自动机与自动线-第二章
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《自动线安装与调试》课件
不断寻求自动线的优化改进， 提高工业生产的效率和智能化 程度。
总结
安装与调试流程
包括设备准备、电气布线、机械安装、程序编写与调试、调试验收、优化改进等多个环节。
意义和趋势
随着工业生产自动化的发展，自动线的应用越来越广泛，将会成为未来工业生产中不可或缺 的一部分。
自动线调试验收
1
安全障
2
检查维护保养措施是否到位，应急方
案是否得当。
3
功能测试
在测试运行中验证每一部分和整个系 统的运行稳定性。
故障解决
在日常生产时预防故障并在故障发生 时进行及时修复，最大化自动线的运 行效率。
自动线维护和优化
维护计划
定期维护以保证设备的正常运 行。
维护记录和标准
优化改进
记录每一次维护的内容和结果， 并制定标准以便今后参考和维 护。
自动线中的机器人能够执行重 复性的任务，同时保证生产速 度和准确性。
自动线安装过程
设备准备
包括设备选型、布局设计、设备检查和安装 等环节。
机械安装
包括选型和安装机械元件，以及对传动系统 和机器人进行调试。
电气布线
制定电气控制系统设计，选型与计划好电气 元件的布线规划。
程序编写与调试
包括PLC程序编写与调试，创建人机界面等。
自动线安装与调试
自动线是现代工业生产线的核心，它能够承担重复、危险、繁琐的工作任务， 提高生产效率，达到工业智能化的目标。
自动线的定义和优势
定义
自动生产线是由多个生产设备 和操作机器人组成的一条整合 的生产线。
优势
能够提高生产效率，减少劳动 力，降低生产成本。对于生产 大量相同的产品非常有用。
机器人
自动机与生产线（PDF技术总结
自动机与生产线湖南生物机电职业技术学院机械及自动化系厉佐葵联系电话139****7726教室安排周二多媒体十教室机制09317/机制09318 周三多媒体九教室机制09318/09316/机电09315 周四多媒体十教室机电09315/机制09317/09316 课程简介《自动机与生产线》任务是巩固和综合已学的机电一体化知识包括机械传动、电子电路、气动电气动、传感器、电机驱动与PLC运动控制等知识和技能使这些知识能真正融合在一起应用于生产。
它是以自动线操作、维护和控制为主的职业岗位课同时也是培养机电一体化技术人员所必需的一门专业综合课本课程根据机电领域职业岗位群的需求以“工学结合”为切入点以“工作任务”为导向运用任务驱动的项目教学法以学生为主体设计教学过程理实一体化教学以实践教学为主以理论教学为辅的项目课程。
知识准备机械基础电工电子PLC 传感器气动、液动电机与拖动生产线自动化技术FMS技术前续课程后续课程本课程毕业综合实践毕业实习一、巩固先修课程使学员对先修课程有直观的理解和应用二、对所有所学课程有一个整合概括和综合提高三、是学生毕业前的一门课程对毕业设计和综合实践具有指导作用。
知识目标1、巩固前续课程相关知识2、掌握本校MPS 系统结构原理和编程3、掌握生产线联网技术方面的知识能力目标1、常用机构和元件的识别和选用能力2、分析分解任务的能力3、生产线的拆装、调试、维护能力情感目标1、相关职业素质2、团队协作精神3、生产管理理念4、创新精神第一章绪论要求通过本章教学使大家了解生产过程自动化所研究的对象及作为自动化方面的专家必备的条件了解自动化单机和自动化生产线的定义清楚自动机的组成各种自动机与自动线的基本形式、特点及适用范围自动机与自动线的评价指标。
如何学习本课程1.1自动机械的地位和现状地位机械装备工业是国民经济的重要产业之一。
现状机械化与自动化程度提高很快1.2自动机械及其特点机械学研究的核心内容1、运动运动是机械的核心任何人造机械装置都是为解决运动问题而研发的。
第二章工序自动化
第二章工序自动化
电感应式传感器的双触点测量装置原理图
1、2 量爪； 3 十字片弹簧； 4 支承块；
6 电感式传感器； 7、9 锥面放松螺钉； 11 量端； 12 轴 ； 15 定位块 ；
第二章工序自动化
5 弹簧； 8 锥塞 ；
工作原理（1）
量爪1、2已经进入工件孔中而处于测量状
