电气自动化专业课程主要有 PLC 技术、变频技术、传感器技术等。并且主要为技术性的实践内容，实训质量将直接影响到学生的技能水平。通过对目前典型柔性生产线各个部分的研究，在为了使教学设备与实际柔性生产线尽量的贴近的前提下，建立起柔性生产线教学设备的框架模型,主要由传送分拣单元、搬运加工单元、立体仓库单元组成。该教学设备设计为一套半开放式的实训平台，在使用的时候可以根据自己的需求选择单独单元、多个单元以及单元中的某个部分进行实训。各个单元均安装在实训台上，便于单元中机械机构以及气动元件的安装、控制线路的布线、气动电磁阀以及气管等的安装。各个单元的设计在满足功能以及教学需求前提下，还应考虑选用器件的性价比及实用性，如搬运加工系统中的数控加工部分由于体积较大，价格较贵，且一般学校都有专门的数控加工实训室，所以该设备中不必设置数控加工部分。
2.2.2 功能需求分析
该柔性生产线教学设备的研制目的是为电气自动化专业学生提供一个综合实训平台。根据本专业课程标准以及人才培养目标，该平台不仅要完成单门专业课程的典型实训，还要能够进行多门课程的综合性实训。根据电气自动化专业《PLC 技术》、《变频技术》、《气动技术》、《触摸屏应用》、《传感器技术》等课程的要求，本实训平台能够开设如下实训：
（1） PLC 及特殊模块的应用实训（该实训主要让学生了解 PLC 的基本知识；掌握编程软件的使用；掌握 PLC 特殊功能模块的使用）；
（2） 传送带速度/位置控制实训（该实训主要让学生完成对环形传送带单元速度控制的 PLC 程序编写及调试、变频器参数设置）；
（3） 气动技术实训（该实训主要让学生了解气动传动和控制方法、绘制简单气动回路）；
（4） 人机界面技术实训（该实训主要让学生熟悉触摸屏的操作、触摸屏界面的制作以及触摸屏的应用）；
（5） 工控设备之间的通信实训（该实训主要让学生熟悉通信方式的种类；掌第二章 柔性生产线教学设备的总体设计握各种工控设备之间的通信连接、程序设计等）；
（6） 传感器技术实训（该实训主要让学生熟悉传感器的分类及选型、传感器
参数调整）；
（7） 综合实训（为学生的毕业设计、技能竞赛等提供实训平台）
2.3 教学设备总体设计
当具体的实训要求确定下来之后，为了实现以上实训功能，就必须为每个实训找到相应的载体模块,将具体的自动化器材设备融入到各个单元模块中。本节主要对各个单元的布局以及主要用到的电气设备做了介绍。
2.3.1 教学设备的总体布局
目前典型柔性生产线的布局主要是基于工件传输路线的布局方式，主要有如下几种：
（1） 直线型
直线型布局是比较简单的布局方式，各个单元按照直线排放，工件主要由小车或者传送进行运输，这种布局方式适合于工件品种较少且装配简单的大批量加工制造情况。
（2） 圆环型
圆环型布局是将工件的传输路线设计成一个圆环，各个单元沿着这个圆环布置，这种布局方式可以提高设备的容错性，当其中的某个单元发生故障时也不会导致整条生产线的停止运行。根据学校实训室场地以及工件种类较少的情况，本柔性生产线教学设备采用直线型加圆环型的布局。
2.3.2 教学设备的组成
通过对典型柔性生产线的功能研究，并结合教学设备的功能需求，对本文中教学设备的组成进行确定。教学设备由传送分拣单元、搬运加工单元和立体仓库单元三个主要部分组成。
（1） 传送分拣单元
将传送分拣单元设定为整个系统的起始部分，包括上料部分、传送带部分、分拣部分，主要作用是对工件进行分拣并为下一个部分提供工件。当系统开始启动时，上料部分传感器感应到工件后，推料气缸将工件推至传送带，传送带启动将工件带至分拣单元。分拣后，工件由传送带送至分拣加工单元的来料等候区。传送带由一台三相异步电动机驱动，其速度由变频器控制，相应的位置控制由与三相异步电动机同轴的光电编码器以及 PLC 完成。主要用到的电气设备有 PLC、变频器、触摸屏、传感器、气动元件以及按钮等。
（2）搬运加工单元
本单元包括搬运和加工两个部分。搬运功能由一台在丝杠上左右运动的三自由度机械手完成，机械手的左右、上下、旋转由步进电机驱动。加工主要是对工件进行加热以及简单装备，加热单元主要由电热丝、热电偶传感器、FX2N-2LC 模块完成。本单元中主要用到的电气设备有 PLC 及 FX2N-2LC 特殊模块、触摸屏、步进电机驱动器及步进电机、气动元件以及按钮等。
（3）立体仓库单元
本单元负责对加工完毕的工件进行分类仓库，主要由堆垛机、立体仓库以及相应的执行机构构成。堆垛机的定位移动由 FX2N-20GM 模块控制两个伺服电机在水平和垂直面运动来实现。本单元主要电气设备有 PLC、触摸屏、伺服驱动器及伺服电机、气动元件、按钮等。2.4 本章小结本章通过对目前实际生产中典型柔性生产线的结构及功能进行研究分析，在此基础上并根据学校现状提出该柔性生产线教学设备应具备的功能，同时对该教学设备需满足的专业课程实训范围提出了明确的要求。根据电气自动化课程标准，为每个实训找到相应的载体模块，并对载体模块进行组合，初步规划出柔性生产线教学设备的基本功能单元。最后，根据目前常见的的柔性生产线布局方式确定本文教学设备采用直线型加环形的组合布局方式。
第三章 柔性生产线控制系统设计
控制系统是柔性生产线教学设备的重要组成部分，主要负责整个教学设备各个单元数据的接受和处理并向执行机构发送信号。针对于教学设备灵活多变的特殊性，在控制系统的设计方面尽量使其具有开放性，锻炼学生的实践能力。
3.1 控制系统设计思路
根据电气自动化专业课程标准，并结合实际柔性生产线的控制方式，本控制系统采用“电气”结合的设计思路。“电气”结合是指在各个单元信号的接收、处理及输出部分采用“电”，在部分逻辑控制回路输出部分采用小型的电磁阀将电信号转化为“气”，通过“电气”结合的方式驱动相应的气缸执行机构动作。“电气”结合控制方式的优势在电信号可以实现远距离控制，气动信号具备良好的抗干扰能力。在恶劣的环境中，可以根据其不同的特点进行分离式安装，如电回路可以安装在远离恶劣环境的操作室，气动执行机构可以安装在恶劣环境现场。本教学设备虽然在工作时不存在恶劣环境，但是可以通过对控制系统的认识了解电气信号控制和气动信号控制的特点。
第三章 柔性生产线控制系统设计
3.2 电源部分设计
电源部分在本系统中起着重要的作用，不同的控制器对电源有着不同的需求，所以在设计的时候应该严格参照控制器的电源参数，以防止控制器的损坏。不同控制器在通电时还存在一些顺序要求，所以设计时必须考虑到各个控制器的得电顺序，有些顺序可以通过程序来完成，有些顺序必须通过电气线路控制完成，因此在电源模块的设计时应设置必要的开关以及中间继电器。为防止使用者误操作导致的一些故障，在电源模块中应设置熔断器等保护装置。
