模塊一智能制造及制造裝備任務(wù)一智能制造及智能制造裝備認(rèn)知知識(shí)目標(biāo)1.了解工業(yè)革命發(fā)展的四個(gè)階段；2.了解智能制造的概念及國家智能制造發(fā)展戰(zhàn)略；3.理解智能裝備在智能制造中的地位及作用；4.了解智能控制及智能控制系統(tǒng)的基本概念；5.了解自動(dòng)化生產(chǎn)線的概念及發(fā)展過程；6.了解未來智能工廠的發(fā)展情況。

能力目標(biāo)1.能正確簡(jiǎn)述我國“三步走”實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo)；2.能正確描述智能裝備制造業(yè)在智能制造中的作用；3.能舉例簡(jiǎn)述具體自動(dòng)化生產(chǎn)線的應(yīng)用；4.能根據(jù)任務(wù)要求，正確識(shí)別及指出模擬自動(dòng)生產(chǎn)線各組成模塊；5.能根據(jù)任務(wù)要求，正確識(shí)別及指出智能控制工作平臺(tái)各組成模塊。素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)“智能制造，強(qiáng)國戰(zhàn)略”的理想信念及自信心；2.認(rèn)真細(xì)致、規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)穆殬I(yè)精神；3.培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的職業(yè)素養(yǎng)。

規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)（國家標(biāo)準(zhǔn)、職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、JIS工藝標(biāo)準(zhǔn)等）1.GB/T40647-2021《智能制造系統(tǒng)架構(gòu)》2.GB/T40659-2021《智能制造機(jī)器視覺在線檢測(cè)系統(tǒng)通用要求》3.GB/T40648-2021《智能制造虛擬工廠參考架構(gòu)》4.GB/T40654-2021《智能制造虛擬工廠信息模型》5.GB/T40655-2021《智能生產(chǎn)訂單管理系統(tǒng)技術(shù)要求》6.JISB0181-1998《工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)－數(shù)控機(jī)床－術(shù)語》7.JISB0185-2002《智能機(jī)器人術(shù)語》8.JISB3500-1990《可編程控制器術(shù)語》9.JISB3600-2004《工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)－生產(chǎn)信息規(guī)范－服務(wù)定義》●學(xué)習(xí)情境

2015年5月，我國發(fā)布《中國制造2025》文件，同樣指出要以推進(jìn)智能制造為制造業(yè)發(fā)展主攻方向，構(gòu)建以智能制造為重點(diǎn)的新型制造體系。這些戰(zhàn)略說明智能制造已成為制造業(yè)重要發(fā)展趨勢(shì)，促進(jìn)新的生產(chǎn)管理方式、商業(yè)運(yùn)營模式、產(chǎn)業(yè)發(fā)展形態(tài)的形成，將對(duì)全球工業(yè)的產(chǎn)業(yè)格局帶來重大的影響，進(jìn)而引發(fā)第四次工業(yè)革命。圖1-1-1智能制造及裝備制造

裝備制造業(yè)是制造業(yè)的核心和支柱，是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，是各行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)條件。高度發(fā)達(dá)的裝備制造業(yè)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)智能化的必要條件，也是一個(gè)國家的技術(shù)水平和綜合國力的集中體現(xiàn)?！瘾@取信息子任務(wù)1智能制造及制造裝備概述學(xué)習(xí)任務(wù)

通過查閱智能制造相關(guān)材料，了解工業(yè)革命發(fā)展的四個(gè)階段、國家智能制造發(fā)展戰(zhàn)略，以及裝備制造在智能制造中的作用，能對(duì)自動(dòng)生產(chǎn)線及未來智能工廠有基本的認(rèn)知。

任務(wù)目標(biāo)1.查閱相關(guān)資料，能簡(jiǎn)述工業(yè)革命發(fā)展的四個(gè)階段；2.能簡(jiǎn)述智能制造的概念及國家智能制造發(fā)展戰(zhàn)略；3.理解智能裝備在智能制造中的地位及作用；4.通過學(xué)習(xí)智能制造、制造裝備等知識(shí)內(nèi)容，進(jìn)一步加深對(duì)智能控制及智能控制系統(tǒng)的基本概念的理解；5.能簡(jiǎn)述自動(dòng)化生產(chǎn)線、智能工廠的概念及未來發(fā)展情況。表1-1-1本任務(wù)知識(shí)點(diǎn)列表序號(hào)知識(shí)點(diǎn)具體內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)索引1智能制造概述一、智能制造的背景二、智能制造的定義新知識(shí)2智能制造裝備概述一、智能制造裝備認(rèn)知1.工業(yè)機(jī)器人2.智能數(shù)控機(jī)床3.3D打印(增材制造)4.智能傳感器5.智能物流倉儲(chǔ)6.智能檢測(cè)與裝配裝備二、智能控制概述1.智能控制的基本概念2.智能控制的發(fā)展新知識(shí)3自動(dòng)生產(chǎn)線及智能工廠認(rèn)知一、自動(dòng)生產(chǎn)線認(rèn)知1.自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)際案例2.自動(dòng)生產(chǎn)線的概念3.自動(dòng)化生產(chǎn)線的發(fā)展概況二、智能工廠認(rèn)知新知識(shí)知識(shí)點(diǎn)活頁一

智能制造概述◆問題引導(dǎo)1.工業(yè)革命發(fā)展的4個(gè)階段是什么？

2.國外智能制造發(fā)展戰(zhàn)略是怎樣的？

3.我國“三步走”實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo)的內(nèi)容是什么？◆知識(shí)學(xué)習(xí)一、智能制造的背景1.制造業(yè)的發(fā)展歷程圖1-1-2工業(yè)革命發(fā)展的四個(gè)階段第1階段：工業(yè)1.0——機(jī)械化第2階段：工業(yè)2.0——電氣化第3階段：工業(yè)3.0——自動(dòng)化以數(shù)字化、自動(dòng)化為標(biāo)志，工廠大量采用由PC（微型計(jì)算機(jī)）、PLC（可編程序邏輯控制器）和單片機(jī)等控制的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)率、良品率、分工合作程度、機(jī)械設(shè)備壽命都得到了前所未有的提高。第4階段：工業(yè)4.0——智能化基于大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)融合的系統(tǒng)在生產(chǎn)中大規(guī)模使用，將使人類步入以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命2.國外智能制造發(fā)展的背景（1）德國——“工業(yè)4.0”

德國“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的本質(zhì)是以機(jī)械化、自動(dòng)化和信息化為基礎(chǔ)，建立智能化的新型生產(chǎn)模式與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。（2）美國——先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計(jì)劃

以“互聯(lián)網(wǎng)＋”制造為基礎(chǔ)的再工業(yè)化之路

作為先進(jìn)制造業(yè)的重要組成部分，以先進(jìn)傳感器、工業(yè)機(jī)器人和先進(jìn)制造測(cè)試設(shè)備等為代表的智能制造。（3）日本——物聯(lián)網(wǎng)升級(jí)制造模式物聯(lián)網(wǎng)升級(jí)制造模式工作組的主要目標(biāo)是：跟蹤全球制造業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的科技情報(bào)，通過政府與民營企業(yè)的通力合作，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)日本制造業(yè)的變革。（4）英國——英國工業(yè)2050戰(zhàn)略

2025年，英國的產(chǎn)業(yè)形態(tài)是按需制造、分布式制造和產(chǎn)品服務(wù)化，技術(shù)形態(tài)是新興技術(shù)群、數(shù)據(jù)網(wǎng)和智能基礎(chǔ)設(shè)施，整個(gè)制造形態(tài)和商業(yè)模式都將發(fā)生變革。（5）法國——新工業(yè)法國

實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)向數(shù)字制造、智能制造轉(zhuǎn)型，以生產(chǎn)工具的轉(zhuǎn)型升級(jí)帶動(dòng)商業(yè)模式變革；九大支點(diǎn)包括大數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)、環(huán)保汽車、新資源開發(fā)、現(xiàn)代化物流、新型醫(yī)藥、可持續(xù)發(fā)展城市、物聯(lián)網(wǎng)、寬帶網(wǎng)絡(luò)與信息安全及智能電網(wǎng)，旨在為“未來工業(yè)”提供支撐，提升人們?nèi)粘Ｉ畹馁|(zhì)量。3.我國智能制造之路

通過“三步走”實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo)：

第一步，到2025年，邁入制造強(qiáng)國行列；

第二步，到2035年，我國制造業(yè)整體達(dá)到世界制造強(qiáng)國陣營中等水平；

第三步，到中華人民共和國成立一百年時(shí)，我國制造業(yè)大國地位更加穩(wěn)固，綜合實(shí)力進(jìn)入世界制造強(qiáng)國前列，制造業(yè)主要領(lǐng)域具有創(chuàng)新引領(lǐng)能力和明顯競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，建成全球領(lǐng)先的技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)體系。圖1-1-3“三步走”實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo)十大重點(diǎn)領(lǐng)域包括：

新一代信息技術(shù)、高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術(shù)船舶、先進(jìn)軌道交通裝備，節(jié)能與新能源汽車、電力裝備、新材料、生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械、農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備。九大任務(wù)包括：

提高國家制造業(yè)創(chuàng)新能力，推進(jìn)信息化與工業(yè)化深度融合，強(qiáng)化工業(yè)基礎(chǔ)能力，加強(qiáng)質(zhì)量品牌建設(shè)，全面推行綠色制造，大力推動(dòng)重點(diǎn)領(lǐng)域突破發(fā)展，深入推進(jìn)制造業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，積極發(fā)展服務(wù)型制造和生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)，提高制造業(yè)國際化發(fā)展水平。五項(xiàng)重大工程包括：

國家制造業(yè)創(chuàng)新中心建設(shè)工程、智能制造工程、工業(yè)強(qiáng)基工程、綠色制造工程以及高端裝備創(chuàng)新工程。

同時(shí)，我國智能制造的發(fā)展還將分類開展流程制造、離散制造、智能裝備和產(chǎn)品、智能制造新業(yè)態(tài)新模式、智能化管理及智能服務(wù)六大重點(diǎn)行動(dòng)。二、智能制造的定義

廣義而論，智能制造是一個(gè)大概念，是先進(jìn)制造技術(shù)與新一代信息技術(shù)的深度融合，貫穿于產(chǎn)品、制造和服務(wù)全生命周期各個(gè)環(huán)節(jié)，以制造系統(tǒng)的集成實(shí)現(xiàn)制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，不斷提升企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量、效益及服務(wù)水平，推動(dòng)制造業(yè)創(chuàng)新、綠色、協(xié)調(diào)、開放以及共享發(fā)展。

美國能源部對(duì)智能制造的定義是：先進(jìn)傳感、儀器、監(jiān)測(cè)、控制和過程優(yōu)化的技術(shù)和實(shí)際的組合，它們將信息和通信技術(shù)與制造環(huán)境融合在一起，實(shí)現(xiàn)工廠和企業(yè)中能量、生產(chǎn)率和成本的實(shí)時(shí)管理。

智能制造一般指綜合集成信息技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)和智能自動(dòng)化技術(shù)在制造企業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)（如經(jīng)營決策、采購、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃、制造、裝配、質(zhì)量保證、市場(chǎng)銷售和售后服務(wù)等）融合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)企業(yè)研發(fā)、制造、服務(wù)和管理全過程的精確感知、自動(dòng)控制、自主分析和綜合決策，具有高度感知化、物聯(lián)化和智能化特征的一種新型制造模式?！鏊颊刂悄苤圃臁獜?qiáng)國戰(zhàn)略

