《自动化生产线技术》教案
第次课（年月日）
教学时数：2 学时
课题：供料单元的控制
教学目标：
1、了解供料单元的结构和工作过程
2、了解供料单元的气动控制过程
教学重点：
1、了解供料单元的气动控制。
2、供料单元的工作过程。
教学难点：
供料单元的气动控制
教学方法：讲授法（PPT课件）、启发式教学法。
教学内容：
1、供料单元的结构和工作过程。
2、供料单元的气动控制过程。
教学过程:
供料单元的控制
一、供料单元的结构及其工作过程
供料单元的主要结构组成为：工件装料管，工件推出装置，支撑架，阀组，端子排组件，PLC，急停按钮和启动/停止按钮，走线槽、底板等。其中，机械部分结构组成如图1所示。
图1供料单元的主要结构组成
其中，管形料仓和工件推出装置用于储存工件原料，并在需要时将料仓中下层
的工件推出到出料台上。它主要由管形料仓、推料气缸、顶料气缸、磁感应接近开关、漫射式光电传感器组成。
工作原理：工件垂直叠放在料仓中，推料缸处于料仓的底层并且其活塞杆可从料仓的底部通过。当活塞杆在退回位置时，它与下层工件处于同一水平位置，而夹紧气缸则与次下层工件处于同一水平位置。在需要将工件推出到物料台上时，首先使夹紧气缸的活塞杆推出，压住次下层工件；然后使推料气缸活塞杆推出，从而把下层工件推到物料台上。在推料气缸返回并从料仓底部抽出后，再使夹紧气缸返回，松开次下层工件。这样，料仓中的工件在重力的作用下，就自动向下移动一个工件，为下一次推出工件做好准备。二、供料单元的气动控制过程
①气动控制元件
1、标准双作用直线气缸
双作用气缸是指活塞的往复运动均由压缩空气来推动。图 2-3 是标准双作用直线气缸的半剖面图。图中，气缸的两个端盖上都设有进排气通口，从无杆侧端盖气口进气时，推动活塞向前运动；反之，从杆侧端盖气口进气时，推动活塞向后运动。
双作用气缸具有结构简单，输出力稳定，行程可根据需要选择的优点，但由于是利用
压缩空气交替作用于活塞上实现伸缩运动的，回缩时压缩空气的有效作用面积较小，所以产生的力要小于伸出时产生的推力。
图2 双作用气缸工作示意图
2、单向节流阀
单向节流阀是由单向阀和节流阀并联而成的流量控制阀，常用于控制气缸的运动速度，所以也称为速度控制阀。
3、电磁换向阀
电磁换向阀是利用其电磁线圈通电时，静铁芯对动铁芯产生电磁吸力使阀芯切换，达到改变气流方向的目的。图3所示是一个单电控二位三通电磁换向阀的工作原理示意。
图3单电控电磁换向阀的工作原理
所谓“位”指的是为了改变气体方向，阀芯相对于阀体所具有的不同的工作位置。
“通”的含义则指换向阀与系统相连的通口，有几个通口即为几通。
②气动控制回路
气动控制回路是本工作单元的执行机构，该执行机构的控制逻辑控制功能是由PLC 实现的。气动控制回路的工作原理如图4所示。图中1A和2A分别为推料气缸和顶料气缸。1B1和1B2为安装在推料缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关，2B1和2B2 为安装在推料缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关。1Y1和2Y1分别为控制推料缸和顶料缸的电磁阀的电磁控制端。通常，这两个气缸的初始位置均设定在缩回状态。
图4 供料单元气动控制回路工作原理图
③供料单元的PLC控制
具体的控制要求为：
（1）设备上电和气源接通后，若工作单元的两个气缸均处于缩回位置，且料
仓内有足够的待加工工件，则“正常工作”指示灯HL1 常亮，表示设备准备好。否
则，该指示灯以1Hz 频率闪烁。
（2）若设备准备好，按下启动按钮，工作单元启动，“设备运行”指示灯HL2
常亮。启动后，若出料台上没有工件，则应把工件推到出料台上。出料台上的工件
被人工取出后，若没有停止信号，则进行下一次推出工件操作。
（3）若在运行中按下停止按钮，则在完成本工作周期任务后，各工作单元停
止工作，HL2指示灯熄灭。
若在运行中料仓内工件不足，则工作单元继续工作，但“正常工作”指示灯HL1 以1Hz 的频率闪烁，“设备运行”指示灯HL2保持常亮。若料仓内没有工件，则HL1指示灯和HL2指示灯均以2Hz频率闪烁。工作站在完成本周期任务后停止。除非向料仓补充足够的工件，工作站不能再启动。
《自动化生产线技术》教案
第次课（年月日）
教学时数：2 学时
课题：加工单元的控制
教学目标：
1、了解加工单元的结构及工作过程
2、了解加工单元的控制过程
教学重点：
1、了解加工单元的气动控制。
教学难点：
加工单元的控制过程
教学方法：讲授法（PPT课件）、启发式教学法。
教学内容：
1、加工单元的结构和工作过程。
2、加工单元的控制过程。
教学过程:
加工单元的控制
一、加工单元的结构及其工作过程
加工单元的功能是完成把待加工工件从物料台移送到加工区域冲压气缸的正下方；完成对工件的冲压加工，然后把加工好的工件重新送回物料台的过程。加工单元装置侧主要结构组成为：加工台及滑动机构，加工（冲压）机构，电磁阀组，接线端口，底板等。其中，该单元机械结构总成如图1所示。
图1 加工单元机械结构总成
工作原理：滑动加工台在系统正常工作后的初始状态为伸缩气缸伸出，加工台气动手指张开的状态，当输送机构把物料送到料台上，物料检测传感器检测到工件后，PLC控制程序驱动气动手指将工件夹紧→加工台回到加工区域冲压气缸下方→冲压气缸活塞杆向下伸出冲压工件→完成冲压动作后向上缩回→加工台重新伸出→到位后气动手指松开的顺序完成工件加工工序，并向系统发出加工完成信号。为下一次工件到来加工做准备。
冲压台的工作原理是：当工件到达冲压位置既伸缩气缸活塞杆缩回到位，冲压缸伸出对工件进行加工，完成加工动作后冲压缸缩回，为下一次冲压做准备。
二、加工单元的控制过程
1．加工单元的元器件
（1）薄型气缸
薄型气缸属于省空间气缸类，即气缸的轴向或径向尺寸比标准气缸有较大减小的气缸。具有结构紧凑、重量轻、占用空间小等优点。图2是薄型气缸的一些实例图。
图2 薄型气缸的实例图
（2）气动手指（气爪）
气爪用于抓取、夹紧工件。气爪通常有滑动导轨型、支点开闭型和回转驱动型等工作方式。YL-335B 的加工单元所使用的是滑动导轨型气动手指，如图 3 (a)所示。其工作原理可从其中剖面图(b)和(c)看出。
图 3 气动手指实物和工作原理
2．加工单元的气动控制回路
加工单元的气动控制元件均采用二位五通单电控电磁换向阀，各电磁阀均带有手动换向和加锁钮。它们集中安装成阀组固定在冲压支撑架后面。
气动控制回路的工作原理如图4所示。1B1和1B2为安装在冲压气缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关，2B1和2B2为安装在加工台伸缩气缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关，3B1 为安装在手爪气缸工作位置的磁感应接近开关。1Y1、2Y1 和3Y1分别为控制冲压气缸、加工台伸缩气缸和手爪气缸的电磁阀的电磁控制端。
图4 加工单元气动控制回路工作原理图
3．加工单元PLC控制
只考虑加工单元作为独立设备运行时的情况，本单元的按钮/指示灯模块上的工作方式选择开关应置于“单站方式”位置。
具体的控制要求为：
（1）初始状态：设备上电和气源接通后，滑动加工台伸缩气缸处于伸出位置，加工台气动手爪松开的状态，冲压气缸处于缩回位置，急停按钮没有按下。
若设备在上述初始状态，则“正常工作”指示灯HL1常亮，表示设备准备好。否则，该指示灯以1Hz 频率闪烁。
（2）若设备准备好，按下启动按钮，设备启动，“设备运行”指示灯HL2常亮。当待加工工件送到加工台上并被检出后，设备执行将工件夹紧，送往加工区域冲压，完成冲压动作后返回待料位置的工件加工工序。如果没有停止信号输入，当再有待加工工件送到加工台上时，加工单元又开始下一周期工作。在工作过程中，若按下停止按钮，加工单元在完成本周期的动作后停止工作。HL2指示灯熄灭。
