自动化生产线设计范文

自动化生产线设计篇1

我校自主研发的自动化生产线是一套基于PLC控制的教学系统,也是一套模块化的生产实训系统。它集电气控制、PLC应用、传感器、气动等多种技术于一体,由自动上料、传输检测、真空分拣、颜色分拣、位置调整、配件供给和装配下料等七个工作站组成。装配下料站的功能是对部件进行压装并完成自动下料动作。

2系统的硬件设计

2.1动作过程

装配下料单元主体由气动机械手、压装气缸和下料气缸组成。主要功能是控制气爪,把经传输带传送过来的由位置调整和配件供给单元配对成功的工件成功抓取,然后放到压装缸下。压装缸把配对成功的工件压紧,然后下料缸将压装完毕的工件打到工件盒内。

2.2气动回路设计

在装配下料单元中,气动执行机构的主体是气动机械手和两个直线气缸。气动机械手在结构上由1个气爪、2个直线气缸和1个摆动气缸组成。归位状态为:气爪开,平移缸进,升降缸落,打料缸退。动作顺序为:气爪闭平移缸退升降缸升摆缸1800压装缸压压装缸退平移缸退打料缸打打料缸退一摆缸00升降缸落平移缸进气爪开。工作原理如图1所示。

图1中气动机械手可实现手臂平移、升降、摆转、抓取和松放动作。由安装每个气缸上的磁性接近开关来检测直线气缸的两个极限工作位置。4个二位五通的带手控开关的双电控电磁阀集中安装在汇流板上,分别控制机械手的手臂进行平移、升降、摆动、气爪的夹紧和松开动作。汇流板中两个排气口末端均连接了消声器。

2.3 PLC控制

在装配下料单元中,检测各气缸工作位置的磁性开关、检测配对后的装配件位置的电感式接近开关,加上保证生产线连续动作的各种标志输入和两个控制按钮后在内,PLC共需15个输入端子接收外界信号。电磁阀控制的输出动作,加上故障信号和标志信号共需15个输出端子。选用S7-226主单元。其I/O接线原理如图2所示。本单元在自动模式须与其它单元联机才能完成动作,手动模式无需联机。

3系统的软件设计

自动化生产线设计篇2

【关键词】自动化生产线；PLC课程；课证融合；课程设计

一、绪论

PLC技能课程作为职业院校里电气自动化技术专业类的一门的专业课程，其重要性不言而喻。它将继电器技术、计算机技术、控制技术、网络通信技术集于一体，是一门综合性、应用性课程。作为学院骨干院校建设重点专业：电气自动化技术专业（工业机器人应用方向）中的一门专业核心课程，本课程主要为培养工业机器人电气设计工程师、制造工程师、销售工程师、服务工程师、品质管理工程师、系统集成工程师等职业岗位的人才服务，故课程设计开发要突出培养学生使用PLC解决实际控制问题的动手能力，使学生掌握最新的技能，并为后续的较复杂的自动化设备及生产线的学习打下坚实的基础。

二、课程内容设计

为了落实“以学生为主体”的思想，课程建设调研期间，对自动化专业的40多位学生进行了PLC课程教学情况的调研。为了实现“以学生就业为导向”，对常州周边4个自动化相关企业进行了调研，并邀请企业专家进校召开课程建设研讨会（有欧姆龙自动化上海有限公司，天地自动化股份有限公司，星宇车灯有限公司、上海ABB公司等企业工程师），根据这些专家对电气自动化专业所涵盖的岗位群进行了任务和职业能力分析。

课程设计时以企业生产岗位典型工作任务为主线，以电气自动化专业应共同具备的岗位职业能力为依据，确定课程主要任务是：培养学生具备分析实际PLC控制系统的能力，能完成简单控制系统的设计、安装、编程和调试工作，并能对PLC控制系统进行日常维护。

课程内容以亚龙科技集团有限公司生产的YL-335B自动化生产线设备[1]为载体，配备欧姆龙CX-one编程软件与西门子STEP7软件，将课程的教学活动分解设计成若干项目或工作情景，主要有：供料站与加工站的控制[2]、装配站控制、分拣站控制、输送站控制、自动线PLC通信、搅拌机的设计等。以这些项目为单元组织教学，将PLC的常用指令分解到各个项目中去。在每一个项目的教学过程中，遵循学生认知规律，融入相关的指令、编程方法、控制系统构建、硬件接线方法、系统调试运行和优化等相关知识和技能。通过对各个项目的学习、训练和具体操作，掌握典型PLC指令的格式、基本用法、功能，了解和掌握PLC系统的结构、地址分配、程序设计以及每个应用项目的软硬件调试的全过程。让学生在做中学，在学中做，加深对专业知识、技能的理解和应用，培养学生的综合职业能力，满足学生职业生涯发展的需要。这充分体现任务引领、实践导向的课程思想。

三、课程考核

本课程的考核有两大特点：第一个特点，本课程将学历教育与职业资格证书体系衔接起来，以就业为导向、以职业技能发展为目标，实施课证融合，实现高职教育专业课程体系与职业标准的衔接[3]。将以骨干院校建设为契机，计划与国际型PLC生产大企业联合开发基于YL-335B自动线设备及CX-ONE编程软件的PLC职业资格证书，要求学生通过校企合作开发的工业自动化技术（PLC）的考核，并获得证书。同时为学生考取维修电工高级证书以及电工技术证书等打下基础。第二个特点，考核由理论考核与实践考核组成，理论考核采用试卷形式，实践考核采用单元考核方式，包括成果、工作态度、工作规范、团队合作等表现。

四、以赛促学

在课程建设过程中，主要老师积极组织学生参加各项与自动化生产线或PLC相关的比赛并获得好成绩。在2012全国高职技能大赛高职组亚龙杯自动化生产线安装与调试比赛中获得一等奖。在2011年首届“亚龙杯”全国高职院校“电气控制系统安装与调试“技能大赛中获二等奖，在自动化生产线安装与调试比赛中获得一等奖。学生对参加此类大赛都非常积极，认真。在选拔选手的过程中，大赛相关信息在学生中流传开来，激起了学生对PLC技术的关注；在准备比赛的过程中，选手突击、强化学习PLC技术，将相关技术应用到自动化生产线上，极大地提高了解决问题的能力；在比赛的过程中，与其他学校选手切磋、竞争，考验了临场应变能力与对PLC技术掌握的熟练程度；赛后，尤其是获得大奖后，增强了学习PLC技术的信心，更激发同学对PLC技术的学习热情[4]。

五、总结

本文就PLC课程设计的教学内容载体、课程考核、以赛促学等相关方面提出了见解。今后还将对该课程的网络教学资源建设、教学评价机制等进行进一步的探索和完善。

参考文献

[1]亚龙YL-335B型自动生产线实训考核装备说明书..

