探讨自动化生产线改进对工业生产的影响

黄结 肖飞龙

【摘 要】自动化生产线在工业生产的广泛应用，大大提高了工业生产的效率，缩短了生产周期。要保证有利于产品的更新，产品质量的进一步提高，生产成本的有效降低，企业经济效益的更快速增长，就要对自动化生产线进行改造。本文对如何改进自动化生产，以及这些改进对现代工业生产的影响进行了探讨，重点探讨了计算机控制技术、机械手、液压系统、气压系统和传感器等自动化技术的加入以完善自动化生产线对工业生产的积极影响。

【关键词】自动化生产线；改造；生产率；产品质量；生产成本

1.自动化生产线简介

自动化生产线是由工件传送系统和控制系统，将一组自动机床和辅助设备按照工艺顺序联结起来，自动完成产品全部或部分制造过程的生产系统。自动化生产线具有统一的自动化控制系统，严格的生产节凑，工作必须安照一定的生产节拍经过各个工位完成预定加工。自动化生产线起源于流水生产线，性能却远远超过流水生产线。它比流水生产线具有更严格的节凑，更高效的自动化控制，所以它的使用不但提高了劳动效率和产品的质量，而且具有改善工人劳动条件、降低能源消耗、节约材料等优点[1]。

随着社会的发展和人类的进步，自动化生产线也在不断的改进与完善，尤其最近的一些年，微电子技术、传感器技术、液压与气压传动技术、控制技术与机电一体化等技术的快速发展，给自动化生产线的改进和完善提供了有力的支撑。另一方面，人们对自动化生产线提出了更高的要求，如：提高质量和效率，模具多样化，便于生产过程监控，收集与管理产品及机器参数，保证操作人员的人身安全等等。所以自动化生产线的改进与完善就成了迫切的需要。

2.自动化生产线改进与完善

虽然由于产品的不同，导致各种类型的生产线出现，它们形状和大小千差万别，但是我们根据它的功能与结构的不同，可以大致把自动化生产线分为五个部分：机械本体、检测部分、信息处理系统、执行机构和借口部分。而不管哪一类型的自动化生产线都必须具备以下四种基本功能：运转功能、检测功能、控制功能和驱动功能。一般来说，运转功能由动力源（如电能带动的电机、柴油机的机械能）来提供；检测功能主要有各种传感器（如位置传感器、直线位移传感器、角位移传感器）来完成，这些传感器负责收集各个部分的信息，如温度、压力、流量等数据信息；控制功能是指由微型计算机、可编程控制器、PLC单片机等电子装置来完成，它们通过对各个位置传感器检测出来的信号进行存储、运输、运算、变换等处理，再用相应的接口电路对执行机构发出命令，完成规定的动作；驱动部分则是通过电机、液压缸、气压缸、机械手、电磁阀甚至机器人等执行机构玩成。即自动化生产线的改造是利用微型计算机、工控机、可编程控制器（PLC）、触摸屏、变频器、伺服电机等产品，采用更先进的控制技术、变频技术等等，对手动、半自动化、自动化设备的更新改造和同步方式的改进。

2.1自动化生产线控制部分的改进以及它对工业生产的影响

自动化生产线的控制部分大多采用微型计算机系统，而随着现代计算机技术的发展，出现的大量各种特殊功能微型计算机，它具有体积小，可以储存、处理部分信息，通过电信号控制部分机械执行动作的特点。现代常用的这种的微型计算机有PLC控制器，单片机、工控机等。

PLC控制器多用于下面几种情况：一是开关较多（一般在十个以上）的情况，在这种情况下，用PLC进行虚拟门电路实现各个开关的控制，具有简单、快捷、稳定的特点，可以充分发挥其优势；也可用于经常更新或扩充功能的场合，在这种情况下，PLC具有成本低、占用空间小、操作简单的优势[2]。

单片机一般用于要求控制体积小或成本低的场合，它还具有抗干扰性能强，稳定性高的特点，但不能更新，从使用者的角度看，它又适用于操作者素质较低的场合，它操作简单，可使用按键操作。

工控机功能特别强大，价格也较为昂贵。它具有显示、记录、传输、监控、组态等功能，适用于控制功能发杂，要求较多，经常更新和扩充功能，并且周期长、投资大的情况。它需要操作者具有一定的微机基础。

我们通过各种微型机的合理選用，不仅把自动化生产线各个部分连接为一个有机的整体，可以说控制部分的改进是整条自动化生产线改进的“大脑”，而且它的进一步改进意味着我们有更高的效率和更低的成本，所以说控制部分的改进与完善是自动化生产线改进的“灵魂”，是我们未来发展的方向。

2.2机械手对自动化生产线驱动部分的改进以及它对工业生产的影响

机械手顾名思义就是用机械来模仿人手和手臂的某些动作（如抓取、搬运、操作工具等），来代替人进行某些繁重劳动，以实现生产过程的机械化与自动化。它能在有害的环境下进行工作，替代人类以达到保护人身安全的目的。

工业机械手由手臂和手部组成。手部主要用来抓持工件或工具，可按照被抓物体的尺寸、重量、形状、材料等要求的不同设计不同的机构，按照作用力的不同类型可分为吸附型、夹持型、托持型等机构。手臂则是通过各种不同的动作（如摆动、移动或复合运动），来改变被抓物体的位置或姿势。为了能实现可以抓取空间中的任意物体，机械手最多有6个自由度（机械手伸缩、升降、旋转等独立运动方式称为机械手的自由度，一般自由度越多，其运动越自由，应用范围越广，结构越复杂），一般机械手有2个自由度。

机械手的改进与完善，一方面实现的生产线的高度自动化，另一方面大大减少了工作人员以及工作人员的劳动强度。另外，由于人为因素的减少，大大减少了人为错误的出现，不仅提高了质量，而且增强了工作的连续性和持久性，同时还方便对生产数据的记录和实时控制。机械手改进的可以说是自动化生产线改进和完善必不可少的重要组成部分。

2.3液压系统对自动化生产线的改进以及对工业生产的影响

液压系统主要用于材料以及半成品的运输和各个部分执行信号的传递。液压系统主要由液压缸和相应的控制阀组成，一般用气体进行控制信号的传递，液压进行执行部分的动作，有时候也可以用电磁阀对执行液压缸进行控制，使其达到规定的动作。

随着科技的进步，液压与系统所能达到的压强越来越大，所能执行动作的能力越来越强，它对自动化生产线越来越重要，液压系统设计的好坏已经成为衡量一条自动化生产线优秀与否的标准。

3.结论和期望

自动化生产线的改进与完善不仅减轻了企业对人力资源的需求，降低了人力成本，还提高了生产效率，减少了对材料的浪费，提高了生产质量，使我们的生产大大减轻了对人为因素的依赖，给现代工业生产带来了翻天覆地的变化，随着科学技术的迅速发展，计算机技术、液压技术、机械手以及机器人技术不断进步，以这些技术为依靠的自动化生产线改进与完善将会出现“百花齐放”的局面，甚至在不远的将会出现完全由机器替代人的自动化生产线出现。我相信将来自动化流水线会形成一个独立完善的工业体系，给我们的工业生产带来效率高、连续性好、故障率低的完美生产线。而与此同时，自动化生产线的思想观念将更加深入地走进我们的生活，使我们的生产生活变得丰富多彩。 [科]

【参考文献】

[1]侯力，樊庆文，黄成祥，等.机电一体化系统设计[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]谢亚青，储开芳.基于PLC的五个自由度气动搬运机械手研制[J].机械手的设计，2007，（11）.