PLC在柔性系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、 可編程控制器應(yīng)用技術(shù)課程論文 設(shè)計(jì)名稱(chēng)： PLC在柔性系統(tǒng)中的應(yīng)用 小組成員： 021211213 錢(qián)園園 021211222 朱海燕 任課教師： 戎自強(qiáng) 完成時(shí)間： 2014.6 目 錄一、概述1二、柔性系統(tǒng)22.1 系統(tǒng)介紹32.2 各單元結(jié)構(gòu)與功能4三、TWINCAT PLC簡(jiǎn)介16四、程序控制174.1 控制任務(wù)174.2 I/O端口184.3 程序流程圖19五 結(jié)語(yǔ)20附錄21PLC在柔性系統(tǒng)中的應(yīng)用摘要 PLC是應(yīng)用面非常廣、功能強(qiáng)大、使用方便的通用工業(yè)控制裝置，已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。本文應(yīng)用BECKHOFF公司生產(chǎn)的可編程控制器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)加工系統(tǒng)的供料單元

2、控制，該系統(tǒng)充分利用了可編程控制器（PLC）的功能，加上傳感器、傳動(dòng)氣壓的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手上升、下降、抓取、釋放、前后左右的移動(dòng)等一系列的動(dòng)作，完成原料的供給配送。這一控制的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用，充分體現(xiàn)了PLC控制在工業(yè)生產(chǎn)中的優(yōu)勢(shì)，并可以提高制造工業(yè)的柔性和生產(chǎn)效率。關(guān)鍵詞：PLC 機(jī)械手 供料單元一、概述 PLC 即可編程邏輯控制器。它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程邏輯控制器具有以下鮮明的特點(diǎn)。1. 使用方便，編程簡(jiǎn)單 采用簡(jiǎn)明的梯形圖、邏輯圖或語(yǔ)句表等編程語(yǔ)

3、言，而無(wú)需計(jì)算機(jī)知識(shí)，因此系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期短，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試容易。另外，可在線(xiàn)修改程序，改變控制方案而不拆動(dòng)硬件。2. 功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高 一臺(tái)小型PLC內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶(hù)使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。它與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價(jià)格比。PLC可以通過(guò)通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。3.硬件配套齊全，用戶(hù)使用方便，適應(yīng)性強(qiáng) PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶(hù)選用，用戶(hù)能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線(xiàn)也很方便，一般用接線(xiàn)端子連接外部接線(xiàn)。PLC有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動(dòng)一

4、般的電磁閥和小型交流接觸器。硬件配置確定后，可以通過(guò)修改用戶(hù)程序，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。4.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器，由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件元件，接線(xiàn)可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10-1/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)到數(shù)萬(wàn)小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，PLC已被廣大用戶(hù)公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。5.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少 P

5、LC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線(xiàn)工作量大大減少。PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法來(lái)設(shè)計(jì)。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)梯形圖的時(shí)間比設(shè)計(jì)相同功能的繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。PLC的用戶(hù)程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號(hào)用小開(kāi)關(guān)來(lái)模擬，通過(guò)PLC上的發(fā)光二極管可觀(guān)察輸出信號(hào)的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線(xiàn)后，在現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)調(diào)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題一般通過(guò)修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少得多。6.維修工作量小，維修方便 PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部

6、的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障二、柔性系統(tǒng)2.1 系統(tǒng)介紹隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類(lèi)社會(huì)對(duì)產(chǎn)品的功能與質(zhì)量的要求越來(lái)越高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來(lái)越短，產(chǎn)品的復(fù)雜程度也隨之增高，傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)方式受到了挑戰(zhàn)。這種挑戰(zhàn)不僅對(duì)中小企業(yè)形成了威脅，而且也困擾著國(guó)有大中型企業(yè)。因?yàn)椋诖笈可a(chǎn)方式中，柔性和生產(chǎn)率是相互矛盾的。眾所周知，只有品種單一、批量大、設(shè)備專(zhuān)用、工藝穩(wěn)定、效率高，才能構(gòu)成規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益；反之，多品種、小批量生產(chǎn)，設(shè)備的專(zhuān)用性低，在加工形式相似的情況下，頻繁的調(diào)整工夾具，工藝穩(wěn)定難