[2]朱林.高职专业课程体系与职业资格认证如何有效衔接[J].职业，2011（24）.

[3]廖常初.可编程控制器的编程方法与工程实践[M].重庆：重庆大学出版社，2003.

作者简介：

许文稼（1983—），女，江苏常州人，硕士，常州机电职业技术学院讲师，主要从事职业教育研究及自动化类专业教学工作。

自动化生产线设计篇3

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。

教师素质和技能的高低直接关系到课程教学的质量和水平,工学结合必须有足够数量和水平的“双师型”教师作保障。德国职业教育之所以居于领先地位,是因为他们具备大量既懂专业知识,又有丰富实践经验的“双师型”人才。当前从事职业教育的教师最为缺乏的是实践经验,“双师型”教师数量不足,他们对新技术新工艺缺乏了解。对此,应通过以下途径来弥补:一是制订“双师型”教师建设目标和规划;二是选派专任教师到企业担任管理和指导人员,全程参与生产管理,接触专业前沿知识和最新技术,扎扎实实地实践新技术;三是制定政策,通过高待遇,争取当地企业的支持,聘请富有实际工作经验的专业技术人员和能工巧匠在校内外实训现场做指导教师;四是引入企业具有“双师”素质的技术人员到校任教,建设一支素质优良的专兼职教师队伍。

自动化生产线设计篇4

关键词：模具；生产线；电能表；自动化；压接

电能表是国家重点管理的计量器具，是电力企业与用户之间进行用电费用结算的依据，牵涉到千家万户，对国计民生意义重大。而且，由于电能表是一种使用量大且使用面广的计量器具，使得电能表的检定成为十分重要又十分繁重的工作[1，2，3]。随着各个省份电力计量中心自动化检定装备的不断建设，电能表自动化检测流水线的实际工作效率，检定表计的合格率等问题成为焦点。其中保证自动化检定流水线生产效率和表计合格率最根本的因素是表计的压接成功率。如何保证自动化流水线设备的压接成功率成为亟待解决的问题。

1 模具化压接组件的功能及特点

电能表自动检测流水线对生产流水线中每一台的自动化设备的工作节拍，设备稳定性，设备可交互性等都有很高要求。模具化压接组件可以在0.3s内完成一只电能表的压接，可以适应自动化流水线的高效的节拍要求。其次压接组件配有压接到位磁性开关传感器，从而保证压接到位电气接口与自动化检定设备相匹配。压接组件采用单个独立动力组件实现单个的表位压接，从而保证压接动作的灵活独立，便于自动流水线灵活适应不同压接工艺。

为满足自动生产线的生产节拍需求，自动流水线一般采用6表位一托盘的输送方式。因此为保证6表位压接同时进行并且压接精度得到保证，模具化压接组件将3表作为一个组件，对电能表进行对称压接。一方面3只一组增强压接组件结构底座强度和刚度，另外一方面对称压接消除压接时的侧向里从而保证设备压接精度，消除设备不合理外部受力。对于压接部位的连接线缆、连接气路穿线过口采用圆角处理防止运行磨损影响压接组件造成设备故障。此外压接组件的材料需要采用高绝缘等级，高阻燃等级材料以保证设备的运行安全。

2 模具化压接组件的结构设计

压接组件依据自动生产线的结构特点、生产节拍要求，采用气动部件与精密机械部件相结合的方式实现组件的机构设计。设备结构主要组成部分：压接表托部分、压接滑轨部分、组件机架部分、组件动力气缸。（图1）

2.1 压接表托部分

表托结构如图2压接表托结构所示。表托支架采用具有良好绝缘特性和阻燃特性的PCA940材质一体注塑成型，一方面保证支架具有良好的结构刚性；另外一方面具有良好的结构精度。压接表托信号针端部采用圆球型设计确保压接时适应电能表的接线孔偏差。电流针的半圆弧面设计保证的电流对接时的接触面积，从而减小电流对接电阻，防止过热损坏。此外电流对接部位安装有温度传感器，用于检测电流针压接过程中的温度变化从而保证压接功能安全可靠实现。

图2 压接表托结构

表托的安装充分考虑了定位精度和模块化组装，表托安装支架上设计有定位销孔，以及螺纹装配孔。在保证安装精度的同时，保证连接部件的连接强度。

2.2 压接滑轨部分

压接滑轨部分采用双滑杆结构，滑杆采用40Cr表面镀铬，高硬度高精度充分保证频繁高速压接状态下滑杆结构稳定，动作精准顺畅。滑座采用SMC材料一次模压成型，将轴承组件以及轴承支架一次成型，保证滑座的结构精度。此外滑座采用具有良好电气绝缘特性和结构强度的SMC材料保证滑座压接过程中安全，高精度。结构上滑座配合压接表托采用定位销孔定位，螺纹连接保证连接精度和强度。图3为压接滑轨部分的结构图。

