践教学；CDIO；教学改革
文章编号：1672-5913（2013）07-0050-04
中图分类号：G642
自动化生产线课程是高职機电、电气工程等专业的专业应用课程，课程内容涵盖了大学多个年级的专业课程，是一门大幅提高学生动手能力和综合实践能力的课程。在高职、高专的教学中，实践教学是学生获得实践能力和综合职业能力的主要途径和手段，能够增加学生自主学习的热情，培养面对困难的勇气，锻炼解决实际问题的能力，加强学生与工厂工程能力对接。通过对自动化生产线课程的实践教学体系进行改造，建立工程项目管理运行模式和工程化考核機制，形成一个集基础技能、实践教学、工程项目为一体的培养機制，全方位提升学生和教师的基础知识、专业技能、创新能力、工程能力和职业素质。我们以CDIO为基础，将工程理念引入到教学实践中，提出新的自动化生产线课程实践教学体系，对其进行有益的研究和探索。
1 CDIO工程教育理念
CDIO即构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operation），是以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有機联系的方式学习工程，以培养学生的工程能力。工程能力是工程师具备的解决工程实践问题的能力，涵盖了基础知识、科学素养、专业知识、职业道德、经济、团队工作能力、技术交流能力等多方面的能力，如工程中常见的工程报价、工程招投标问题，工程实施过程的售后问题等；既有技术问题又有人员沟通问题。
在工程遇到问题的不确定性决定了高职3年的学习中不可能掌握所有知识和技能。俗话说“授之鱼，不如授之渔”，高职教育应加强学生工程能力培养，引导学生建立自主学习、终身学习的理念。通过建立工程项目驱动模式，加强培养学生独立思考，找出解决工程问题的方法和途径。CDIO的理念即充分利用大学学科齐全、学习资源丰富条件，以尽可能接近工程实际的涉及技术、经济、企业和社会的团队综合设计大项目为主要载体，结合专业核心课程的教学，使学生在CDIO的全过程中不断地在理论知识、个人素质和发展能力、协作能力和集社会、历史、科技为一体的大系统适应与调控能力方面得到全面的训练和提高。
2 基于金字塔模型CDIO自动化生产线实践教学体系
2.1实践教学体系与CDIO之间的关系
实践教学体系包含总体思想、教学内容、教学方法和效果评价機制。总体思想是指整个课程实践教学体系构建与实施的指导思想；教学内容则包含课程的知识架构设置的内容层次、实践环节的设定；教学方法是说明实践过程的执行方式；评价機制是对实践教学体系实施效果的评判。
2.2自动化生产线课程与CDIO思想的关系
自动化生产线课程是機电一体化专业的专业核心综合课程。该课程实践教学平台由6站微缩版自动化生产线平台构成，负责圆柱体的黑白工件经由供料、搬运、加工、识别、装配，最后根据大小工件装配颜色的异同进入不同的分拣仓库，具体系统框图如图1所示。
从图1可以看出该课程自身就是一个工程项目，需要运用工程技术手段使该柔性生产线在自动、手动等不同模式下完成工件的运送。该课程用到了工业企业生产中变频技术、步进电機控制技术、触摸屏控制技术以及通信技术等新技术，要完成这一工程项目需要其他课程的技术支持，需要针对指定型号的变频器、触摸屏学习新的控制方式和组态控制软件。实际的工程技术人员需要根据实际情况不断地自主学习，以最快的速度从大量技术资料中找出最相关的知识点解决实际问题。
2.3金字塔模型CDIO实践教学体系
根据实践教学体系的关键要素，为使機电一体化专业学生工程能力和素养得到全面提升，我们提出了构建CDIO 5层金字塔的实践教学金字塔模型，如图2所示，其中每层分别对应说明了课程实践教学的理念、主体、过程、内容层次和评价機制。
顶层：1个教学理念，即树立CDIO工程化能力培养贯穿了整个课程教学，把CDIO工程化教学作为人才培养的核心任务之一。引导学生在工程化思路引导下学习，同时调整课程计划，充实实践教学内容，改进教学方法，强化项目驱动，工程模块引导模式在课程中的引导作用，让学生能够自主均衡发展，适应现代工业企业工程实践的需要。
2层：2个实践场所，即学校实验室与学生实验平台。学生要获取工程化的专业技能和工程化的实践思想，需要通过实践不断地锻炼和提升。增加开设实验课程和动手機会，让学生在“做中学”、“学中做”、“边学边做”，力求知行合一。学生实验平台可以为学生提供实训室之外的实验平台，在编写、修改、调试程序以及实验设计方面都能起到巨大的作用。
3层：3个主体，即学生、学生团队和老师。学生要获取工程化的知识，适应现实工程需求，需要学生有强烈的求知欲，构建类似工程团队的学生团队，合理分工，配备具有工程能力的指导教师。如何构建学生团队，提高学生求知欲、提高教师素质，是该部分的重要研究内容。