7、度增大，生產(chǎn)效率勢(shì)必受到影響。為了同時(shí)提高制造工業(yè)的柔性和生產(chǎn)效率，使之在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，降低產(chǎn)品成本，是終使中小批量生產(chǎn)能與大批量生產(chǎn)抗衡，柔性自動(dòng)化系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生。柔性制造系統(tǒng)是由統(tǒng)一的信息控制系統(tǒng)、物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和一組數(shù)字控制加工設(shè)備組成，能適應(yīng)加工對(duì)象變換的自動(dòng)化機(jī)械制造系統(tǒng)，英文縮寫(xiě)為FMS。FMS的工藝基礎(chǔ)是成組技術(shù)，它按照成組的加工對(duì)象確定工藝過(guò)程，選擇相適應(yīng)的數(shù)控加工設(shè)備和工件、工具等物料的儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，并由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。故能自動(dòng)調(diào)整并實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)多種工件的成批高效生產(chǎn)，并能及時(shí)地改變產(chǎn)品以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。FMS兼有加工制造和部分生產(chǎn)管理兩種功能，因此能綜合

8、地提高生產(chǎn)效益。FMS的工藝范圍正在不斷擴(kuò)大，包括毛坯制造、機(jī)械加工、裝配和質(zhì)量檢驗(yàn)等。柔性制造系統(tǒng)是一種技術(shù)復(fù)雜、高度自動(dòng)化的系統(tǒng)，它將微電子學(xué)、計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)工程等技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，理想和圓滿(mǎn)地解決了機(jī)械制造高自動(dòng)化與高柔性化之間的矛盾。它具有設(shè)備利用率高、生產(chǎn)能力相對(duì)穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量高、運(yùn)行靈活和產(chǎn)品應(yīng)變能力大的優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)集氣動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)（機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)械連接等）、電工電子技術(shù)、傳感器應(yīng)用技術(shù)、PLC控制技術(shù)等。整個(gè)系統(tǒng)包括：供料單元、檢測(cè)單元、加工單元、安裝單元、安裝搬運(yùn)單元、提取安裝單元、操作手單元及立體存儲(chǔ)單元。其中，每個(gè)工作單元都可以自成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，各個(gè)單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主

9、要是氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)位置都可以通過(guò)安裝在其上面的傳感器的信號(hào)來(lái)判斷。2.2 各單元結(jié)構(gòu)與功能2.2.1供料單元供料單元在整個(gè)系統(tǒng)中，起著向系統(tǒng)中的其它單元提供原料的作用。它的具體功能是：按照需要將放置在料倉(cāng)中的待加工工件（原料）自動(dòng)地取出，并將其傳送到下個(gè)工作單元。 1I/O接線(xiàn)端口 它是該工作單元與PLC之間進(jìn)行通訊的線(xiàn)路聯(lián)接端口。該工作單元中的所有電信號(hào)（直流電源、輸入、輸出）線(xiàn)路都接到該端口上，再通過(guò)信號(hào)電纜線(xiàn)連接到PLC上。2 進(jìn)料模塊 該模塊用于儲(chǔ)存工件原料、并在需要時(shí)將料倉(cāng)中的工件分離出來(lái)，為轉(zhuǎn)送模塊取走一個(gè)工件作好準(zhǔn)備。 該模塊主要由料倉(cāng)、雙作用氣缸

10、、推料塊、工件檢測(cè)傳感器等組成。進(jìn)料模塊的工作過(guò)程是這樣的：工件垂直疊放在料倉(cāng)中，推料桿位于料倉(cāng)的底層并可從料倉(cāng)的底部通過(guò)，推料桿與最下層的工件處于同一水平位置。當(dāng)氣缸驅(qū)動(dòng)推料桿前進(jìn)時(shí)，推料桿便把最下層的工件水平推到預(yù)定位置，從而把工件移出料倉(cāng)；而當(dāng)推料桿返回時(shí)，料倉(cāng)中的工件在重力的作用下，就自動(dòng)下落，向下移動(dòng)一個(gè)工件，為下次工作作好了準(zhǔn)備。在推料缸的兩個(gè)極限位置分別裝有一個(gè)磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)，分別用于識(shí)別推料缸運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)極限位置。在該模塊料倉(cāng)的底層位置，安裝有對(duì)射式光電傳感器的探頭，用于檢測(cè)料倉(cāng)中存儲(chǔ)料的情況（有無(wú)料）。該對(duì)射式光電傳感器由光纖（探頭）和光電傳感器主體組成。對(duì)射式光電接近開(kāi)關(guān)是