图3 压接滑轨部分结构

2.3 组件机架部分

组件机架部分采用安装底板、滑杆压盖、气缸座分别模压一次成型。安装底板上布置有气管及信号穿线孔、电流线及信号线穿线孔。穿线孔均设计有圆角过渡以保证设备布线中管线不被损坏，走线简洁，设备运行阶段线路拉扯后管线受力良好不易损坏和磨损。安装底座上将滑杆座一次成型，保证滑杆座中每组滑杆座较高的行为公差，从而保证滑座滑动顺畅可靠。滑杆压盖独立成型，保证的设备的拆装更换方面高效。气缸座独立成型保证气缸组件安装可独立拆装便于设备组装和运维阶段更换维修。组件机架全部采用具有良好电气绝缘特性、阻燃特性以及机械特性的SMC材料模压成型，保证组件的运行安全，强度足够。（图4）

图4 组件机架部分结构

2.4 组件动力气缸

组件动力气缸部分由气缸、气缸连接头等组件组成。气缸采用内含磁石的气缸活塞，具有紧凑安装空间的双作用薄型缸。气缸缸径依据可靠压接时的压接保持力进行设计选型，确保压接充分可靠。此外气缸50-500mm/s的运动速度可靠保证0.3S内完成压接动作。气缸连接接头端部配合滑座设计方面快速拆卸，接头与气缸杆螺纹连接可以调节压接空行程，从而保证压接力的可调，压接动作与输送设备运行互不干涉。压接气缸配置有磁性感应开关可将气缸实际运动状态进行反馈，防止因为误操作问题造成设备或电能表损坏、以及人员安全问题。（图5）

3 关键零部件受力仿真分析

压接组件的主要强度薄弱部件为表托滑座。为保证压接批量生产后运行可靠稳定，降低模具投入风险，设计阶段对表托滑座进行了软件模拟仿真的强度受力分析和受力变形分析，如图6受力分析图。分析结果显示压接组件强度足够，受力后变形量低于使用需求，可满足设计要求。

图6 受力分析图

图7 模具化压接组件实际运行照片

4 模具化压接组件的实际应用情况

设备已经成功应用于辽宁省级计量中心的自动化电能表检测生产线项目中。自动化检定的压接成功率高达99%以上，高于类似压接组件。模具化组件压接运行稳定，压接组件的故障率也明显低于同类产品。模具化压接组件在材料选用和结构设计上充分考虑和设备运行的安全、可靠、稳定，从而确保了自动化检定流水线的安全、可靠、稳定生产。

5 结束语

模具化压接组件满足了电能表自动化检测生产线对电能表高精度，高成功率，高效率的压接需求，提高了电能表自动检测生产线的效率，是压接组件在电能表自动检测生产线上的应用趋势。图7为压接组件的实际运行使用情况。

参考文献

[1]李林霞，周洪超，马红斌，等.电能表铅封自动化系统的设计与实现[J].制造业自动化，2011，3：145-148.

[2]高利明，陈卓娅，张欲晓，等.一种智能化全自动流水线电能表检定系统[J].河南电力，2011，4：38-40.

[3]陈文宇.单相电能表自动检定流水线应用前景[J].仪器仪表用户，2012，3：96-97.

自动化生产线设计篇5

关键词：焊装生产线；柔性生产制造系统

柔性化生产（Flexibility Manufacturing），是目前国内外先进汽车制造企业广泛采用的一种灵活、高效的生产模式。它既满足了汽车生产要求的规模效益，又保证了产品多元化的需求。这种先进的生产理念，以其时效优势及成本优势，极大的增强了企业的竞争力。

1.前 言

随着我国经济的蓬勃发展，人民生活水平的不断提高，汽车已经不在是少数人的专利，它进入了越来越多的普通家庭。人们消费观念的转变和购买力的提高，也大大刺激了汽车产业的迅猛增长。面对瞬息万变的市场，汽车生产企业对人们的消费需求愈加难以准确预测，因此，汽车企业的生产能力能否弹性地适应市场波动并进行适时地、快速地调整，对于企业处于市场竞争的有利地位显得至关重要，这也是差异化市场竞争中能否克敌制胜的关键所在。汽车市场的竞争越来越集中在汽车产品的更新换代和是否针对客户个性化需求上。企业面对如此变幻莫测的市场环境，传统汽车行业过去采用的大批量单车种专用线的生产模式已很难适应当前汽车业快速发展的要求，因此多品种的柔性化共用线生产方式越来越受到重视，广泛地应用在汽车生产中。汽车焊装生产是汽车加工工艺中相对复杂相对专业的制造过程，柔性化制造技术对车身焊装生产而言，显得尤为重要，因此如何实现“柔性化生产”是汽车柔性化生产的关键所在。

2.焊装生产线的作用及分类

焊装生产工序的主要任务是完成车身（也称为白车身）的加工制造。对于轿车产品来说，车身焊装线一般是由地板总成线、左右侧围总成线、CRP（仪表台横梁+顶盖+后行李仓托架）线和门盖总成线、车身装配调整线等部分组成，各总成构件又由很多合件、组件及零件（大多为冲压件）组成。考虑到起初的开发投资、日后的生产物流、品质管理等因素，这些分总成线一般都建在主机厂附近的配套厂，汽车主机厂通常采用即时直供方式为主机厂焊装线服务。

专有化焊装线，也称之为单一化焊装生产线，就是该焊装线只能为单一车型提供生产。若再开发新车种生产时，就必须异地或迁移现有焊装线后重新建设新的焊装线。从而造成厂房、设备及公用动力设施重复投资造成浪费，生产效率很低；与之对应的柔性化焊装线，是指在相同的地方同一条生产线上可以同时满足多个车种的生产线，其通用设备和公用动力设施一次性投入永久性享用，每次开发新车型时，只需增加部分专用设备模块，改造事先预置的通用设备，调试各种共用化程序即可。柔性化生产线避免了重复投资造成的浪费，而且缩短了技改时间，唯一不足的是初期一次性投资高于固定生产线。

3.柔性焊装生产线

柔性焊装生产线的特征是大量使用工业机器人、数控焊钳、可快速更换的工装设备和非同步输送带、可编程控制的自导车等自动化、模块化构件，其特点是能方便地适应几个基本车型及若干变型车的同时生产并易于适应以后的改型。