4层：4个评价機制，良好的培养模式必须具备完善的评价機制。控制理论中的反馈思想是调高系统精度的最有效途径，在课程教学中可以体现为评价機制对教学的再促进，从而提高整个系统的能力和效率。
底层：5个扩展技能。自动化生产线课程设计的知识点多、范围广。将课程内容分为基础部分、核心部分和扩展部分，鼓励学生在掌握基础部分和核心部分知识后，自主探索扩展部分内容，形成攻关团队，相互引导和沟通交流，全方位提高学生的工程能力。
3 金字塔模型CDIO的实践教学体系构建
为形成完善的“金字塔模型”CDIO实践教学体系，构建切实可行的自动化生产线课程结构，我们从课程实践理念、课程实践平台、课程实践主体、课程评价機制、课程教学内容层次划分几个方面进行了深入研究，并在一体化专业的课程教学中试点，取得较好的教学效果。
3.1顶层CDIO理念对实践主体的渗透
理念是指导教学过程的主体如何行动的指导方针。实践教学中的2个主体分别是学生和教师。针对自动化生产线课程的工程项目化的特点，可以构建学生团队主体，共同完成选定的工程项目。根据CDIO教学理念，让学生具备工程化能力，教师有工程化知识及背景。在自动化生产线课程中教师要具有足够的工程化能力，才能让整条生产线运作起来。供料单元、機械手单元，能各自独立工作又能合成整体，这种动静相宜的画面会让学生感受到自动化的优势，产生向往情绪。与教材枯燥的讲解相比，生产线機械機构实际动作更加一目了然。
学生团队的构建不仅可以让学生体会现实工程项目操作中的团队观念以及如何通过团队合作解决问题，还可以让学生提高战斗力，提高用集体的力量解决实际问题的能力。
3.22个实验平台
实践出真知，尤其是对于工科课程。自动化生产线课程如果能够坚持将每个站的程序完整实现，掌握的是多门课程多项技术的综合应用。传统教学中往往1门课程开设5～6个实验，对于高职学生而言这是远远不够的。我们结合学校的实际情况提出2个实验平台，即自动化生产线实训室和在学生电脑上构建PLC仿真平台。一方面，建立理实一体化实验室便于教学实验一体化，试点延长自动化生产线实训室开放时间，给学生提供实战演练的平台和機会，有助于提高学生的学习兴趣；另一方面，指导学生用自己的电脑建立自动化生产线所学软件的仿真平台，让学生在课外时间完成程序的编写、修改和排错，提供自主学习的平台、機会和动力源。通过以上2项措施，明显提高了学生的学习兴趣和成就感。
3.3培养评价機制的研究
适当的评价機制能体现学生、学生团体及教师的教学状况。教师根据评价结果及时调整教学进度和方法以适应不同学生的状况，做到因材施教。4个评价機制即学生批评与自我批评、教师批评与自我批评、师生互评和第三方评价的评价機制。学生团队项目组长每周填写一份项目成员分工及完成情况表，由教师签字认可。学生定期提出项目工作计划和反馈表，定期检查完成情况。生产线独立站点调试结束由教师分团队考核，检查当期完成情况。期末结束时，由第三方即校企合作企业或学校其他教师采用项目开卷考核方式，在规定时间内由学生完成生产线某个站点的功能程序编制和调试。通过以上措施，能够最大化找出学生工程化过程中的弱项，使师生能够及时掌握信息，进一步工程化实践教学。
3.4知识体系结构与扩展技能的相互促进
自动化生产线知识结构可分为基础知识、核心知识和扩展知识。基础知识包含了生产线采用的西门子PLC基本指令、液压与气动技术和传感器技术。核心技术体现为灵活采用不同的编程方法将以上3类技术有機结合在一起，完成自动化生产线的供料站、搬运站、加工站和装配站的编程与调试。有经验的工程人员知道完成程序编制只是完成整个工程的一小步，而整个工程的调试更需要工程人员的耐心和细心。扩展技能包含变频技术、步进控制、触摸屏和通信技术，对于该部分的内容，教师采用适当引导，由学生团队选择1个项目，给定1个月时间进行自主攻关，自行查找资料，自行设置实验方案，教师对于学生遇到的问题及时解答，并给予反馈与指导。任务完成后，每个团队负责讲解该部分的知识点及实验方法，让学生有機会表达，提高技术交流能力和职业素养。
关键词：机器人；数控；抛丸机；自动化生产线
随着计算机技术与控制技术的发展，抛丸机的控制水平逐渐提高，为抛丸自动化生产线的出现提供了必要的技术基础。徐双文等针对抛丸的工艺流程，构建了基于PLC的抛丸自动控制系统。维尔贝莱特集团的Balan Kumar实现了机械手式抛丸机对汽车缸体、缸盖等部件进行抛丸处理。李伟光等利用PLC和触摸屏进行软硬件设计，实现DVD盒自动化生产，实现了DVD盒自动化生产线。抛丸作为企业中表面处理的重要工序，实现其自动化，特别是实现基于机器人的自动化抛丸清理生产线显得尤为有意义。