态。量爪1和2，都通过支承块4，十字片弹簧3
通过螺塞调节弹簧 5的压力 ，可以分别对
上、下量爪1和2的测量力进行调整。传感器的
信号调整，可借助于手柄调整量端11的位置来
实现。
量爪1和2以夹箍安装在支承块4的圆柱端
上，当用于测量不同直径的工件时，可以进行
调整。
第二章工序自动化
2、间接测量装置
以间接测量法控制加工过程时，不是
用测量装置直接检测工件尺寸的变化，而
加工完毕后，量爪 1和2必须退出工件，此
时，由液压驱动的锥塞8前进，其锥面首先顶开
螺钉 7和 9（图B—B），使量爪1、2的量端合
拢，传感器6的测量杆与量端11离开。
第二章工序自动化
当液动锥塞8进一步前进，将使测量装置的支架 13绕立柱12逆时针转动，从而使量爪1、2退出 工件。
定位块15是在搬运测量装置时固定量爪1、 2之用。工作时，应将定位销拔出，将定位块15 转动，使量爪1、2能自由摆动。
充分发挥自动化机床的生产效率之间，就产生了
突出的矛盾。为了适应自动化生产中高精度、高
效率的要求，在此情况下就需要采用自动补偿装
置。
第二章工序自动化
1、自动补偿的工作原理
自动补偿装置多采用尺寸控制原则，即在 工件完成加工后，自动测量其实际尺寸。 当工件的尺寸超出某一规定的范围时，测 量装置发出信号，控制补偿装置，自动调 整机床的执行机构，或对刀具进行调整以 补偿尺寸上的偏差。
第2章自动控制基础
（1）连续系统
系统内各处的信号都以连续的模拟量传递的系统称为连 续系统，系统中各组成环节的输入和输出信号都是时间的 连续函数。连续控制系统的特征一般是用微分方程来描述 的，若系统是线性的而且又是连续的，则称为线性连续系 统。
（2）离散系统
控制系统中有一个或多个组成环节的输入信号或输出信 号在时间上是离散的，信号是以脉冲序列或数码形式传递 的，这样的系统称为离散系统。
自动 - 电路自动进行电压值比较
• 调整：手动 - 根据比较结果(温度偏高或偏低)手动调节加热
•
电阻丝两端的电压
• 自动 - 电压差值正负决定电机转向，晶闸管变流装置
•
控制加热电阻丝两端的电压。
• 自动控制的优点：
第2章自动控制基础
• 1.自动控制： • 在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使被控对象
放 大 Du 器
+_ __
+u1 u+2
热电偶
图1.2 恒温箱的自动控制
由检测元件热电偶检测出恒温箱的温度，其温度值是 以电压值形式表示，与所要求的温度-给定值的对应电 压值进行比较，求出偏差，通过放大，控制晶闸管导 通角的大小，进行温度控制。
第2章自动控制基础
• 人工控制和自动控制的控制过程是相同的，均由测量、比 较、调整三个环节组成。
• 电子技术、计算机技术以及机器人技术的发展，为材料加 工自动化提供坚实基础，在此基础上的材料加工自动化技 术在实际工程中得到研究和应用。
第2章自动控制基础
2.1 自动控制基本概念
自动控制技术的应用可追溯到古代的自动计时容器沙漏、 中世纪的钟摆等这些人类的科技发明。
而近代工业文明的自动控制技术则开始于18世纪自动控 制系统在蒸汽机运行中的成功应用。
系统内各处的信号都以连续的模拟量传递的系统称为连 续系统，系统中各组成环节的输入和输出信号都是时间的 连续函数。连续控制系统的特征一般是用微分方程来描述 的，若系统是线性的而且又是连续的，则称为线性连续系 统。
（2）离散系统
控制系统中有一个或多个组成环节的输入信号或输出信 号在时间上是离散的，信号是以脉冲序列或数码形式传递 的，这样的系统称为离散系统。
自动 - 电路自动进行电压值比较
• 调整：手动 - 根据比较结果(温度偏高或偏低)手动调节加热
•
电阻丝两端的电压
• 自动 - 电压差值正负决定电机转向，晶闸管变流装置
•
控制加热电阻丝两端的电压。
• 自动控制的优点：
第2章自动控制基础
• 1.自动控制： • 在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使被控对象
放 大 Du 器
+_ __
+u1 u+2
热电偶
图1.2 恒温箱的自动控制
