1. 研究目的与意义

自动化生产线它是一种能实现产品生产过程自动化的自动化体系，通过采用一套能自动进行搬运、加工、装配、运输、检测的机器设备，构建了一种高度连续的、完全自动化的生产线，从而能够实现产品的自动化生产。提高加工质量、提高工作效率、降低生产成本、快速更换产品，是机械制造业竞争和发展的基础，也是机械制造业技术水平的标志，它的发展趋势是提高可调性，扩大工艺范围，提高加工精度和自动化程度，同计算机结合实现整体自动化车间与自动化工厂。

本课题采用PLC作为主控制器，由供料单元、搬运单元、加工单元、装配单元、分拣单元五部分为主要的组成部分。供料单元提供原料，运输单元将其送到加工单元加工，随后送到装配单元进行装配，最后由分拣单元进行产品的分拣。采用多种传感器来识别物体的形状，材料和颜色以及物体的运动距离,实现工件拆卸、分拣过程的自动化。

2. 课题关键问题和重难点

1.关键问题：

1）在系统运行过程中，物料的有无是一个关键问题，在系统中设置报警装置，可以清楚的知道物料是否充足；

2）系统在装配过程中，关键技术是机械手，采用气缸和手抓相配合，利用传感器等元器件进行定位配合；

3. 国内外研究现状（文献综述）

二十世纪20年代，随着汽车、滚动轴承、小型电动机和缝纫机等工业发展，机械制造中开始出现自动化生产线，最早出现的是组合机床自动化生产线。在二十世纪20年代之前，首先是在汽车工业中出现了流水生产线和半自动化生产线，随后发展成为自动化生产线。第二次世界大战后，在工业发达国家的机械制造业中，自动化生产线的数目急剧增加。20世纪40年代是自动化技术和理论形成的关键时期，一批科学家为了解决军事上提出的火炮控制、鱼雷导航、飞机导航等技术问题，逐步形成了以分析和设计单变量控制系统为主要内容的经典控制理论与方法。机械、电气和电子技术的发展为生产自动化提供了技术手段。1946年，美国福特公司的机械工程师d.s.哈德首先提出用自动化一词来描述生产过程的自动操作。1947年建立第一个生产自动化研究部门。1952年j.迪博尔德第一本以自动化命名的《自动化》一书出版,他认为自动化是分析、组织和控制生产过程的手段。50年代以后，自动控制作为提高生产率的一种重要手段开始推广应用。50年代末到60年代初，大量的工程实践，尤其是航天技术的发展，涉及大量的多输入多输出系统的最优控制问题，用经典的控制理论已难于解决，于是产生了以极大值原理、动态规划和状态空间法等为核心的现代控制理论。60年代中期以后，现代控制理论在自动化中的应用，特别是在航空航天领域的应用。70年代中期，自动化的应用开始面向大规模、复杂的系统，如大型电力系统、交通运输系统、钢铁联合企业、国民经济系统等，它不仅要求对现有系统进行最优控制和管理，而且还要对未来系统进行最优筹划和设计，运用现代控制理论方法已不能取得应有的成效，于是出现了大系统理论与方法。80年代初，随着计算机网络的迅速发展，管理自动化取得较大进步，出现了管理信息系统、办公自动化、决策支持系统。

如今发达国家开始综合利用传感技术、通信技术、计算机、系统控制和人工智能等新技术和新方法来解决所面临的工厂自动化、办公自动化、医疗自动化、农业自动化以及各种复杂的社会经济问题。研制出柔性制造系统、决策支持系统、智能机器人和专家系统等高级自动化系统。

目前，自动化生产线已经成为当今社会发展的主流方向。国外的很多产业都已经实现自动化生产，如汽车产业、电子与电器产业、机械产业、物流与仓储产业都已大量使用自动化生产线，用以保证其产品的生产质量和生产的高效。这些产业使用自动化生产线设备大大推动了它们快速发展、提升制造技术的先进性、领先与世界其他产业。我国的自动化生产线主要集中于低端市场，中高端的自动化生产线主要还是要进口，目前，我国自动化生产线主要分布在汽车与工程机械产业、物流仓储产业、家电电子产业、食品饮料医药产业等。

4. 研究方案

两种常用的自动化生产线设计方案。

方案一，基于单片机的自动化生产线的设计，可以利用单片机编程产生方波，再经过发射驱动电路的放大，可以使超声波传感器发射端震荡，发射超声波，随后超声波遇到阻碍时反射回来，经过传感器接收，再经过接受电路放大、整形，来控制单片机的中断，最后单片机利用超声波的传播速度以及发射脉冲到接收反射脉冲的时间间隔计算出物体的距离，经过光纤传感器检测物体的颜色、材料，最终完成整个系统的自动化运作。

方案二，基于plc的自动化生产线的设计。采用西门子s7-200编程，在供料单元、搬运单元、加工单元、装配单元、分拣单元中分别进行编程，使各部分可以完整工作，然后进行整体的设计，使五个部分可以互相协调、衔接的工作；利用光纤传感器来检测物块的材质、颜色等，在用传感器来检测机械手距离物块的距离，来控制机械手的运作，从而实现整个系统完美的自动化运作。

5. 工作计划

第1周 接受任务书，领会课题含义，查找和阅读相关资料，理解课题，掌握西门子s7-200plc的工作原理；

第 2周 继续查阅相关资料，并翻译不少于3000字的外文文献，论证设计的可行性，研究设计方案和设计思路；

第 3 周 确定设计方案和关键技术，拟定采取的解决措施，撰写毕业设计开题报告；