为了提高抛丸生产线的自动化水平，提高工作效率，改善生产环境，本文利用开放式数控结构的机器人和机械手系统，并结合传统抛丸机的工作特点，并对其进行改造，以适应自动化生产的需要。构建了由管理层、控制层、设备层三层控制的自动化抛丸生产线，通过机械手和机器人配合完成上料和落料，实现了抛丸生产线的自动化。
1.抛丸自动化生产线整体介绍
1.1.传统抛丸生产线流程介绍
传统抛丸生产线的主要部件就是抛丸机，由工人把工件放置在抛丸机传送带上，抛丸机传送带带动工件前行进入抛丸室完成抛丸工序，然后再由工人将处理好的工件取走。整个过程需要人工照看，效率不高。
1.2.基于机器人的抛丸生产线的介绍
受抛丸机的尺寸、体积等的限制，只靠机器人无法完成待抛丸工件的上料和落料过程。所以，本文构建的基于机器人的抛丸机生产线由机器人，机械手，抛丸机以及辅助上料和落料的单元构成。在控制系统的控制下，机器人从工件槽中抓取待抛丸工件，与机械手交换放入传送带，进入抛丸室进行抛丸处理后，再由机器人抓取放入成品槽。整个过程中，机械手要完成的工作有：与机器人交接，把工件放入上料槽，然后等待与机器人的下次交接。上料单元主要负责工件的摆放，保证待抛丸工件能以正确的方式进入抛丸室。落料单元主要负责将成品工件摆放整齐，定位，以便于机器人抓取。
2.基于机器人的抛丸机自动化生产线的构建
基于开放式数控机器人，本文构建了基于机器人的抛丸机自动化生产线。该生产线由进行抛丸自动化生产的信息化管理层，负责抛丸过程机械手和机器人控制的控制层以及机械手本体、机器人本体和抛丸机本体构成的设备层组建。示意图如下：
2.1.管理层结构
抛丸生产信息管理系统主要分为五个模块：订单模块、统计模块、监控模块、工艺模块、人员信息。各系统分别负责完成抛丸订单的处理、抛丸生产数量的统计、抛丸生产过程的监控、工艺管理以及抛丸操作人员信息等。
2.2.控制层结构
控制层是整个系统的核心，完成机械手与机器人的控制。控制层由决策控制
系统、机械手控制系统、机器人控制系统三部分组成。其中决策控制系统主要负责抛丸的上料、落料过程控制、上料单元、落料单元的控制。机械手控制系统负责完成与机器人之间的交换操作的完成。机器人控制系统负责完成工件的夹取、交换等工作。后两者都要收到决策控制系统的控制。
基于高性能的PLC的决策控制系统可以通过触摸屏与主控电脑实现信息的交互操作，基于CC-Link通信协议则有利于系统的扩展，提高系统地兼容性。
机器人控制系统通过串口与决策层控制系统信息交互。采用主控电脑加控制卡的结构，控制卡控制机器人，实现机器人夹取和交换动作的完成。
机械手控制系统通过CC-Link与决策层控制系统实现信息交互。根据决策层的指令完成工件的交换和上料。
2.3.设备层的设计
设备层主要包含机械手、机器人和抛丸机。他们在决策控制系统、机械手控制系统和机器人控制系统的控制下完成整个生产线的上料、加工、落料过程。
该抛丸生产线的机器人的结构主要包括气爪、指关节、腕关节、小臂、大臂、小臂连杆、小臂驱动杆、腰部、底座等。
机械手的构造包括气爪、丝杆、连轴器，伺服电机、导轨、底座等部件。
为了适应需要，我们需要在原有抛丸机的基础上，进行适应性改造，增加包括上料单元和落料单元。
上料单元由挡板、围框、推板和上料槽组成。机械手在控制系统的控制下，将待抛丸工件放入上料槽，工件经过上料槽落入围框，在传送带的带动下，工件贴住挡板。然后在机械手控制系统的控制下，由挡板推动代加工工件到固定位置，再打开挡板，在传送带带动下进入抛丸室加工。
落料单元包括工件排序部分、工件修整部分、工件检测等部分构成。其中排序部分每次只允许一个待加工工件进入修整部分，在修整部分的作用下调整好工件位置，然后进入工件检测部分，由决策控制系统通过红外感应器检查工件位置情况，并指挥机器人夹取完成的工件。
结束语：
通过决策控制系统后，启动机器人和机械手，完成准备工作。然后由主控电脑控制整个生产线的运行。决策单元根据生产线状态，控制机器人夹取工件，并于机械手交换。交换完后，机械手根据流程上料，机器人回归等待。等候决策控制系统的下一个指令，到落料单元夹取加工完成的工件，放入适当的位置。
参考文献
[1]徐双文，魏世川.自动控制技术在抛丸机中应用[J].一重技术，2006（02）
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
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[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.