政府工作報(bào)告提出，要實(shí)施以智能制造為特征的強(qiáng)國戰(zhàn)略，堅(jiān)持“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、質(zhì)量為先、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、人才為本”的基本方針，堅(jiān)持“市場(chǎng)主導(dǎo)、政府引導(dǎo)，立足當(dāng)前、著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)，整體推進(jìn)、重點(diǎn)突破，自主發(fā)展、開放合作”的基本原則。圖1-1-4智能制造——強(qiáng)國戰(zhàn)略

我國智能制造發(fā)展的總體思路是，堅(jiān)持走中國特色新型工業(yè)化道路，以促進(jìn)制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展為主題，以提質(zhì)增效為中心，以加快新一代信息技術(shù)與制造業(yè)融合為主線，以推進(jìn)智能制造為主攻方向，以滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國防建設(shè)對(duì)重大技術(shù)裝備的需求為目標(biāo)，強(qiáng)化工業(yè)基礎(chǔ)能力，提高綜合集成水平，完善多層次多類型人才培養(yǎng)體系，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，培育有中國特色的制造文化，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)由大變強(qiáng)的歷史跨越、由制造業(yè)大國向制造業(yè)強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的宏偉目標(biāo)。知識(shí)點(diǎn)活頁二

智能制造裝備概述◆問題引導(dǎo)1.裝備制造業(yè)是制造業(yè)的核心和支柱，智能制造離不開智能裝備的支撐，簡(jiǎn)述一下有哪些智能裝備？

2.什么是智能控制？什么是智能控制系統(tǒng)？

3.三種類型的智能控制系統(tǒng)分別是什么？

◆知識(shí)學(xué)習(xí)一、智能制造裝備認(rèn)知

智能制造離不開智能裝備的支撐，包括：高級(jí)數(shù)控機(jī)床、配備新型傳感器的智能機(jī)器人、智能化成套生產(chǎn)線等，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化、智能化、高效化。智能制造裝備定義為：

具有感知、決策、執(zhí)行功能的各類制造裝備的統(tǒng)稱。它是先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)的集成和深度融合。

智能制造裝備主要包括智能控制系統(tǒng)、自動(dòng)化成套生產(chǎn)線、智能儀器儀表、高檔數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等。圖1-1-5智能制造裝備產(chǎn)業(yè)的核心能力1.工業(yè)機(jī)器人

工業(yè)機(jī)器人(IndustrialRobot)是一種集成計(jì)算機(jī)技術(shù)、制造技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)并配備傳感器、人工智能系統(tǒng)的智能生產(chǎn)裝備。

主體由機(jī)器本體、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感裝置構(gòu)成，具有擬人化、自控制、可重復(fù)編程等特性。圖1-1-6工業(yè)機(jī)器人2.智能數(shù)控機(jī)床

智能數(shù)控機(jī)床是數(shù)控機(jī)床的高級(jí)形態(tài)，融合了先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)。圖1-1-7智能數(shù)控機(jī)床3.3D打印(增材制造)

3D打印技術(shù)以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，應(yīng)用可粘合材料，通過連續(xù)的物理層疊加，逐層增加材料來生成三維實(shí)體，因而又被稱為增材制造(AdditiveManufacturing，AM)，是融合了數(shù)字建模技術(shù)、機(jī)電控制技術(shù)、信息技術(shù)、材料科學(xué)與化學(xué)等諸多方面的前沿性、知識(shí)綜合性應(yīng)用技術(shù)。圖1-1-83D打印技術(shù)4.智能傳感器

智能傳感器(IntelligentSensor)是一種將待感知、待控制的參數(shù)量化并集成應(yīng)用于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的新型傳感器，具有高性能、高可靠性、多功能等特性，帶有微處理機(jī)系統(tǒng)，具有信息感知采集、診斷處理、交換的能力，是傳感器集成化與微處理機(jī)相結(jié)合的產(chǎn)物。5.智能物流倉儲(chǔ)

在工業(yè)4.0的智能工廠框架中，智能物流倉儲(chǔ)位于后端，是連接制造端和客戶端的核心環(huán)節(jié)，由硬件(智能物流倉儲(chǔ)裝備)和軟件(智能物流倉儲(chǔ)系統(tǒng))兩部分組成。圖1-1-9智能倉儲(chǔ)6.智能檢測(cè)與裝配裝備

智能檢測(cè)和裝配技術(shù)在航空航天、汽車零部件、半導(dǎo)體電子醫(yī)藥醫(yī)療等眾多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。

基于機(jī)器視覺的多功能智能自動(dòng)檢測(cè)裝備可以準(zhǔn)確分析目標(biāo)物體存在的各類缺陷和瑕疵，確定目標(biāo)物體的外形尺寸和準(zhǔn)確位置，進(jìn)行自動(dòng)化檢測(cè)、裝配。二、智能控制概述1.智能控制的基本概念（1）智能阿爾布斯(J.S.Albus)對(duì)“智能”的定義：在不確定的環(huán)境中做出合適動(dòng)作的能力。（2）智能控制IEEE控制系統(tǒng)協(xié)會(huì)將智能控制總結(jié)為：智能控制必須具有模擬人類學(xué)習(xí)和自適應(yīng)的能力。（3）智能控制系統(tǒng)薩里迪斯定義智能控制系統(tǒng)：用于驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器以實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)，而無需操作人員干預(yù)的系統(tǒng)。2.智能控制的發(fā)展

智能控制就是人工智能技術(shù)與自動(dòng)控制理論的交叉，歸納了如下3種類型的智能控制系統(tǒng)。（1）人作為控制器的控制系統(tǒng)

由于人具有識(shí)別、決策和控制等功能，因此對(duì)于不同的控制任務(wù)、不同的被控對(duì)象以及環(huán)境，具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)和自組織的功能，能自動(dòng)采取不同的控制策略以適應(yīng)不同的情況。（2）人機(jī)結(jié)合作為控制器的控制系統(tǒng)

在這樣的系統(tǒng)中，機(jī)器完成那些連續(xù)進(jìn)行的、并需要快速計(jì)算的常規(guī)控制任務(wù)；人則主要完成任務(wù)分配、決策以及監(jiān)控等任務(wù)。（3）無人參與的自主控制系統(tǒng)

最典型的例子是自主機(jī)器人。這時(shí)的自主式控制器需要完成問題求解和規(guī)劃、環(huán)境建模、傳感信息分析以及底層的反饋控制任務(wù)?！魡栴}引導(dǎo)1.簡(jiǎn)單介紹你所了解的自動(dòng)生產(chǎn)線有哪些？什么是自動(dòng)生產(chǎn)線？

2.自動(dòng)生產(chǎn)線的技術(shù)發(fā)展過程是怎樣的？

3.簡(jiǎn)單描述未來智能工廠是怎樣的？在認(rèn)知范圍內(nèi)，簡(jiǎn)述智能工廠包含哪些方面的內(nèi)容？

◆知識(shí)學(xué)習(xí)一、自動(dòng)生產(chǎn)線認(rèn)知1.自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)際案例知識(shí)點(diǎn)活頁三

自動(dòng)生產(chǎn)線及智能工廠認(rèn)知（1）全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線

實(shí)現(xiàn)無人化包裝和系統(tǒng)無縫對(duì)接，開發(fā)了全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線。圖1-1-10全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線全自動(dòng)包裝碼垛線流水線：

自動(dòng)上袋--自動(dòng)稱重包裝---夾袋裝置--折邊縫包機(jī)--倒袋機(jī)--整形輸送機(jī)--托盤庫與輸送設(shè)備--自動(dòng)碼垛機(jī)（機(jī)器人碼垛或高位碼垛）--人工叉車運(yùn)送至倉庫。（2）鋰電池全自動(dòng)生產(chǎn)線

鋰電池全自動(dòng)生產(chǎn)線，包括模塊組裝，電池包組裝，成品入庫等工序。圖1-1-11鋰電池全自動(dòng)生產(chǎn)線工藝流程2.自動(dòng)生產(chǎn)線的概念

自動(dòng)化生產(chǎn)線是在流水線的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來的。

不僅要求線體上各種機(jī)械加工的裝置能自動(dòng)地完成預(yù)定的各道工序及工藝過程，使產(chǎn)品成為合格的制品，而且要求在裝卸工件、定位夾緊、工件在工序間的輸送、工件的分揀甚至包裝等都能自動(dòng)地進(jìn)行，使其按照規(guī)定的程序自動(dòng)地進(jìn)行工作。我們稱這種自動(dòng)工作的機(jī)械電氣一體化系統(tǒng)為自動(dòng)生產(chǎn)線（簡(jiǎn)稱自動(dòng)線）。3.自動(dòng)化生產(chǎn)線的發(fā)展概況（1）應(yīng)用可編程控制器技術(shù)（2）應(yīng)用機(jī)械手、機(jī)器人技術(shù)（3）應(yīng)用傳感技術(shù)（4）應(yīng)用液壓和氣動(dòng)技術(shù)（5）應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛躍發(fā)展二、智能工廠認(rèn)知

智能工廠是實(shí)現(xiàn)智能制造的重要載體，主要通過構(gòu)建智能化生產(chǎn)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化分布生產(chǎn)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能化。圖1-1-12蔚來汽車世界級(jí)智能工廠●任務(wù)實(shí)施子任務(wù)2制造裝備智能控制系統(tǒng)認(rèn)知學(xué)習(xí)任務(wù)

本任務(wù)主要以模擬自動(dòng)生產(chǎn)線、智能控制工作平臺(tái)為載體，通過對(duì)模擬自動(dòng)生產(chǎn)線、智能控制工作平臺(tái)的結(jié)構(gòu)觀察、操作運(yùn)行，認(rèn)識(shí)各功能單元模塊的結(jié)構(gòu)配置和功能，識(shí)別相關(guān)傳感器，了解氣路系統(tǒng)，體驗(yàn)自動(dòng)生產(chǎn)線、智能控制工作平臺(tái)的工作過程。任務(wù)目標(biāo)1.能根據(jù)自動(dòng)生產(chǎn)線、智能控制工作平臺(tái)的相關(guān)資料，識(shí)別各單元模塊的結(jié)構(gòu)配置和功能；2.通過觀察實(shí)際實(shí)訓(xùn)設(shè)備，識(shí)別相關(guān)傳感器等器件，認(rèn)識(shí)氣路系統(tǒng)等內(nèi)容；3.在老師的指導(dǎo)下，體驗(yàn)自動(dòng)生產(chǎn)線、智能控制工作平臺(tái)的運(yùn)行工作過程，讓學(xué)生對(duì)生產(chǎn)線、智能裝備等從感性認(rèn)識(shí)到實(shí)際了解。設(shè)備及工具

設(shè)備及工具要求，如表1-1-2所示。序號(hào)設(shè)備及工具數(shù)量1模擬自動(dòng)生產(chǎn)線（設(shè)備）1臺(tái)2智能控制工作平臺(tái)（設(shè)備）1臺(tái)3六角螺絲、螺絲刀、斜口鉗等1套4導(dǎo)線、排線、扎帶、絕緣膠布等1套表1-1-2設(shè)備及工具實(shí)訓(xùn)活頁一

