教育部高职高专自动化技术类教学指导委员会规划教材——自动化生产线安装与调试(附光盘)

前 言

本书是教育部高职高专自动化技术类教学指导委员会规划并指导编写的第一本基于工作过程导向、面向全国职业院校技能大赛、服务于高职机电类职业能力培养的立体化综合实训教材。
按照《国务院关于大力发展职业教育的决定》关于要“定期开展全国性的职业技能竞赛活动”的要求，2008年教育部、天津市人民政府、劳动和社会保障部、人事部、建设部、交通部、工业与信息化部、农业部、国务院扶贫办、中华全国总工会、共青团中央和中华职业教育社等12个部门于6月27日～30日在天津市举办了2008年全国职业院校技能大赛。中共中央政治局委员、国务委员刘延东，中共中央政治局委员、天津市委书记张高丽等领导出席开幕式；全国人大常委会副委员长陈至立、教育部部长周济、天津市市长黄兴国出席闭幕式。来自全国37个省、自治区、直辖市、计划单列市和新疆建设兵团的2 000余名选手参加了竞赛项目的角逐。本次大赛活动是迄今全国职业教育规模最大、规格最高、专业覆盖面最广、类别最齐全的大赛，形成了“普通教育有高考，职业教育有技能大赛”的局面。它是我国教育工作的一项重大制度设计和创新，也是新时期职业教育改革与发展的重要推进器。
2008年全国职业院校技能大赛高职组分为“产品部件的数控编程、加工与装配”、“注塑模具CAD设计与主要零件加工”、“自动线安装与调试”、“机器人”等4个项目。其中，“自动线安装与调试”是一个重要的赛项。通过此项目竞赛，检验了高职学生的团队协作能力、计划组织能力、自动线安装与调试能力、工程实施能力、职业素养、交流沟通能力、效率、成本和安全意识，指引了高职院校机电类专业教学改革发展方向，促进工学结合人才培养模式改革与创新，培养可持续发展的满足企业需求的自动化控制高技能人才。
竞赛内容涉及的技术应用范围符合《中国普通高等学校高职高专教育专业概览》自动化类(5802）中的机电一体化、电气自动化技术和生产过程自动化等专业的核心能力要求，它将机电类专业中的各种专业核心技术和技能应用于一条高仿真度的柔性化自动生产线，突出强调技术的综合应用。
设计原则：依据2008年全国职业院校技能大赛高职组的“三结合”定位，即“高职技能大赛赛项要与专业教学改革相结合，高职技能大赛赛项组织要与行业企业相结合，高职技能大赛赛项注重个人能力与团队协作相结合”，项目设计团队针对机电类专业的专业技术、技能综合应用环节“自动化生产线的安装与调试”进行了大胆的构思，旨在将大赛“引导高职教育教学改革方向”的目标进一步深化，将技能大赛成果进一步推广，将技能大赛引领课程建设的成效向内涵建设进一步延伸。因此，该项目设计突显以下原则：
1．高职技能大赛赛项要与专业教学改革相结合，引领专业建设和课程改革方向
该综合实训项目和教材开发的选择基于工业现场真实生产线的典型提炼设备为载体，符合教育部专业指导目录中的高职机电类专业培养目标，并将该类专业的核心技术技能进行了综合，为高职院校校内生产性实训基地建设提供了新选择，为教学团队培养学生专业技术综合应用能力提供了新平台；为基于工作过程的课程开发、行动导向教学的实施找到了新载体。
2．高职技能大赛赛项组织要与行业企业相结合
该综合实训项目和教材开发选择基于2008全国职业院校技能大赛高职组教育部指定的“自动线安装与调试”竞赛专用设备YL-335A自动线训练设备为平台，设计团队同行业企业技术人员共同开发实训项目与教材，项目和教材针对工程实施能力、职业素养的培养针对性强、体现广泛。
3．高职技能大赛赛项要注重个人能力与团队协作相结合
该综合实训项目和教材开发选择以技能大赛要检验高职学生的团队协作能力、计划组织能力、自动线安装与调试能力、交流沟通能力、效率、成本和安全意识为依据，并将团队学习、团队训练、团队精神融入其中。
教材特点：将YL-335A自动线安装与调试的工作过程，分解为若干个任务进行了循序渐进的阐述。教材编写紧扣“准确性、实用性、先进性、可读性”原则。诙谐的语言、精美的图片、卡通人物、实况录像及过程仿真等的综合运用，将学习、工作融于轻松愉悦的氛围中，力求达到提高学生学习兴趣和效率，以及易学、易懂、易上手的目的。
基本内容：由纸质教材及多媒体光盘两部分组成。纸质教材共由五部分组成：第一部分为“项目开篇”，主要针对大赛情况及典型自动线进行了介绍；第二部分为“项目备战”，主要针对典型自动线应具备的“知识点、技术点、技能点”进行了综合讲解；第三部分为“项目迎战”，主要内容是以典型自动线为载体，针对其五个工作站的安装与调试工作过程进行讲述；第四部分为“项目决战”，主要针对典型自动线总体调试中的设备安装、气路连接、电路设计和电路连接、技能考核评分标准、注意事项等问题进行讲述；第五部分为“项目挑战”，主要针对典型自动线讲述自动线发展趋势及先进技术的运用，对伺服技术、触摸屏技术、工控网络技术、柔性系统、光机电技术等进行简要介绍。多媒体光盘含大赛实况、自动线安装调试步骤、元器件实物图片及设备运行过程仿真等。
成书过程：本书是在大赛硝烟未尽的背景下应运而生的。大赛结束了，但大赛如何引导高职教育教学改革方向、发挥示范辐射作用是我们所关注的。为此，在教育部高职高专自动化类教学指导委员会的大力支持下，由吕景泉教授牵头，通过大量调研，结合目前现状，提出了以技能大赛选用设备YL-335A自动线为载体，针对其安装、调试、运行等过程中应知应会的核心技术进行了基于工作过程的教材体系开发；团队成员经过近3个月的日夜奋战，校企人员共同协作，较好地完成了教材的编写任务。
应用价值：为使基于工作过程的教学理念能在高职院校得以有效推广，教材在教学中的作用不容忽视，本教材就如何编写基于工作工程的立体化教材进行了有益的尝试，将对今后教材的编写体例、内容等方面起到一定引领示范的作用。同时，为拥有典型自动线实训设备的院校提供了直观、便捷、立体的教学资源包，为读者提供了极大方便。
本书共分5个专题，具体分工如下：吕景泉教授、汤晓华副教授共同编写项目开篇；汤晓华副教授编写项目备战；张文明副教授编写项目迎战；李军教授编写项目决战；李文教授编写项目挑战；张同苏高级工程师对于全书的编写提供了各种资料和指导。全书由吕景泉教授策划、系统指导并与李文教授共同统稿。
衷心感谢被引用的参考文献的作者，是他们的研究成果奠定了本教材的编写基础。在编写过程中，得到了中国亚龙科技集团、天津中德职业技术学院、威海职业学院、哈尔滨职业技术学院、武汉电力职业技术学院、常州纺织服装职业技术学院等单位领导和同仁的大力支持，在此表示衷心的感谢！同时感谢姚吉副教授、杜东副教授、李波高级工程师，以及陈钰生、徐鑫奇、冯显俊等工程技术人员对本书的编写提供的帮助。
限于编者的经验、水平以及时间限制，书中难免存在不足和缺漏，敬请专家、广大读者批评指正。