关键词：计算机控制；工业自动化；控制器；自动化系统
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）12-0016-02
1 概述
计算机控制系统的发展是人类科学技术不断发展的产物，科技的进步与发展，技术的创新与改善，对控制系统的要求逐渐提高，精密仪器的生产过程以及微电子技术的制造都要求一套成熟而缜密的计算机控制系统，计算机控制系统需要有处理复杂程序、进行精密控制的能力，计算机控制系统的发展需要依托先进的计算机技术、强大的自动化控制为基础，计算机控制系统对工业自动化生产具有开拓意义。企业应用计算机控制技术进行优化生产结构，将会为公司扩大生产、提高生产效率。
2 计算机控制技术
自动控制与计算机技术是计算机控制的基础，计算机科学技术的发展为控制技术的进步带来便利。自动控制技术在工业生产中应用广泛，在计算机控制技术中需要自动控制、传感设备、网络通信、总线传输、系统软件的支持。在科技发展过程中，自动化生产设备不断更新，有效减少了员工的身体负担，提高了企业的生产效率，工业化程度不断提升。工业生产中的自动化技术含量不断提高，使用计算机控制系统在工业化生产过程中可以有效提高生产效率，增加安全性，提高产品质量，有效减少能源和原材料的消耗。
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，整个过程由原料输入、加工筛选、运送原料、装配元件、检验成品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）技术有效推动了工业自动化的飞速发展，可编程控制器（PLC）可以取代继电器实现对逻辑控制器的控制，随着计算机控制设备的发展，PLC完善的功能设置，已经可以超越逻辑控制器的功能，PLC使用了分时多任务功能，可以进行并行的实时控制与操作。
3.2 硬件设备的通用性强
PLC的硬件具有标准化的特点，产品丰富，可以适用于各个生产过程的使用，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 自动化生产中的现场总线应用
自动化生产中的现场总线是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，现场总线使用简单的双绞线作为通信介质，可以使多个测量控制器与计算机网络直接对等连接，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。如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，可以在信息网络及时发现异常，使企业的自动化生产信息沟通更加便利。自动化系统结构使用现场总线技术是企业自动化生产的趋势，现场总线在进行设备数据交换、实时更新数据、显示信息等方面具有方便灵活的特性。
4 自动化系统中的应用特点分析
第一，开放性是自动化系统具有的特点，现场总线系统具有公开性和开放性的特点，开放性的系统可以连接任何的设备和系统，以此保证设备运行正常，用户可以根据实际需求，组装不同的系统和设备进行工作。
第二，自动化系统具有可操作性和互用性，自动化系统设备之间构成了互相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。
第三，自动化系统现场总线的智能性和功能自治性，现场总线通过传感设备，监控分析处理分散在现场的设备，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。
5 结语
随着计算机科学技术的进步，工业自动化程度不断的提高，计算机控制技术在自动化生产线上的应用将更加智能化。在计算机信息技术得到空前繁荣的同时，企业的自动化生产线更加优化，在现实应用中更加的便捷，这样将有效推动高效产品生产事务的发展，有效减少重复事务的工作量。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。
参考文献
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关键词：SynqNet现场总线 工业机器人 生产线 自动化
中图分类号：TN713 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）09-0012-02
电子产品的生产数字化是国内外电子生产企业的发展趋势，自动化生产线的工艺水平直接决定了电子产品的生产周期、质量、可靠性、成本及企业的经济效益。目前大多数电子生产企业在自动化生产领域起步晚，还没有自行研制成熟的自动化生产线，主要依靠手工操作和管理。为了解决这一系列问题，本文对某电子科技企业的SAW滤波器的生产工序，提出了集电气控制、现场总线、传感技术和气动控制等多种技术于一体的生产线部分工序自动化控制系统。该控制系统可靠性高、效率良好、灵活性强、易于维护检修。
1 SAW滤波器生产线
SAW滤波器的生产加工需要经过前道车间、后道车间和成测车间各生产工序才能完成，其生产线布局如图1所示。全线有22道工序、14个工位、2个仓库、2个中转站组成。
前道车间F1～F4工位分别进行清洗、蒸铝、光刻修频和半成品精检等工序。后道车间B1～B5工位主要完成划片、揿片、去胶、镜检、胶片、盖帽、中测、封帽和检漏等工序。成测车间C1～C5工位主要完成老化、成测、打印、测电阻、复测、抽测、包装和检验等工序。
