自动化生产线的概念有几种类型?

  自动化技术最重要的应用领域之一是制造业。对很多人来说,自动化意味着制造自动化。在本文中,定义了自动化的类型,并描述了制造中使用的自动化系统的示例。

  三种类型的自动化生产可以区分:固定自动化、可编程自动化和灵活自动化。

  (1) 固定自动化

  固定自动化,又称“硬自动化”,是指加工操作的顺序由设备配置固定的自动化生产设施。实际上,编程命令以凸轮、齿轮、接线和其他硬件的形式包含在机器中,这些硬件不容易从一种产品风格转换为另一种产品风格。这种自动化形式的特点是初期投资高,生产率高。因此,它适用于大批量生产的产品。固定自动化的例子包括汽车工业中的加工传输线、自动装配机和某些化学过程。

  (2)可编程自动化

  可编程自动化是批量生产产品的一种自动化形式。产品批量生产,一次从几十到几千个不等。对于每个新批次,必须重新编程和转换生产设备以适应新的产品风格。这种重新编程和转换需要时间来完成,并且有一段时间的非生产时间,然后是每个新批次的生产运行。可编程自动化的生产率通常低于固定自动化,因为该设备旨在促进产品转换而不是产品专业化。数控机床是可编程自动化的一个很好的例子。该程序针对每种不同的产品样式编码在计算机内存中,机床由计算机程序控制。工业机器人是另一个例子。

  灵活自动化是可编程自动化的延伸。可编程自动化的缺点是为每批新产品重新编程和更换生产设备所需的时间。这是生产时间的损失,成本很高。在柔性自动化中,产品的种类非常有限,因此设备的转换可以非常快速和自动化地完成。柔性自动化设备的重新编程是离线完成的;即编程是在计算机终端上完成的,无需使用生产设备本身。因此,无需将相同的产品分组;相反,可以一个接一个地生产不同产品的混合物。

  (4)自动化生产线

  自动化生产线由一系列工作站组成,这些工作站通过传输系统连接,以在工作站之间移动零件。这是固定自动化的一个例子,因为这些生产线通常是为长时间的生产运行而设置的,可能生产数百万个产品单元,并且在转换之间运行数年。每个工位都设计用于执行特定的加工操作,以便零件或产品在沿生产线前进时逐步构建。一个原始的工作零件从生产线的一端进入,通过每个工作站,并在另一端作为完成的产品出现。在生产线的正常运行中,每个工位都有一个工件在加工,因此许多零件同时加工,生产线的每个周期都生产出一个成品。在自动化设备上进行的各种操作、零件转移和其他活动传输线必须正确排序和协调,以使传输线有效运行。现代自动化生产线由可编程逻辑控制器控制,可编程逻辑控制器是一种便于与工业设备(如自动化生产线)连接的特殊计算机,可以执行操作此类设备所需的各种定时和排序功能。

  自动化生产线用于许多行业,最显着的是汽车,它们用于诸如机械加工和冲压加工。机加工是一种制造过程,其中通过切削或成型工具去除金属,使剩余的工作部分成为所需的形状。机械和电机部件通常由这种工艺制成。在许多情况下,需要多次操作才能完全成型零件。如果零件是批量生产的,自动传输线通常是最经济的生产方法。许多单独的操作在工作站之间分配。传输线可以追溯到大约 1924 年。

  冲压操作涉及从金属板切割和成型零件。此类部件的示例包括汽车车身面板、主要电器的外壳(例如,洗衣机和炉灶)和金属家具(例如,桌子和文件柜)。完成一个复杂的零件通常需要一个以上的加工步骤。几台压力机通过处理机构按顺序连接在一起,这些机构将部分完成的零件从一台压力机转移到另一台压力机,从而形成一条自动化的冲压加工线。