（3）在工作过程中，若按下停止按钮，加工单元在完成本周期的动作后停止工作。
HL2指示灯熄灭。
加工过程的PLC控制流程图如图5所示
图5 加工过程的流程图
《自动化生产线技术》教案
第次课（年月日）
教学时数：2 学时
课题：装配单元的控制
教学目标：
1、了解装配单元的结构及工作过程
2、了解装配单元的控制过程
教学重点：
1、了解装配单元的气动控制。
教学难点：
装配单元的控制过程
教学方法：讲授法（PPT课件）、启发式教学法。
教学内容：
1、装配单元的结构和工作过程。
2、装配单元的控制过程。
教学过程:
装配单元的控制
一、装配单元的结构及其工作过程
装配单元的功能是完成将该单元料仓内的黑色或白色小圆柱工件嵌入到放置在装配料斗的待装配工件中的装配过程。
装配单元的结构组成包括：管形料仓，供料机构，廻转物料台，机械手，待装配工件的定位机构，气动系统及其阀组，信号采集及其自动控制系统，以及用于电器连接的端子排组件，整条生产线状态指示的信号灯和用于其他机构安装的铝型材支架及底板，传感器安装支架等其它附件。其中，机械装配图如图1所示：
图1 装配单元机械装配图
（1）管形料仓
管形料仓用来存储装配用的金属、黑色和白色小园柱零件。它由塑料圆管和中空底座构成。塑料圆管顶端放置加强金属环，以防止破损。工件竖直放入料仓的空心圆管内，由于二者之间有一定的间隙，使其能在重力作用下自由下落。为了能对料仓供料不足和缺料时报警，在塑料圆管底部和底座处分别安装了 2 个漫反射光电传感器（E3Z-L型），并在料仓塑料圆柱上纵向铣槽，以使光电传感器的红外光斑能可靠照射到被检测的物料上。
（2）落料机构
系统气源接通后，顶料气缸的初始位置在缩回状态，挡料气缸的初始位置在伸出状态。这样，当从料仓上面放下工件时，工件将被挡料气缸活塞杆终端的挡块阻挡而不能落下。
需要进行落料操作时，首先使顶料气缸伸出，把次下层的工件夹紧，然后挡料气缸缩回，工件掉入廻转物料台的料盘中。之后挡料气缸复位伸出，顶料气缸缩回，次下层工件跌落到挡料气缸终端挡块上，为再一次供料作准备。
（3）廻转物料台
该机构由气动摆台和两个料盘组成，气动摆台能驱动料盘旋转 180 度，从而实现把从供料机构落下到料盘的工件移动到装配机械手正下方的功能。
（4）装配机械手
装配机械手是整个装配单元的核心。当装配机械手正下方的廻转物料台料盘上有小
园柱零件，且装配台侧面的光纤传感器检测到装配台上有待装配工件的情况下，机械手从初始状态开始执行装配操作过程。
装配机械手的运行过程如下：
PLC 驱动与竖直移动气缸相连的电磁换向阀动作，由竖直移动带导杆气缸驱动气动手指向下移动，到位后，气动手指驱动手爪夹紧物料，并将夹紧信号通过磁性开关传送给PLC，在 PLC 控制下，竖直移动气缸复位，被夹紧的物料随气动手指一并提起，离开当廻转物料台的料盘，提升到高位后，水平移动气缸在与之对应的换向阀的驱动下，活塞杆伸出，移动到气缸前端位置后，竖直移动气缸再次被驱动下移，移动到下端位置，气动手指松开，经短暂延时，竖直移动气缸和水平移动气缸缩回，机械手恢复初始状态。
（5）装配台料斗
输送单元运送来的待装配工件直接放置在该机构的料斗定位孔中，由定位孔与工件之间的较小的间隙配合实现定位，从而完成准确的装配动作和定位精度。
（6）警示灯
本工作单元上安装有红、橙、绿三色警示灯，它是作为整个系统警示用的。警示灯有五根引出线，其中黄绿交叉线为“地线”；红色线：红色灯控制线；黄色线：橙色灯控制线、绿色线：绿色灯控制线；黑色线：信号灯公共控制线。
二、装配单元的控制过程
1．装配单元的元器件
（1）气动摆台
回转物料台的主要器件是气动摆台，它是由直线气缸驱动齿轮齿条实现回转运动，回转角度能在 0—90 度和 0—180 度之间任意可调，而且可以安装磁性开关，检测旋转到位信号，多用于方向和位置需要变换的机构。如图2所示。
图2 气动摆台
（2）导向气缸
导向气缸是指具有导向功能的气缸。一般为标准气缸和导向装置的集合体。导向气缸具有导向精度高，抗扭转力矩、承载能力强、工作平稳等特点。
装配单元用于驱动装配机械手水平方向移动的导向气缸外型如图3所示。该气缸由直线运动气缸带双导杆和其它附件组成。
图3 导向气缸
2．装配单元的气动控制回路
图4 装配单元气动控制回路工作原理图
3．装配单元PLC控制
具体的控制要求为：
（1）装配单元各气缸的初始位置为：挡料气缸处于伸出状态，顶料气缸处于缩回状态，料仓上已经有足够的小园柱零件；装配机械手的升降气缸处于提升状态，伸缩气缸处
于缩回状态，气爪处于松开状态。
（2）设备上电和气源接通后，若各气缸满足初始位置要求，且料仓上已经有足够的小园柱零件；工件装配台上没有待装配工件。则“正常工作”指示灯 HL1 常亮，表示设备准备好。否则，该指示灯以 1Hz 频率闪烁。
（3）若设备准备好，按下启动按钮，装配单元启动，“设备运行”指示灯HL2 常亮。如果回转台上的左料盘内没有小园柱零件，就执行下料操作；如果左料盘内有零件，而右料盘内没有零件，执行回转台回转操作。
（4）如果回转台上的右料盘内有小园柱零件且装配台上有待装配工件，执行装配机械手抓取小园柱零件，放入待装配工件中的操作。
（5）完成装配任务后，装配机械手应返回初始位置，等待下一次装配。
（6）若在运行过程中按下停止按钮，则供料机构应立即停止供料，在装配条件满足的情况下，装配单元在完成本次装配后停止工作。
（7）在运行中发生“零件不足”报警时，指示灯 HL3 以 1Hz 的频率闪烁，HL1 和HL2 灯常亮；在运行中发生“零件没有”报警时，指示灯 HL3 以亮 1 秒，灭 0.5 秒的方式闪烁，HL2 熄灭，HL1 常亮。
其编程过程如下：
（1）进入运行状态后，装配单元的工作过程包括2个相互独立的子过程，一个是供料过程，另一个是装配过程。
供料过程就是通过供料机构的操作，使料仓中的小园柱零件落下到摆台左边料盘上；然后摆台转动，使装有零件的料盘转移到右边，以便装配机械手抓取零件。装配过程是当装配台上有待装配工件，且装配机械手下方有小园柱零件时，进行装配操作。在主程序中，当初始状态检查结束，确认单元准备就绪，按下启动按钮进入运行状态后，应同时调用供料控制和装配控制两个子程序。
图5 主程序梯形图
（2）供料控制过程包含两个互相联锁的过程，即落料过程和摆台转动、料盘转移的过程。在小园柱零件从料仓下落到左料盘的过程中，禁止摆台转动；反之，在摆台转动过程中，禁止打开料仓（挡料气缸缩回）落料。
实现联锁的方法是：①当摆台的左限位或右限位磁性开关动作并且左料盘没有料，经定时确认后，开始落料过程；②当挡料气缸伸出到位使料仓关闭、左料盘有物料而右料盘为空，经定时确认后，开始摆台转动，直到达到限位位置。图6给出了摆动气缸转动操作的梯形图。
图6 摆动气缸转动操作的梯形图
（3）供料过程的落料控制和装配控制过程都是单序列步进顺序控制。
停止运行，有两种情况。一是在运行中按下停止按钮，停止指令被置位；另一种情况是当料仓中后一个零件落下时，检测物料有无的传感器动作（I0.1 OFF），将发出缺料报警。对于供料过程的落料控制，上述两种情况均应在料仓关闭，顶料气缸复位到位即返回到初始步后停止下次落料，并复位落料初始步。但对于摆台转动控制，一旦停止指令发出，则应立即停止摆台转动。对于装配控制，上述两种情况也应在一次装配完成，装配机械手返回到初始位置后停止。仅当落料机构和装配机械手均返回到初始位置，才能复位运行状态标志和停止指令。停止运行的操作应在主程序中编制，其梯形图如图7所示。
图7 停止运行的操作
《自动化生产线技术》教案
第次课（年月日）
教学时数：2 学时
课题：分拣单元的控制
教学目标：
1、了解分拣单元的结构及工作过程
2、了解分拣单元的控制过程
教学重点：
1、了解分拣单元的气动控制。
教学难点：
分拣单元的控制过程
教学方法：讲授法（PPT课件）、启发式教学法。