2 自动化生产线控制系统
现场总线的应用引起了自动化领域的深刻变革，它的关键是把网络化、信息化的概念彻底引入到控制领域[1-2]。为优化滤波器生产线，提高生产效率，实现高可靠性、灵活性的实时控制，综合考虑生产线控制要求和机器人自动控制要求，通过比较CAN、Profibus、 FF等国际流行的总线，提出了以SynqNet总线为基础的SAW滤波器生产线控制方案。由于各工序生产线之间的控制系统存在类似性，以后道车间中测工序为例，具体分析SAW滤波器生产线的控制系统。
中测工序主要是对滤波器的频率、幅度和插损进行测试，判断其是否符合工艺要求。其基本工作流程为，传送机构上的器件由工业机器人挑出放入中测机，然后进行相应测试。中测工序自动化生产的控制方案为：中测工序控制软件提供全部子控制系统的操作界面；终端执行器和中转平台的子控制系统软件自行设计开发；工业机器人由配套的机器人控制器进行控制。其具体作业流程如图2所示，首先按照要求对中测工序进行编程，生成加工程序；然后，通过离线编程和仿真对生产加工程序进行后置处理，进行工业机器人作业仿真并生成机器人作业程序；最后，将生产加工程序导入对应控制器进行中测工序的作业。
3 控制系统的设计与实现
3.1 硬件结构设计
上节给出了中测工序控制系统的结构图，根据中测工序的工艺要求，对各个组成部分进行具体选型。
3.1.1 总线及拓扑结构
SynqNet总线技术是Motion Engineering Inc.（MEI公司）开发的一种高性能运动控制的同步网络技术，它在控制卡与驱动器之间构建了一种全数字化的通讯界面。[3]SynqNet物理层基于100Base -TX的IEEE802.3标准，其传输方式为全双工，可同步驱动32根轴，满足远程故障诊断、固件下载、简化布线及可靠性等要求，并且其运动编程接口可兼容各种操作系统，非常适合运动的同步控制。[3-4]其拓扑结构如图3所示。
3.1.2 ZMP运动控制卡
系统运动控制器为ZMP运动控制卡，它是基于PCI总线，利用DSP以及FPGA实现对电机运动控制的高性能控制单元，可在0.5ms内完成对32根轴的伺服算法和总线传输[4]；可实现对电机发出运动指令并读取反馈状态，控制电机加速度、转速和位置，是运动控制系统的核心。
3.1.3 I/O模块
针对现场总线和运动控制卡的选型，采用Danaher公司生产的Slice I/O模块。该模块在SynqNet网络中为一节点，具有数字量和模拟量的输出输入功能；并能实现辅助工装气动装置、系统报警、系统上/下电等的逻辑控制。
3.1.4 工业机器人
工业机器人作为可编程装置，可以根据实际生产的工艺要求来按需作业，具有很强的适应性、通用性和灵活性。它在自动化生产线中的应用，可以大幅度提高生产效率，节约人力成本。目前比较成熟的机器人公司有ABB、REIS、KUKA、FANUC等。该生产线选用通用关节型机器人，终端执行器根据作业需求可自行设计。
3.2 控制软件实现方法
SAW滤波器生产线控制系统是基于控制卡嵌入PC的开放式系统。要求该系统能够进行伺服单元的半闭环、闭环等多种运动控制；实现辅助工装、气动装置、报警、急停等的逻辑控制；实时读取并显示相关生产线状态（位置、作业进程等）。该系统的控制软件以面向用户需求的思想设计，必须提供操作者一个人性化的人机接口界面。
3.2.1 软件开发平台和工具
MEI公司提供的编程接口MPI（Motion Programming Interface）采用Windows为平台，提供了一系列面向对象的C语言函数与数据类型，并以动态链接库的方式提供给开发者调用，适用于各种运动控制应用程序的开发。[5]
机器人控制器程序采用机器人专用编程语言编写，上位机程序采用visual C++编写。上位机与机器人控制器以socket字符串形式进行通信，机器人控制器解析上位机指令驱动多轴运动实现自动化生产。
3.2.2 控制软件工作原理
基于PC、控制卡和SynqNet现场总线的生产线控制软件，用控制卡完成现场的控制与驱动任务，由上位机控制软件负责生成生产加工程序、人机交互、系统管理等功能。整个控制软件的工作原理如图4所示。
4 结语
本研究针对SAW滤波器生产线，设计了包含运动控制、逻辑控制和工业机器人控制的控制体系，着重论述了控制系统的硬件组成和软件实现方法。本系统适用于中小型电子企业生产线的半自动化改造，能够简化管理，实现集中控制；提高生产效率；提高加工质量，减少生产成本。
参考文献
[1]贺毅等.现场总线技术应用及其发展趋势探讨[J].信息化技术与控制，2005，15（1）：21-23.
[2]Marcelo Luis Dultra. Fieldbus Control System[J].Advance in Instrumentation and Control，Vol.51，1996.
[3]http：//.cn
【关键词】要求；类型
0.引言
为实现更大的生产效率，汽车生产线物流自动化是一个较为便捷的途径。带式传动的自动化传输技术打破了传统的链式传输体系的统治地位。随着汽车生产加工设备的各向功能的晚上，实现各种物料的输送工作是未来一段时间内的主要发展方向。与传统的链式传输系统相比，带式自动化运输系统具有产能高、污染小、低噪和生产柔性化的优势。本文介绍带式传动技术的类别和特点，并介绍了带式传动在汽车自动化生产线上应用情况。
1.带式传动系统的在汽车自动化生产中应用的基本要求