11、指光發(fā)射器（光發(fā)射器探頭或光源探頭）與光接收器（光接收器探頭）處于相對(duì)的位置工作的光電接近開(kāi)關(guān)。對(duì)射式光電接近開(kāi)關(guān)的工作原理是：當(dāng)物體通過(guò)傳感器的光路時(shí)，光路被遮斷，光接收器接收不到發(fā)射器發(fā)出的光，則接近開(kāi)關(guān)的“觸點(diǎn)”不動(dòng)作；當(dāng)光路上無(wú)物體遮斷光線(xiàn)時(shí)，則光接收器可以接收到發(fā)射器傳送的光，因而接近開(kāi)關(guān)的“觸點(diǎn)”動(dòng)作，輸出信號(hào)將被改變。3 轉(zhuǎn)運(yùn)模塊 它的功能是吸取工件，并將工件傳送到下一個(gè)工作單元。轉(zhuǎn)運(yùn)模塊主要由旋轉(zhuǎn)氣缸、擺臂、真空吸盤(pán)、真空壓力檢測(cè)傳感器、真空吸盤(pán)方向保持裝置等組成。 旋轉(zhuǎn)氣缸是擺臂的驅(qū)動(dòng)裝置，其轉(zhuǎn)軸的最大轉(zhuǎn)角為180°，轉(zhuǎn)角可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。 在轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸的兩個(gè)極限

12、位置上各裝有一個(gè)磁感應(yīng)式的接近開(kāi)關(guān)，利用接近開(kāi)關(guān)的信號(hào)狀態(tài)來(lái)標(biāo)識(shí)兩個(gè)極限位置。 真空吸盤(pán)用于抓取工件。吸盤(pán)內(nèi)腔的負(fù)壓（真空）是靠真空發(fā)生器產(chǎn)生的。真空檢測(cè)傳感器，它是具有開(kāi)關(guān)量輸出的真空壓力檢測(cè)裝置，當(dāng)進(jìn)氣口的氣壓小于一定的負(fù)壓（真空）值時(shí)，傳感器動(dòng)作，輸出開(kāi)關(guān)量1，同時(shí)LED點(diǎn)亮，否則，輸出信號(hào)0，LED熄滅。 真空吸盤(pán)方向保持裝置，它的作用是：使真空吸盤(pán)在擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中始終保持垂直向下的姿態(tài)，以使被運(yùn)送的工件在運(yùn)送過(guò)程中不致翻轉(zhuǎn)。它的工作原理是：旋轉(zhuǎn)氣缸固定在支架上，輸出軸從固定齒輪的軸孔中穿過(guò)，并可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，擺臂則固定在旋轉(zhuǎn)氣缸的轉(zhuǎn)軸上；擺臂的另一端安裝有一個(gè)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)帶有齒輪的吸嘴

13、，吸嘴的齒輪與旋轉(zhuǎn)氣缸輸出軸外圍的固定齒輪通過(guò)一個(gè)同步帶相連。當(dāng)旋轉(zhuǎn)氣缸驅(qū)動(dòng)擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，擺臂與固定齒輪之間形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致同步帶的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)同步帶帶動(dòng)了吸嘴的轉(zhuǎn)動(dòng)；固定齒輪與活動(dòng)齒輪的傳動(dòng)比為1：1，這樣擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)的角度等于吸嘴轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，因此，保證了吸嘴在擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中始終保持方向不變。2.2.2檢測(cè)單元檢測(cè)單元的主要任務(wù)有兩個(gè)，即：識(shí)別工件材料和檢測(cè)工件的尺寸。在MPS系統(tǒng)中，它是將供料單元提供的工件進(jìn)行材料識(shí)別及尺寸的檢測(cè)，并根據(jù)要求將滿(mǎn)足條件的工件通過(guò)滑槽送到下一個(gè)工作單元，對(duì)于不符合要求的工件在本單元中剔除。該單元模擬了實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)原材料的檢測(cè)情況。 檢測(cè)單元主要組成為：I/O接線(xiàn)