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是一种最为典型的机电一体化、自动化类产品,它是为职业院校、教育培训机构等而研制的,它适合机械制造及其自动化、机电一体化、电气工程及自动化、控制工程、测控技术、计算机控制、自动控制等相关专业的教学和培训。它接近工业生产制造现场基础上又针对实训教学进行了专门设计,强化了各种控制和工程实践能力。采用了先进的总线控制方式,增配有主控PLC、工业触摸屏、MCGS工业组态监控软件、MES生产制造管理软件等,系统更加完整性,更能展现工业现场的工作状态及现代制造工业的发展方向。
系统由八个站组成,分别为:上料检测站、搬运站、加工站、搬运安装站、安装站、分类站、搬运分拣站、传送分拣站,控制系统采用西门子的PLC进行控制,具有较好的柔性,即每站各有一套PLC控制系统独立控制,在单个培训完成以后,又可以将相邻的两站、三站…直至八站连在一起,学习复杂系统的设计、安装、编程、调试和整机运行。
系统的硬件由八个站组成
由料台、导料机构、推料机构、检测识别光电开关、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、电气网孔板、电磁阀及气缸组成,主要完成将工件从料台依次送到检测工位、等待取走。
由机械手、横臂、回转台、旋转气缸、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、电气网孔板、多种类型电磁阀及气缸组成,主要完成将工件从上站搬至下一站。
由6工位回转工作台、刀具库(3种刀具)、升降式加工系统、加工组件、检测组件、步进驱动器、步进电机、光电传感器、接近开关、开关电源、平面推力轴承、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、电气网孔板、通讯接口板、直流减速电机、多种类型电磁阀及气缸组成,回转工作台有六个旋转工位,加工站主要完成工件的加工(钻孔、铣孔),并进行工件检测。
由转动加平移工作台、塔吊臂、机械手、工业导轨、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、电气网孔板、多种类型电磁阀及气缸组成,主要完成将上站工件拿起放入安装平台,将装好工件拿起放下站。
由吸盘机械手、摇臂部件、直流减速电机、料仓换位部件、工件推出部件、真空发生器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、电气网孔板、多种类型电磁阀及气缸组成,主要完成选择要安装工件的料仓,将工件从料仓中推出,将工件安装到位。
主要由三相交流减速电机、光电传感器、色传感器、开关电源、按钮、I/O接口板、电气网孔板等组成,主要完成将材料传送至下一站。
主要由工业导轨、升降气缸、气爪、磁性开关、废料存储器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、电气网孔板、多种类型电磁阀组成,主要完成分拣生产线中的废物料并将其搬运至废料存储器中。
由滚珠丝杠、滑杆推出部件、分类料仓、步进电机、步进驱动器、传感器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、电气网孔板、多种类型电磁阀及气缸组成,主要完成按工件类型分类,将工件推入料仓。

2. 主控单元配置S7-300系列PLC:CPU313C-2DP(32KB工作内存,带PROFIBUS-DP主/从接口,16路数字量输入/16路晶体管输出,PID,计数器,PWM脉冲输出,频率测量功能),40针前连接器,64K MMC存储卡。
3. 配有7英寸,工业彩色触摸屏。
4. 总线结构:采用西门子PROFIBUS-DP网络通信,使各站之间的控制信息和状态数据能够实时相互交换。配有PC/PPI编程电缆、PC/MPI编程电缆及触摸屏下载电缆。
静音气泵、PU软管、连接器、工具、连接电缆、工件、指导书、使用说明书、软件、程序等

16路数字量输入/16路继电器输出
14路数字量输入/10路继电器输出
24路数字量输入/16路晶体管输出
14路数字量输入/10路继电器输出
14路数字量输入/10路继电器输出
14路数字量输入/10路继电器输出
14路数字量输入/10路继电器输出
14路数字量输入/10路晶体管输出
总线结构采用RS485网络通信,使各站之间的控制信息和状态数据能够实时相互交换。每站均配PC/PPI编程电缆一根。

1. 了解传感器的应用
2. 观察气动元件的应用
模块式柔性自动化生产线实训系统八个工作站各自都有一套PLC主机,可分成八个完全独立的工作站进行实训,在对各单元生产工艺和电气控制系统的构成熟悉后,通过PLC编程可完成:
PLC基本指令学习和实际应用
(2) 工件上料程序控制
(3) 工件搬运程序控制
(4) 工件检测程序控制
(5) 工件搬运安装程序控制
(6) 工件安装程序控制
(7) 工件分类程序控制
(8) 多工作工位程序控制
(9) 工作单元联网程序控制
(10) 步进电机驱动控制
(11) 工控组态监控
(13) 触摸屏使用及操作
(14) 机械手搬运控制
(15) 成废品分拣控制
(16) 变频调速控制
4. 电气控制系统安装调试
5. 机械系统安装调试
7. 系统维护和故障检测技术
工业组态监控软件:当八个站全部进入联网状态时,管理员能够通过组态监控机中各种组态按钮方便的控制整个系统的运行、暂停、继续、停止等等;另外也可以监视单个站的运行、暂停、继续、停止等等。每个站的工作状态在监控画面上也能够看到。
MES生产制造管理软件:在整个系统的生产过程中,由MES生产管理系统制定下达各项生产计划任务,并实时地反映在MES上位机的监控画面上。下层制造系统将整个系统的工作状态及当前工件加工状态作自动统计,并实时传输到生产管理系统MES。具有计划、调度和实时监控等功能。能够实现和系统组态监控软件的集成,实时监视生产线的生产情况。学生可以通过该软件了解和学习生产型企业的生产物流管理的全过程,并可开展企业生产管理方面的相关培训。

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