由检测元件热电偶检测出恒温箱的温度，其温度值是 以电压值形式表示，与所要求的温度-给定值的对应电 压值进行比较，求出偏差，通过放大，控制晶闸管导 通角的大小，进行温度控制。
第2章自动控制基础
• 人工控制和自动控制的控制过程是相同的，均由测量、比 较、调整三个环节组成。
• 电子技术、计算机技术以及机器人技术的发展，为材料加 工自动化提供坚实基础，在此基础上的材料加工自动化技 术在实际工程中得到研究和应用。
第2章自动控制基础
2.1 自动控制基本概念
自动控制技术的应用可追溯到古代的自动计时容器沙漏、 中世纪的钟摆等这些人类的科技发明。
而近代工业文明的自动控制技术则开始于18世纪自动控 制系统在蒸汽机运行中的成功应用。
第二章：有穷自动机和正规文法
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退 出
10
2.3 DFA与NFA等效 由于DFA是NFA的特例，所以DFA能接受的语言必能为 NFA所接受，相反，NFA接受的语言，则能找到一个等效 的DFA接受语言。 定理2.3.1 设L(MN)是NFA MN接受的语言，则存在一DFA MD接受L(MD)，满足L(MD)＝L(MN)
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12
n
可见［q1，q2，…，qn］是DFA MD的一个状态 通过对输入行ω的长度作归纳容易证明： δ D(q0D, ω )=[q1,q2,…,qn]⇔ δ (q0, ω )= {q1,q2,…,qn} 当|ω|=0时,即ω=ε,有δD(q0D,ε)=q0D, δ(q0,ε)={q0} 因为q0D＝［q0］,所以结论成立。 当|ω|≤K时，设 δD(q0D,ω)=[q1,q2,…,qｎ]⇔ δ(q0,ω)={q1,q2,…,qｎ}成立。 那么|ω|=K+1时,即:ω＝ω1a,ω1∈T*,a∈T,则 δD(q0D,ω1a)=δD(δD(q0D,ω1),a)
T(M)＝｛0,1｝ * 中的所有含偶数个0和偶数个1的句子集 合。
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4
2.2不确定有穷自动机 1. NFA NFA M＝(K，∑，δ，q0，把字的输入头右移一个单 元，并选择P1 ，P2 ，…，PK 中任意一个作为下一个状 态。 把映射δ定义域扩大到K×Σ* ：当输入一个字符串 时，将δ改为δ＇。 △ δʹ(q,ε)＝｛q｝和δ(q,xa)= ∪ δ(p,a)
20
2.有ε转换NFA和无ε转换的NFA的等效 如果有ε转换的NFA M接受语言L(M)，则存 在无ε转换的NFA M1 使L(M1)＝L(M)。 证明：首先对应有ε转换的NFA M＝(Q，T，δ，q0，F) 构造无ε转换的 NFA M1＝(Q，T，δ1，q0，F1) F1＝ F∪｛q0｝ 当ε－closure(q0)含F的一个状态 F 否则 定义δ1:对任意q∈Q,a∈T则δ1(q, a)＝δ＇(q, a) 因为M1是无ε转换,对于δ1’可用δ1代替, 但要区别δ和δ’。 对字符串ω的长度进行归纳证明： δ1(q0，ω)＝δ’(q0，ω)
自控第二章
Fi 0
式中：Fi是作用于质量块上
f
的主动力，约束力以及惯性
力。
将各力代入上等式，则得
K M y(t)
d2 y(t) dy(t) m dt2 f dt Ky(t) F (t)
(2 1 6)
式中：y——质量块m的位移（m）；
f——阻尼系数（N·s/m)；
K ——弹簧刚度（N/m)。
将式(2-1-6)的微分方程标准化
加若干倍，这就是叠加原理。
2－3 传递函数
传递函数的定义：
线性定常系统在零初始条件下，输出
的拉氏变换与输入的拉氏变换之比。
•传递函数是在拉氏变换基础上引申出来的复数域数 学模型。传递函数不仅可以表征系统的动态特性， 而且可以用来研究系统的结构或参数变化对系统性 能的影响。经典控制理论中广泛应用的根轨迹法和 频域法，就是以传递函数为基础建立起来的。因此 ，传递函数是经典控制理论中最基本也是最重要的 数学模型.
