1、山東交通職業(yè)學(xué)院焊接自動化控制教學(xué)大綱課程編號：044225 學(xué) 時 數(shù)：126學(xué)時 學(xué) 分 數(shù)：7執(zhí) 筆 人：趙立燕 編寫日期：2010年1月一、本課程性質(zhì)、任務(wù)和基本要求課程的性質(zhì)：焊接自動化基礎(chǔ)是焊接技術(shù)及自動化以及其相關(guān)專業(yè)的一門職業(yè)方向必修課，是一門理論性和實踐性都很強的綜合性課程。本課程的任務(wù)是：使學(xué)生具備高素質(zhì)專門人才所必需的焊接自動化方面的基本知識和基本技能；能解決焊接過程及焊接裝備的自動控制問題；提高學(xué)生的實踐技能和職業(yè)技能，全面提高整體素質(zhì)，增強適應(yīng)職業(yè)變化的能力和繼續(xù)學(xué)習(xí)的能力。本課程應(yīng)達(dá)到的基本要求是： 1掌握焊接自動控制的基本原理，熟悉一般焊接自動化系統(tǒng)的控制要求，并

2、具有一定的系統(tǒng)設(shè)計能力；2了解焊接自動化中經(jīng)常使用的位置、位移、速度傳感器的工作原理，并可以結(jié)合工程實際選用各種類型的傳感器； 3掌握電動機速度調(diào)節(jié)原理及在焊接自動化方面的應(yīng)用；4了解單片機在焊接自動化中的應(yīng)用；5通過課程實驗，增強學(xué)生的對焊接自動化技術(shù)的理解，提高實踐動手能力以及分析問題和解決問題的能力，為將來工作打下基礎(chǔ)。二、課程內(nèi)容和要求課題一焊接自動化的基本概念本課題主要講授：焊接自動化的關(guān)鍵技術(shù)、發(fā)展趨勢以及學(xué)習(xí)本課程的目的和要求。本課題的重點是：焊接自動化系統(tǒng)組成；焊接自動化關(guān)鍵技術(shù)以及發(fā)展趨勢。本課題的教學(xué)目標(biāo)是：1掌握焊接自動化系統(tǒng)有關(guān)知識。2掌握焊接自動化系統(tǒng)組成和關(guān)鍵技術(shù)。

3、課題二 焊接自動化中的控制技術(shù)基礎(chǔ)本課題主要講授：焊接自動控制的概念、開環(huán)控制與閉環(huán)控制以及焊接自動化中常用的控制策略。本課題的重點是：焊機自動化中的開環(huán)控制和閉環(huán)控制、PID控制策略在焊接中的應(yīng)用。本課題的教學(xué)目標(biāo)是：1掌握開環(huán)控制和閉環(huán)控制的基本原理和異同點。2掌握PID控制方式及PID參數(shù)變化對控制效果的影響。課題三焊接自動化中的傳感技術(shù)本課題主要講授：焊接自動化中的傳感器工作原理及其典型的測量變換電路；幾種常用的傳感器及其應(yīng)用。本課題的重點是：傳感器常用測量電路及四種典型傳感器（位置傳感器、位移與速度傳感器、光電編碼器）工作機理。本課題的教學(xué)目標(biāo)是：1. 掌握焊接自動化中典型傳感器的原

4、理、特點及應(yīng)用；2. 能合理選擇傳感器。主要實驗項目是：1. PT100溫度控制實驗2. K型熱電偶測溫實驗3. 金屬箔式應(yīng)變片-單臂電橋性能實驗4. 光電轉(zhuǎn)速傳感器的測速實驗5. 直流激勵時霍爾傳感器的位移特性實驗課題四 焊接自動化中的電動機控制技術(shù)本課題主要講授：焊接自動化系統(tǒng)中常用的直流電動機、交流電動機和步進(jìn)電動機控制技術(shù)。本課題的重點是：直流電動機、交流電動機和步進(jìn)電動機的工作原理、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用。本課題的教學(xué)目標(biāo)是：1. 掌握繼電-接觸器控制系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計方法。2. 掌握直流電動機、交流電動機和步進(jìn)電動機的工作原理及在焊接自動化中的應(yīng)用。主要實驗項目是：1. 電動機的啟動-停止電

5、路設(shè)計2. 三相異步電動機的能耗制動3. 三相鼠籠異步電動機的工作特性4. 雙重聯(lián)鎖的正反向控制5. 順序控制6. 時間繼電器轉(zhuǎn)換的星三角啟動控制課題五 焊接自動化中的單片機控制技術(shù)本課題主要講授：單片機控制的基本知識；單片機控制技術(shù)在焊接自動化中的應(yīng)用。本課題的重點是：MCS-51系列單片機的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)；單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計要求；單片機控制技術(shù)在焊接自動化中的應(yīng)用。本課題的教學(xué)目標(biāo)是：1掌握MCS-51系列單片機的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)；2. 能運用單片機指令編寫簡單程序；2了解單片機在焊接自動化中的典型應(yīng)用。主要實驗項目是：1. CPU片內(nèi)清零實驗2. 數(shù)據(jù)傳送實驗程序3. 單字節(jié)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換