带式传动系统目前已经被广泛应用于冶金、煤炭、矿山、建材等各种行业中。不同的物料或生产环境中，带式传动的皮带机的类型各异，其安装方式主要有长距离输送、斜坡输送和水平输送等。鉴于汽车生产企业的物料输送环境，对皮带机的安装类型提出了以下相关的要求：
（1）带式传动机在运行过程中必然是荷载状态的，其工作中会遇到起动和制动等情况，所以要求带式传动机应该具有软起动和软停车的功能，这样的性能对于传输的汽车设备的安全、传输系统的使用寿命、工作的可靠性都具有提高，此外还可以减缓起动冲击作用，所以这种技术有利于降低带式传动系统的运行成本。
（2）对于汽车加工企业来说，一般的都会含有垂直或胁迫按照的带式传输设备，所以该体系中要求注意防逆转和符合制动的要求。
（3）作为传输汽车零部件等物料的带式传动体系，需要在起动、停机以及紧急制动的情况下能够防范扭转振动的情况发生。设计时对传动系统的动力学性能加以验算和分析。
（4）汽车生产企业中的带式传动系统还需要具备低俗运行的功能，这样有利于检修工作。
2.汽车自动化输送系统中的带式传动系统的主要类型
现阶段，汽车自动化输送系统中的带式传动系统类型主要包括以下几种：
（1）电机+减速机，电机与减速器两者之间采用联轴器加以连接，这种类型的传动系统一般在中、小功率的带式传动机上应用。
（2）电机+可控起动装置，这种类型的带式传动系统一般应用于大、中功率的皮带机上。
（3）变频电机+减速机，使用的环境要求与第二种类型相似。
汽车生产企业中的带式传动系统的设计，一般多应用于斜坡安装的皮带机，这类传动系统中需要配备逆止器、制动设备等。带式传动机上的减速机包含有如下几种类别：圆柱或圆锥齿轮、行星齿轮或复合齿轮箱、可以控制的行星齿轮的传动设备。
3.汽车自动化输送系统中的带式传动机的故障与质量分析
在汽车自动化输送系统中，带式传动系统的经常出现的故障类别主要表现为：齿轮断裂、轴破裂、齿面出现灼伤或胶合的情况、轴承的滚道灼伤或剥蚀、齿轮箱体出现开裂或振动过大、摩擦片灼伤或失效的情形、齿轮箱的故障导致整机过热、逆止器或制动设备失效。
带式传动机出现故障，容易影响汽车生产线的正常工作，对于企业的正常运行造成严重的经济损失。所以对于带式传动机系统而言，研究引起其发生故障的因素是具有一定的意义的，主要包括以下几点。
3.1减速器的质量影响因素
减速器是带式传动系统中一个较为重要的设备，一旦发生故障必然导致带式传动设备不能正常工作，影响其质量的因素包括设计的因素、材料质量、热处理因素、加工工艺以及装配的质量等。
3.2带式传动系统设计方面的问题
带式传动系统的设计质量对于整个体系的工作性能具有关键的作用。不同类型的皮带机其使用要求和前提条件各不相同。所以合理地选择合适的带式传动系统对于汽车自动化输送系统具有决定性的影响。以下介绍了传动系统的设计时需要关注的重点环节：
（1）合理进行系统软启动及软停车方式的设计选择。合理的软起动及停车方式对减缓系统冲击、降低动载荷、延长零部件寿命有着决定性的影响。
（2）对倾斜安装的上、下行带式输送机，其制动系统设计时应注意采取措施控制制动时间和制动加速度，以减缓制动过程中对包括齿轮箱在内的系统冲击。应尽量采用分级制动、可控制动及低速制动，应力求避免高速制动。
（3）采用电机和液力偶合器或调速型液力偶合器的组合传动型式，选型时要进行电机外特性曲线和液力偶合器特性曲线的匹配性检验，应保证系统工作时的工作点位于高效工作区间。
（4）对于功率较大和可靠性要求较高的汽车生产流水线，需要对带式传动系统进行动力学模拟分析。
（5）传动系统选用的联轴器应满足相应工况要求，同时亦要考虑对中、拆卸及维修的便利性。
3.3正确选型
这里所介绍的正确选型指的是对齿轮箱的规格和类型加以合理的选用。齿轮箱的选用需要结合其所处的应用环境和安装方式来决定。对于汽车生产自动化输送系统，其齿轮箱的选用需要考虑起动功能可控性高的要求；而某些功能要求齿轮体积较小、结构布置较为紧凑的则选用行星齿轮类型的。齿轮箱的规格的选择，需要结合所要求的荷载情况的相关因素（包括冲击荷载、最大荷载以及反向制动的要求等），另外齿轮箱的起动频率和应用的环境也会对传动系统的政策运行造成影响，因为不同的环境和规格的配置下，所产生的机械功率和热功率要求不同。
3.4精心安装及维护
带式传动系统的安装方式与安装精度是否合理科学对于整体的工作性能具有决定性的影响，尤其是安装的精度对于带式传动系统工作时候的影响更加明显，如果较大的安装队中误差的话会引起较大的附加荷载，会影响轴承等设备的工作年限。各个设备在工作中同样需要加以监控，以免发生异常情况而导致事故的发生。
4.结语
在汽车自动化生产输送系统中，采用带式传动系统可以大幅度地降低传统的链式传动体系的噪音，这样对于汽车生产企业周边居民以及企业的工人的生活、工作质量更加有益。带式传动系统基本不用装置，这样就避免了油对于生产环境以及生态环境的污染，为工人及周边居民避免生活在污染的环境里。带式传动系统在汽车自动化生产线中应用较链式传动更加可靠，能够较大幅度地提高生产能效，极大地降低了生产的成本投入，为企业扩大经济效益。此外带式传动系统设备较之传统链式系统更加简洁，安装方式更加合理，在汽车自动化输送系统中可以得到广泛的应用的。
【参考文献】
[1]黄里宁，张满春，陈丽娟，李家深.中小企业ERP实施的建议与对策[J].企业科技与发展，2011（01）.
[2]刘立波.提高机加工柔性生产效率的几点思考[J].企业科技与发展，2011（06）.
[3]王永红.摩擦驱动自动化输送系统在汽车行业的应用[J].机械管理开发，2010（02）.
[4]吴映辉.电子技术在汽车中的应用[J].科技创新导报，2010（10）.