柔性焊装生产线属于柔性制造系统（FMS- Flexible Manufacturing System），FMS的柔性是指对生产产品的技术柔性，即系统为不同的产品和产品变化而进行柔性设置，可以达到非常高的设备利用率，同时减少制造过程中零件的中间存储，提高对顾客需求的快速响应能力。

与刚性焊装生产线相比，柔性焊装生产线主要特点为：

（1）把作业分为几个工序；

（2）不同批次的不同工序可以重叠投入；

（3）完成工序加工时间快和不变；

（4）全部加工工序自动化；

（5）产品的焊接主要由焊接柔性制造系统完成

（6）组成系统构件构成模块化，可以随着需要进行柔性改造。

德国的大众、宝玛格、日本的本田、瑞典的沃尔沃、美国的卡特比勒等公司均大量使用车身柔性焊装生产线。其中德国Benz在Sindelfingen工厂布置有三条车身焊接总装线，三条地板总成线及相应的中地板、前后地板线等，共有焊接机器人1000余台，自动化率为95%，生产约10个车型，二班制时日产1600～1700辆。其柔性生产能力是非常惊人的。

4.柔性化焊装生产线上的组成单元

柔性焊装生产线是为了适应用户不同产量、不同生产率、不同自动化程度、不同工厂环境的要求而设计的。柔性生产系统是全球车身焊装技术发展的趋势。

柔性组成单元主要包括：柔性焊装夹具，自动焊接装置，点焊设备，车身总成工位，自动输送机械，传送机构，升降机，折边机，机器人系统，电控系统以及辅助机构等。

4.1柔性焊装夹具

为了适应不同车型，柔性夹具一般采用两种结构型式：

一是固定式，它设置在各种车型断面相同或相似的位置；

二是切换式，在不同车型断面相差很大的情况下，利用切换式夹具分别适应不同车型的定位夹紧，有旋转和移动两种方式。如图1-1所示两车型的旋转式切换。

图1-1 两车型旋转式切换

4.2自动焊接装置

由于手工焊接劳动强度大，生产率低，且焊接质量和可靠性难以保证，随着焊装生产线自动化程度的日益提高，它逐渐被自动焊接工艺所代替。自动焊接装置由自动焊钳及其附属设备组成，相比焊接机器人而言，它的投资少且焊接接近性好，是我国汽车车身焊接的发展方向。

根据冲压件上要求焊接的焊点数目和位置不同，对应的自动焊钳的布置方式也不相同。当只需要焊接一个焊点而且焊钳与焊件之间不会发生干涉时，可将焊钳简单布置成固定形式，在大多数场合下为了避免焊钳与焊件的运动发生干涉，需将它设计成转动式或平移式，而且平移式的自动焊接装置还适用于焊接一条直线上的多个焊点。

4.3点焊设备及方式

为了满足不同用户的对于投资成本和维护费用的不同要求，我们又可以根据成本以及焊接自动化程度，选择不同的焊接方式，主要有手工点焊、自动点焊、机器人点焊等几种方式。

4.4车身总成工位

车身总成工位是主焊线上的核心工位，它是将地板总成、左右侧围总成、顶盖总成、通风罩及仪表板和后行李台进行总装焊接，形成车身焊接本体，其侧围上料主要有移动式，旋转式，移动翻转式，2-4位翻转基座式等几种方式。

4.5自动输送机械

自动输送机械主要用于被焊零件在线与线或工位与工位之间的移动。它主要有两种结构型式：连杆型和气缸型。

连杆型结构是以电葫芦作为驱动力，伸缩连杆用铰支销进行连接，该结构可用于大行程安装要求，安装时高度空间占用相对较少。

气缸型结构是以气缸作为驱动力，它能够高速准确定位，简单、可靠，但在安装时要求有足够的高度空间。

4.6传送机构

传送机构可以设置在主焊线、移动线、地板线和侧围线中，用于将零件快速准确地移送到所设定的位置。根据传送机构相对于被焊零件的空间位置可以分为底置传送机构，顶置传送机构和侧置传送机构。

4.7升降机

升降机用于上下方向将零件、小车或零件物架装载（或卸载）到传送机构中。它主要有两种型式：

一种是将台车或物架装载（或卸载）到焊装线的起始或终止工位；

一种是用于上料或卸料，它适用于任何传送系统中。

4.8折边机

折边机是一种液压控制的压力设备，它的压力大于100吨，用于车门、发动机罩、行李厢盖焊装线上内外板的包边。根据不同的车型，可通过更换模具进行生产。

4.9机器人系统

在白车身焊装生产线中利用多轴机器人进行二氧化碳焊接、点焊、涂胶和上下料，大大提高了焊装生产线的自动化程度和生产效率。

4.10电控系统

随着焊装生产的机械化和自动化水平的不断提高，要求在高效生产的同时能保持稳定可靠的焊点质量，还需要通过报警及时发现焊装线在生产中出现的故障，帮助焊装工人定位故障点并及时排除。为此，需要建立一套对应的控制系统，能够及时了解整条焊装线上各工位的工作情况，并能对点焊过程出现的一些外界影响因素自动补偿。

在汽车焊装线的控制中广泛应用可编程控制器PLC，它具有响应时间快、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺而改变、易与计算机接口、维修方便等优点，而且体积小、寿命长，抗干扰能力强。

5.车身焊装生产线中的先进技术

随着汽车工业的发展，汽车生产的效率越来越高，汽车的改型、变型也越来越快，因而无论是对车身设计还是焊装生产线都提出了更多更高的要求。汽车由大批量生产向多品种、小批量生产转化的发展趋势，催生了车身焊装生产线上许多先进技术的运用。

5.1柔性制造系统FMS（Flexible Manufacture System）

小批量多品种的生产方式对于满足需求的多样化和减少库存量有益，但不利于降低成本和缩短交货周期。为了解决这个矛盾，要求在同一条焊装生产线上装配焊接不同型号的车身产品，即进行柔性设计和制造。尽管它一次性投入的资金比较大，但它具有换型生产简单快捷、开发时间短、二次投入费用少和生产效率高等优点，从长远来看能缩短设备制造周期，从而降低整体运营成本，因而能更加适应市场对各种汽车车身制造技术的需求，更能体现经济效益。