教学内容：
1、分拣单元的结构和工作过程。
2、分拣单元的控制过程。
教学过程:
分拣单元的控制
一、分拣单元的结构及其工作过程
分拣单元是 YL-335B 中的末单元，完成对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。当输送站送来工件放到传送带上并为入料口光电传感器检测到时，即启动变频器，工件开始送入分拣区进行分拣。
分拣单元主要结构组成为：传送和分拣机构，传动带驱动机构，变频器模块，电磁阀组，接线端口，PLC模块，按钮/指示灯模块及底板等。其中，机械部分的装配总成如图1所示。
图1 分拣单元的机械结构总成
分拣单元的工作原理：
当输送站送来工件放到传送带上并为入料口漫射式光电传感器检测到时，将信号传输给PLC，通过PLC的程序启动变频器，电机运转驱动传送带工作，把工件带进分拣区，如果进入分拣区工件为白色，则检测白色物料的光纤传感器动作，作为1号槽推料气缸启动信号，将白色料推到1号槽里，如果进入分拣区工件为黑色，检测黑色的光纤传感器作为2号槽推料气缸启动信号，将黑色料推到2号槽里。自动生产线的加工结束。
二、分拣单元的控制过程
（1）分拣单元的气动控制
气动控制回路的工作原理如图2所示。图中1A、2A和3A分别为分拣一气缸、分拣二气缸和分拣三气缸。1B1、2B1和3B1分别为安装在各分拣气缸的前极限工作位置的磁感应接近开关。1Y1、2Y1和3Y1分别为控制3个分拣气缸电磁阀的电磁控制端。
图2 分拣单元气动控制回路工作原理图
（2）西门子 MM420 变频器
西门子 MM420（MICROMASTER420）是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列。该系列有多种型号。YL-335B 选用的 MM420 订货号为 6SE6420-2UD17-5AA1，外形如图5-10 所示。该变频器额定参数为：
电源电压：380V～480V，三相交流
额定输出功率：0.75KW
额定输入电流：2.4A
额定输出电流：2.1A
外形尺寸：A 型
操作面板：基本操作板（BOP）
例1 用BOP进行变频器的“快速调试”
快速调试包括电动机参数和斜坡函数的参数设定。并且，电动机参数的修改，仅当快速调试时有效。在进行“快速调试”以前，必须完成变频器的机械和电气安装。
当选择P0010=1时，进行快速调试。
表1是对应YL-335B上选用的电动机（型）的电动机参数设置表。
表1 设置电动机参数表
快速调试的进行与参数P3900的设定有关，当其被设定为1时，快速调试结束后，要完成必要的电动机计算，并使其他所有的参数（P0010=1不包括在内）复位为工厂的缺省设置。当P3900=1并完成快速调试后，变频器已作好了运行准备。
例 2：将变频器复位为工厂的缺省设定值
如果用户在参数调试过程中遇到问题，并且希望重新开始调试，通常采用首先把变频器的全部参数复位为工厂的缺省设定值，再重新调试的方法。为此，应按照下面的数值设定参数：① 设定 P0010 = 30，② 设定 P0970 = 1。按下 P 键，便开始参数的复位。变频器将自动地把它的所有参数都复位为它们各自的缺省设置值。复位为工厂缺省设置值的时间大约要 60 秒钟。
例 3 模拟电压信号由外部给定，电动机可正反转。
为此，参数 P0700（命令源选择），P1000（频率设定值选择）应为缺省设置，即
P0700=2（由端子排输入），P1000=2（模拟输入）。从模拟输入端③（AIN+）和④（AIN-）输入来自外部的0～10V直流电压（例如从PLC的D/A模块获得），即可连续调节输出频率的大小。
用数字输入端口DIN1和DIN2控制电动机的正反转方向时，可通过设定参数P0701、P0702 实现。例如，使 P0701=1（DIN1 ON 接通正转，OFF 停止），P0702=2（DIN2 ON 接通反转，OFF停止）。
（3）分拣单元的PLC控制及编程
控制要求如下：
1）设备的工作目标是完成对白色芯金属工件、白色芯塑料工件和黑色芯的金属或塑料工件进行分拣。为了在分拣时准确推出工件，要求使用旋转编码器作定位检测。并且工件材料和芯体颜色属性应在推料气缸前的适应位置被检测出来。
2）设备上电和气源接通后，若工作单元的三个气缸均处于缩回位置，则“正常工作”指示灯HL1常亮，表示设备准备好。否则，该指示灯以1Hz 频率闪烁。
3）若设备准备好，按下启动按钮，系统启动，“设备运行”指示灯HL2常亮。当传送带入料口人工放下已装配的工件时，变频器即启动，驱动传动电动机以频率固定为30Hz 的速度，把工件带往分拣区。如果工件为白色芯金属件，则该工件对到达1号滑槽中间，传送带停止，工件对被推到1号槽中；如果工件为白色芯塑料，则该工件对到达2号滑槽中间，传送带停止，工件对被推到2号槽中；如果工件为黑色芯，则该工件对到达3号滑槽中间，传送带停止，工件对被推到3号槽中。工件被推出滑槽后，该工作单元的一个工作周期结束。
仅当工件被推出滑槽后，才能再次向传送带下料。
如果在运行期间按下停止按钮，该工作单元在本工作周期结束后停止运行。
图3 分拣控制子程序初始步梯形图
图4 在传感器位置判别工件属性的梯形图
第一章自动控制的一般概念 第一节控制理论的发展 自动控制的萌芽：自动化技术学科萌芽于18世纪，由于工业革命的发展,如何进一步降低人的劳动强度和提高设备的可靠性被提到了议程。 特点：简单的单一对象控制。 1. 经典控制理论分类 线性控制理论，非线性控制理论，采样控制理论 2. 现代控制理论 3. 大系统理论 4. 智能控制理论 发展历程： 1. 经典控制理论时期（1940-1960） 研究单变量的系统，如：调节电压改变电机的速度；调整方向盘改变汽车的运动轨迹等。 ?1945年美国人Bode出版了《网络分析与放大器的设计》，奠定了控制理论的 基础; ?1942年哈里斯引入传递函数； ?1948年伊万恩提出了根轨迹法； ?1949年维纳关于经典控制的专著。 特点：以传递函数为数学工具，采用频率域法，研究“单输入—单输出”线性定常控制系统的分析和设计，而对复杂多变量系统、时变和非线性系统无能为力。 2. 现代控制理论时期（20世纪50年代末-60年代初） 研究多变量的系统，如，汽车看成是一个具有两个输入（驾驶盘和加速踏板）和两个输出（方向和速度）的控制系统。空间技术的发展提出了许多复杂的控制问题，用于导弹、人造卫星和宇宙飞船上，对自动控制的精密性和经济性指标提出了极严格的要求。并推动了控制理论的发展。 ?Kalman的能控性观测性和最优滤波理论; ?庞特里亚金的极大值原理； ?贝尔曼的动态规划。 特点：采用状态空间法（时域法），研究“对输入-多输出”、时变、非线性系统等高精度和高复杂度的控制问题。 3. 大系统控制时期（1970s-） 各学科相互渗透，要分析的系统越来越大，越来越复杂。 大系统控制理论是一种过程控制与信息处理相结合的动态系统工程理论，研究的对象具有规模庞大、结构复杂、功能综合、目标多样、因素众多等特点。它是一个多输入、多输出、多干扰、多变量的系统。 如：人体，我们就可以看作为一个大系统，其中有体温的控制、情感的控制、