14、端口；識(shí)別模塊；升降模塊；測(cè)量模塊；滑槽模塊等。1 識(shí)別模塊 識(shí)別模塊主要由3個(gè)傳感器組成，即：電感傳感器、反射式光電傳感器和漫射式光電傳感器；用于識(shí)別工件的材質(zhì)及顏色?？梢宰R(shí)別金屬與非金屬的材質(zhì)，可以將金屬、白、黑三種工件區(qū)分開(kāi)。識(shí)別模塊中的電感傳感器、反射式光電傳感器及漫射式光電傳感器都屬于接近開(kāi)關(guān)類(lèi)傳感器，它們分別在以下情況下動(dòng)作： 電感傳感器在有金屬物質(zhì)接近它時(shí)動(dòng)作； 反射式光電傳感器在任何物質(zhì)接近它時(shí)都動(dòng)作； 漫射式光電傳感器在接近它的物體反射回來(lái)的光線(xiàn)達(dá)到一定程度時(shí)動(dòng)作。 識(shí)別模塊的工作原理見(jiàn)下列真值表：傳感器類(lèi)型材質(zhì)及顏色金屬、銀白色尼龍、白色尼龍、黑色電感式傳感器100漫反射式

15、光電傳感器110反射式光電傳感器1112測(cè)量模塊 測(cè)量模塊的作用是測(cè)量工件的高度。它由一個(gè)模擬量傳感器和傳感器支架構(gòu)成。該模擬量傳感器實(shí)際上是一個(gè)由電位器構(gòu)成的分壓器 。 該傳感器與變送器一起構(gòu)成一個(gè)測(cè)量工件高度尺寸的傳感系統(tǒng)，由電阻式傳感器將測(cè)量桿的位移量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娢黄麟娮柚档淖兓?，再?jīng)變送器器轉(zhuǎn)換為00V的直流電壓信號(hào)輸出。輸出的電壓值與測(cè)量桿位移量之間成正比例關(guān)系。測(cè)量模塊由一個(gè)精密滑臺(tái)氣缸驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高度測(cè)量動(dòng)作。3.升降模塊 升降模塊的作用是將工件由下方運(yùn)送到上方，準(zhǔn)備檢測(cè)和分流。它主要由一個(gè)無(wú)桿氣缸、一個(gè)雙作用直線(xiàn)氣缸、一個(gè)工作平臺(tái)組成。 4滑槽模塊 滑槽模塊提供了兩個(gè)物流方向。上滑槽

16、可以將工件（合格工件）分流到下一個(gè)工作單元，上滑槽前段是由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的傳送帶；下滑槽可以用于模擬不合格工件的流向（即從本單元剔除）。 2.2.3加工單元加工單元可以模擬鉆孔加工及鉆孔質(zhì)量檢測(cè)的過(guò)程，并通過(guò)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)模擬物流傳送的過(guò)程。 加工單元主要組成機(jī)構(gòu)有：旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)模塊、鉆孔模塊、鉆孔檢測(cè)模塊及伺服驅(qū)動(dòng)單元等。1.旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)模塊 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)模塊主要由旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)、工作臺(tái)固定底盤(pán)、交流伺服電動(dòng)機(jī)、蝸輪蝸桿減速器、定位塊、電感式接近開(kāi)關(guān)傳感器、漫反射式光電傳感器、支架等組成。 在轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)上有六個(gè)工位，用于存放工件。在每個(gè)工位的下面都有一個(gè)定位塊，電感式接近開(kāi)關(guān)傳感器感測(cè)這個(gè)定位塊，用于判斷工

17、作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置,以便于進(jìn)行定位控制。2.鉆孔模塊 鉆孔模塊主要由鉆孔氣缸、鉆孔電機(jī)、電磁夾緊器等組成。 鉆孔模塊用于實(shí)現(xiàn)鉆孔加工過(guò)程。在鉆孔氣缸的兩端安裝有磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)，用于判斷兩個(gè)氣缸運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)極限位置。 3.檢測(cè)模塊 檢測(cè)模塊用于實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆孔加工結(jié)果的模擬檢測(cè)過(guò)程。檢測(cè)模塊主要由檢測(cè)氣缸、檢測(cè)氣缸固定架、檢測(cè)模塊支架及磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)組成。 4繼電器 繼電器K1、K2，分別用于控制鉆孔電機(jī)和電磁夾緊器2.2.4操作手單元操作手單元可以模擬提取工件、按照要求將工件分流的過(guò)程。 操作手單元主要由提取模塊、滑槽模塊、氣源處理組件、I/O接線(xiàn)端口、閥組等組成。 1.提取模塊 該模塊實(shí)際上是一個(gè)“