5.2并行工程CE（Concurrent Engineering）

传统的串行开发模式是市场-设计-生产，各阶段工作按顺序进行，一个阶段工作完成后，下一阶段的工作才开始，尤其是设计工作独立于生产过程，设计错误往往要在设计后期，甚至在制造阶段才被发现，这就形成了设计-制造-修改设计-重新制造的大循环，导致产品制造周期较长，成本过高，质量无法保证。

并行工程则是设计、制造、装配重叠并行进行，这种工作模式使产品在开发的全过程中，各部门相互协调，紧密联系，使开发者一开始就考虑到产品全生命周期的所有因素，包括质量、成本、进度与用户要求。相对而言，并行工程具有更大的优势。汽车焊装线是由许多焊装工位及焊接设备、工装、传输设备组成，根据设备制造、购买周期不同，以及装配顺序不同进行项目设计制造管理，使设计、制造、装配过程重叠进行，缩短整个产品制造周期。因此，并行工程在全球众多的汽车商广泛使用。

5.3虚拟设计VD（Virtual Design）

在电子计算机技术和虚拟现实技术的推动下，虚拟设计迅速地发展起来，它不仅能提高设计效率，而且有助于开拓新的设计思路，对于产品创新设计和常规设计都具有非常重要的意义。虚拟设计系统不再使用传统的二维交互手段进行建模，而是直接进行三维设计。并利用三维打印技术，可以实时打印。及时矫正设计缺陷，节约设计成本，缩短产品研发周期，优势非常突出。据了解，我国J31 飞机的设计便是VD设计技术的成功运用产物。

传统的二维焊装夹具设计是将三维车身数据的二维断面作出，再在二维CAD中设计，最后组装在一起进行装配干涉，其劣势相对明显。

结束语

从本世纪初开始，柔性焊接线成为国内汽车厂建线的首选，目前多品种柔性焊接生产线（3种以上产品共线）已经在国内的上海通用，一汽轿车，长安汽车，长安马自达，江淮汽车，奇瑞汽车，广汽等主机厂内得到应用。线体产能最高可以达到每小时60台，线速与自动化率已经接近国际最高水平。

参考文献：

[1]覃家仁主编.焊装夹具柔性设计及改造的几点体会.广西机械，2000

[2]陈有权.汽车焊装生产线和夹具设计.汽车工艺与材料，1995

[3]崔文旭.机器人在焊接生产线柔性化中的应用[J].焊接技术，2003，32（5）：36-38.

自动化生产线设计篇6

企业采购管理涉及到市场、研发及内部运营的各个方面，通过牵动产品线整合、推动项目运营优化、开展供应商梳理等工作提升企业供应链建设。采购管理的核心是完成企业降本增效，采购管理的成绩70%体现在采购降本上，需要在供应链范围内寻求系统的解决方案。采购降本分为3个层次：第一个层次是通过与供应商谈判来降低价格，提升采购管理绩效。企业采购管理在此层次下管理粗放，与其他部门的跨职能协作较少，与供应商尚未建立系统稳定的合作关系，采购降本空间约占总降本潜力的10%，供应链基本上还未建立。第二个层次是通过联动供应商提升内部运营、精益生产来降低运营与生产成本，从而实现采购降本。在此层次下，企业一般已经实现供应商分类管理，与重要供应商形成了供应链合作模式，共享内部运营信息，优化采供双方的库存、生产节拍及采购流程。采购降本空间约占总降本潜力的20%，供应链建设尚未涉及产品线设计优化。第三个层次是从供应链范围开展产品线价值工程/价值分析优化实现采购降本，这是采购降本的最大潜力所在。因为产品成本的70%~80%取决于设计，通过优化设计来降本，对于企业产品降本尤其重要，降本潜力达70%，是实现采购降本、供应链建设的重点。

2企业产品发展的3个阶段

企业采购管理的3个层次与企业产品线开发设计所处阶段息息相关，特别是采购管理上升到第三个层次，采购和开发设计实现整合，可以获得总体价值的增值。采购通过跨职能团队方法推进设计降本，面临的瓶颈问题就是企业产品设计是否满足采购供应链建设的需求。如果企业产品开发设计无序，没有标准化，以及立足于供应链的全生命周期设计定位，采购单方面强力推进降本就形同空中楼阁，实施起来困难重重，针对通过纵向集成形成的大型企业来说基本上无法实现。因此，需要针对产品设计所在阶段就势而为。一般企业产品开发设计所处的3个阶段包括产品工程定制阶段、产品标准化阶段和产品立足于供应链的集成产品开发阶段。

2.1产品工程定制阶段

国内部分企业在发展的初期一般处于此阶段。企业已开发了某类产品，但标准化程度不够，往往根据客户多样化的需求由具体设计人员自行增减设计，交付的均是工程化定制产品，最终导致一类产品衍生出多个工程定制产品。这些产品之间选型个性化突出，相互关联度不足，没有立足于设计共享、供应链集中等层面进行设计，设计管理粗放，主要定位于设计任务完成，没有产品型谱系列。从采购管理角度看，采购物料分散，选型多样，对应供应商数量多而分散，核心供应商不明显，此阶段采购与设计没有协同关系。

2.2产品标准化阶段

产品工程定制产生了大量衍生设计，加大了设计工作量，此时从设计自身需求出发，开始将原工程定制的多样性设计进行优化梳理，企业进入产品标准化设计阶段。设计管理逐渐细化，设计规范逐步推进，产品向标准化方向收敛整合，形成产品的型谱系列，产品的设计选型也开始按照核心、重点、一般等进行分类。从采购管理角度看，产品选型物料集中，对应供应商数量减少，供应商分类开始体现。在产品标准化阶段，设计的选型优化还主要立足于设计技术自身，更多关注技术可行性和互用性，虽然兼顾考虑成本及供应商等因素，但没有上升到体系化层面，此阶段采购与设计开始出现自发性协同。