自动控制原理
第二章 自动控制系统的数学模型
第二章 自动控制系统的数学模型
主要内容 2-1 控制系统微分方程的建立 2-2 非线性微分方程的线性化 2-3 传递函数 2-4 动态结构图 2-5 系统的脉冲响应函数 2-6 典型反馈系统传递函数
基本要求 1.了解建立系统动态微分方程的一般方法。 2.熟悉拉氏变换的基本法则及典型函数的拉 氏变换形式。 3.掌握用拉氏变换求解微分方程的方法。 4.掌握传递函数的概念及性质。 5.掌握典型环节的传递函数形式。
K s
1 Ts
K——比例系数 T——积分时间常数
可以应用在一些信号转换电路上，比如关于X轴对称的方波 经过积分电路处理后，输出三角波。
3.微分环节
• 理想的微分环节，其输出与输入量的导数成比例。
自动机与生产线自动生产线
设备质量、性能参数、工作特点、价格等方面；对产品的供货情况、供货方 式以及产品备品配件做详细咨询；了解其他已使用该产品的用户对产品的信 息反映、评价。
（3）第三步：最后选择 在第二步细选的基础上，与有关企业做进一步深入的交流。对关键设备
要到制造企业或有关用户实地考察，深入细致研究、分析，进行必要的试验 ；对机器附带的零部件、专用工具、服务方式、服务公约要事先阐述清楚， 并做好记录；对机器各个方面按照综合评价指标，商议价格。同时做出2～3 个方，最后权衡各个方面因素，经过有关部门领导决策、批准，签订合同 。
3）经济合理。在满足上述条件下，尽量以最少的经济投资，取得最大 的效益。
生产适用、技术先进、经济合理三者相互制约。通常技术上先进的设备 其生产能力比较高，自动化程度也较高，适合于大批量、连续化生产的现代 化大企业。
6.2 自动生产线设备的选择
2．设备选型应考虑的因素
（1）定义 随着科学技术的不断进步，各种生产设备更新换代很快，新产品、新技
3）采用自动生产线，可以改进企业组织管理，有利于应用先进的科学技术， 缩短产品的加工周期，增加产量，提高质量，降低成本，改善劳动条件。
6.1 概述
2．自动生产线的组成 根据自动生产线的定义，可以将自动生产线的组成要素归纳为基本工艺
设备、运输贮存装置、控制系统三大部分。其中自动机是最基本的工艺设备 ，运输贮存装置是必要的辅助装置，它们依靠控制系统联系起来如图所示。
1．工艺流程及平面布局
(2)啤酒包装自动线车间平面布局 1）平面布局依据的条件 进行车间的平面布局设计，需要提供以下资料： 生产线的规模及生产工艺要求； 车间建筑平面图； 啤酒瓶及瓶箱规格，配套设备情况及相关资料； 用户要求。 2）平面布局应该注意以下几点 设备分布间隔要合理、场地使用要合理、布局要紧凑； 各台设备的操作者位置应该尽量考虑集中在一个公共的操作场地，形成一 个操作中心，达到一人操作两台机器，减少操作工数量； 操作者通道畅通，位置宽松，有良好的通风采光及安全设施，充分体现以 人为本的企业管理理念； 输送系统有较大的缓冲时间和贮存能力，使瓶子运送畅通； 车间内要有一定的空箱和木板堆放空间； 车间内或设备间有一定的维修场地； 预留以后扩大生产的余地。
（3）第三步：最后选择 在第二步细选的基础上，与有关企业做进一步深入的交流。对关键设备
要到制造企业或有关用户实地考察，深入细致研究、分析，进行必要的试验 ；对机器附带的零部件、专用工具、服务方式、服务公约要事先阐述清楚， 并做好记录；对机器各个方面按照综合评价指标，商议价格。同时做出2～3 个方，最后权衡各个方面因素，经过有关部门领导决策、批准，签订合同 。
3）经济合理。在满足上述条件下，尽量以最少的经济投资，取得最大 的效益。
生产适用、技术先进、经济合理三者相互制约。通常技术上先进的设备 其生产能力比较高，自动化程度也较高，适合于大批量、连续化生产的现代 化大企业。
6.2 自动生产线设备的选择
2．设备选型应考虑的因素
（1）定义 随着科学技术的不断进步，各种生产设备更新换代很快，新产品、新技
3）采用自动生产线，可以改进企业组织管理，有利于应用先进的科学技术， 缩短产品的加工周期，增加产量，提高质量，降低成本，改善劳动条件。
6.1 概述
2．自动生产线的组成 根据自动生产线的定义，可以将自动生产线的组成要素归纳为基本工艺
设备、运输贮存装置、控制系统三大部分。其中自动机是最基本的工艺设备 ，运输贮存装置是必要的辅助装置，它们依靠控制系统联系起来如图所示。
1．工艺流程及平面布局