初識(shí)模擬自動(dòng)生產(chǎn)線一、初步認(rèn)識(shí)模擬自動(dòng)生產(chǎn)線圖1-1-14模擬自動(dòng)生產(chǎn)線模擬自動(dòng)生產(chǎn)線的組成主要由：

間歇式送料裝置、傳送帶、顏色識(shí)別裝置（光纖傳感器）、姿態(tài)監(jiān)測(cè)裝置（電容傳感器）、物性檢測(cè)裝置（電感傳感器）、水平推桿裝置、工件翻轉(zhuǎn)裝置、吸盤式移動(dòng)機(jī)械手（龍門機(jī)械手）裝置等功能單元的機(jī)械結(jié)構(gòu)，以及配套的電氣控制系統(tǒng)、氣動(dòng)回路系統(tǒng)組成。二、各單元模塊結(jié)構(gòu)及功能認(rèn)知1.間歇式送料單元圖1-1-15歇式送料單元（1）構(gòu)成

間歇式送料單元主要由：儲(chǔ)料倉、上料臺(tái)、推料桿（雙聯(lián)氣缸）、檢測(cè)有無工件傳感器（光纖傳感器）、氣缸位置檢測(cè)磁性開關(guān)、電磁閥等構(gòu)成。（2）功能

上料筒用于堆放圓形工件，送料筒內(nèi)裝有光纖傳感器，當(dāng)檢測(cè)光纖傳感器檢測(cè)到有工件時(shí)，光纖傳感器將信號(hào)傳輸給PLC，雙軸快速復(fù)位氣缸模塊再根據(jù)PLC的指令，自動(dòng)將圓形工件推送到變頻器輸送帶上。2.物料傳送單元（1）構(gòu)成

物料傳送單元主要由：直線皮帶、傳動(dòng)帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（AC220V三相交流變頻電機(jī)）、變頻器模塊、編碼器、顏色辨別傳感器、材質(zhì)辨別傳感器、姿勢(shì)辨別傳感、皮帶末端傳感器等組成。（2）功能

當(dāng)送料工作，把工件放到輸送帶上，變頻器通過PLC的程序控制，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)傳送帶工作，把工件移到檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行各種檢測(cè)。最后將工件移動(dòng)到尾端的吸盤進(jìn)行分揀。圖1-1-16物料傳送單元3.智能分揀單元（1）構(gòu)成

推料模塊主要由：推桿平臺(tái)、廢料推桿、廢料筒、電磁閥等構(gòu)成。（2）功能

該模塊主要用于執(zhí)行系統(tǒng)PLC程序設(shè)置的工作推入制定的回收箱內(nèi)。當(dāng)姿勢(shì)辨別傳感器檢測(cè)到工件的姿勢(shì)錯(cuò)誤。PLC程序驅(qū)動(dòng)推料氣缸快速推出，將當(dāng)前工件推到回收箱內(nèi)。4.姿態(tài)檢測(cè)及調(diào)整單元（1）構(gòu)成

姿態(tài)檢測(cè)及調(diào)整單元主要由：翻轉(zhuǎn)抓手氣缸、翻轉(zhuǎn)機(jī)械手升降氣缸、翻轉(zhuǎn)直流減速電機(jī)、翻轉(zhuǎn)左限位傳感器、翻轉(zhuǎn)右限位傳感器、電磁閥、磁性開關(guān)等構(gòu)成。（2）功能姿勢(shì)辨別傳感器檢測(cè)到的工件為反向擺放時(shí)，翻轉(zhuǎn)抓手下降，將工件夾起翻轉(zhuǎn)糾正。糾正后的工件最后被吸盤式機(jī)械手移載到相應(yīng)的位置上擺放。本翻轉(zhuǎn)式機(jī)械手可實(shí)現(xiàn)180度的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)輸送帶送來的工件不符合工藝，需要進(jìn)行姿勢(shì)糾正，機(jī)械手下降，機(jī)械手夾指動(dòng)作，將工件夾起。然后通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)把工件旋轉(zhuǎn)的180度，工件姿勢(shì)糾正后，工件由輸送帶送到下一工件站。圖1-1-17姿態(tài)檢測(cè)及調(diào)整單元5.工件入倉單元（1）構(gòu)成工件入倉單元主要由：龍門架、機(jī)械手移動(dòng)機(jī)構(gòu)（X軸、Y軸單軸氣缸）、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器、左移限位開關(guān)、右移限位開關(guān)、原點(diǎn)傳感器、磁性開關(guān)、電磁閥、真空發(fā)生器、吸盤升降氣缸等組成。（2）功能當(dāng)輸送帶將工件傳送到輸送帶末端時(shí)，皮帶末端傳感器檢測(cè)到工件到位，并將信號(hào)反饋給PLC。吸盤移動(dòng)機(jī)械手在PLC程序的驅(qū)動(dòng)下，Y軸氣缸下降，真空吸盤將工件吸住，最后移動(dòng)至指定位置放置。圖1-1-18工件入倉單元四、識(shí)別各單元模塊1.在模擬自動(dòng)生產(chǎn)線設(shè)備上，識(shí)別：間歇式送料單元、物料傳送單元、智能分揀單元、姿態(tài)檢測(cè)及調(diào)整單元、工件入倉單元等機(jī)械部件；2.識(shí)別模擬自動(dòng)生產(chǎn)線的各種不同的傳感器；3.識(shí)別模擬自動(dòng)生產(chǎn)線的氣路系統(tǒng)；4.演示及體驗(yàn)?zāi)M自動(dòng)生產(chǎn)線的工作過程，觀察生產(chǎn)線的工作過程。實(shí)訓(xùn)活頁二

初識(shí)智能控制工作平臺(tái)一、初步認(rèn)識(shí)智能控制工作平臺(tái)圖1-1-19智能控制工作平臺(tái)智能控制技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用平臺(tái)是在互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用背景下，以智能制造技術(shù)為基礎(chǔ)的綜合型智能（生產(chǎn)）控制教學(xué)實(shí)訓(xùn)設(shè)備。該實(shí)訓(xùn)工作平臺(tái)由：智能選送料模塊、加工裝配模塊、檢測(cè)拆解模塊、AGV小車輸送模塊、智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)模塊組成，配套相應(yīng)的電氣控制系統(tǒng)、氣動(dòng)回路系統(tǒng)。圖1-1-20智能控制工作平臺(tái)頂視圖二、各單元模塊結(jié)構(gòu)及功能認(rèn)知1.智能送料模塊（1）構(gòu)成智能送料模塊主要由：直線模組、絲桿模組、步進(jìn)電機(jī)、16宮格料倉、檢測(cè)傳感器、限位傳感器、氣缸、真空回路、安裝架等構(gòu)成.（2）功能當(dāng)16宮格的料倉放入工件后，按下啟動(dòng)工件掃描功能，龍門架X軸與Y軸絲桿模組便開始交替移動(dòng)工作，把料倉內(nèi)的工件掃描一遍并將相關(guān)的產(chǎn)品信息傳送至人機(jī)界面，工件被檢測(cè)識(shí)別后便可以在人機(jī)界面上選定所要的材料啟動(dòng)生產(chǎn)功能。圖1-1-21智能送料模塊2.智能輸送裝配模塊

智能輸送裝配模塊由三部分組成，分別為：柱形工件輸送模組、環(huán)形工件輸送模組、加工裝配轉(zhuǎn)盤模組組成。第一部分：柱形工件輸送模組（1）構(gòu)成柱形工件輸送模組由：模組支架、同步帶與同步輪、輸送帶、真空吸嘴、氣缸、電磁閥、步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)控制器等構(gòu)成。（2）功能

本模組通過輸送帶由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，工件輸送至定位塊位置后，1#氣缸帶動(dòng)整個(gè)裝配機(jī)構(gòu)經(jīng)導(dǎo)軌回到輸送帶位置，2#氣缸向下運(yùn)動(dòng)用吸嘴吸取工件后氣缸回縮，再由1#氣缸將整個(gè)裝配結(jié)構(gòu)伸出把工件帶至轉(zhuǎn)盤處實(shí)現(xiàn)裝配動(dòng)作。圖1-1-22柱形工件輸送模組第二部分：環(huán)形工件輸送模組（1）構(gòu)成

環(huán)形工件輸送模組由：模組支架、三相電機(jī)、輸送帶、旋轉(zhuǎn)氣缸、上下氣缸、三維機(jī)械手、電磁閥等組成。（2）功能本模組通過輸送帶由三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)，三相電機(jī)由變頻器控制，工件輸送至三維機(jī)械手下方后，上下氣缸動(dòng)作并開啟真空，將工件吸起并由旋轉(zhuǎn)氣缸將工件送出至加工站的進(jìn)料工位。圖1-1-23環(huán)形工件輸送模組第三部分：環(huán)形工件輸送模組（1）構(gòu)成

環(huán)形工件輸送模組由：固定支架、步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)控制器、減速箱、轉(zhuǎn)盤、氣缸、電磁閥組成。（2）功能智能輸送裝配模塊通過進(jìn)料工位放置環(huán)形工件后，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)工件到氣缸下方，氣缸向下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)模擬沖壓的加工動(dòng)作，然后工件轉(zhuǎn)至裝配工位，柱形工件由環(huán)形工件輸送模塊的機(jī)械手傳送過來，并在轉(zhuǎn)盤的裝配工位實(shí)現(xiàn)兩種工件的組合裝配，待裝配完工后轉(zhuǎn)至出料工位取走。圖1-1-24加工裝配轉(zhuǎn)盤模組3.搬運(yùn)機(jī)械手模塊（1）構(gòu)成

搬運(yùn)機(jī)械手模塊主要由：氣動(dòng)機(jī)械夾手、X軸、Y軸、Z軸、停止/復(fù)位/啟動(dòng)功能按鍵、控制模塊等組成。（2）功能

將組合裝配好的工件，通過搬運(yùn)機(jī)械手，把工件搬運(yùn)到檢測(cè)拆解模塊。搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)備與APP通過WiFi建立通信的，每臺(tái)工業(yè)機(jī)器人內(nèi)置有WIFI發(fā)射器，調(diào)試工業(yè)機(jī)器人時(shí)，必須要連接其WiFi。

圖1-1-25搬運(yùn)機(jī)械手模塊4.檢測(cè)拆解模塊（1）構(gòu)成

檢測(cè)拆解模塊主要由：模組支架、步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)控制器、排料氣缸、排料機(jī)構(gòu)、拆解氣缸、吸盤、吸件氣缸、光電開關(guān)、電磁閥等組成。（2）功能

分檢拆解模塊的功能是：由工業(yè)相機(jī)傳過來的數(shù)據(jù)，分辯合格品與不合格品的處理，當(dāng)不合格品運(yùn)至本模塊時(shí)由拆解氣缸將工件拆散，并通過排料氣缸將拆散的工件放入回收盒。如果運(yùn)送過來工件為合格品，那么由吸料氣缸將合格的工件送去下一站小車上。

圖1-1-26檢測(cè)拆解模塊5.AGV小車輸送模塊（1）構(gòu)成

AGV小車由主控STC12C5A60S2、紅外對(duì)射管檢測(cè)電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、紅外巡線傳感器電路等組成。（2）功能