18、氣動(dòng)機(jī)械手”，主要由兩個(gè)直線(xiàn)氣缸（提取氣缸和擺臂氣缸）、一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸及氣動(dòng)夾爪等組成。 提取氣缸安裝在擺臂氣缸的氣缸桿的前端，用于實(shí)現(xiàn)垂直方向的運(yùn)動(dòng)，以便于提取工件。該氣缸在結(jié)構(gòu)上不同于一般的直線(xiàn)氣缸，它是一個(gè)桿不回轉(zhuǎn)型氣缸，它的活塞桿為六邊形，這樣活塞桿就不能隨便轉(zhuǎn)動(dòng)，便于氣動(dòng)手指夾取工件。擺臂氣缸構(gòu)成了氣動(dòng)機(jī)械手的“手臂”，可以實(shí)現(xiàn)水平方向上的伸出、縮回動(dòng)作。同時(shí)它還是一個(gè)雙聯(lián)氣缸（有的地方叫倍力缸），它擁有兩個(gè)壓力腔和兩個(gè)活塞桿，在同等壓力下，雙聯(lián)氣缸的輸出力是一般氣缸的兩倍，所以有的地方亦叫它倍力缸。在氣缸的兩個(gè)極限位置上分別安裝有磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)，用于判斷氣缸的動(dòng)作是否到位。 轉(zhuǎn)動(dòng)氣

19、缸用于實(shí)現(xiàn)擺臂氣缸的轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)角度為180°，在氣缸的兩個(gè)極限位置上分別安裝有一個(gè)阻尼缸（用于緩沖旋轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)的沖擊）和一個(gè)電感式接近開(kāi)關(guān)（用于判斷氣缸旋轉(zhuǎn)是否到位）。氣動(dòng)夾爪則用于抓取工件。2滑槽模塊 此模塊只有在六站型MPS系統(tǒng)上才會(huì)安裝?；勰K用于存放不合格的工件。提取安裝單元提取安裝單元裝配2軸的拾取和放置模塊，通過(guò)光電傳感器檢測(cè)到工件，工件傳送到傳送帶上的氣動(dòng)分離器。 拾取和放置模塊將滑槽上工件蓋放置到工件上， 通過(guò)分離器釋放完整的工件組合并傳送到傳送帶的末端。分類(lèi)工作單元主要由傳送帶模塊、提取裝置、滑槽模塊、工件阻擋裝置、氣源處理組件、I/O接線(xiàn)端口、閥組、繼電器、對(duì)射式

20、光電傳感器等組成。 1.傳送帶模塊模塊中的傳送帶由一個(gè)直流電流通過(guò)齒輪減速器后驅(qū)動(dòng)。當(dāng)傳送帶運(yùn)行一定時(shí)間后，或因其它原因造成傳送帶打滑時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整傳送帶模塊上的端頭支撐板來(lái)調(diào)整傳送帶的張緊度而消除打滑。2.工件阻擋裝置該裝置通過(guò)傳送帶及阻擋裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)工件移動(dòng)控制。它主要由旋轉(zhuǎn)氣缸、阻擋條、固定塊組成。當(dāng)某一工件需要分揀到第一或第二滑槽中時(shí)，對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向氣缸驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向裝置將傳送帶送來(lái)的工件導(dǎo)入相應(yīng)的滑槽。3提取安裝裝置 用于拾取滑槽中的工件蓋并將其安裝到傳送帶上被阻擋的工件中。該裝置由一個(gè)導(dǎo)桿氣缸、一個(gè)桿不回轉(zhuǎn)氣缸及真空吸盤(pán)組成。工作時(shí)，導(dǎo)桿氣缸縮回，吸盤(pán)下降吸取滑槽中工件蓋，然后導(dǎo)桿前伸將工件