同时，按照“生产一代、试制一代、研发一代、构思一代”的产品升级换念，法士特建立了以自主开发与技术创新为先导，以引进技术消化吸收与合作开发相结合的技术开发体系，先后投入技改研发资金数十亿元搭建创新平台，建成了国家级企业技术中心和专业化智能生产线等先进水平的研发制造基地；积极通过校企联合、国际合作、技术对接等多种形式，不断强化产学研结合推进力度，加快培养、引进高层次技术管理人才；进一步完善企业的自主创新激励机制和科技研发体系，着力将优势资源集中运用于核心技术的研发上，为科技节能成果转化提供强大的技术保障和人才支持。
智造实践促法士特成行业标杆
在2016年工业和信息化部智能制造试点示范项目名单当中，法士特集团的“节能重卡变速器离散型智能制造试点示范”项目成功入选。该项目围绕全铝合金及S系列轻量化及高端化机械变速器、节能与混合动力商用车电控机械自动变速器、纯电动客车轮边直驱系统等新能源汽车传动系统产业化发展不断变化的需求展开。
法士特作为实施企业，在论及发展智能制造的心得时，法士特集团公司董事长严鉴铂用“眼高手低”四个字予以了概括。他解释，近年来，我国齿轮行业生产技术大幅提升，逐步实现了由手工向自动化、半自动化的转变，部分零部件制造已经接近或达到国际水平，但在产品一致性、成本控制、生产效率以及生产设备先进性等方面与欧美企业有较大差距。因此系统规划、分步实施，把握好目标和整个发展趋势，“眼要高”；但真正要做的时候，需从最基本的东西做起，因此“手要低”。一个典型的例子就是自主研发自动化生产线，实现了智能设备从“买进来”到“造出来”的巨大转变。
从2014年开始，为优化设备资源，加快自动化生产步伐，法士特在反复论证的基础上成立自动化生产线研制团队。在详细了解产品加工流程及加工工艺的基础上，研发人员历时半年时间，经过深入研讨及学习外部先进经验，确定了首条生产线布线改造方案，并选型国产数控设备，设计制作了自动上下料码料台及装卡具，同时对数控机床进行了机电改造，完成了生产线各设备之间的信息交流和物流设计。
目前该自动线已顺利投产，使法士特实现了由单一设备制作向自动化生产线研制的进步，标志着法士特自制设备能力的全面提升。
在法士特6DS工区的一轴全自动生产线，一条生产线完成零件铣端面、粗车仿形、精车、镗孔等所有工序，每班只需一名员工对上下码料盘和机床进行监控即可。生产节拍衔接紧密，生产过程流畅，加工效率大幅提高。据悉，截止到目前已经有涵盖中间轴、一轴、二轴、滑套、减速轮等多条全自动化生产线服务于生产。
经过实际测算，工人劳动强度降低50%以上、产品加工效率提高10%、用人成本减少60%，工人劳动环境得到很大改善。而且生产线运行稳定，质量可靠，为提升产品质量提供了保证。
另外，重卡变速器自动悬臂装配线将工业自动控制、通信、智能机器人、定扭拧紧、信息控制、测试等多项技术结合应用，多工位实现自动化装配。总装线具备自动运行、停止、翻转、升降、精确定位及安全防护等功能。机器人实现柔性变距拧紧、自动涂胶、转线搬运、精确装配等功能。在线压装消除了因轴承敲击引起的质量风险，空中物流系统对接清洗机并自动输送零件至装配工位，消除零件磕碰。配有六台自由度机器人，实现了在线自动检测和产品流向自动控制，可完成多款产品混线柔性装配，实现单台配送模式。一次装箱合格率提高3%，装配线产能提高25%，占地面积节约27%，有效降低工人的劳动强度，大幅度提升了产品装配自动化和智能化水平。
信息化加速企业智能转型
先进的物流体系是打造智慧工厂的重要组成部分。近年来，法士特依托科技进步和自主创新，逐步搭建起优质、高效、低成本的现代物流体系，不断推动企业物流向精益化、信息化发展，在搭建智慧物流体系的道路上走在了行业前列。
推动仓储管理信息化是法士特智能化、信息化建设的另一组成部分，在推行精益物流的同时，采购仓储信息管理系统试点工作也随之展开。库房信息化管理系统涵盖了电子接收、电子发放、物料实时查询、上线结算等主要功能，实现了不同法人主体及不同使用单位共享物资存储信息，达到了避免重复采购、降低采供资金占用等目的。
同时，近年来，公司完成新产品开发项目超过30项。其中自主研制开发的12挡、16挡、20挡、6DS等一系列采用全铝合金壳体轻量化设计的变速器新产品，代表了中国齿轮行业最高水平。法士特汽工程研究院是中国齿轮行业唯一具有国家级企业技术中心资质的科研机构。
自主创新发展使法士特产品的市场主导地位和领先优势日益凸显。目前，公司拥有自主知识产权和高技术含量的双中间轴变速器已达到30多个系列数百个品种，部分自主创新产品的关键技术和核心技术已达到国际领先水平，打破了跨国公司构筑的知识产权壁垒。
1.教学内容要符合高职教育的特点“工业自动化生产线”课程的教学要不断探索适合高职教育特点的教学方式，采取灵活的教学方式，启发、诱导、因材施教，注意给学生更多的思维活动空间，发挥学生的积极性，提高教学质量和教学水平，保证课程目标的实现。教学过程中，从高职教育的目标出发，了解相关知识的需求，注意相关课程的连接和配合，把握好“必需，够用为度”的原则，启发学生对拓展知识的学习。教学中要结合教学内容的特点，培养学生独立学习的习惯，锻炼学生自己学习的能力和创新精神，重视拓宽学生的视野。除了完成课程上安排的项目外，还要布置一些拓展性的项目，进一步锻炼和提高学生的实际能力。