6、為BCD數(shù)程序4. 數(shù)碼管顯示實驗5. 用8255控制發(fā)光二極管顯示實驗6. 鍵盤掃描法-查詢式7. ADC0809 8位8路A/D轉(zhuǎn)換實驗課題六 焊接機器人技術(shù)本課題主要講授：工業(yè)機器人、機器人焊接的基本概念及其應(yīng)用。本課題的重點是：1. 焊接機器人的運動學(xué)、動力學(xué)基礎(chǔ)；2. 焊接機器人的傳感技術(shù)和離線編程技術(shù)。本課題的教學(xué)目標(biāo)是：1掌握焊接機器人的運動學(xué)、動力學(xué)基礎(chǔ)；2. 了解焊接機器人的應(yīng)用。三、課時分配序號課題總課時實驗理論課時分配主要內(nèi)容1焊接自動化的基本概念22焊接自動化的關(guān)鍵技術(shù)、發(fā)展趨勢2焊接自動化中控制技術(shù)基礎(chǔ)62焊接自動化的概念2開環(huán)控制與閉環(huán)控制2焊接自動化常用的控制策略

7、3焊接自動化中的傳感技術(shù)26104傳感器信息處理的基本電路4位置傳感器及其在焊接自動化中的應(yīng)用4位移與速度傳感器及其在焊接自動化中的應(yīng)用4光電編碼器及其在焊接自動化中的應(yīng)用4焊接自動化中電動機控制技術(shù)46182繼電接觸器控制系統(tǒng)8焊接自動化中的直流電動機及其控制原理4直流調(diào)速系統(tǒng)基本電路4閉環(huán)控制晶閘管交流器式調(diào)速系統(tǒng)4直流電動機脈寬調(diào)速系統(tǒng)4交流電動機變頻調(diào)速原理4步進(jìn)電動機及其控制原理5焊接自動化中的單片機控制技術(shù)34142單片機控制系統(tǒng)8常用的單片機4單片機控制系統(tǒng)設(shè)計6單片機控制系統(tǒng)舉例6焊接機器人技術(shù)102焊接機器人概論2機器人運動學(xué)和動力學(xué)基礎(chǔ)2焊接機器人傳感技術(shù)2焊接機器人離線編

8、程技術(shù)2焊接機器人的應(yīng)用7習(xí)題22習(xí)題、復(fù)習(xí)總計1264284四、實踐教學(xué)（一）、實驗項目及時間分配序號實訓(xùn)（驗）項目課時分配項目主要內(nèi)容PT100溫度控制實驗2PID智能模糊+位式調(diào)節(jié)溫度控制原理2K型熱電偶測溫實驗2K型熱電偶的特性與應(yīng)用3金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能實驗2金屬箔式應(yīng)變片應(yīng)變效應(yīng)，單臂電橋工作原理和性能4光電轉(zhuǎn)速傳感器的測速實驗2光電傳感器特性及測速原理5直流激勵時霍爾傳感器的位移特性實驗2霍爾傳感器原理及應(yīng)用6電動機的啟動-停止電路設(shè)計2電動機基本控制電路設(shè)計7三相異步電動機的能耗制動4各種制動方法的實際接線、特點和適用范圍8三相鼠籠異步電動機的工作特性2用直接負(fù)載法測取三

9、相鼠籠式電動機的工作特性9雙重聯(lián)鎖的正反向控制4三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路的接線10順序控制2順序控制的接線，加深對機床控制線路了解11時間繼電器轉(zhuǎn)換的星三角啟動控制4三相異步電動機降壓啟動的接線12CPU片內(nèi)清零實驗2單片機的尋址方式以及調(diào)試方法13數(shù)據(jù)傳送實驗程序2操作RAM中數(shù)據(jù)14單字節(jié)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為BCD數(shù)程序2單字節(jié)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為BCD數(shù)15數(shù)碼管顯示實驗2數(shù)碼管顯示的軟件編程16用8255控制發(fā)光二極管顯示實驗2用8255作擴展輸出口，控制8個發(fā)光管17鍵盤掃描法-查詢式2用查詢法檢測按鍵，并存鍵盤值18ADC0809 8位8路A/D轉(zhuǎn)換實驗2將0-5V直流電壓轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制形式

10、并在數(shù)碼管顯示出來合計42五、本課程與其他課程的聯(lián)系本課程的先修課程是電工電子技術(shù)、焊接方法與工藝，學(xué)生應(yīng)具備一定的電氣和焊接方面的知識，并可與焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)、焊接生產(chǎn)管理與檢測等課程相結(jié)合學(xué)習(xí)。六、考核要求本課程為考試課。實驗42學(xué)時。1. 理論考核。試卷60%，平時10%，作業(yè)10%，實驗20%；2. 理論考核采用閉卷形式，時間100分鐘；3. 試卷難度分配： 基本內(nèi)容50% 適中內(nèi)容30% 難度內(nèi)容20%焊接自動化基礎(chǔ)考試藍(lán)圖較易易中等較難難合計緒論2%2%焊接自動化中的控制技術(shù)基礎(chǔ)4%2%4%10%焊接自動化中的傳感技術(shù)4%8%6%2%2%22%焊接自動化中的電動機控制技術(shù)2%10%10%4%2%28%焊接自動化中的單片機控制技術(shù)4%10%12%4%2%32%焊接機器人技術(shù)2%2%2%6%合計12%36%32%14%6%100%七、建議教材及教學(xué)參考書目1. 胡繩蓀，焊接自動化技術(shù)及其應(yīng)用，機械工業(yè)出版社，2007.2 2. 潘