區(qū)域共享型柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實訓(xùn)基地的研究與建設(shè)

杜中一，陳志紅，謝斌

摘要：大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院依托現(xiàn)有的教學(xué)資源，完成了區(qū)域共享型柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實訓(xùn)基地的硬件建設(shè)及實踐教學(xué)設(shè)計。區(qū)域共享型柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實訓(xùn)基地的建成，提高了大連地區(qū)柔性生產(chǎn)系統(tǒng)人才培養(yǎng)的能力，能夠滿足大連地區(qū)對柔性生產(chǎn)系統(tǒng)高級技術(shù)人才的培養(yǎng)要求。

關(guān)鍵詞：區(qū)域共享；柔性生產(chǎn)系統(tǒng)；實訓(xùn)基地

中圖分類號：G712 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）40-0275-02

柔性生產(chǎn)系統(tǒng)是指能夠適用于多品種、中小批量生產(chǎn)，且具有高柔性，自動化程度極高的生產(chǎn)系統(tǒng)。柔性生產(chǎn)系統(tǒng)涉及自動化技術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)及機電一體化等多項技術(shù)領(lǐng)域。由于柔性生產(chǎn)系統(tǒng)具有高效、靈活的特性，是先進制造領(lǐng)域的核心。

根據(jù)國家《促進東北地區(qū)職業(yè)教育改革創(chuàng)新指導(dǎo)意見》和《大連市中長期職業(yè)教育發(fā)展規(guī)劃（2011—2020）》精神，為了進一步推進職業(yè)院校與企業(yè)、行業(yè)的合作，充分發(fā)揮職業(yè)教育為區(qū)域經(jīng)濟和社會發(fā)展服務(wù)的作用，由大連市政府有關(guān)部門、相關(guān)行業(yè)協(xié)會、企業(yè)、科研機構(gòu)、中高職院校等單位共同組建了“大連市裝備制造職業(yè)教育集團”。在此背景下，大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院依托現(xiàn)有的教學(xué)資源，建立了區(qū)域共享型柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實訓(xùn)基地，作為服務(wù)大連地區(qū)的共享型實訓(xùn)基地。

一、區(qū)域共享型柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實訓(xùn)基地硬件建設(shè)

區(qū)域共享型柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實訓(xùn)基地的硬件設(shè)備主要包括1條柔性生產(chǎn)線和10套柔性生產(chǎn)系統(tǒng)基礎(chǔ)實踐教學(xué)工作站。

1.柔性生產(chǎn)線。柔性生產(chǎn)線共有15個工作站，以1個SIEMENS S7-300PLC和14個S7-200PLC作為控制核心，S7-300為主站，14個S7-200PLC作為從站，各站之間使用ProfiBus-DP總線進行通訊。（1）主站：主站是主控單元，其功能是將14個從站通過ProfiBus-DP總線進行聯(lián)機控制。（2）從站一：落料單元，由同步輪、同步帶、間歇性運動機構(gòu)組成，利用電機的控制，將物料落入輸送單元上。（3）從站二：線路板上料單元，利用雙軸運動控制系統(tǒng)以及一軸伺服控制系統(tǒng)進行定位，通過真空吸盤吸取線路板，并將線路板放入由落料單元提供的工件內(nèi)。（4）從站三：視覺檢測單元，利用歐姆龍視覺傳感器，對原材料線路板的孔位進行檢測，為后續(xù)的精準(zhǔn)定位和加工做準(zhǔn)備工作。（5）從站四：插件單元，利用氣缸和吸盤將線路板定位至加工臺，通過伺服系統(tǒng)夾取模擬封裝電子元件，將封裝電子元件精準(zhǔn)定位和安裝到線路板上。（6）從站五：線路板翻轉(zhuǎn)單元，通過伺服定位吸取輸送線上方插件完成的線路板放置于輔助焊接件上，旋轉(zhuǎn)180°并輸送到焊接單元。（7）從站六：焊接單元，通過伺服系統(tǒng)進行輸送，將電子線路板輸送到固定位置，然后通過自動焊接機和剪針腳機進行模擬焊接、剪針腳。（8）從站七：翻轉(zhuǎn)回收單元，將焊接完成的電子線路板上的輔助焊接件回收，并將焊接完成的線路板運輸回輸送線上，繼續(xù)后續(xù)的加工流程。（9）從站八：加蓋單元，通過電磁鐵吸取蓋子，通過蝸輪蝸桿運動，然后行程開關(guān)進行位置確認(rèn)，將蓋子放置在工件上方。（10）從站九：噴涂及機器人搬運單元，將加蓋完成的工件輸送到輸送線末端，機器人將工件搬運至另一端輸送線初始端，再輸送到噴涂位置進行噴涂烘干處理。（11）從站十：條形碼貼標(biāo)單元，當(dāng)輸送線檢測到料盤和工件，貼標(biāo)機構(gòu)利用真空吸盤吸取標(biāo)簽，將標(biāo)簽貼在工件蓋子上方。（12）從站十一：龍門單元，將物料從龍門的一側(cè)抓移到龍門的另一側(cè)。（13）從站十二：檢測單元，負(fù)責(zé)蓋子檢測、工件顏色檢測以及條形碼掃描。（14）從站十三：分揀單元，將檢測單元所檢測的不合格工件搬運到廢料庫，將合格工件放行并進入下一個單元——倉儲單元。（15）從站十四：倉儲單元，將檢測完成的工件分為不同顏色，通過主站分配將不同顏色的工件分別入庫處理。