2.培养学生的动手实践能力为了满足企业的需要，培养第一线操作型和应用型的职业人才，必须将理论教学与实际应用操作有机协调，加强实践教学，大力培养学生的动手能力。根据职业技能的训练，着重培养学生解决实际问题的能力。高等职业教育的毕业生不以理论见长，要求有较强的动手能力和实干能力。培养与职业有关的实践能力和素质，处理好理论和实践关系，可以提高学生的应用能力及动手实践能力。另外，组织和引导学生参加各种职业技能或专业比赛，以赛促练，提高学生的专业能力。去年，我系学生参加了江苏省高职院校“亚龙杯”自动化生产线安装及调试的职业技能竞赛，获得三等奖，今后要更加努力，争取更好的成绩。学生通过“工业自动化生产线”课程的学习，能够掌握一定的职业技能，毕业后可以胜任以下的工作：
（1）操作和维修工：能独立操作相应的自动化生产线设备，并完成设备的维修和保养及产品检测工作；
（2）售后服务：能独立操作相应的自动化生产线设备，并完成设备的安装、调试工作；
（3）设计人员：能完成项目的调研、策划、组织，并能完成自动化生产线设备的设计、改造、开发，进行系统的安装、调试工作。
3.积极推行双证书制度双证书制度，即高等职业院校的毕业生在获得毕业证书的同时，还取得了技术等级或职业资格证书两种证书的制度。实施双证书制度是高职院校培养适应社会需求的技能型人才的有力举措，也是为了更好地满足经济社会对人才素质的需求。双证书是实用型人才的知识、技能、能力和素质的体现和证明，是高等职业院校毕业生能够直接从事某种职业岗位的凭证，实行双证书制度是职业教育自身的特性和实现培养目标的要求。在就业竞争激烈的形势下，持有双证书的高职毕业生，比只有毕业证的高职学生更具有就业竞争力。在高职院校中积极推行双证书制度，使之能够在职业教育发展中扮演重要的协调与组织角色，有效地促进整个经济社会的发展。
4.项目教学法调动学生的主观能动性传统的教学方式是教师占主导地位，只注重如何把学生教好，而学生的学习是被动的。项目教学法是通过实施一个完整的项目而进行的教学活动。学生在教师的指导下亲自处理一个项目的全过程，学习掌握教学计划内的教学内容，把课堂理论教学和实践教学联系起来，充分发挥学生的创造潜能，提高学生的动手能力及分析问题和解决实际问题的综合能力。因此，项目教学法是一种典型的以学生为中心的教学方法，能够充分调动学生的积极性、主动性和创造性，目前已经得到各国教育界的重视。项目教学法相比于传统的教育模式来说，学生自主学习的机会变多了，思考的空间也变大了，能够学习到的知识也变多了，教学效果更好了。“工业自动化生产线”课程是一门将PLC技术、传感器技术、变频器技术、伺服系统技术、触摸屏技术集于一体的专业课，课程教学主要在实训室进行。学生在基于工作过程设计的情境中完成规定的项目，初步掌握工程实践的一般分析方法与设计方法，培养学生掌握自动线的电气原理图、气动系统图和PLC程序的设计方法，培养学生掌握PLC、变频器、伺服系统、触摸屏的应用能力，通过生产线的安装、调试、运行，使学生能够独立解决简单的实际工程问题。本课程紧紧围绕学生的能力培养，以模块化的项目教学法开展教学活动，采用学练结合的方法，从工程角度出发，再现工厂情境，安排教学内容，从而完成课程目标。课程的实施是通过设置现场情境并让学生完成给定的任务来达到学习目的。学生完成给定任务后，可将理论知识和动手实践结合起来，并能真正应用到具体的设备控制系统中。同时，学生的团队合作能力及社会能力如容忍、沟通和协调人际关系等能力得到了锻炼，并自觉养成批评与自我批评、遵守劳动纪律的职业素养。学生的项目管理能力如信息查询、收集与整理、分析、总结，制订工作进度表以及控制进度、方案设计与评估决策，组织和实施项目等能力，也会得到相应的加强。
5.加大校企合作办学校企合作办学是高职院校谋求自身发展、实现与市场接轨、大力提高育人质量、有针对性地为企业培养一线实用型技术人才的重要举措，是职业教育改革的重要方向，也是大力发展职业教育的必然要求。高职院校应加强与企业的联系，建立校企合作关系，使教师充分接触和了解社会需求，才能在教学中理论联系实际，以切实提高育人的针对性和实效性，提高技能型人才的培养质量。通过校企合作，建设高水平实践教学基地。一方面，高职院校聘请企业经验丰富的高级技术人员和专家来校指导学生实习、实训；另一方面，高职院校安排学生到企业实习，最大限度地缩短高职生毕业后的试用期，提高毕业生就业的竞争力。另外，企业也为教师提供挂职锻炼岗位，使教育教学质量得以提高，实现学校、企业和学生的“共赢”。
6.学习国外先进的教学理念为了满足社会和国家日益增长的科学和技术的需要，高职院校也要学习国外先进的教学理念。合作教育（Co-operativeEducation）被各发达国家公认为是培养职业教育人才的有效途径和主要模式，已经成为加拿大等国家职业院校普遍采用的一种企业和学校合作的教育模式，并取得了成功经验。这种合作教育与我国高职教育的校企合作办学有异曲同工之处。合作教育是指学生在学院学习期间，进行工学交替，即学生在校学习和在企业工作进行定期轮换，把学生的课堂学习与有收入的、有计划的、有指导的实际工作经历结合起来的一种教育模式，并且这种实际工作经历是与学生的学业目标和职业目标相联系的。通过学习与工作相结合，实现理论与实践的结合、学校与社会的结合，从而提高学生的专业实践能力，充分体现现代职业教育的理念和要求。合作教育的经历可以提高学生的实践工作经验，增强人际沟通技巧；学生有机会在毕业时确保获得合作教育企业的永久性全职工作；合作教育可以让学生在工作中发挥自己的实力，对于个人成长及提高自信心具有重要的作用；合作教育使学生毕业后在各行业的工作中有竞争优势，并获得社会的认可。
二、结论