2.3集成产品开发阶段

即IPD开发方式，产品开发设计实现矩阵式管理，研发体系涉及营销、研发、采购、生产、财务等多个角色，产品开发设计综合技术先进性和互用性、采购成本、供应链稳定性、选型物料生命周期、可制造性等多方面，产品设计过程实现多层面协同。产品设计完成时供应链也基本建成，采购降本管理在设计时即已介入，并在产品整个生命周期里联动供应商实现同步设计优化降本，此阶段采购与设计深度协同。企业产品设计发展的3个阶段并不是均要经历，有的企业一开始可能就是第二或第三阶段，有的企业发展历经了3个阶段，而也有企业尚在第一阶段徘徊。

3针对企业产品发展阶段有效开展采购管理

当企业确定了加强采购管理、建设供应链的目标后，不能主观地制定统一的采购管理及供应链建设规则，按照同一计划同一步骤推进，特别是纵向集成较多的大型企业，由于多数下属分公司是通过收购并入企业的，更容易存在发展水平不一的情况，如果不深入分析产品发展现状，而是自上而下硬性开展集中采购管理、供应链建设等措施，往往事倍功半，甚至拔苗助长。应该对各分公司及产品线发展阶段进行分析，结合产品线的设计发展阶段，分步骤有针对性地开展采购降本管理。

3.1针对企业产品发展阶段建立采购管理的阶段目标

大型企业开展采购及供应链管理时，首先应该对各分公司及产品线进行分析，了解其分别处于哪个阶段。由于产品设计的变化不是一蹴而就的，需要结合产品设计人力水平、管理能力建立采购管理阶段性目标，由下而上、由上而下形成产品线标准化互用、多产品之间标准化互用的几个阶段，具备条件时逐次推进采购管理深化，最终企业各分公司达到采购管理及供应链建设的统一要求。

3.2产品工程定制阶段的采购管理措施

在此阶段，在完成采购交付、保证项目顺利实施的同时，不要急于就具体物料自主联系具体设计人员推进优化选型。由于设计人员尚处于各自为政状态，不同的采购人员联系各自对应的设计人员，采购人员毕竟不是专业设计人员，采购优化的出发点与产品设计的定位不一定能保持一致，而设计人员之间又不能保持统一的优化思路，优化选型的结果可能是供应商愈发发散，表面上采购实现了降本，但从总成本角度看却是负面的。此时，强行推进集中采购、硬性归并选型和供应商也会带来隐患。在此阶段，采购管理可以从以下方面开展工作：一是就该产品线的物料选型、成本及对应供应商资质、行业定位、交付能力、供应商主要供应客户等情况进行梳理，并交付产品线设计负责人员，推动设计人员了解选型物料的成本、供应体系与该产品线的对应程度；二是采购部门通过主动联系供应商将该产品线物料选型的生命周期情况进行梳理，并交付给设计部门，推动设计部门建立产品线生命周期管理的定位；三是将企业内与该产品相关的产品线选型物料信息进行梳理并提交设计部门，推动设计部门为企业内产品物料及供应商梳理整合做好铺垫；四是企业管理层要求该分公司或产品线启动标准化设计或IPD集成开发设计，同时，需要结合该产品线的人力配置及管理基础提出阶段性目标要求；五是在该产品设计标准化进程中，采购部门主动配合设计部门完成物料的核心、重点、瓶颈、一般的分类及对应供应商分级工作，建立设计部门与重要供应商的沟通平台，并有序推动重要供应商在设计优化等方面主动介入服务；六是随着设计优化的进展，采购部门有步骤地开展集中采购、供应链建设工作，逐步提升该产品线进入到第二、三阶段。

3.3产品标准化阶段的采购管理措施

从采购角度看，此阶段和集成产品开发阶段的物料特征相似，如设计选型比较统一，物料和供应商相对集中。采购部门比较容易开展集中采购规模降本、建立供应链体系等工作，但一旦采购部门快速开展该项工作，就使此产品的设计相对固化下来，掩盖了该阶段设计标准化并没有全面梳理成本及供应链合理性的不足，因此，采购管理就此阶段可以从以下方面开展工作：①推进该类或相似类型产品物料的集中采购工作，推动规模降本。同时，保证采购供应、满足项目需要。②采购部门同样将该类产品线物料成本、供应商情况进行梳理并交付设计部门，推动供应链层面的选型优化。③采购部门同样主动联系供应商将该产品线物料选型的生命周期情况进行梳理交付设计部门，建立全生命周期管理模式。④企业管理层要求该分公司或产品线启动IPD集成产品开发，同时，需要结合该产品线的人力配置，提出阶段性目标要求。⑤随着该类产品线IPD研发进展，采购融入矩阵化管理组织，采购管理工作逐步进入规范化模式。

3.4集成产品开发阶段的采购管理措施

集成产品开发是比较完善的产品设计发展阶段，其立足于市场需求、供应链、项目运营等层面，采购与供应商已经实现早期介入。但针对纵向集成的大型企业来说，可能存在分公司自身IPD研发体系完善而该分公司的采购与集团公司集中采购组织隔离的情况，这仍然不利于企业的整体采购管理和供应链建设。因此，采购管理就此阶段可以从以下方面开展工作：①将该分公司或产品线的采购纳入企业整体采购管理，但维持其在该产品线的采购角色定位。②将该产品线提升到企业层面开展集中框架采购和供应链管理。③企业管理层将该分公司的运行模式在其他分公司进行合理化复制，但要结合其现有人员组织配置及管理基础。④推动该分公司或产品线立足于企业各类相关产品线层面进一步优化选型，为企业产品线贡献更多的CBB（公用构建模块），优化供应链结构。