AGV小車，底部配有8路循跡傳感器，可以實(shí)現(xiàn)直線、曲線、折線等各式軌跡的智能巡線功能。同時(shí)支持碰撞檢測(cè)，支持多種行駛路線預(yù)設(shè)等等，還可以通過藍(lán)牙對(duì)AGV小車進(jìn)行無線控制。

AGV小車依據(jù)色帶的顏色進(jìn)行巡線，并運(yùn)送已加工的合格工件至智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)的指定入庫地點(diǎn)。

圖1-1-27AGV智能小車6.智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)（1）構(gòu)成

智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)主要由：3x3立體倉、直角坐標(biāo)機(jī)械手、X軸模組、Z軸模組、Y軸旋轉(zhuǎn)氣缸、夾子氣缸、伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、立體倉庫泊位、電磁閥等組成。（2）功能

智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)通過直角坐標(biāo)系機(jī)械手實(shí)現(xiàn)成品件在3x3立體倉庫進(jìn)出庫功能，從而實(shí)現(xiàn)了能根據(jù)工作的需要按指定要求將加工好的成品件存入倉庫的指定地點(diǎn)，也能根據(jù)銷售計(jì)劃安排準(zhǔn)確的將被提貨成品取至指定的提貨平臺(tái)。

圖1-1-28智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)四、識(shí)別各單元模塊1.在智能控制工作平臺(tái)，識(shí)別：智能送料模塊、智能輸送裝配模塊、搬運(yùn)機(jī)械手模塊、智能檢測(cè)拆解模塊、AGV小車輸送模塊、智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)等機(jī)械部件；2.識(shí)別智能控制工作平臺(tái)的各種不同的傳感器；3.識(shí)別智能控制工作平臺(tái)的氣路系統(tǒng)；4.演示及體驗(yàn)智能控制工作平臺(tái)的工作過程，觀察智能控制工作平臺(tái)的工作過程?！衲芰ν卣怪悄苎b備產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況

我國高端裝備制造業(yè)已初具規(guī)模，除了在航空、造船、汽車、軌道交通等領(lǐng)域取得巨大成績(jī)之外，還逐漸形成了以北京、天津、山東、上海、江蘇、浙江、廣州、珠海、深圳、長(zhǎng)沙、武漢、西安、成都、重慶為中心的多個(gè)制造業(yè)核心區(qū)域。

但與發(fā)達(dá)國家相比，我國智能裝備制造業(yè)技術(shù)水平仍存在差距，尤其在關(guān)鍵零部件如：伺服電機(jī)、精密減速機(jī)、機(jī)器人控制器等方面的核心技術(shù)積累和自主生產(chǎn)能力較弱。關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)被國外廠商把持使得零部件價(jià)格居高不下，提高了國內(nèi)自動(dòng)化單元產(chǎn)品和自動(dòng)化設(shè)備的生產(chǎn)成本，削弱了國內(nèi)廠商的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。

智能裝備產(chǎn)業(yè)的浪潮已到，傳統(tǒng)制造業(yè)的升級(jí)空間巨大。未來，借助關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件、元器件、智能專用裝備的發(fā)展，尤其在精密和智能儀器與試驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域，對(duì)涉及石油化工、生物醫(yī)藥、環(huán)境監(jiān)測(cè)等產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，嚴(yán)格落實(shí)生產(chǎn)過程精密化、綠色化、自動(dòng)化、智能化，帶動(dòng)工業(yè)整體技術(shù)水平的提升將成為企業(yè)獲利最快、最正確途徑之一。拓展閱讀一、任務(wù)總結(jié)1.工業(yè)革命發(fā)展的四個(gè)階段：工業(yè)1.0——機(jī)械化、工業(yè)2.0——電氣化、工業(yè)3.0——自動(dòng)化、工業(yè)4.0——智能化。2.我國“三步走”實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo)：（1）到2025年，邁入制造強(qiáng)國行列；（2）到2035年，我國制造業(yè)整體達(dá)到世界制造強(qiáng)國陣營中等水平；（3）到中華人民共和國成立一百年時(shí)，我國制造業(yè)大國地位更加穩(wěn)固，綜合實(shí)力進(jìn)入世界制造強(qiáng)國前列。3.智能制造一般指綜合集成信息技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)和智能自動(dòng)化技術(shù)在制造企業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)融合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)企業(yè)研發(fā)、制造、服務(wù)和管理全過程的精確感知、自動(dòng)控制、自主分析和綜合決策，具有高度感知化、物聯(lián)化和智能化特征的一種新型制造模式。4.智能制造裝備定義為：具有感知、決策、執(zhí)行功能的各類制造裝備的統(tǒng)稱。它是先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)的集成和深度融合。智能制造裝備主要包括智能控制系統(tǒng)、自動(dòng)化成套生產(chǎn)線、智能儀器儀表、高檔數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等。5.IEEE控制系統(tǒng)協(xié)會(huì)將智能控制總結(jié)為：智能控制必須具有模擬人類學(xué)習(xí)和自適應(yīng)的能力。薩里迪斯定義智能控制系統(tǒng)：用于驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器以實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)，而無需操作人員干預(yù)的系統(tǒng)。●總結(jié)提升二、思考與練習(xí)1.填空題（1）工業(yè)革命發(fā)展的四個(gè)階段為：

、

、

、

。（2）實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo)，到2025年，我國將

。（3）智能制造裝備定義為：具有

、

、

的各類制造裝備的統(tǒng)稱。（4）模擬自動(dòng)生產(chǎn)線的組成主要由：

、

、智能分揀、姿態(tài)檢測(cè)及調(diào)整、工件入倉等功能單元組成。（5）智能控制工作平臺(tái)主要由：智能選送料模塊、加工裝配模塊、檢測(cè)拆解模塊、

、

組成。2.選擇題（1）智能制造裝備產(chǎn)業(yè)的核心能力主要體現(xiàn)在（

）、智能儀表和控制系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備、智能專用裝備等四大領(lǐng)域。A.新能源B.關(guān)鍵機(jī)車零部件

C.汽車

D.飛機(jī)（2）要實(shí)施以（

）為特征的強(qiáng)國戰(zhàn)略，堅(jiān)持“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、質(zhì)量為先、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、人才為本”的基本方針，堅(jiān)持“市場(chǎng)主導(dǎo)、政府引導(dǎo)，立足當(dāng)前、著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)，整體推進(jìn)、重點(diǎn)突破，自主發(fā)展、開放合作”的基本原則。（

）。A.經(jīng)濟(jì)B.社會(huì)C.智能制造D.工業(yè)4.0（3）傅京遜等提出了智能控制就是人工智能技術(shù)與自動(dòng)控制理論的交叉，歸納了如下3種類型的智能控制系統(tǒng)，以下不屬于的是（

）。A.人作為控制器的控制系統(tǒng)B.人機(jī)結(jié)合作為控制器的控制系統(tǒng)C.無人參與的自主控制系統(tǒng)D.流水線（4）按照規(guī)定的程序自動(dòng)地進(jìn)行工作，這種自動(dòng)工作的機(jī)械電氣一體化系統(tǒng)為（

）。A.自動(dòng)生產(chǎn)線B.智能工廠C.工業(yè)機(jī)器人D.智能制造3.簡(jiǎn)答題（1）簡(jiǎn)述我國“三步走”實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo)的內(nèi)容是什么？（2）簡(jiǎn)述智能裝備制造業(yè)的核心能力主要體現(xiàn)在哪幾個(gè)領(lǐng)域？（3）簡(jiǎn)述你了解的自動(dòng)生產(chǎn)線是怎樣的？請(qǐng)舉例說明。（4）在你的認(rèn)知范圍內(nèi)，簡(jiǎn)述未來智能工廠是怎樣的？模塊二制造裝備PLC技術(shù)應(yīng)用任務(wù)一智能送料單元的安裝與硬件調(diào)試知識(shí)目標(biāo)1.了解傳感器的概念及工作原理；2.了解氣缸、電磁閥的種類及工作原理；3.掌握三菱可編程控制器的工作原理及基本構(gòu)成；4.了解送料系統(tǒng)的作用；5.掌握電氣原理圖的識(shí)讀及繪制方法。

能力目標(biāo)1.能正確根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要選擇合適的氣缸；2.能正確簡(jiǎn)述智能送料的基本控制過程；3.能熟練對(duì)智能送料模塊的安裝與調(diào)試；4.能根據(jù)電氣原理圖的識(shí)別原則，正確識(shí)讀電氣原理圖；5.能正確對(duì)設(shè)備的電路、氣路進(jìn)行調(diào)試，學(xué)會(huì)調(diào)試方法。素養(yǎng)目標(biāo)1.科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的治學(xué)與工作的態(tài)度；2.培養(yǎng)學(xué)生的規(guī)范意識(shí)；3.培養(yǎng)學(xué)生自主探究、團(tuán)隊(duì)合作的意識(shí)。

規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)（國家標(biāo)準(zhǔn)、職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、JIS工藝標(biāo)準(zhǔn)等）1.GB/T14479-1993《傳感器圖用圖形符號(hào)》2.GB/T4728.1-2018《電氣簡(jiǎn)圖用圖形符號(hào)》3.GB/T786.1-1993《液壓氣動(dòng)圖形符號(hào)》4.JISC0617-10-1999《電氣圖形符號(hào)》5.JISB8373-1993《氣動(dòng)二通電磁閥》6.JISB8374-1993《氣動(dòng)三通電磁閥》●學(xué)習(xí)情境

以工業(yè)4.0為核心概念的智能制造正在主導(dǎo)新一輪的技術(shù)革命，并在全球范圍內(nèi)引發(fā)了新一輪的工業(yè)轉(zhuǎn)型競(jìng)賽。中國制造業(yè)升級(jí)已經(jīng)是所有工廠都不可避免的浪潮，只有適應(yīng)時(shí)代的召喚，才能把握主動(dòng)權(quán)。圖2-1-1模擬集中自動(dòng)供料系統(tǒng)智能送料系統(tǒng)認(rèn)知一、送料機(jī)構(gòu)（系統(tǒng)）系統(tǒng)作用

自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)指能按規(guī)定要求和既定程序進(jìn)行運(yùn)作，人只需要確定控制的要求和程序，不用直接操作的送料機(jī)構(gòu)。即把物品從一個(gè)位置送到另一個(gè)位置，期間不需人為干預(yù)即可準(zhǔn)確完成的機(jī)構(gòu)，一般具有檢測(cè)裝置，送料裝置等。(a)振動(dòng)盤自動(dòng)送料機(jī)(b)彈夾式送料機(jī)構(gòu)圖2-1-2自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)二、各種送料裝置介紹1.推料裝置(a)料倉(b)推料2.料盤送料裝置圖2-1-3推料裝置圖2-1-4料盤送料裝置3.龍門機(jī)械手選送料裝置圖2-1-5龍門機(jī)械手選送料裝置三、各行業(yè)先進(jìn)送料技術(shù)1.食品行業(yè)（視覺相機(jī)+機(jī)器人）圖2-1-6并聯(lián)機(jī)器人2.手機(jī)行業(yè)圖2-1-7工業(yè)機(jī)器人3.汽車行業(yè)圖2-1-8智能送料系統(tǒng)●獲取信息子任務(wù)1智能送料單元認(rèn)知學(xué)習(xí)任務(wù)