21、蓋放入到傳送帶上被阻擋的工件中。2.2.6安裝搬運(yùn)單元安裝搬運(yùn)單元可以模擬提取工件、按照要求將工件分流的過(guò)程，同時(shí)能提供一個(gè)安裝工位，實(shí)現(xiàn)大、小工件的組裝。 安裝搬運(yùn)單元主要由提取模塊、工件平臺(tái)、直線(xiàn)轉(zhuǎn)圓周運(yùn)動(dòng)裝置、氣源處理組件、I/O接線(xiàn)端口、閥組等組成。 1I/O接線(xiàn)端口 它是該工作單元與PLC之間進(jìn)行通訊的線(xiàn)路聯(lián)接端口。該工作單元中的所有電信號(hào)（直流電源、輸入、輸出）線(xiàn)路都接到該端口上，再通過(guò)信號(hào)電纜線(xiàn)連接到PLC上。2.提取模塊 該模塊實(shí)際上也是一個(gè)“氣動(dòng)機(jī)械手”，主要由一個(gè)直線(xiàn)氣缸（上下擺動(dòng)）、擺臂和氣動(dòng)夾爪等組成。 擺臂相當(dāng)于了氣動(dòng)機(jī)械手的“手臂”，只是在這時(shí)不能伸縮，只能上下擺動(dòng)

22、，它由一個(gè)安裝在下方的直線(xiàn)氣缸驅(qū)動(dòng)，在擺臂的前端安裝有一個(gè)氣動(dòng)夾爪，用于抓取工件。3直線(xiàn)轉(zhuǎn)圓周運(yùn)動(dòng)裝置提取模塊的左右移動(dòng)及旋轉(zhuǎn)由兩個(gè)直線(xiàn)氣缸所控制，它通過(guò)一定的機(jī)械轉(zhuǎn)換裝，在實(shí)現(xiàn)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還能提供圓周運(yùn)動(dòng)，這樣在本單元上可提供四個(gè)工位，分別為左工位（提取工位）、左上工位（安裝工位）、右上工位（未用）和右工位（輸出工位）4工件平臺(tái)工件平臺(tái)安裝在安裝工位上，用于實(shí)現(xiàn)大、小工件的組裝。2.2.7立體存儲(chǔ)單元立體存儲(chǔ)單元可作為MPS系統(tǒng)中的最后單元，在整個(gè)系統(tǒng)中，接收并存儲(chǔ)前方各單元加工處理后的工件。它的具體功能是：在接收工位接收前一單元送來(lái)的工件，按照工件信息而自動(dòng)運(yùn)送至相應(yīng)倉(cāng)位，并將工件推入立

23、體倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)。 立體存儲(chǔ)單元主要由I/O接線(xiàn)端口、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)模塊、絲桿驅(qū)動(dòng)模塊、工件推出裝置、立體倉(cāng)庫(kù)、氣源處理組件等部件組成。1I/O接線(xiàn)端口 它是該工作單元與PLC之間進(jìn)行通訊的線(xiàn)路聯(lián)接端口。該工作單元中的所有電信號(hào)（直流電源、輸入、輸出）線(xiàn)路都接到該端口上，再通過(guò)信號(hào)電纜線(xiàn)連接到PLC上。2步進(jìn)驅(qū)動(dòng)模塊 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)模塊有步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)電機(jī)所組成。立體存儲(chǔ)單元中有兩套步進(jìn)驅(qū)動(dòng)模塊。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收PLC發(fā)出的高速脈沖信號(hào)及方向電平信號(hào)，并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的信號(hào)。步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向由方向電平控制；旋轉(zhuǎn)的速度由脈沖信號(hào)的頻率控制；而要旋轉(zhuǎn)多少度或多少圈則由脈沖信號(hào)的數(shù)目所控制。3.絲桿驅(qū)