《运动控制系统》课程教学大纲 大纲执笔人：大纲审核人： 课程编号：0808000555 英文名称：Motion control system 学分：4 总学时：64。其中，讲授54 学时，实验 10 学时，上机 0 学时，实训 0 学时。 适用专业: 自动化 先修课程：自动控制原理、现代控制理论基础、电力电子技术 一、课程性质与教学目的 《运动控制系统》是一门讲授交、直流电动机控制理论和控制规律，以提高电能利用效率及运动控制品质的一门专业主干课程，是自动化专业的一门必修课。其目的是使学生了解并掌握各类交、直流电动机控制系统的基本结构、工作原理和性能指标，着重培养学生对运动控制系统的综合分析能力和工程设计能力，从而掌握现代交、直流电动机的控制理论和系统设计方法，为今后从事专业工作打下扎实的基础。 二、基本要求 本课程秉承理论与实际相结合的理念，应用自动控制理论解决运动控制系统的分析和设计问题，以转矩和磁链（或磁通）控制规律为主线，由简入繁、由低及高地循序深入，论述系统的静、动态性能。通过本课程的学习，要求学生能够了解运动控制系统的定义、结构及其分类，理解运动控制的必要性，掌握单、双闭环直流电动机调速系统、VVVF变频器、交流异步电动机矢量控制系统、正弦波永磁同步电动机调速系统、位置控制系统等的结构与原理、分析与设计方法。 三、重点与难点 1. 课程重点 （1）直流调速系统：以直流电动机为对象组成的运动控制系统，转速单闭环调速系统，转速、电流双闭环控制调速系统的基本组成和控制规律，静态、动态性能分析，直流调速系统的工程设计方法，直流调速系统的数字控制方法。 （2）交流调速系统：异步电动机的稳态模型及基于稳态模型的交流调速系统，异步电动机的动态模型及基于动态模型的高性能交流调速系统，同步电动机变频调速系统。 2、课程难点 （1）双闭环直流调速系统：通过双闭环直流调速系统静、动态模型研究及性能分析，对转速与电流环的典型系统校正，推导PI 控制规律与工程计算方法。 （2）空间电压矢量PWM：从稳态和动态、时域和空间等方面论述矢量、标量、相量的区别与联系，各自的表现形式，基本特征与物理意义。 （3）异步电动机动态数学模型：依据旋转磁场产生原理，论述时间和空间变量的相对关系，讨论静止与旋转（或交变）的关系与转化，理解在各种坐标系下的数学模型。通过计算机数字仿真，分析比较各种物理量在不同坐标系的表现形式和相互间的联系。 （4）矢量控制系统：着重论述按转子磁链定向，定子电流转矩分量和励磁分量的解耦，等效
《自动化生产线安装与调试》课程单元教学设计 一、教案头 单元标题：网络功能的设计与调试 授课对象：电气 3131-3133 学时：12 上课地点：5418 教学目标 能力（技能）目标知识目标 1、会熟练应用PLC的网络功能指令； 2、能够独立连接PLC网络硬件线路； 3、能够独立设计调试PLC网络控制程序 1、三菱FX系列PLC的几种通信方式 2、N:N网络通信的组网结构； 3、N:N网络通信的格式与参数定义； 职 业素养1、分工协作 2、良好的工作习惯，确保器件不受损坏 能力训 练任务及案例1、YL335A自动化生产线供料、加工、装配、分拣与运输单元的组网； 1、YL335A自动化生产线供料、加工、装配、分拣与运输单元的开关量与数据传送测试； 教 学 组 织 在理实一体化教室上课，真正做到理论与实践教学相结合 教学材料1、《自动化生产线安装与调试》自编讲义作者：陈子珍 2、《三菱PLC硬件与编程指南》三菱培训教材 3、相关操作软件 作业
1 学习情境5：网络功能的设计与调试时间第4周地点5418 教室 步骤教学内容教学方法教学手段学生活动时间分配组织 教学 点名考勤讲述5分钟 情境描述前面的实训中，我们完成了各个单元的单 站PLC控制，今天的任务是如何通过PLC 实现由几个相对独立的单元组成的一个群 体设备（生产线）的控制功能 讲述课件5分钟 任务引入、分解本控制系统以一个FX系列PLC作为主站， 另外4个FX系列PLC作为从站，主站负 责采集各从站数据，协调各站运行。任务 分解后具体分两步来做： 任务1-通信网络组网 任务2-站点通信建立 任务3-站点通信实现 讲述课件、板书5分钟 知识点引入-1 1.三菱FX系列PLC支持5种类型的通 信方式 2.N:N网络的适用环境 3.N:N通信方式的应用 4.N:N通信网络的连接方式 讲述讲解20分钟 任务1 布置 任务1-- 安装和连接N:N通信网络讲述课件、图片10分钟 任务1实施1）络安装前，应断开电源，各站PLC应 插上485-BD通信板 2）各站点间用屏蔽双绞线相连 3）接线时须注意终端站要接上110欧姆 的终端电阻（485BD板附件） 4）连线时宜用压接工具把电缆插入端 子，如果连接不稳定，则通讯会出现 错误。 指导实操40分钟 结果验证在完成网络连接后，接通各PLC工作电源， 可以看到，各站通信板上有一个LED指示 灯出现点亮的闪烁状态。 检查排故25分钟 任务2 布置 任务2 站点通信建立讲述课件5分钟
《自动化生产线技术》教案 第次课（年月日） 教学时数：2 学时 课题：供料单元的控制 教学目标： 1、了解供料单元的结构和工作过程 2、了解供料单元的气动控制过程 教学重点： 1、了解供料单元的气动控制。 2、供料单元的工作过程。 教学难点： 供料单元的气动控制 教学方法：讲授法（PPT课件）、启发式教学法。 教学内容： 1、供料单元的结构和工作过程。 2、供料单元的气动控制过程。 教学过程: 供料单元的控制 一、供料单元的结构及其工作过程 供料单元的主要结构组成为：工件装料管，工件推出装置，支撑架，阀组，端子排组件，PLC，急停按钮和启动/停止按钮，走线槽、底板等。其中，机械部分结构组成如图1所示。
图1供料单元的主要结构组成 其中，管形料仓和工件推出装置用于储存工件原料，并在需要时将料仓中下层 的工件推出到出料台上。它主要由管形料仓、推料气缸、顶料气缸、磁感应接近开关、漫射式光电传感器组成。 工作原理：工件垂直叠放在料仓中，推料缸处于料仓的底层并且其活塞杆可从料仓的底部通过。当活塞杆在退回位置时，它与下层工件处于同一水平位置，而夹紧气缸则与次下层工件处于同一水平位置。在需要将工件推出到物料台上时，首先使夹紧气缸的活塞杆推出，压住次下层工件；然后使推料气缸活塞杆推出，从而把下层工件推到物料台上。在推料气缸返回并从料仓底部抽出后，再使夹紧气缸返回，松开次下层工件。这样，料仓中的工件在重力的作用下，就自动向下移动一个工件，为下一次推出工件做好准备。二、供料单元的气动控制过程 ①气动控制元件 1、标准双作用直线气缸 双作用气缸是指活塞的往复运动均由压缩空气来推动。图 2-3 是标准双作用直线气缸的半剖面图。图中，气缸的两个端盖上都设有进排气通口，从无杆侧端盖气口进气时，推动活塞向前运动；反之，从杆侧端盖气口进气时，推动活塞向后运动。 双作用气缸具有结构简单，输出力稳定，行程可根据需要选择的优点，但由于是利用
自动控制原理电子教案 经典控制部分 第一章控制理论一般概念3学时 (2) 第二章控制系统的数学模型9学时 (6) 第三章控制系统的时域分析io学时 (15) 第五章频率特性12学时 (26) 第六章控制系统的校正与设计8学时 (36) 第七章非线性系统8学时 (40) 第八章离散控制系统8学时 (45)
第一章控制理论一般概念3 学时 1．本章的教学要求 1）使学生了解控制工程研究的主要内容、控制理论的发展、控制理论在工程中的应用及控制理论的学习方法等内容，认识本学科在国民经济建设中的重要作用，从而明确学习本课程的目的。 2）使学生深入理解控制系统的基本工作原理、开环闭环和复合控制系统、闭环控制系统的基本组成等内容，学会利用所学控制原理分析控制系统。 3）使学生学会控制系统的基本分类方法， 4）掌握对控制系统的基本要求。 2．本章讲授的重点 本章讲授的重点是控制系统的基本概念、反馈控制原理、控制系统的的基本分类方法及对控制系统的基本要求。 3．本章的教学安排 本课程讲授3 个学时，复习学时3 个。 演示《自动控制技术与人类进步》及《自动化的应用举例》幻灯片，加深同学对本课程研究对象和内容的了解，加深对反馈控制原理及系统参数对系统性能影响的理解。