通過查閱智能送料單元的相關(guān)材料，對(duì)當(dāng)前智能送料技術(shù)有基本認(rèn)識(shí)；能正確識(shí)別智能送料單元所涉及的核心器件、傳感器、氣缸等內(nèi)容。查閱參考資料，能規(guī)范使用相關(guān)的器件及模塊。

任務(wù)目標(biāo)1.通過查閱相關(guān)資料，能簡(jiǎn)述智能送料的基本控制過程；2.通過學(xué)習(xí)生產(chǎn)線中常用智能送料的基本知識(shí)，進(jìn)一步加深對(duì)當(dāng)前智能送料模塊的了解；3.查閱核心器件三菱PLC、光纖傳感器、電磁閥、磁性開關(guān)等參考資料，熟悉接線方法，并能按照職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求規(guī)范使用。表2-1-1本任務(wù)知識(shí)點(diǎn)列表序號(hào)知識(shí)點(diǎn)具體內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)索引1傳感器1.直線氣缸的磁性開關(guān)（D-Z73、D-C73）2.光纖傳感器（E3X-NA41）新知識(shí)2電磁閥1.電磁閥的分類2.方向控制閥的通口數(shù)和基本機(jī)能3.電磁閥的配管方式4.電磁閥的接線方式新知識(shí)3推料氣缸1.氣缸的分類2.常見氣缸的工作原理和用途新知識(shí)4三菱PLC（FX2N）1.可編程序控制器的功能特點(diǎn)2.PLC的性能指標(biāo)3.PLC基本構(gòu)成新知識(shí)知識(shí)點(diǎn)活頁

智能送料系統(tǒng)器件識(shí)別及應(yīng)用◆問題引導(dǎo)1.什么是傳感器？傳感器工作原理是怎樣的？2.電磁閥的分類有哪幾種？電磁閥工作原理是怎樣的？

3.氣缸的分類有哪幾種？常見氣缸工作原理是怎樣的？

4.什么是可編程控制器？可編程控制器的基本構(gòu)成？可編程控制器的特點(diǎn)有哪些？◆知識(shí)學(xué)習(xí)一、傳感器

傳感器用于感知外部信息，用于檢測(cè)位置、顏色等信息，并且把相應(yīng)的信號(hào)輸入給PLC等控制器進(jìn)行處理，在模擬自動(dòng)生產(chǎn)線的智能送料模塊，使用到傳感器有磁性開關(guān)、光纖傳感器等。表2-1-2傳感器列表1.磁性開關(guān)

磁性開關(guān)是一種利用磁場(chǎng)信號(hào)來控制的線路開關(guān)的器件。常見磁性開關(guān)實(shí)物如圖2-1-2所示。圖2-1-9常見磁性開關(guān)實(shí)物（1）磁性開關(guān)功能

磁性傳感器又稱為磁性開關(guān)，是液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)中常使用的傳感器，磁性開關(guān)可以直接安裝在氣缸缸體上，當(dāng)帶有磁環(huán)的活塞移動(dòng)到磁性開關(guān)所在位置時(shí)，磁性開關(guān)內(nèi)的兩個(gè)金屬簧片在磁環(huán)磁場(chǎng)的作用下吸合，發(fā)出信號(hào)。的變革。（2）工作原理以氣缸為例說明磁性開關(guān)的工作原理，如圖2-1-10所示，在氣缸上，磁性開關(guān)主要用于檢測(cè)氣缸活塞的位置，當(dāng)有磁性物質(zhì)接近，磁性開關(guān)便會(huì)動(dòng)作，并輸出信號(hào)。圖2-1-10氣缸移位控制（3）使用方法

磁性開關(guān)的信號(hào)輸出是由兩根線引出，分別為棕色和藍(lán)色，藍(lán)色接入PLC公共端子，棕色接入PLC的輸入端子。（4）磁性開關(guān)安裝使用要求

圖2-1-11磁性開關(guān)及其應(yīng)用2.光纖傳感器（E3X-NA41）（1）光纖傳感器的功能

送料倉內(nèi)裝有光纖傳感器，用以檢測(cè)是否有工件輸送到輸送帶進(jìn)行檢測(cè)。有工件時(shí)，光纖傳感器將信號(hào)傳輸給PLC，用戶PLC程序輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)使送料氣缸向前伸出，將工件送至輸送帶上進(jìn)行下一步的工作。（2）工作原理

光纖型傳感器由光纖檢測(cè)頭、光纖放大器兩部分組成，放大器和光纖檢測(cè)頭是分離的兩個(gè)部分，光纖檢測(cè)頭的尾端有兩條光纖，使用時(shí)分別插入放大器的兩個(gè)光纖孔。光纖傳感器也是光電傳感器的一種。光纖傳感器組件如圖2-1-12所示。圖2-1-12光纖傳感器組件（3）使用方法

當(dāng)光纖傳感器靈敏度調(diào)得較小時(shí)，用于反射性較差的黑色物體，光電探測(cè)器接收到較少反射信號(hào)；而反射性較好的白色物體，光電探測(cè)器就可以接收到較多反射信號(hào)。光纖傳感器有三根引出線的，棕色的為電源線正極，藍(lán)色的為電源線負(fù)極接PLC的輸入公共端，黑色為傳感器的信號(hào)輸出端（接PLC的信號(hào)輸入端）。

圖2-1-13給出了放大器單元的俯視圖，調(diào)節(jié)其中部的8旋轉(zhuǎn)靈敏度高速旋鈕就能進(jìn)行放大器靈敏度調(diào)節(jié)（順時(shí)針旋轉(zhuǎn)靈敏度增大）。調(diào)節(jié)時(shí)，會(huì)看到“入光量顯示燈”發(fā)光的變化。當(dāng)探測(cè)器檢測(cè)到物料時(shí)，“動(dòng)作顯示燈”會(huì)亮，提示檢測(cè)到物料。圖2-1-13光纖傳感器放大器單元的俯視圖二、電磁換向閥

電磁換向閥屬于方向控制閥，改變和控制氣流流動(dòng)方向的元件稱為方向控制閥。

電磁控制是用電磁鐵產(chǎn)生的電磁力直接推動(dòng)閥芯來實(shí)現(xiàn)換向的一種電磁控制閥。電磁閥控制啟動(dòng)電源為DC24V，根據(jù)線圈電源的ON/OFF。使電磁閥蕊來回動(dòng)作，從而控制執(zhí)行氣缸的伸出及復(fù)位功能。1.電磁閥的分類

根據(jù)閥芯復(fù)位的控制方式可分為單電控和雙電控。如圖2-1-15所示。圖2-1-15電磁換向閥單控與雙控電磁閥的特性：2.方向控制閥的通口數(shù)和基本機(jī)能

電磁閥包括二位五通單電控閥、二位五通雙電控閥及三位五通電控閥，均作為各自啟動(dòng)執(zhí)行元件控制之用，如圖2-1-16所示。圖2-1-16二位五通電磁閥3.電磁閥的配管方式

閥的氣管聯(lián)接方式有：法蘭連接；法蘭連接主要用于大通徑的閥，如公稱通徑在32mm以上的閥。管式連接；管式連接多用于簡(jiǎn)單的氣路系統(tǒng)中，或采用快速接頭的系統(tǒng)中。板式連接；板式連接裝卸方便，修理時(shí)不必拆卸管道。集裝式(閥島、匯流板)連接。4.電磁閥的接線方式圖2-1-17集裝式基本結(jié)構(gòu)圖2-1-18電磁閥的接線方式三、氣缸

氣缸是氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行元件，它是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。氣缸有作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的和作往復(fù)擺動(dòng)的兩類。1.氣缸的分類

氣缸其結(jié)構(gòu)、形狀有多種形式，分類方法也很多，常用的有以下幾種：（1）按壓縮空氣作用在活塞端面上的方向，可分為單作用氣缸和雙作用氣缸。（2）按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為活塞式氣棚、葉片式氣缸、薄膜式氣棚、氣液阻尼缸等。（3）按安裝方式可分為耳座式、法蘭式、軸銷式和凸緣式。（4）按氣缸的功能可分:普通氣缸和特殊氣缸。2.常見氣缸的工作原理和用途

作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的氣缸又可分為單作用、雙作用、薄膜式、氣液阻尼和沖擊氣缸5種。（1）單作用氣缸：如圖2-1-19所示，單作用氣缸只有一腔可輸入壓縮空氣，實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。（2）雙作用氣缸：氣缸活塞兩側(cè)都有氣壓力，來實(shí)現(xiàn)前進(jìn)或者后退動(dòng)作。（3）薄膜式氣缸：是一種利用壓縮空氣通過膜片推動(dòng)活塞桿作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的氣缸。（4）氣液阻尼缸：氣液阻尼缸又叫氣液穩(wěn)速缸，是氣壓缸和液壓缸的組合缸，用氣壓缸產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，用液體的不可壓縮性和液壓缸的阻尼調(diào)節(jié)作用獲得相對(duì)平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)。（5）沖擊氣缸：沖擊氣缸是一種專門為了滿足對(duì)沖擊力有較高要求的場(chǎng)合而開發(fā)的一種特殊功能氣缸。圖2-1-19單作用氣缸圖2-1-20雙作用氣缸四、三菱PLC

可編程序控制器（ProgrammableLogicController），簡(jiǎn)稱PLC，是在繼電順序控制基礎(chǔ)上發(fā)展起來的以微處理器為核心的通用的工業(yè)自動(dòng)化控制裝置。1.可編程序控制器的功能特點(diǎn)（1）邏輯控制（2）定時(shí)控制（3）計(jì)數(shù)控制（4）步進(jìn)順序控制（5）對(duì)控制系統(tǒng)的監(jiān)控（6）數(shù)據(jù)處理（7）通信和聯(lián)網(wǎng)（8）輸入/輸出接口調(diào)理功能（9）人機(jī)界面功能2.PLC的性能指標(biāo)Fx系列PLC個(gè)部分含義：FX后參數(shù)意義如下：（1）系列序號(hào)：即系列名稱，如0S、0N、1S、1N、2N、2NC、3U等。（2）I/O總點(diǎn)數(shù)：10~256。（3）單元類型：M(基本單元)、E（輸入輸出混合擴(kuò)展單元與擴(kuò)展模塊）、EX（輸入專用擴(kuò)展模塊）、EY（輸出專用擴(kuò)展模塊）。（4）輸出形式：R（繼電器輸出）、T(晶體管輸出)、S（晶閘管輸出）。（5）若特殊品種缺省，通常指AC電源、DC輸入、橫式端子排，其中繼電器輸出：2A/1點(diǎn)；晶體管輸出：0.5A/1點(diǎn)；晶閘管輸出：0.3A/1點(diǎn)。例如FX2N---40MR，其參數(shù)含義為三菱FX2NPLC，有40個(gè)I/O點(diǎn)的基本單元，繼電器輸出型。3.PLC基本構(gòu)成（1）CPU：中央處理器（2）ROM：系統(tǒng)存儲(chǔ)器（3）RAM：用戶存儲(chǔ)器（4）輸入接口電路（5）輸出接口電路（6）電源●任務(wù)實(shí)施子任務(wù)2智能送料單元的檢測(cè)及調(diào)試學(xué)習(xí)任務(wù)