编 者
2008年12月

目 录

任务一 自动线中传感器的使用 12
子任务一 磁性开关及应用 12
子任务二 光电开关及应用 14
子任务三 光纤式光电接近开关及应用 17
子任务四 其他接近开关及应用 19
子任务五 光电编码器及应用 20
任务二 自动线中的异步电动机及控制 22
子任务一 交流异步电动机的使用 23
子任务二 通用变频器驱动装置的使用 24
任务三 自动线中的步进电动机及控制 32
子任务一 步进电动机的使用 32
子任务二 步进电动机驱动装置的使用 35
任务四 气动技术在自动线中的使用 39
子任务一 气泵的认知 40
子任务二 气动执行元件的认知 41
子任务三 气动控制元件的认知 42
子任务四 连接气动控制回路 48
子任务五 气动系统常见故障与解决 48
任务五 可编程控制器在自动线中的使用 49
子任务一 S7-200PLC结构与认知 50
子任务二 建立PLC与计算机的连接 53
子任务三 创建一个程序 55
子任务四 PLC控制步进电机 56
任务六 通信技术在自动线中的使用 65
子任务一 认知PPI通信 66
子任务二 网络读写命令的使用 68
子任务三 网络读写命令向导的使用 71
任务一 供料单元的安装与调试 78
子任务一 初步认识供料单元 78
子任务二 供料单元的控制 79
子任务三 供料单元技能训练 81
任务二 加工单元的安装与调试 87
子任务一 初步认识加工单元 87
子任务二 加工单元的控制 89
子任务三 加工单元技能训练 90
任务三 装配单元的安装与调试 95
子任务一 初步认识装配单元 96
子任务二 装配单元的控制 101
子任务三 装配单元技能训练 102
任务四 分拣单元的安装与调试 108
子任务一 初步认识分拣单元 109
子任务二 分拣单元的控制 111
子任务三 分拣单元技能训练 113
任务五 输送单元的安装与调试 116
子任务一 初步认识输送单元 117
子任务二 输送单元的控制 120
子任务三 输送单元的技能训练 123
任务一 自动线设备安装 131
子任务一 元件的检查 132
子任务二 自动线输送站的装配 133
子任务三 自动线供料站的装配 134
子任务四 自动线加工站的装配 134
子任务五 自动线装配站的装配 135
子任务六 自动线分拣站的装配 135
任务二 自动线气路的连接 137
子任务一 自动线主气路连接 138
子任务二 自动线各站的气路连接 139
任务三 电路设计和电路连接 140
子任务一 自动线电路图设计 141
子任务二 各站电路的连接 141
任务四 自动线控制程序设计 145
子任务一 网络的组建 146
子任务二 输送站控制程序设计 151
子任务三 供料站控制程序设计 163
子任务四 加工站控制程序设计 165
子任务五 装配站控制程序设计 167
子任务六 分拣站程序设计 174
任务五 自动线调试与故障分析 182
子任务一 自动线手动工作模式测试 183
子任务二 自动线自动工作模式测试 184
任务一 了解伺服技术在生产线上的应用 192
子任务一 初步认识伺服系统 192
子任务二 可编程控制器伺服系统的认知 193
任务二 人机界面在生产线上的应用 196
子任务一 初步认识人机界面 197
子任务二 了解触摸屏的接口及组态 201
子任务三 初步认识组态软件 209
任务三 了解工控网络技术 211
子任务一 初步认识通信与网络 211
子任务二 了解工业网络结构 220
任务四 了解柔性生产线技术 223
子任务一 初步认识柔性生产线 223
子任务二 了解柔性生产线工艺设计的主要原则 225
任务五 了解光机电一体化技术 227
子任务一 初步认识光机电一体化技术 228
子任务二 了解如何运用光机电一体化技术 229
参考文献 231

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