2.柔性生產(chǎn)系統(tǒng)基礎(chǔ)實踐教學(xué)工作站。由于柔性生產(chǎn)線設(shè)備昂貴，如果學(xué)生實踐基礎(chǔ)較差且沒有良好的實踐能力，很容易造成損失。我們根據(jù)調(diào)研結(jié)果以及區(qū)域共享型柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實訓(xùn)基地建設(shè)的實際情況，自行設(shè)計一套柔性生產(chǎn)系統(tǒng)基礎(chǔ)實踐教學(xué)工作站，作為學(xué)生柔性系統(tǒng)基礎(chǔ)性實踐訓(xùn)練設(shè)備，該工作站更加便于學(xué)生的實踐操作，可以作為學(xué)生基礎(chǔ)能力培養(yǎng)的教學(xué)設(shè)備使用。

柔性生產(chǎn)系統(tǒng)基礎(chǔ)實踐教學(xué)工作站采用國際標(biāo)準(zhǔn)的2020工業(yè)鋁材作為工作站框架結(jié)構(gòu)，便于結(jié)構(gòu)變化及拆裝，工作站由SIEMENS S7-200 SMART PLC、SIEMENS MM420變頻器、TPC7062觸摸屏以及行程開關(guān)、熱繼電器、接近開關(guān)、交流接觸器、選擇開關(guān)、中間繼電器等常見低壓控制器件組成。柔性生產(chǎn)系統(tǒng)基礎(chǔ)實踐教學(xué)工作站可以完成電機控制系統(tǒng)的實踐教學(xué)及PLC、觸摸屏及變頻器技術(shù)的相關(guān)實踐教學(xué)。柔性生產(chǎn)系統(tǒng)基礎(chǔ)實踐教學(xué)工作站通過模擬柔性生產(chǎn)系統(tǒng)進行訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生電氣自動控制、PLC編程、變頻器及觸摸屏應(yīng)用、自動設(shè)備調(diào)試的能力，不僅能夠豐富柔性生產(chǎn)系統(tǒng)的實踐教學(xué)手段，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且能降低實訓(xùn)消耗，節(jié)省實訓(xùn)費用。

二、區(qū)域共享型柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實訓(xùn)基地實踐教學(xué)設(shè)計

區(qū)域共享型柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實訓(xùn)基地實踐教學(xué)整體采用模塊化教學(xué)法。實踐教學(xué)內(nèi)容主要分為兩大部分：（1）采用柔性生產(chǎn)系統(tǒng)基礎(chǔ)實踐教學(xué)工作站進行的基礎(chǔ)實踐教學(xué)，分為2個單元；（2）采用柔性生產(chǎn)線進行的高級實踐教學(xué)，分為15個單元。教學(xué)的過程從基礎(chǔ)簡單的操作和控制逐步擴展到復(fù)雜操作和控制。

1.采用柔性生產(chǎn)系統(tǒng)基礎(chǔ)實踐教學(xué)工作站進行的基礎(chǔ)實踐教學(xué)。具體操作是將學(xué)生分組訓(xùn)練，每組學(xué)生要完成從機械與電氣元件的安裝，到根據(jù)工藝要求進行編程、調(diào)試、操作、維修及故障排除。在該訓(xùn)練過程中，可以使學(xué)生將所學(xué)的專業(yè)知識加以綜合應(yīng)用，并能熟練掌握柔性生產(chǎn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)實踐技能。

2.采用柔性生產(chǎn)線進行的高級實踐教學(xué)。具體操作是將參加實訓(xùn)的學(xué)生人數(shù)平均分成15個小組，每一個小組負(fù)責(zé)一個站的實踐操作。在任務(wù)的安排上，都把每一個站的大任務(wù)分割成若干小任務(wù)，每位學(xué)生承擔(dān)一定的獨立任務(wù)，用團隊責(zé)任來激勵每個學(xué)生全身心投入到實訓(xùn)中來。對學(xué)生實訓(xùn)結(jié)果的考核主要由四個部分組成：整條生產(chǎn)線的運行情況和運行合理性占總成績的10%，各小組工作站獨立運行情況占總成績的30%，每個學(xué)生完成具體小任務(wù)情況占總成績的40%，實訓(xùn)報告占總成績的20%。這樣既可以培養(yǎng)學(xué)生的團隊精神，又在各小組之間建立了競爭意識，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

三、結(jié)語

區(qū)域共享型柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實訓(xùn)基地的建成提高了大連地區(qū)柔性生產(chǎn)系統(tǒng)人才培養(yǎng)的能力，以此基地為基礎(chǔ)，學(xué)生可以更好地掌握自動化技術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)及機電一體化等專業(yè)知識及技能。經(jīng)實際教學(xué)證明，該實訓(xùn)基地能夠滿足大連地區(qū)對柔性生產(chǎn)系統(tǒng)高級技術(shù)人才的培養(yǎng)要求。

參考文獻：

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