本任務(wù)主要以模擬自動(dòng)生產(chǎn)線平臺(tái)為載體，通過對(duì)模擬自動(dòng)生產(chǎn)線平臺(tái)的結(jié)構(gòu)觀察、操作運(yùn)行，認(rèn)識(shí)各功能單元模塊的結(jié)構(gòu)配置和功能，識(shí)別相關(guān)傳感器，了解氣路系統(tǒng)，體驗(yàn)自動(dòng)生產(chǎn)線平臺(tái)的工作過程。任務(wù)目標(biāo)1.能根據(jù)自動(dòng)生產(chǎn)線的相關(guān)資料，識(shí)別各單元模塊的結(jié)構(gòu)配置和功能；2.通過觀察實(shí)際實(shí)訓(xùn)設(shè)備，識(shí)別相關(guān)傳感器等器件，認(rèn)識(shí)氣路系統(tǒng)等內(nèi)容；3.在老師的指導(dǎo)下，體驗(yàn)自動(dòng)生產(chǎn)線的運(yùn)行工作過程，讓學(xué)生對(duì)生產(chǎn)線、智能裝備等從感性認(rèn)識(shí)到實(shí)際了解。設(shè)備及工具

設(shè)備及工具要求，如表2-1-3所示。表2-1-3設(shè)備及工具序號(hào)設(shè)備及工具數(shù)量1智能控制工作平臺(tái)（設(shè)備）1臺(tái)2計(jì)算機(jī)及軟件環(huán)境：（1）三菱編程軟件：GXDeveloper1套3萬用表1個(gè)4內(nèi)六角螺絲刀、螺絲刀、斜口鉗等1套5相關(guān)導(dǎo)線、排線等1套實(shí)訓(xùn)活頁一

電氣元件的安裝一、電氣控制原理圖的識(shí)讀及繪制1.電氣控制原理圖的識(shí)讀

電氣控制原理圖是用國家統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號(hào)，把儀器及各種電器設(shè)備按電路原理合理地連接起來，然后再進(jìn)行適當(dāng)排列而繪制出的圖。2.電氣原理圖的繪制

電氣控制原理圖是根據(jù)所要達(dá)到的控制過程需要的控制信號(hào)和被控制設(shè)備及控制要求繪制出來的，因此，繪制電氣控制原理圖首先要分析控制過程和控制要求，然后按一定的步驟來完成。二、電氣線路的安裝工藝要求1.根據(jù)行線多少和導(dǎo)線截面，估算和確定槽板的規(guī)格型號(hào)。配線后，宜使導(dǎo)線占有槽板內(nèi)空間容積約70％左右。2.規(guī)劃槽板的走向，并按一定合理尺寸裁割槽板。3.槽板換向應(yīng)拐直角彎，銜接方式宜用橫、豎各45。角對(duì)插方式。4.槽板與器件之間的間隔要適當(dāng)，以方便壓線和換件。5.槽板安裝要緊固可靠，避免敲打而引起破裂。6.所有行線的兩端，應(yīng)無一遺漏地、正確地套裝與原理圖一致編號(hào)的線頭碼。這一點(diǎn)比板前配線方式要求得更為嚴(yán)格。7.應(yīng)避免槽板內(nèi)的行線過短而拉緊，應(yīng)留有少量裕度。槽板內(nèi)的行線也應(yīng)盡量減少交叉。8.穿出槽板的行線，要盡量保持橫平豎直，間隔均勻，高低一致，避免交叉。三、電氣元件的安裝（一）氣缸的安裝1.氣缸安裝時(shí)注意事項(xiàng)。2.氣缸的安裝形式氣缸的安裝形式?jīng)Q定方法：根據(jù)負(fù)荷運(yùn)動(dòng)方向決定氣缸的安裝形式，如表2-1-4所示。表2-1-4氣缸的安裝形式（二）光纖傳感器的安裝1.光纖傳感器的使用注意事項(xiàng)2.光纖傳感器的拆裝

光纖傳感器由放大器單元、光纖單元和配線接插件單元三個(gè)組件組成，下面分別介紹光纖傳感器的三個(gè)組件的拆裝。（1）放大器單元的安裝

將光纖傳感器放大器單元中與光纖單元相連接的一側(cè)的鉤爪嵌入固定導(dǎo)軌后，再壓下直到掛鉤完全鎖定，如圖2-1-29所示。圖2-1-29放大器單元安裝示意圖（2）放大器單元的拆卸

如圖2-1-30所示，壓住1方向后，將光纖傳感器插入部往2的方向提，即可將放大器單元拆卸下來。（3）配線接插件單元的安裝

將配線插件單元插入放大器單元的母接插件中，直到發(fā)出“咔”的聲音，如圖2-1-31所示。（4）配線接插件單元的拆卸

滑動(dòng)子接插件，按下接插件的扳鈕，使母/子接插件完全分離，如圖2-1-32所示。圖2-1-30放大器單元拆卸示意圖圖2-1-31配線插件連接示意圖圖2-1-32配線接插件拆卸示意圖（5）光纖單元的安裝

按1打開保護(hù)罩，按2打開鎖定撥桿，按3將光纖插入放大器單元插入口并確保插到底部，再按4將鎖定撥桿撥回原來位置固定住光纖，最后蓋上保護(hù)罩，如圖2-1-33所示。

光纖的插入位置要到位，具體位置要求如圖2-1-34所示。如不完全插入可能會(huì)引起檢測(cè)距離下降。圖2-1-33光纖單元安裝示意圖圖2-1-34光纖的插入位置示意圖（6）光纖單元的拆卸打開保護(hù)罩，解除鎖定扳鈕，然后拔出光纖，如圖2-1-35所示。圖2-1-35光纖單元拆卸示意圖3.光纖傳感器靈敏度的調(diào)節(jié)

光纖傳感器的放大器單元采用的是如圖2-1-36所示的E3X-NA11光量條顯示帶旋鈕設(shè)定型放大器。它帶有8個(gè)檔位的靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕；通過定時(shí)開關(guān)可以開/關(guān)40ms延時(shí)斷電功能；利用動(dòng)作模式切換開關(guān)可以進(jìn)行常開輸出和常閉輸出的切換。圖2-1-36E3X-NA11放大器面板構(gòu)成這種光纖傳感器反射入光量與放大器入光量指示燈的關(guān)系如圖2-1-37所示。圖2-1-37E3X-NA11入光量與指示燈的關(guān)系實(shí)訓(xùn)活頁二電氣線路的安裝及硬件調(diào)試一、氣路安裝及調(diào)試1.氣管的連接與綁扎

氣動(dòng)系統(tǒng)的安裝首先應(yīng)保證運(yùn)行可靠、布局合理、安裝工藝正確，方便將來維修檢測(cè)。根據(jù)氣動(dòng)原理圖對(duì)氣路進(jìn)行連接，一般采用紫銅管卡套式連接和尼龍軟管快插式連接兩種，套式接頭安裝牢固可靠，常用于定型產(chǎn)品。本任務(wù)自動(dòng)生產(chǎn)線設(shè)備采用是尼龍軟管快插式，如圖2-1-38所示。圖2-1-38尼龍軟管快插式2.安裝工藝及步驟（1）首先必須按圖核對(duì)元件的型號(hào)和規(guī)格，認(rèn)清各氣動(dòng)元件的進(jìn)、出口方向；（2）根據(jù)各元器件在工作臺(tái)上的位置量出各元件間所需管子的長(zhǎng)度，長(zhǎng)度選取要合理，避免氣管過長(zhǎng)或過短；（3）走線盡量避開設(shè)備工作區(qū)域，防止對(duì)設(shè)備動(dòng)作干擾;氣管應(yīng)利用塑料扎帶綁扎起來，綁扎間距為50~80mm,間距均勻；（4）注意壓力表要垂直安裝，表面朝向要便于觀察。3.氣路檢查與元件動(dòng)作調(diào)試

打開氣源開關(guān)，緩緩調(diào)節(jié)調(diào)壓閥使壓力逐漸升高至0.4MPa左右，再檢查每一個(gè)管接頭處是否有漏氣現(xiàn)象。如有，必須先把它排除，確保通氣后各個(gè)氣缸能回到初始位置。對(duì)每一路的電磁閥進(jìn)行手動(dòng)換向和通電換向。最后，通過調(diào)節(jié)氣壓和節(jié)流閥來調(diào)節(jié)氣缸的運(yùn)動(dòng)速度，使各個(gè)氣缸平穩(wěn)運(yùn)行，速度基本保持一致。二、電路安裝及調(diào)試1.傳感器的電路連接

直流三線式傳感器有棕色、藍(lán)色和黑色三根連接線，其中兩根線接直流電源（棕色線(BN)接直流電源“+”，藍(lán)色線（BU)接直流電源“一”)，黑色線(BK)為信號(hào)線，接信號(hào)輸入端。直流兩線式傳感器有藍(lán)色和棕色兩根連接線，其中藍(lán)色線（BU)接公共端，棕色線（BN)接信號(hào)輸入端。傳感器電路連接示意圖如圖2-1-40所示。

（b）直流兩線式（a）直流三線式

圖2-1-40傳感器電路連接示意圖4.氣路圖的識(shí)讀

智能送料單元的氣路圖如圖2-1-39所示。送料單元的氣動(dòng)控制主要由一個(gè)兩位五通電磁閥，一個(gè)送料氣缸組成。氣缸的初始狀態(tài)為縮回狀態(tài)，給電磁閥供電后，氣缸伸出，把工件推出傳送帶。圖2-1-39智能送料單元?dú)饴穲D2.電路的安裝工藝要求（1）連接導(dǎo)線選用正確。（2）電路各連接點(diǎn)連接可靠、牢固，外露銅絲最長(zhǎng)不能超過2mm。（3）進(jìn)接線排的導(dǎo)線都要編號(hào)，并套好號(hào)碼管。（4）同一接線端子的連接導(dǎo)線最多不能超過2根。3.光纖傳感器的電路連接

給光纖傳感器提供合適的工作電壓，一般我們選用DC24V的電源給傳感器供電。進(jìn)行電路安裝時(shí)，將棕色線接電源的“+”，藍(lán)色線接電源的“-”，黑色線接信號(hào)輸入端。當(dāng)傳感器用來為PLC提供信號(hào)時(shí)，可按如圖2-1-41所示的電氣原理圖接線。圖2-1-41光纖傳感器接線原理圖

連接線路時(shí)，傳感器的引出線一般通過接線端子排與電源及PLC相連接，具體的連接方法和步驟可參考圖2-1-42。圖2-1-42光纖傳感器電路連接的方法和步驟4.光纖傳感器的調(diào)試

光纖傳感器不僅能檢測(cè)到是否有工件，還可以區(qū)分不同顏色的工件，因此除了要求其安裝位置、方法和安裝線路正確，傳感器本身完好外，還要求其靈敏度調(diào)節(jié)準(zhǔn)確，這樣才能達(dá)到要求的檢測(cè)目的。如果要求區(qū)分不同顏色，就要對(duì)不同的工件進(jìn)行調(diào)試。具體的調(diào)試步驟如下:（1）接通電源前，檢查傳感器的安裝是否牢固。（2）檢查電路連接是否滿足工藝要求，并用萬用表檢測(cè)電路連接是否可靠。（3）將工作模式切換開關(guān)置于“L”。(光纖傳感器有“L”和“D”兩種工作模式可供選擇，當(dāng)置于“L”時(shí)為常開工作模式，當(dāng)置于“D”時(shí)為常閉工作模式。)（4）在確保電路連接正確后接通電源，電源接通后觀察到光纖傳感器有指示燈亮,表示電源電路連接正確。（5）調(diào)整光纖傳感器的靈敏度，使其能正確地產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)。光纖傳感器的檢測(cè)任務(wù)不同時(shí)，靈敏度要求也不同?！鏊颊?/p>