3.5根据各产品线的发展阶段目标逐次提升企业总体采购管理水平

随着各产品线设计与采购整合的阶段性推进，逐步将相关产品线进行优化，从而开展企业级的采购降本管理和供应链建设，有序推进集中框架采购，发展集成供应链，最终实现全企业IPD加ISC运营模式，以提升企业的核心竞争力。

4结论

文章分析了采购管理3个层次的特点，指出了管理管理必须实现营销、研发设计等跨职能的协作，建立矩阵式管理模式。同时，总结了企业产品设计发展的3个阶段，由于企业产品发展阶段不一，需要紧密结合产品发展的不同阶段，建立阶段性优化整合目标，针对产品工程定制化、产品标准化、集成产品开发阶段以不同的工作方式开展工作，有序开展企业级的采购降本管理和供应链建设，逐步提升企业采购管理水平。

自动化生产线设计篇7

【关键词】PLC；二极管；报警系统控制

1.概述

二极管的应用非常的广泛，目前，国内绝大多数工厂使用的二极管生产线报警系统都是完全继电控制的老式设备。这种老式设备生产效率低，能耗大，生产质量完全依赖操作人员的经验，很不稳定，在实行市场经济的条件下，生产效率和产品质量决定着企业的存亡，工厂要提高经济效益，必须提高生产效率，降低消耗，提高产品的质量等级，使得工厂有对二极管生产线报警的控制方式进行技术改造的迫切需要。一种以微电脑技术为核心的自动控制装置的可编程逻辑控制器（PLC），被广泛应用于控制领域。本系统设计采用PLC来改造老式二极管生产线报警系统的控制，使系统具有稳定性和便捷性。

随着科学技术的发展，电器控制技术在各领域，特别是机电控制领域取得了长足的发展，也得到了越来越多的应用。可编程控制器（PLC）的应用使电器控制技术发生了根本的变化。工业上一般的二极管自动生产线报警系统控制是由继电器控制的，不仅控制不稳定，而且容易产生误差，这种误差很大也不可避免，致使工作效率低，资源利用率低。目前，对报警系统控制有多种改良设计，本文所述设计是基于PLC控制的自动生产线报警系统的设计，是根据工业具体要求编制程序进行报警控制，较好地提高了工作效率，减少报警误差，提高了资源利用率，在未来的工业发展中，二极管自动生产线的研究慢慢地走向人性化、自由化和便利化，因此，自动生产线报警系统的设计还存在非常广阔的研究价值。

2.二极管自动生产线工艺和控制要求

2.1 二极管生产工艺

二极管生产工艺包括焊接、酸洗、模压、印字、机包、外拣、包装。

（1）焊接

辅助工序有排向、装填、进炉、出炉转换组成。

工艺目的：利用焊片通过一定温度，使芯片与金属引线连接，形成欧姆触角。

（2）酸洗

酸洗工艺目的：利用各种酸和水，对芯片P-N结周围边缘表面进行化学腐蚀，以改善机械损伤，祛除表面吸附的杂质，降低表面电场，使P-N结的击穿首先从体内发生，以获得于理论值接近的反向击穿电压和极小的表面漏电流。

（3）模压

工艺目的：使管芯与外界环境隔离，避免有害气体的侵蚀，并使表面光洁和具有特定的几何形状，起到保护管芯、稳定表面、固定管芯内引线，提高二极管机械强度，方便客户使用的作用。

（4）印字

既增加油墨的附着性；加固印字牢固，以便测试。

（5）引直

通过人工或机器引直，使管子引线平直，无明显弯曲，以便测试、印字、包装和使用。

（6）外拣

将外观不良品捡出，防止电性合格而外观不合格产品流入客户处使用。

（7）自动包装

按标准或要求对经过分类包装的产品进行产品包装，起到便于存储和运输的作用。

2.2 二极管生产线报警系统控制要求

（l）为了适应对自动生产过程的控制以及操作方便的需要，本系统设计点动控制和自动控制两种工作方式。

（2）应具有对这两种工作方式的自由选择功能。

（3）为了避免程序混乱和发生机械碰撞事故，在同一时间内原能选择一种工作方式。

3.二极管生产线报警系统控制的硬件组成

3.1 可编程控制器的选择

可编程控制器是一台专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力，但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制[3]。

本系统选用S7-200系列PLC，硬件系统的配置方式采用了整体式和积木式，即主机包含了一定数目的输入/输出（I/O）点，同时还可以扩展I/O模块和各种功能模块。

图3-1 二极管自动生产线报警系统I/O分配图

3.2 传感器的选择

光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控的。光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。

图3-2 光电传感器工作原理

发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管（LED）、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。

3.3 二极管生产线报警系统的结构

（1）二极管自动生产线报警系统的组成

二极管自动生产线报警系统的组成主要是由自动生产线和报警系统组成的，其中生产线是由两个主电动机带动链条传送的，既可以自动控制，也可点动控制；报警系统是由光电传感器检测到生产线的错误而发错报警，主要有：

图3-3 二极管自动生产线报警系统组成

（2）报警系统的结构（如图3-2所示）

图3-4 二极管自动生产线报警系统结构图

4.二极管自动生产线报警系统程序流程图及报警画面的绘制

4.1 二极管报警程序流程图

图4-1 二极管报警程序流程图

4.2 二极管自动生产线报警系统基于WinCC的控制界面

图4-5 PC自动切板机控制界面图

5.结论

在二极管自动生产线控制系统的设计中，主要运用了PLC技术，它是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点。该报警系统操作方便简单、智能化程度高，能够很好的适应工业生产的需要，目前该系统已经投入使用，实现了较好的经济效益。

参考文献

[1]廖常初.PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社， 2000：42-75.

[2]鲁远栋.PLC机电控制系统应用设计技术[M].北京：电子工业出版社，2006：135-145.

[3]朱熹林，陈海霞等.机电一体化设计基础[M].北京：科学出版社，2004：152-174.

[4]郭宗仁等.可编程控制器应用系统设计及通信网络技术[M].北京：人民邮电出版社，2002：159-174.