1．教学主要内容 ： 本讲主要介绍控制工程研究的主要内容、 中的应用及控制理论的学习方法等内容。 2．讲授方法及讲授重点： 本讲首先介绍控制工程研究的主要内容， 离心调速器为例， 说明需要用控制理论解决控制系 统的稳定、 准确、快速等问题。 其次，在讲授控制理论的发展时， 主要介绍控制理论的发展的三个主要阶段， 重点说明经典控制理论、 现代控制理论研究的范围、 研究的手段， 强调本课程重 点介绍经典控制理论。 另外，在介绍控制理论在工程中的应用时， 应举出控制理论在军事、 数控机 床、加工中心、机器人、机电一体化系统、动态测试、机械动力系统性能分析、 液压系统的动态特性分析、 生产过程控制等方面的应用及与后续课的关系， 激发 同学的学习兴趣。 最后，在介绍控制理论的学习方法时，先说明本门课的特点，起点高、比较 抽象、系统性强， 然后强调学习本门课程应以新的视角分析和考虑问题， 以系统 的而不是孤立的、 动态的而不是静态的观点和方法来思考和解决问题； 掌握控制 理论的基本概念、 基本理论和基本方法并注意结合实际， 为解决工程中的控制问 题打下基础。 3．注意事项： 介绍本门课的参考书及课程总体安排。 4．课时安排： 1 学时。 5．教学手段： Powerpoint 课件。 6．作业及思考题： 借参考书，查阅与本门课有关的文献资料，了解控制理论的 应用及最新发展动态。 [教案 1-2] 第二节 控制系统的基本概念 1．主要内容： 本讲主要介绍控制系统的基本工作原理、 开环闭环和复合控制系统、 闭环控 制系统的基本组成等内容。 [教案 1-1] 第一节 概述 控制理论的发展、 控制理论在工程 给出定义，并以瓦特发明的蒸汽机
《自动化生产线的安装与调试》课程标准 课程代码:02130311 建议课时数:54学分:3 适用专业: 电气自动化技术 先修课程:《液压与气动》、《继电控制系统的运行与维护》、《PLC控制系统的运行与维护》、《控制系统信号的检测与处理》、《变频控制系统的运行与维护》、《钳工实习》、《电工实习》 开课单位:机电工程系 一、课程概述 (一)课程的性质 今天的自动控制系统已经发展成为以计算机为基础的自动化系统,现代科学技术领域中,自动化技术与计算机技术就是发展最快的两个分支,两个分支相结合成为现代工业自动控制系统的重要支柱。从自动控制系统的应用角度来瞧,工业控制可分为两大类:一大类就是制造业,如机械加工、汽车等制造工业;另一大类就是过程工业,如石油、化工等。实际中,PLC,DCS,SCADA,OFBS分别应用于不同的工程进行自动控制或监控。但在一些特殊领域,则可能就是几种系统的同时应用,尤其在一些大型企业实现全面信息化时,应用的大型监控管理系统也就是这几种系统同时应用于全企业的不同地方。工业自动化控制系统正就是在适应工业对象的过程中发展成为不同类型系统的。现代企业显然对从事设计、安装、调试、现场操作、维修管理等自动化岗位上的高技能人才的要求无论就是从知识结构,还就是从技术技能结构上都发生了变化。因此《自动化生产线的安装与调试》作为一门新兴技术课程,就是电气自动化技术专业核心课程。本课程以专业技术综合应用能力培养为目标,以关键能力的培养贯穿教学的全过程,以实际应用为重点,培养学生熟悉工业控制系统的基本概念,熟练掌握利用工控计算机或者触摸屏组态现场人机界面监控技术,实时监控生产现场的运行状态、实查询数据与曲线、打印各种需求的报表,以及具有将可编程技术、工控组态与触摸屏技术、变频器技术、工业检测技术、驱动技术、现场总线技术的集成应用能力与现场维护能力。 《自动化生产线的安装与调试》课程结合维修电工高级技师职业资格,以企业的若干个真实任务的工作过程为导向,在真实的环境中实现理论、实训相结合的一体化教学模式。 本门课程按照“以能力为本位,以职业实践为主线,以具体的生产线设备为载体,以完整的工作
浅谈自动化生产线的制造 摘要随着我国机械制造业和各种制造技术的发展，自动化生产线，已经在许多的领域得到了深刻的使用。自动化生产线的出现，为当前的机械制造业发展创造了无限的可能性，提供了可靠的基础和保障。通过分析自动化生產线的制造技术、改进措施和基本要点，具有重要的意义。 关键词自动化生产线；制造；技术 引言 在计算机网络技术、信息技术不短发展的今天，人类社会已经步入信息化社会，许多行业的发展，都在朝着半自动化、全自动化，甚至是智能化的方向发展。其中，自动化生产线，就是一种计算机信息网络技术高速发展的典型体现。自动化生产线，是在流水线生产的条件下发展起来的一种新技术、新工艺，目前在制造业中具有非常广阔的发展前景和空间[1]。 1 自动化生产线制造要点 自动化生产线的发展和进步，其中有许多的要点，是当前社会制造业发展的关键。首先，在自动化生产线的发展中，能够极大的提高人类工作效率。因为自动化生产线采用许多智能技术、自动化生产技术、机电一体化技术等，这些技术在自动化生产线的发展中，扮演了重要的角色，能够最大限度发挥自身的作用和优势，从而提高工作效率，保证制造质量。这是自动化生产线制造的一个要点之一，也是一个突出的优点，对于社会效益和经济效益的创造，具有深刻的意义。其次，自动化生产线技术的发展，其一个要点就是降低了人工的工作强度，因为计算机技术、发展的信息网络技术，还有智能化技术在自动化生产线中的应用，能够降低人工劳动强度，减轻生产者的生产负担。再者，顾名思义，自动化生产线能够实现生产过程的自动化，节约了生产过程中的人力和财力。这是许多生产者高度关注和重视的问题。最后，目前的自动化生产线大多带有节能的功效，这符合我国社会主义发展的要求，是建设资源节约型社会的密切需要。 总而言之，在自动化生产线的技术过程中，其要点也是其优点，是现代社会制造业发展的不二选择。自动化生产线的基本要点包括提高工作效率、保证加工质量、降低人工劳动强度、节约能源等。为社会制造业向着智能化方向发展提供一个重要的前提和基础[2]。 2 自动化生产线制造方式 当前，在自动化生抄下来制造方式的发展中，主要的制造方式有两种，一种是计算机技术制造，另一种是机器人技术制造。这两种制造技术在目前的制造业发展中广泛存在，对于社会效益和经济效益的创造，起到了积极的影响。
自动化生产线的实习报告 自动生产线是由工件传送系统和控制系统，将一组自动机床和辅助设备按照工艺顺序联结起来，自动完成产品全部或部分制造过程的生产系统，简称自动线。下面是小编为大家整理的关于自动化生产线的实习报告，欢迎大家的阅读。 1. 通过亲身接触自动化设备和实验器材，并且通过老师及工厂人员的讲解，对自动化专业进行初步的认识，在实践中验证、巩固和深化已学的专业理论基础知识。 2.加强对企业技术操作的理解，将学到的知识与实际相结合，运用已学的专业基础课程理论知识，对实习单位的各项技术操作进行初步分析观察和分析对比，找到其合理和不足之处，灵活运用所学的专业知识，在实践中发现并提出问题，找到解决问题的思路和方法，提高分析问题和解决问题的能力。 3.见识电子控制类产品的设计、开发及维护等过程，理解自动化专业的发展动态与专业前景。 4.通过一定的实践认知实习，为以后的毕业设计及论文撰写做好铺垫。 5. 让我们了解到知识与现实之间的差距，提升自己实际的工作能力，领悟到现实工作中我们需要什么，我们应该朝哪一方面发展，对我们以后的发展指明了道路，为今后真正走上工作岗位打下良好基础。
1.实习地点： 中冶连铸技术工程股份有限公司 2.时间安排： 8：30 由武汉科技大学黄家湖校区出发 9：20 到达中冶连铸技术工程股份有限公司，开始参观11:00 返回学校 中冶连铸技术工程股份有限公司(简称中冶连铸，CCTEC)，是由中国冶金科工集团(MCC)发起设立的科技型股份制企业。xxxx年，中冶集团在美国《财富》杂志评选的世界企业500强中，排名第280位。中冶连铸总部设在武汉，是国内最大的以连铸、板带冷轧与表面处理为特色的冶金专业化技术工程公司;xxxx年7月，中冶集团宣布，中冶南方合并中冶连铸，自此，中冶连铸成为中冶南方的全资子公司。 公司主营业务为：方坯、板坯和薄板坯连铸连轧工程，板带冷轧与处理工程和工业电气自动化控制系统。自动化专业认识实习心得。中冶连铸现依托集团各项优势在北京设立了分支机构，从事国内外海水淡化项目的投资、建设和运营。连铸核心业务有：EPC工程总承包，事业部具有专业化连铸技术研发、工程设计、设备制造能力的优势，可以为客户提供各类连铸机(大小方坯、圆坯、矩形坯、异型坯、扁坯、板坯、薄板坯等)的设计、制造、安装、调试一条龙工程总承包及单项服务;技术服务，事业部依靠专业化连铸技术研