智能送料系統(tǒng)對(duì)于整個(gè)生產(chǎn)線至關(guān)重要，生產(chǎn)出高質(zhì)量的智能送料系統(tǒng)對(duì)于企業(yè)的生產(chǎn)效率起到關(guān)鍵作用，通過與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)智能送料系統(tǒng)介紹，增長(zhǎng)學(xué)識(shí)見識(shí)，增強(qiáng)民族自豪感和自信心，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國工匠精神，激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)。圖2-1-43工匠精神一、任務(wù)描述

按下啟動(dòng)按鈕或系統(tǒng)啟動(dòng)，送料裝置感應(yīng)到工件后將工件推出，隨后縮回；當(dāng)按下停止按鈕或觸摸屏停止開關(guān)后送料裝置停止工作。二、PLC的I/O接線圖1.I/O分配表由控制要求可知，在本單元中，提供5個(gè)輸入信號(hào)為：?jiǎn)?dòng)按鈕、停止按鈕、送料桿前限位、送料桿后限位、工件檢測(cè)光纖傳感器。1個(gè)輸出信號(hào)為：送料氣缸。因此只需要五個(gè)輸入點(diǎn)和一個(gè)輸出點(diǎn)。根據(jù)輸入、輸出點(diǎn)數(shù)，可得知智能送料單元PLC的I/O分配表，見表2-1-5所示。實(shí)訓(xùn)活頁三

PLC程序編寫及調(diào)試表2-1-5PLCI/O分配表2.電氣控制原理圖

智能送料單元的電氣控制原理圖，如圖2-1-44所示。圖2-1-44PLC的電氣控制原理圖

根據(jù)圖2-1-44所示的PLC電氣控制原理圖，對(duì)其簡(jiǎn)化處理后，繪制氣缸送料單元的PLCI/O接線圖，如圖2-1-45所示。圖2-1-45氣缸送料裝置PLCI/O接線圖三、PLC編程及調(diào)試

根據(jù)任務(wù)要求和I/O分配表完成梯形圖，如圖2-1-46所示。圖2-1-46氣缸送料裝置梯形圖聯(lián)機(jī)調(diào)試（1）接線檢查

根據(jù)PLCI/O接線原理圖再次檢查接線是否正確，防止短路接線現(xiàn)象，還要特別留意各傳感器的正確接線。（2）通電檢查

接線檢查完成后，系統(tǒng)通電，檢查控制系統(tǒng)無異常，如有異常即刻關(guān)閉電源并檢查故障點(diǎn)并排除。（3）程序下載

將編寫好的梯形圖程序下載到PLC中，并帶載處于“監(jiān)控模式”。（4）功能調(diào)試

將PLC處于運(yùn)行（RUN）狀態(tài)。按下啟動(dòng)按鈕SB1，氣動(dòng)送料裝置如檢測(cè)有工件，將送出一個(gè)工件。一、任務(wù)總結(jié)1.自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)指能按規(guī)定要求和既定程序進(jìn)行運(yùn)作，人只需要確定控制的要求和程序，不用直接操作的送料機(jī)構(gòu)。即把物品從一個(gè)位置送到另一個(gè)位置，期間不需人為干預(yù)即可準(zhǔn)確完成的機(jī)構(gòu)，一般具有檢測(cè)裝置，送料裝置等。2.傳感器技術(shù)是精密機(jī)械測(cè)量技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、信息技術(shù)、微電子學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、仿生學(xué)和材料科學(xué)等眾多學(xué)科相互交叉的綜合性和高新技術(shù)密集型前沿技術(shù)之一，是現(xiàn)代新技術(shù)革命和信息社會(huì)的重要基礎(chǔ)，是自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制不可缺少的重要組成部分。3.氣缸是氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行元件，它是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。氣缸有作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的和作往復(fù)擺動(dòng)的兩類。4.可編程序控制器（ProgrammableLogicController），簡(jiǎn)稱PLC，是在繼電順序控制基礎(chǔ)上發(fā)展起來的以微處理器為核心的通用的工業(yè)自動(dòng)化控制裝置。●總結(jié)提升二、思考與練習(xí)1.填空題（1）

指能按規(guī)定要求和既定程序進(jìn)行運(yùn)作，人只需要確定控制的要求和程序，不用直接操作的送料機(jī)構(gòu)。（2）

用于感知外部信息，用于檢測(cè)位置、顏色等信息，并且把相應(yīng)的信號(hào)輸入給PLC等控制器進(jìn)行處理，在模擬自動(dòng)生產(chǎn)線的智能送料模塊，使用到傳感器有磁性開關(guān)。（3）電磁控制根據(jù)閥芯復(fù)位的控制方式可分為

和

。（4）將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的元件叫

。2.選擇題（1）

利用電磁線圈產(chǎn)生的電磁力的作用，推動(dòng)閥芯切換，實(shí)現(xiàn)氣流的換向。（）A.傳感器B.氣缸C.電磁閥D.PLC（2）可編程序控制器的基本構(gòu)成有輸入輸出接口電路、CPU、ROM、RAM和

。（）A.電源B.開關(guān)C.計(jì)算機(jī)D.觸摸屏（3）傳感器的電路連接方式有直流兩線式和

。（）A.直流一線式B.直流四線式C.直流五線式D.直流三線式3.簡(jiǎn)答題（1）簡(jiǎn)述什么是傳感器及工作原理。（2）簡(jiǎn)述電磁閥的分類及工作原理。（3）簡(jiǎn)述氣缸的分類及常見氣缸工作原理。模塊二制造裝備PLC技術(shù)應(yīng)用任務(wù)二智能輸送單元的檢測(cè)及調(diào)試知識(shí)目標(biāo)1.掌握生產(chǎn)線傳送帶的器件識(shí)別；2.了解制造裝備中智能傳送帶的工作原理；3.掌握智能輸送單元核心器件變頻器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及外觀結(jié)構(gòu)；4.掌握常用傳感器、三菱變頻器等的使用方法；5.了解變頻器的產(chǎn)品使用手冊(cè)，掌握變頻器系統(tǒng)原理圖，理解外部端子接線圖意義及能進(jìn)行電氣接線。能力目標(biāo)1.能正確規(guī)范設(shè)置變頻器，熟悉操作面板的操作使用；2.懂得變頻器常用基本參數(shù)的意義和預(yù)置；3.查閱變頻器資料，能熟練變頻器的各種運(yùn)行模式的操作及運(yùn)行；4.能綜合應(yīng)用變頻器與PLC控制，學(xué)會(huì)實(shí)現(xiàn)多段速運(yùn)行控制的方法；5.能按照功能編寫及調(diào)試程序，學(xué)會(huì)傳送帶變頻驅(qū)動(dòng)運(yùn)行調(diào)試的實(shí)際操作。素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力，勞動(dòng)創(chuàng)造價(jià)值；2.智能制造需要原創(chuàng)技術(shù)高，培養(yǎng)學(xué)生愛國情懷；3.培養(yǎng)學(xué)生愛崗敬業(yè)、勤學(xué)好問、較強(qiáng)責(zé)任意識(shí)的職業(yè)素養(yǎng)；4.自覺遵守教學(xué)和企業(yè)規(guī)章制度、勞動(dòng)紀(jì)律，使學(xué)生養(yǎng)成良好的職業(yè)道德和職業(yè)行為習(xí)慣，按時(shí)按質(zhì)自覺地完成工作任務(wù)。規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)（國家標(biāo)準(zhǔn)、職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、JIS工藝標(biāo)準(zhǔn)等）1.GB/T786.1—1993《用液壓與氣動(dòng)元件圖形符號(hào)》2.GB/T4728.1-2018《電氣簡(jiǎn)圖用圖形符號(hào)》3.GB/T12350-2022《小功率電動(dòng)機(jī)的安全要求》4.GB12668《調(diào)速電氣傳動(dòng)系統(tǒng)》5.JISB3500-1990《可編程控制器術(shù)語》●學(xué)習(xí)情境隨著技術(shù)和材料的發(fā)展，輸送的物體開始變得多樣，如氣體，液體等，輸送的距離也從車間內(nèi)變成城市與城市之間，甚至是國家與國家之間，而輸送設(shè)備也成為了社會(huì)中不可或缺的設(shè)備。

人類最早要搬運(yùn)物體都是靠雙手，后來開始用簡(jiǎn)單的工具及多人合作搬運(yùn)，如多人利用繩索和木棍抬，還有將物體放在原木上滾動(dòng)搬運(yùn)。后來人類開始學(xué)會(huì)了，利用天然資源來提供能量遠(yuǎn)距離的輸送物體，如使用水和風(fēng)。19世紀(jì)，隨著工業(yè)革命和新技術(shù)的到來，開始大量出現(xiàn)各種輸送設(shè)備，不但減輕了勞動(dòng)者的強(qiáng)度，同時(shí)也提高了搬運(yùn)物料的效率。圖2-2-1物流行業(yè)使用的智能輸送設(shè)備智能輸送裝配系統(tǒng)認(rèn)知一、傳送帶傳送帶是一個(gè)承載介質(zhì)的皮帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)（通常簡(jiǎn)稱為帶式傳送機(jī)），如圖2-2-2所示。帶式輸送機(jī)系統(tǒng)由兩個(gè)或多個(gè)皮帶輪（有時(shí)稱為滾筒）組成，帶有圍繞它們旋轉(zhuǎn)的承載介質(zhì)（傳送帶）的閉合回路。一個(gè)或兩個(gè)皮帶輪被驅(qū)動(dòng)，使皮帶和皮帶上的材料向前移動(dòng)。有動(dòng)力皮帶輪稱為驅(qū)動(dòng)皮帶輪，而無動(dòng)力皮帶輪稱為惰輪。圖2-2-2不同用途的傳送帶1.解決產(chǎn)品堵塞、停留、費(fèi)料問題通過對(duì)傳送帶速度的控制，進(jìn)而控制產(chǎn)品與產(chǎn)品之間的距離均等，有序移出傳送帶。二、什么是智能傳送帶技術(shù)在2013年工業(yè)強(qiáng)國德國提出著名的“工業(yè)4.0”發(fā)展戰(zhàn)略，它包含了三大主題，分別是：智能工廠、智能生產(chǎn)和智能物流。圖2-2-3檢測(cè)產(chǎn)品排列，調(diào)整傳送速度在檢測(cè)環(huán)節(jié)，也針對(duì)產(chǎn)品當(dāng)前的排列情況，同步傳送帶的控制，將原本隨機(jī)排列的工件，一個(gè)個(gè)準(zhǔn)確地送達(dá)下料口。2.解決末端產(chǎn)品堵塞問題圖2-2-4末端產(chǎn)品堵塞智能傳送帶通過工控網(wǎng)絡(luò)，將自動(dòng)化控制器（PLC）、傳感器通信單元、伺服電機(jī)等連接起來，形成智能傳送帶系統(tǒng)，如圖2-2-5所示。將傳感器檢測(cè)的信號(hào)傳送到PLC處理，再協(xié)調(diào)各段傳送帶的運(yùn)行速度，使產(chǎn)品有序、規(guī)律地傳送，解決產(chǎn)品堵塞、停留、費(fèi)料等問題。3.智能傳送帶系統(tǒng)構(gòu)成圖2-2-5智能傳送帶系統(tǒng)構(gòu)成智能傳送帶由許多的六邊形方塊組成，每一個(gè)六邊形上面都內(nèi)置有3個(gè)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子，這些輪子能夠讓物品在傳送帶上面運(yùn)行。運(yùn)行時(shí)可以自由的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，向左向右都能準(zhǔn)確把控。三、“黑科技”智能傳送帶