[5]赵玉刚，熊田忠，等.数控技术[M].北京：机械工业出版社，2003：105-169.

[6]周军，海心.电气控制及PLC[M].北京：机械工业出版社，2001：80-100.

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[8]SIEMENS公司.SIMATIC S7-200可编程控制器系统手册，2000.

自动化生产线设计篇8

关键词：企业包装；自动化生产线；控制系统；CAN总线

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.13.231

现场总线的出现为自动控制领域实现了巨大突破，引来国内外广泛关注，尤其是它的出现推动了自动化控制发展，加速了自动化领域进入一个全新的时代。CAN总线是现场总线控制系统中不可获取的关键技术，它能够通过分布式控制降低控制成本，实现实时控制，广泛应用与工业生产、机械制造、农业、医疗等多个领域。本文将CAN总线技术应用于食品包装企业的自动化生产线控制系统，能够大大提高控制系统的自动化程度，提高工作效率。

1 模块硬件电路设计

模块节点结构由一个单片机AT89 CS 1、独立CAN总线控制器SJA1000、CAN总线收发器820250和高速光电灾难6 6N137合成器组成。本次设计选取AT89C51型单片机作为控制器件，主要是因为该型号单片机可以满足本次CAN总线应用层的各项功能，能够使控制系统更加灵活。另外，选取82C250作为总线收发器、SJA1000作为总线控制器，它们负责数据的接收和发送，并且提供差分发送、差分接收功能函数。

本次自动化生产线控制系统研究中，以CAN总线作为智能控制系统的一个节点，控制模块中选取AT89C51进行数据的分析和处理。每个模块功能既相互独立，又紧密联系，各自完成自己的功能，同时对数据进行传递和处理。

硬件电路主要包括四大模块，它们分别是CAN总线收发器、光电耦合器、微处理器和通信控制器。其中，CAN总线收发器负责接收发送A/D转换模块传输的数据；光电耦合器用于调节工作电压，起到一定的光电隔离作用；微处理器负责数据处理；通信控制器负责控制数据流的传输。

在控制系统的硬件设计中，还考虑到外界干扰的问题，为了保证数据不失真，在电路中加入了高速光电隔离电路，该电路可以起到非常好的隔离效果，能够大大降低外界干扰，主要是在SJA1000总线控制器以及82C250总线收发器两个模块中，使它们的TXD和RXD之间无法直接连通，采取这种方法提高了控制系统的抗干扰能力，确保数据更接近真实值。另外，还应该注意该硬件电路的电源正负极之间要进行隔离，即VCC和VDD之间，采取的措施是使用隔离电源，尽量选取小电源隔离模块，不仅不会使电路变得复杂，还可以减少大电源带来的电磁干扰，增强了系统的安全性和稳定性。

除了以上两个模块采取抗干扰措施之外，82C250收发器和CAN总线接口部分也进行了相应的抗干扰处理，具体做法如下所述：收发器的CANH和CANL两个引脚都不是直接与CAN总线相连接，而是通过定值电阻进行连接，电阻的作用是限流，对收发器起到非常好的过流保护。在82C250收发器的CANH和CANL之间，用大小为30 PF的电容接地，主要是为了减少和消除高频干扰，提高系统的抗电磁干扰能力。CAN总线的两端通过二极管与主电路相连接，能够对收发器起到很好的过压保护，因为电路工作时，CAN总线两端电压非常高，通过二极管可以将高电压分压，避免出现收发器两端因电压过高而损坏的现象。整个控制系统硬件设计比较合理，充分考虑到抗干扰的各种情况，并设计相关电路降低干扰，提高数据的可靠性。

在硬件设计过程中，还为本系统设计了监控模块，可以实时监控该系统各部分的运行情况，通过CAN总线，将实时数据发送到远程，用户可以通过监控系统显示的数据对控制系统进行调整，可以及时发现异常，避免重大事故的发生。

2 软件设计

CAN总线作为数据交换的主要节点，对于自动化系统的重要性就不言而喻了，软件设计也应该以它为中心，分清数据交换的优先级，将数据帧按顺序进行交换，避免数据紊乱带来的错误信息，提高系统的可靠性，所以，采用实时控制系统是非常有利的。考虑到企业包装自动化生产线采用CAN总线局域网的特点，这给程序设计带来了更广阔的空间，提高了设计的灵活性。

软件设计共三大模块：CAN初始化模块、中断处理模块和数据收发模块，这三个部门的程序设计都以CAN总线为中心，抓住CAN通信的特点，设置好逻辑顺序，对信息进行收发处理。下面简要介绍一下CAN初始化模块的软件设计：初始化模块的主要功能是完成各项参数的设定，为系统搭建工作环境。进行初始化操作时，设定了两种方式，主要有硬件复位和软初始化功能，硬件初始化发生在上电时，软件初始化需要向CAN总线发送复位信号“1”，当系统接收到该信号时进行初始化操作。需要注意的是，这些寄存器只能写访问在重置，因此，在登记的初始化，进入一个国家必须确保系统复位。

3 结语

采用CAN总线技术设计自动化生产线具有以下优点：第一，有较好的抗干扰能力，而且响应速度较快；第二，结构简单，便于维护和扩展，实用性更好；第三，采用双绞线网络，大大增加了数据传输量，提高传输效率。因此，该控制系统具有非常广阔的应用前景，本次研究工作所设计的企业包装自动化生产线能够很好的完成包装工作，从而有效的提升了企业的生产效率，降低了企业的生产成本。

参考文献：

[1]饶运涛，邹继军，郑勇芸.现场总线CAN原理与应用技术[M].北京航天航空人学出版社，2002.

[2]w宽明.CAN总线原理和应用技术及原理[M].北京航天航空人学出版社，1996.

[3]刘静，张西良.包装生产线分布式测控系统中串行通信设计[J].包装工程，2002，23（03）：33-36.

[4]郭继坤，蒋家正.矿井下CAN总线节点地址的研究[J].黑龙江科技学院学报，2004，14（02）：20-23.