第一章自动控制原理的基本概念 主要内容： 自动控制的基本知识 开环控制与闭环控制 自动控制系统的分类及组成 自动控制理论的发展 §1.1 引言 控制观念 生产和科学实践中，要求设备或装置或生产过程按照人们所期望的规律运行或工作。 同时，干扰使实际工作状态偏离所期望的状态。 例如：卫星运行轨道，导弹飞行轨道，加热炉出口温度，电机转速等控制 控制：为了满足预期要求所进行的操作或调整的过程。 控制任务可由人工控制和自动控制来完成。 §1.2 自动控制的基本知识 1.2.1 自动控制问题的提出 一个简单的水箱液面，因生产和生活需要，希望液面高度h维持恒定。当水的流入量与流出量平衡时，水箱的液面高度维持在预定的高度上。 当水的流出量增大或流入量减小，平衡则被破坏，液面的高度不能自然地维持恒定。
所谓控制就是强制性地改变某些物理量(如上例中的进水量)，而使另外某些特定的物理量（如液面高度h）维持在某种特定的标准上。人工控制的例子。 这种人为地强制性地改变进水量，而使液面高度维持恒定的过程，即是人工控制过程。 1.2.2 自动控制的定义及基本职能元件 1. 自动控制的定义 自动控制就是在没有人直接参与的情况下，利用控制器使被控对象(或过程)的某些物理量(或状态)自动地按预先给定的规律去运行。 当出水与进水的平衡被破坏时，水箱水位下降(或上升)，出现偏差。这偏差由浮子检测出来，自动控制器在偏差的作用下，控制阀门开大(或关小)，对偏差进行修正，从而保持液面高度不变。
2. 自动控制的基本职能元件 自动控制的实现,实际上是由自动控制装置来代替人的基本功能，从而实现自动控制的。画出以上人工控制与动控制的功能方框图进行对照。 比较两图可以看出，自动控制实现人工控制的功能，存在必不可少的三种代替人的职能的基本元件： 测量元件与变送器（代替眼睛） 自动控制器（代替大脑） 执行元件（代替肌肉、手）
YL-335A自动化生产线介绍 1．YL-335的基本组成 亚龙YL-335型自动生产线实训考核装备，由安装在铝合金导轨式实训台上的送料单元、加工单元、装配单元、输送单元和分拣单元5个单元组成。其外观如下图。 其中，每一工作单元都可自成一个独立的系统，同时也都是一个机电一体化的系统。各个单元的执行机构基本上以气动执行机构为主，但输送单元的机械手装置整体运动则采取步进电机驱动、精密定位的位置控制，该驱动系统具有长行程、多定位点的特点，是一个典型的一维位置控制系统。分拣单元的传送带驱动则采用了通用变频器驱动三相异步电动机的交流传动装置。位置控制和变频技术
是现代工业企业应用最为广泛的电气控制技术。 在YL-335A设备上应用了多种类型的传感器，分别用于判断物体的运动位置、物体通过的状态、物体的颜色及材质等。传感器技术是机电一体化技术中的关键技术之一，是现代工业实现高度自动化的前提之一。 在控制方面，YL-335A采用了基于RS485串行通信的PLC网络控制方案，即每一工作单元由一台PLC承担其控制任务，各PLC之间通过RS485串行通迅实现互连的分布式控制方式。用户可根据需要选择不同厂家的PLC及其所支持的RS485通信模式，组建成一个小型的PLC网络。小型PLC网络以其结构简单，价格低廉的特点在小型自动生产线仍然有着广泛的应用，在现代工业网络通信中仍占据相当的份额。另一方面，掌握基于RS485串行通信的PLC网络技术，将为进一步学习现场总线技术，工业以太网技术等打下了良好的基础。 2．YL335A的各单元结构与功能 ①输送单元 输送单无主要包括：直线移动装置和工件取送装置。主要配置有：步进电机、 薄型气缸、气动摆台、双导杆气缸、气动手指、行程开 关和磁性开关等。 输送单元的基本功能：该单元能实现到指定单元的物料台精确定位，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 后放下的功能。 ②供料单元 供料单元主要包括：工件库、工件锁紧装置和工件推出装置组成。主要配置 有：井式工件库，直线气缸、光电传感器、工作定位装 置等。 供料单元的基本功能：是按照需要将放置在料仓中待加工的工件自动送出到 时物料台上，以便输送单元的抓取机械手装置将工件抓 取送往其他工作单元。
自动化生产线技术 摘要: 随着科学技术的飞速发展，人类已经进入了崭新的21世纪，在新的世纪里，经济全球化，全球信息化正在极大地改变人们的生产生活方式，人类在新材料、新工艺、新能源、生命科学、信息科学、系统科学、航天飞行等高科技领域的新成就也将给让我们带来深远的影响。此中，自动化生产线扮演着重要的角色，下文就将对其展开分析。 关键词: 自动化生产线，专业基本概念，发展与前景，结构，控制系统，优点。 正文: （一）自动化生产线是产品生产过程所经过的路线，即从原料进入生产现场开始，经过加工、运送、装配、检验等一系列生产生产线活动所构成的路线。狭义的生产线是按对象原则组织起来的，完成产品工艺过程的一种生产组织形式。过去，人们对自动化的理解或者说自动化的功能目标是以机械的动作代替人力操作，自动地完成特定的作业。后来随着电子和信息技术的发展，特别是随着计算机的出现和广泛应用，自动化的概念已扩展为用机器(包括计算机)不仅代替人的体力劳动而且还代替或辅助脑力劳动，以自动地完成特定的作业。 （二）当今时代，由于科学技术的快速发展，自动化生产技术在工业生产中得到越来越广泛的应用。在机械制造、电子等行业已经设计和制造出大量的类型各异的自动化生产线。这些自动化生产线的使用，在提高劳动效率和产品的质量、改善工人劳动条件、降低能源消耗、节约材料等方面均取得了显著的成效。而提高劳动生产率，减轻的劳动强度，实现了安全生产，保障了产品质量，降低了成本这些目标正是中国现工业生产中不断追求的。 自动化生产线之所以能成为一个系统，缘于它是建立在机械技术、计算机技术、传感技术、驱动技术、接口技术等基础上的一门综合技术。它从系统工程观点出发，应用这些综合技术，根据生产的需要，对他们进行了有效地组织与综合，从而实现整体设备的最佳化.因此，自动化生产线虽源于流水生产线与流水生产线有相似之处，但其性能已经远远超过流水生产线，并有许多明显的不同。最主要的特点是自动化生产线吸纳具有统一的自动化控制系统，有较高的自动化程度，还具有比流水生产线更为严格的生产节奏，工作必须以一定的生产节拍经过各个工位完成预定的加工。 （三）由于生产的产品不同，各种类型的自动化生产线的大小不一，结构有别，功能各异。我们可以把自动化生产线分为五个部分： 1、机械本体部分 2、检测及传感器部分 3、控制部分 4、执行机构部分 5、动力源部分。从功能上来看，不论何种类型的自动化生产线都应具备最基本的四大功能：即运转功能、控制功能、检测功能和驱动功能。 运转功能在生产线中依靠动力源来提供。控制功能在自动生产线当中得以实现，是由微型机、单片机、可编程控制器或其他一些电子装置来承担完成的。在工作过程中，设在各
一、课题：＆1.1自动控制理论的发展史及内容 二、教学目的 知识：掌握什么是自动控制，自动控制控制原理的发展史和主要内容 技能：通过学习自动控制原理的发展进程了解本课程主要的任务 三、教学重点自动控制原理的主要内容 四、教学难点本课程的任务 五、教学方法：讲授法 六、教具教案、粉笔等 七、时间分配课题引入 10分钟讲授 85分钟作业布置 5分钟 八、作业布置 九、审批 十、教学内容 1、组织教学 2、导入新课 3、疑点讲解 ＆1.1自动控制理论的发展史及内容 一提到自动化很多人就会问自动化是什么？所谓自动化就是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动地进行操作或运行。广义的讲，自动化还包括模拟或再现人的自能活动。 自动化技术广泛用于工业、农业、国防、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务以及家庭等各方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展、放大人的功能和创新的功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。因此自动化是一个国家或社会现代化水平的重要标志。 在我国的古代，很多的能工巧匠就发明了许多原始的自动装置，以满足生产、生活和作战的需要。其中比较著名的就有以下几种： （1）指南车 指南车是中国古代用来指示方向的一种具有能自动离合齿轮系装置的车辆。指南车是