(2)啤酒包装自动线车间平面布局 1）平面布局依据的条件 进行车间的平面布局设计，需要提供以下资料： 生产线的规模及生产工艺要求； 车间建筑平面图； 啤酒瓶及瓶箱规格，配套设备情况及相关资料； 用户要求。 2）平面布局应该注意以下几点 设备分布间隔要合理、场地使用要合理、布局要紧凑； 各台设备的操作者位置应该尽量考虑集中在一个公共的操作场地，形成一 个操作中心，达到一人操作两台机器，减少操作工数量； 操作者通道畅通，位置宽松，有良好的通风采光及安全设施，充分体现以 人为本的企业管理理念； 输送系统有较大的缓冲时间和贮存能力，使瓶子运送畅通； 车间内要有一定的空箱和木板堆放空间； 车间内或设备间有一定的维修场地； 预留以后扩大生产的余地。
第二章机械制造系统自动化1
组合机床既保留专用机床的结构简单、生产效率高等优 点，又像通用机床那样具有部件通用化、可调整改装以适应 不同结构尺寸的工件加工等特点。
第二章机械制造系统自动化1
组合机床的组成
组合机床的通用部件按其所起作用的不同一般分为下面五类： （1）动力部件 是用于传递动力 实现工作运动、为刀具提供主运动和进给
第二章机械制造系统自动化1
２） 总布局：
前刀架：用于成形车削和滚花等； 后刀架：用于切槽、倒角等； 上刀架：用于切断等； 转塔刀架：用于完成档料、车内外圆、钻孔、扩孔、铰孔、攻内螺纹、
套外螺丝等。
第二章机械制造系统自动化1
３）工作循环：
⑴ 送料和夹料 ⑵ 各刀架顺序工作，按加工工艺要求依次加工工件各表面。
塔刀架纵向进给运动； 空行程运动——前、后、上刀架横向快进和快退运动，转塔刀架纵向快
进、快退运动，送料和夹料运动，接料运动，以及操纵控制运动等。
第二章机械制造系统自动化1
2.2.3 采用组合机床 实现单机自动化
组合机床—是以已经系列化、标准化的通用部 件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和 夹具，组成的半自动或自动专用机床。
转塔自动车床、立式多轴半自动车床 、多刀半自动车床 l 品种变换程度：一日一次
第二章机械制造系统自动化1
自动化单机的控制方式及适用范围
3.数字控制式
l 特点：用数字形式控制刀具或机构 的运动轨迹及多个数控坐标轴之间 的必要联动。
l 适用范围：多品种，中小批量 l 应用机床：各种数控机床 l 品种变换程度：一日数次
第二章机械制造系统自 动化-1
2020/12/10
第二章机械制造系统自动化1
本课程的主要内容
第一章 机械制造自动化技术概述 第二章 机械制造系统自动化 第三章 制造过程自动化控制系统 第四章 物料传输自动化 第五章 自动化检测与监控系统 第六章 装配自动化 第七章 轿车换挡器半自动装配系统的设计实例
第二章机械制造系统自动化1
组合机床的组成
组合机床的通用部件按其所起作用的不同一般分为下面五类： （1）动力部件 是用于传递动力 实现工作运动、为刀具提供主运动和进给
第二章机械制造系统自动化1
２） 总布局：
前刀架：用于成形车削和滚花等； 后刀架：用于切槽、倒角等； 上刀架：用于切断等； 转塔刀架：用于完成档料、车内外圆、钻孔、扩孔、铰孔、攻内螺纹、
套外螺丝等。
第二章机械制造系统自动化1
３）工作循环：
⑴ 送料和夹料 ⑵ 各刀架顺序工作，按加工工艺要求依次加工工件各表面。
塔刀架纵向进给运动； 空行程运动——前、后、上刀架横向快进和快退运动，转塔刀架纵向快
进、快退运动，送料和夹料运动，接料运动，以及操纵控制运动等。
第二章机械制造系统自动化1
2.2.3 采用组合机床 实现单机自动化
组合机床—是以已经系列化、标准化的通用部 件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和 夹具，组成的半自动或自动专用机床。
转塔自动车床、立式多轴半自动车床 、多刀半自动车床 l 品种变换程度：一日一次
第二章机械制造系统自动化1
自动化单机的控制方式及适用范围
3.数字控制式
l 特点：用数字形式控制刀具或机构 的运动轨迹及多个数控坐标轴之间 的必要联动。
l 适用范围：多品种，中小批量 l 应用机床：各种数控机床 l 品种变换程度：一日数次
第二章机械制造系统自 动化-1
2020/12/10
第二章机械制造系统自动化1
本课程的主要内容
第一章 机械制造自动化技术概述 第二章 机械制造系统自动化 第三章 制造过程自动化控制系统 第四章 物料传输自动化 第五章 自动化检测与监控系统 第六章 装配自动化 第七章 轿车换挡器半自动装配系统的设计实例