圖2-2-6德國黑科技智能傳送帶●獲取信息子任務(wù)1智能輸送單元認(rèn)知學(xué)習(xí)任務(wù)

通過查閱制造裝備PLC生產(chǎn)線傳送帶單元的相關(guān)材料，與智能裝備單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)智能傳送帶模塊進(jìn)行對(duì)比，了解不同傳送帶控制的編程方式的區(qū)別，識(shí)別智能輸送單元器件所涉及的變頻器、傳感器、編碼器及直流電機(jī)模塊等，查閱參考資料，規(guī)范使用相關(guān)的器件及模塊。任務(wù)目標(biāo)1.通過查閱相關(guān)資料，能理解生產(chǎn)線傳送帶多速運(yùn)行控制的原理；2.能掌握變頻器的基本結(jié)構(gòu)、調(diào)速原理及外觀結(jié)構(gòu)；3.通過學(xué)習(xí)目前生產(chǎn)線中常用傳送帶變頻驅(qū)動(dòng)的工作原理，掌握變頻器各種運(yùn)行模式的操作；4.掌握傳送帶變頻驅(qū)動(dòng)與PLC綜合應(yīng)用實(shí)現(xiàn)多段速運(yùn)行控制的方法。表2-2-1本任務(wù)知識(shí)點(diǎn)列表序號(hào)知識(shí)點(diǎn)具體內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)索引1變頻器1.變頻調(diào)速及變頻器的原理、結(jié)構(gòu)2.三菱FR--D700系列變頻器操作與應(yīng)用新知識(shí)2旋轉(zhuǎn)編碼器1.旋轉(zhuǎn)編碼器的組成2.旋轉(zhuǎn)編碼器的工作原理新知識(shí)3PLC高速計(jì)數(shù)器三菱FX2N系列PLC的高速計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用新知識(shí)4高速處理指令1.比較置位指令（高速計(jì)數(shù)器）HSCS2.比較復(fù)位指令（高速計(jì)數(shù)器）HSCR新知識(shí)知識(shí)點(diǎn)活頁一智能輸送單元器件識(shí)別及應(yīng)用◆問題引導(dǎo)1.觀看設(shè)備生產(chǎn)線傳送帶由哪幾部分組成？這幾部分的功能是什么？2.查閱相關(guān)資料，思考生產(chǎn)線傳送帶是如何實(shí)現(xiàn)變速？變頻器需要設(shè)置什么參數(shù)？設(shè)置步驟是怎樣的？3.編碼器的作用是什么？它的工作原理是怎樣的？◆知識(shí)學(xué)習(xí)一、變頻器1.變頻調(diào)速及變頻器的原理、結(jié)構(gòu)

變頻器主要用于交流電動(dòng)機(jī)（異步電機(jī)或同步電機(jī)）轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，是公認(rèn)的交流電動(dòng)機(jī)最理想、最有前途的調(diào)速方案，除了具有卓越的調(diào)速性能之外，變頻器還有顯著的節(jié)能作用，是企業(yè)技術(shù)改造和產(chǎn)品更新?lián)Q代的理想調(diào)速裝置。（1）變頻調(diào)速原理交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式：n＝60f(1－s)/p

n——異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；

f——異步電動(dòng)機(jī)的頻率；

s——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率；

p——電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)。交流電動(dòng)機(jī)改變轉(zhuǎn)速方法有：1）改變磁極對(duì)數(shù)：通過改變定子繞組的接法來實(shí)現(xiàn)；2）改變轉(zhuǎn)差率：這種方法適用于繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，通過滑環(huán)與電刷改變外接電阻值來進(jìn)行調(diào)速。圖2-2-7改變轉(zhuǎn)速的兩種方法3）改變頻率：

由式可知，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在0～50Hz的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)。圖2-2-8通過變頻器改變頻率實(shí)現(xiàn)調(diào)速（2）變頻器的結(jié)構(gòu)原理

通用變頻器由主電路和控制電路組成。主電路包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)和逆變器?？刂齐娐酚蛇\(yùn)算電路、檢測(cè)電路、控制信號(hào)的輸入/輸出電路和驅(qū)動(dòng)電路組成。圖2-2-9變頻器結(jié)構(gòu)1）整流電路2）直流中間電路3）逆變電路4）控制電路2.三菱FR--D700系列變頻器操作與應(yīng)用（1）變頻器的部件與名稱（2）變頻器的接線圖1）控制端子接線圖

2）控制電路端子的說明（3）操作面板說明（4）變頻器常用參數(shù)的說明及設(shè)置1）運(yùn)行模式選擇Pr79①Pr79=0“切換模式”的控制圖2-2-16變頻器的模式切換②Pr79=3“組合運(yùn)行模式”的控制圖2-2-17組合運(yùn)行模式2）擴(kuò)張參數(shù)顯示Pr160設(shè)置Pr160=“0”，功能是顯示變頻器的擴(kuò)張參數(shù)。3）參數(shù)全部清零（ALLC）功能：將參數(shù)值和校準(zhǔn)值全部初始化到出廠設(shè)定值。4）禁止功能改寫選擇Pr.77

設(shè)置0，在停止?fàn)顟B(tài)可寫入（出廠設(shè)定）；設(shè)置1，不可寫入；設(shè)置2，運(yùn)行時(shí)亦可寫入。5）輸出頻率范圍（上限Pr.1、下限Pr.2），起動(dòng)頻率Pr.13

上限頻率（Pr1）0～120Hz，和下限頻率（Pr2）0～120Hz：是指變頻器輸出的最高、最低頻率，常用fH和fL來表示。起動(dòng)頻率（Pr.13）0～60HzON時(shí)間t時(shí)間tSTRPr.1360Hz圖2-2-20頻率設(shè)定信號(hào)6）頻率加減速時(shí)間Pr.7、Pr.8，加減速基準(zhǔn)頻率Pr.20

Pr7，Pr8用于設(shè)定電動(dòng)機(jī)加速、減速時(shí)間，Pr7的值設(shè)得越大，加速時(shí)間越慢；Pr8的值設(shè)得越大，減速越慢。圖2-2-21頻率加減速時(shí)間圖2-2-22點(diǎn)動(dòng)頻率7）點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行Pr.15、Pr.16

點(diǎn)動(dòng)頻率：Pr.15（0～120Hz），出廠時(shí)的給定值是5Hz，如果想改變此值可通過預(yù)置Pr．15(點(diǎn)動(dòng)頻率)、Pr．16(點(diǎn)動(dòng)頻率加、減速時(shí)間，0～360s)兩參數(shù)完成。8）RUN鍵旋轉(zhuǎn)方向的選擇Pr40

此參數(shù)主要用于改變變頻器的輸出相序，即改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。當(dāng)Pr40設(shè)置為0時(shí)，按下RUN鍵，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)，Pr40設(shè)置為1時(shí)，按下RUN鍵，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)啟動(dòng)。9）轉(zhuǎn)矩提升Pr0調(diào)整范圍0～30%，出廠設(shè)定為2～6%。此參數(shù)主要用于設(shè)定電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩大小。圖2-2-23轉(zhuǎn)矩提升Pr010）電子過流保護(hù)Pr9Pr.9設(shè)置0～500A，一般設(shè)為額定電流。11）多段速度運(yùn)行Pr.4～Pr.6、Pr.24～Pr.27

采用設(shè)置功能參數(shù)（Pr.4～Pr.6、Pr.24～Pr.27）的方法將多種速度先行設(shè)定，運(yùn)行時(shí)通過RH、RM、RL的通斷組合最多可選擇7段速度；多檔速度控制只在外部運(yùn)行模式或組合運(yùn)行模式（Pr.79=3,4）時(shí)有效。圖2-2-24多段速度運(yùn)行圖2-2-25頻率跳變12）頻率跳變Pr.31～Pr.32、Pr.33～Pr.34、Pr.35～Pr.36三菱系列變頻器通過Pr.31～Pr.32、Pr.33～Pr.34、Pr.35～Pr.36可以設(shè)定三個(gè)跳躍區(qū)。（5）變頻器的運(yùn)行操作1）內(nèi)部（PU）運(yùn)行模式操作：

①通過RUN鍵實(shí)現(xiàn)變頻器的正反轉(zhuǎn)：圖2-2-26使用RUN鍵控制變頻器正反轉(zhuǎn)

②將M旋鈕作為電位器使用進(jìn)行試運(yùn)行。③通過RUN鍵實(shí)現(xiàn)變頻器的點(diǎn)動(dòng)試運(yùn)行：

電源接通時(shí)，首先進(jìn)入外部運(yùn)行模式（EXT），按2次“PU/EXT”鍵后，進(jìn)入內(nèi)部點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行模式（PUJOG），然后按下啟動(dòng)指令RUN鍵電機(jī)運(yùn)行，松開RUN鍵電機(jī)停止運(yùn)行，起到點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行功能。圖2-2-27設(shè)置M旋鈕為電位器的操作2）內(nèi)部（PU）、外部（ETX）組合運(yùn)行模式操作：①組合模式Pr.79＝3：通過開關(guān)操作運(yùn)行（RUN），通過操作面板設(shè)定的頻率。②組合模式Pr.79＝4：通過面板操作運(yùn)行（RUN），通過開關(guān)設(shè)定頻率（3速設(shè)定）。圖2-2-28設(shè)置通過開關(guān)操作運(yùn)行圖2-2-29設(shè)置通過開關(guān)操作運(yùn)行例如：

通過PLC程序?qū)崿F(xiàn)變頻低速、中速、高速的切換。圖2-2-30PLC程序?qū)崿F(xiàn)變頻低速、中速、高速運(yùn)行3）外部（ETX）運(yùn)行模式操作：通過開關(guān)啟動(dòng)指令、頻率指令（3速設(shè)定）（Pr.4～Pr.6）圖2-2-30設(shè)置開關(guān)啟動(dòng)指令、頻率指令操作二、旋轉(zhuǎn)編碼器

在運(yùn)動(dòng)定位控制系統(tǒng)中，常為了達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的，在電機(jī)輸出軸同軸裝上編碼器（encoder）。電機(jī)與編碼器為同步旋轉(zhuǎn)，電機(jī)轉(zhuǎn)一圈編碼器也轉(zhuǎn)一圈。1.旋轉(zhuǎn)編碼器的組成2.旋轉(zhuǎn)編碼器的工作原理圖2-2-32旋轉(zhuǎn)編