一种马拉的双轮独辕车，车箱上立一个伸臂的木人。《宋史·舆服志》中对指南车的构造和各齿轮大小和齿轮数都有详细的记载。 （2）铜壶滴漏 即漏壶，中国古代的自动计时装置，又称刻漏或漏刻。漏壶的最早记载见于《周记》。这种计时装置最初只有两个壶，由壶上滴水到下面的受水壶，液面使浮箭升起以示刻度（时间）。 （3）饮酒速度的自动调节 宋朝仇士良著的《岭外代答》（公元1178）蹭记载中国南方和西南方部落村民的一种习俗，就是常用长0.6米以上的饮酒管饮酒。在这种竹制饮酒管中有一条银制小鱼，作为可动的开关（即浮子式阀门）。这种阀门可用来保持均匀的饮酒速度。 （4）记里鼓车 中国古代有能自报行车里程的车制，是东汉以后出现的，由汉代改装而成，车中装设具有减速作用的传动齿轮和凸轮、杠杆等机构。车行一里，车上木人受凸轮牵动，由绳索拉起木人右臂击鼓一次，以表示车的里程。 （5）漏水转浑天仪 公元2世纪，中国东汉的天文学家张衡创制的一种天文表演仪器。它是一种用漏水推动的水运浑象，和现在的天球仪相似，可以用来实现天体运行的自动仿真。 （6）候风地动仪 公元132年东汉张衡发明的一种观察地震的自动检测仪器，它的工作原理涉及到检测地震信号的大小和方向。 （7）水运仪象台 北宋哲宗元祐三年，苏颂、韩公廉等人制成的水力天文装置。它既能演示或能观测天象，又能计时及报时。 中国古代人民在原始的自动装置的创造和发明上作出了辉煌的成就，也为后来自动化的发展奠定了基础。自动化的发展在世界的其他地方也有很大的发展。 公元一世纪古埃及和希腊的发明家页创造了教堂庙门自动开启、铜祭司自动洒圣水、投币式圣水箱等自动装置。17世纪以来，随着生产的发展，在欧洲的一些国家相继出现了多种自动装置，其中比较典型的有：法国物理学家B.帕斯卡在公元1642年发明的加法器;荷兰机械师C.惠更斯于公元1657年发明的钟表；英国机械师E.李在公元1745年发明带有风向控制的风磨；俄国机械师H.波尔祖诺夫于公元1765年发明了蒸气锅炉水位保持
《运动控制系统》 教案
绪 论(1学时) 教学目的、要求：本节主要介绍课程的性质、任务、特点以及自动控制系统中的一些基本概念 教学方式：采用多媒体课件。 教学设计：最初接触这一门课程，首先介绍课程的性质、解决任务、工程中的地位以及本课程的特点。讲解清楚教材的特点，选用教材的依据以及教师的讲解思路。初步使学生建立起本门课程的知识框架，用实际的工程事例激发学生的学习兴趣。 一、课程的性质、任务、特点、分类及工程应用 性质：理论与实践紧密结合的、自动化专业学生必修的专业技术课。 任务：研究自动控制系统的控制规律、研究交直流的各种调速方式。 特点：1）综合性强:涉及到的课程较多电子技术、变流、电拖、自控原理等； 2）实践性强: 与工程实际相联系； 3）通用性强: 工程应用实例： 机床的控制、家用电器、电力拖动 实验三个 共8学时，其中6学时为必做实验，2学时为选做实验。其特点：实践性强，时间占用较长。 二、讲课方式：多媒体讲解、黑板上讲解、课堂讨论、自学。 讲授方法有：传统式、启发式、逆向式、讨论式、探究式，展示最新科学技术等方式。 三、参考文献： 孙树朴等，《电力电子技术》，中国矿大出版社，2000，北京。 张明达，《电力拖动自动控制系统》，冶金工业出版社，1983，北京。 贺益康等《电力电子技术》，浙江大学出版社； 四、考核方式：笔试70分，实验10分，科技论文10分， 作业及课堂表现10分，科技活动奖励5分。 五、电力拖动自控系统一般概念（自动控制原理中已经学过） 1、开环系统 控制系统的分类 运动控制系统 过程控制系统、计算机控制 系统
2）闭环系统 增设了控制及反馈装置，利 用实测的参数作为反馈信息量， 与原先设定的指令相比较，以完 成自动调节作用。 3）综合自动化控制 4）系统的性能指标 一）系统的稳定性。 当扰动或给定值发生变化时，输出量将会偏离原来的稳定值。这时，通过内部自动调节，系统 可能回到（或接近）原来的稳定值或跟随给定值稳定下来。 二）系统的动态性能指标。 系统的对象和元件通常都具有一定的惯性（如机械惯性，电磁惯性，热惯性等）系统中各种 量值的变化不可能是突变的。因此从一个稳态过渡到新的稳态，都需要经历一段时间，亦即需要经 历一个过渡过程。 直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。 由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。因此，为了保持由浅入深的教学顺序，应 该首先很好地掌握直流拖动控制系统。
M08－3《自动化生产线的调试与维护》教学大纲 一、说明 1、课程的性质和内容 本课程是技工学校维修电工专业的一门集专业理论与技能训练于一体的课程。内容包括：模拟自动生产线、饮料灌装生产线等自动化生产线的原理与技能训练。 2、课程的任务和要求 本课程的任务是：使学生掌握与自动化生产线有关的专业理论知识、控制程序设计和调试、设备维护技能，培养学生理论联系实际和分析解决一般技术问题的能力，达到“国家职业标准”中级维修电工技术等级标准要求。 本课程的基本要求是： （1）掌握模拟自动生产线的组成、工作过程、电气控制原理。 （2）掌握模拟自动生产线控制程序的设计与调试方法，熟悉设备的维护方法。 （3）熟悉饮料灌装生产线的组成、工作过程、电气控制原理。 （4）掌握饮料灌装生产线的调试、维护方法。 3、教学中应注意的问题 在教学过程中，明确培养目标，突出职业教育的特点。加强直观教学，强化基本技能训练、综合技能训练等实践性教学环节，密切联系生产实际，使理论和实践有机地结合起来，着重培养学生分析和解决实际问题的能力。
二、学时分配表 备注：按周课时为35课时安排教学。 三、课程内容与要求 第一单元模拟自动生产线 教学要求： 1、掌握模拟自动生产线的组成、工作过程、电气控制原理。 2、掌握控制程序的设计与调试方法，熟悉设备的维护方法。教学内容： 课题一、上料检测工位 一、上料检测工位的组成 二、上料检测工位的操作方法及工作过程 三、PLC地址分配及编程方法 四、技能训练
五、思考题 课题二搬运工位 一、搬运工位的组成 二、搬运工位的操作方法及工作过程 三、PLC地址分配及编程方法 四、技能训练 五、思考题 课题三加工工位 一、加工工位的组成 二、加工工位的操作方法及工作过程 三、PLC地址分配及编程方法 四、技能训练 五、思考题 课题四、安装工位 一、安装工位的组成 二、安装工位的操作方法及工作过程 三、PLC地址分配及编程方法 四、技能训练 五、思考题 课题五、安装搬运工位 一、安装搬运工位的组成 二、安装搬运工位的操作方法及工作过程
《自动化生产线系统的安装与调试》学习总结 这个学期，开了一门课程叫《自动化生 产线系统的安装与调试》。上课的地点全都是在实训楼。这一点很好，因为，在实训 楼里面有与该课程配套的设备。我们在课 堂上，先听完老师讲完一段理论内容后， 就动手做实验。理论结合实践，这样，我 们的能力提高得很快。 这门课程一共开了十个星期，课程比较 紧凑。转眼间十个星期的实训时间就过了，在过去的十周内我们小组在自动化生产线 实验室进行了为期十周的实训练习。通过 这段时间的切身实践，我们收获了很多， 一方面学习到了许多以前没学过的专业知 识与知识的应用，另一方面还提高了自己 动手做项目的能力；还令我学会了一些如
何在社会中为人处事的道理。这门课程的 指导老师是刘老师。在实训拉开帷幕时， 指导老师刘老师首先给我们讲解了一下这 门课程的目的、要求、主要内容及任务安排。从他的讲解我们了解到这门课程主要 是针对THJDQG-3型光机电气一体化控制进行实验，这个机器是自动化生产线的模型。该 自动化生产线是由四个单元站，即上料单元、传动单元和机械手单元和仓储单元组成。我们的目的是实现自动化生产线整机 的上料、传动、机械手、仓储等4个工作单元的联调功能，并完成课程学习总结。 课程开始后，我们按照指导老师的要求，每9至11人组成一个小组，根据大家的工作习惯和相互了解情况，我们团队共有11位 成员组成，每个小组都有一个组长。组成 团队后，为了便于开展实训工作，同时也 能够使团队成员确定个人实训任务，根据
指导老师给定的要求，我们的主要任务就 是做好自动化生产线每个单元站的编程调 试工作。经过我小组的讨论后，决定三人 负责程序的设计编写；三人负责程序的调 试工作；三人负责设备的接线；两人负责 检查接线是否正确。整个实训过程中所有 队员都应该参与到程序的设计当中随时做 好对程序提供更好的解决方案。 这门课程，是对我们能力的进一步锻炼，也是一种考验。从中获得的诸多收获也是 很可贵的，是非常有意义的。不过在进行 当中困难是随处可见的。就像刚开始做第 一个单元的时候，我们在编写好程序准备 开始进行调试的时候。由于技术原因，电 脑和PLC一直无法连接，在经过多种途径都 无法解决问题的时候我们求助于指导老师 刘老师，原来调节电脑的搜索PLC波特率的 大小才使得电脑能够正常连接到PLC。还有
运动技能学习与控制 (作业)
第一章 1.简述运动技能的四个特征 （1）指向目标，即动作技能都有操作目标； （2）动作技能的操作具有随意性； （3）动作技能需要身体、头、和/或肢体的运动来实现任务目标； （4）为了实现技能的操作目标，需要对动作技能进行学习或再学习； 2.在金泰尔的分类法中，动作技能分类的两个纬度分别是什么？ （1）操作的环境背景特征：①调节条件 ②尝试间变化 （2）表征技能的动作功能：①身体定向 ②操纵 3.在金泰尔的分类系统中调节条件是指什么？ 调节条件是指技能操作中必然存在并影响操作者运动特征的环境背景。 第二章
1.什么是操作结果测量、操作过程测量？两者的差异？根据两者测量的方法举出三至四个运动教学中运动技能测量的例子。 （1）操作结果测量：指为了说明动作技能操作结果而进行测量。 （2）操作过程测量：为了说明在动作操作过程中运动控制系统某些方面的操作状态而进行的一种动作技能操作测量。 差异： ①操作结果测量没有提供产生操作结果前肢体或身体行为的任何信息； ②没有关于运动过程中参与工作的肌肉系统的活动信息； 举例： 操作结果测量：①一英里跑或打一个字所用的时间； ②从发令枪响到起跑动作开始的时间； ③垂直纵跳的高度； 操作过程测量：①动作过程中肢体经过的高度； ②动作过程中肢体运动速度； ③运动中加速或减速的模式；
2.简述简单反应时、选择反应时和辨别反应时及区别。 （1）简单反应时：指测试情景中只包含单一刺激并要求被试者做出单一反应动作，这时所测的反应时称为简单反应时。（2）选择反应时：指测试情景中包含两个或两个以上的信号，每个信号需要特定的反应形式，这时测得的反应时为选择反应时。 （3）辨别反应时：指测试情景中包含两个或两个以上的信号，但被试者只需对其中的一个做出反应，对其他信号不做反应，这时测得的反应时为辨别反应时。 区别：①从刺激信号的数量来判断是不是简单反应 时；②从做出的反应的信号数量来判断是不是辨别反应时。 3.将反应时分段的含义是什么？ （1）在刺激信号发出和肌肉活动开始之间存在一个时间间隔，这个间隔便是反应时的第一部分，称为前动作时（pre-motor time）； （2）第二部分是从肌肉活动增加到外显肢体动作真正开始之间的时距，称为动作时（motor time）。 4.运动时与反应时的区别
第二章工业机器人的机械结构和运动控制 章节目录 2.1 工业机器人的系统组成 2.1.1 操作机 2.1.2 控制器 2.1.3 示教器 2.2 工业机器人的技术指标 学习目标导入案例课堂认知扩展与提高本章小结思考练习 2.3 工业机器人的运动控制 2.3.1 机器人运动学问题 2.3.2 机器人的点位运动… 2.3.3 机器人的位置控制 课前回顾 何为工业机器人？ 工业机器人具有几个显著特点，分别是什么？ 工业机器人的常见分类有哪些，简述其行业应用。 学习目标 认知目标 *熟悉工业机器人的常见技术指标 *掌握工业机器人的机构组成及各部分的功能 *了解工业机器人的运动控制 能力目标 *能够正确识别工业机器人的基本组成 *能够正确判别工业机器人的点位运动和连续路径运动 导入案例 国产机器人竞争力缺失关键技术是瓶颈 众所周知，中国机器人产业由于先天因素，在单体与核心零部件仍然落后于日、美、韩等发达国家。虽然中国机器人产业经过30 年的发展，形成了较为完善的产业基础，但与发达国家相比，仍存在较大差距，产业基础依然薄弱，关键零部件严重依赖进口。整个机器人产业链主要分为上游核心零部件（主要是机器人三大核心零部件——伺服电机、减速器和控制系统，相当于机器人的“大脑”）、中游机器人本体（机器人的“身体”）和下游系统集成商（国内95% 的企业都集中在这个环节上）三个层面。 课堂认知 2.1 工业机器人的系统组成 第一代工业机器人主要由以下几部分组成：操作机、控制器和示教器。对于第二代及第三代工业机器人还包括感知系统和分析决策系统，它们分别由传感器及软件实现。
工业机器人系统组成 2.1.1 操作机 操作机（或称机器人本体）是工业机器人的机械主体，是用来完成各种作业的执行机构。它主要由机械臂、驱动装置、传动单元及内部传感器等部分组成。 关节型机器人操作机基本构造 机器人操作机最后一个轴的机械接口通常为一连接法兰，可接装不同的机械操作装置，如夹紧爪、吸盘、焊枪等。
《自动化生产线技术》教案 第次课( 年月日) 教学时数:2 学时 课题:供料单元得控制 教学目标: 1、了解供料单元得结构与工作过程 2、了解供料单元得气动控制过程 教学重点: 1、了解供料单元得气动控制。 2、供料单元得工作过程。 教学难点: 供料单元得气动控制 教学方法:讲授法(课件)、启发式教学法。 教学内容: 1、供料单元得结构与工作过程。 2、供料单元得气动控制过程。 教学过程: 供料单元得控制 一、供料单元得结构及其工作过程 供料单元得主要结构组成为:工件装料管,工件推出装置,支撑架,阀组,端子排组件,PLC,急停按钮与启动/停止按钮,走线槽、底板等。其中,机械部分结构组成如图1所示。
图1供料单元得主要结构组成 其中,管形料仓与工件推出装置用于储存工件原料,并在需要时将料仓中下层 得工件推出到出料台上。它主要由管形料仓、推料气缸、顶料气缸、磁感应接近开关、漫射式光电传感器组成。 工作原理:工件垂直叠放在料仓中,推料缸处于料仓得底层并且其活塞杆可从料仓得底部通过。当活塞杆在退回位置时,它与下层工件处于同一水平位置,而夹紧气缸则与次下层工件处于同一水平位置。在需要将工件推出到物料台上时,首先使夹紧气缸得活塞杆推出,压住次下层工件;然后使推料气缸活塞杆推出,从而把下层工件推到物料台上。在推料气缸返回并从料仓底部抽出后,再使夹紧气缸返回,松开次下层工件。这样,料仓中得工件在重力得作用下,就自动向下移动一个工件,为下一次推出工件做好准备。 二、供料单元得气动控制过程 ①气动控制元件 1、标准双作用直线气缸 双作用气缸就是指活塞得往复运动均由压缩空气来推动。图 2-3 就是标准双作用直线气缸得半剖面图。图中,气缸得两个端盖上都设有进排气通口,从无杆侧端盖气口进气时,推动活塞向前运动;反之,从杆侧端盖气口进气时,推动活塞向后运动。 双作用气缸具有结构简单,输出力稳定,行程可根据需要选择得优点,但由于就是利用