24、動(dòng)模塊絲桿驅(qū)動(dòng)模塊是將步進(jìn)電機(jī)輸出的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，兩套絲桿驅(qū)動(dòng)模塊成90度垂直安裝，這樣就形成了一個(gè)X-Y軸的平面運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。在兩個(gè)絲桿驅(qū)動(dòng)模塊上均設(shè)有一個(gè)零點(diǎn)，用以校正位置及提供一個(gè)位置參考點(diǎn)。同時(shí)為防止絲桿驅(qū)動(dòng)模塊過(guò)沖而產(chǎn)生機(jī)械物理?yè)p傷，我們?cè)诮z桿驅(qū)動(dòng)模塊的極限位置均裝有碰撞保護(hù)開(kāi)關(guān)，用來(lái)防止比桿驅(qū)動(dòng)塊過(guò)沖。4工件推出裝置該部分由一個(gè)雙作用氣缸、推塊和一個(gè)接收工件的推塊導(dǎo)槽組成。三、TwinCAT PLC簡(jiǎn)介 該P(yáng)LC是軟件PLC,所謂軟件PLC，即以通用操作系統(tǒng)和 PC為軟硬件平臺(tái)，用軟件實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)硬件PLC 的控制功能，即，將PLC 的控制功能封裝在軟件內(nèi)，運(yùn)行于PC環(huán)境中。

25、這樣的控制系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)硬件PLC 相同功能的同時(shí)，也具備了PC機(jī)的各種優(yōu)點(diǎn)。軟件PLC 系統(tǒng)是由開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和運(yùn)行系統(tǒng)兩部分組成，軟件PLC 開(kāi)發(fā)系統(tǒng)實(shí)際上就是集編輯、調(diào)試和編譯與一體的PLC編程器，其中編譯部分是開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的核心,此部分具備如下功能：編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)化，遵循IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)，支持多語(yǔ)言編程（共有5種編程方式：IL，ST，LD，F(xiàn)BD和SFC），編程語(yǔ)言之間可以相互轉(zhuǎn)換；豐富的控制模塊，支持多種PID算法（如常規(guī)PID控制算法、自適應(yīng)PID控制算法、模糊PID控制算法、智能PID控制算法等等），還包括目前流行的一些控制算法，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制；開(kāi)放的控制算法接口，支持用戶(hù)嵌入自己的控制

26、算法模塊；仿真運(yùn)行，實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)控，在線(xiàn)修改程序和編譯；強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能。支持基于TCPIP網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控，遠(yuǎn)程程序修改。TwinCAT PLC 在 Windows NT/2000/XP 操作系統(tǒng)下運(yùn)行，包括編程環(huán)境和運(yùn)行系統(tǒng)，無(wú)需附加編程設(shè)備。對(duì)于在 CE 操作系統(tǒng)和嵌入式操作系統(tǒng)下運(yùn)行的BC和BX控制器，只提供TwinCAT Run-Time。通過(guò)與實(shí)時(shí)運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行組網(wǎng)通訊，即可修改程序。  TwinCAT PLC 的編程符合 IEC 61131-

27、3 標(biāo)準(zhǔn)，獨(dú)立于制造商。TwinCAT 支持所有 IEC61131-3 編程語(yǔ)言，帶有方便的編輯器和快速、高效的編譯器，即使是幾兆字節(jié)的大型 PLC 程序，其開(kāi)發(fā)創(chuàng)建周期也很短。增量式編譯防止了較長(zhǎng)的編譯周轉(zhuǎn)時(shí)間。并且只編譯更新的內(nèi)容。功能強(qiáng)大的編輯器功能，例如“自動(dòng)式”、“自動(dòng)聲明”或“查找”和“替換”，使得編程更快速。對(duì)于所有編程語(yǔ)言，在必要時(shí)，項(xiàng)目比較功能可輕松識(shí)別并接受差異性。如果一個(gè)項(xiàng)目（注釋、目錄等）被翻譯成非原有語(yǔ)言的其它語(yǔ)言，則所有術(shù)語(yǔ)都被導(dǎo)出到一個(gè)表中，翻譯完成之后，再重新導(dǎo)入。如果是一個(gè)團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行開(kāi)發(fā)，所有對(duì)象（塊

28、、數(shù)據(jù)類(lèi)型、列表）都可在一個(gè)源代碼工具內(nèi)，通過(guò) TwinCAT 工程接口進(jìn)行管理。由此可跟蹤不同版本之間的變更和區(qū)別。 功能塊的“實(shí)例化”概念，指每個(gè)實(shí)例都有其自身的數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致面向?qū)ο蟮慕Y(jié)構(gòu)化編程形式。它支持 IEC 61131-3 中規(guī)定的所有通用數(shù)據(jù)類(lèi)型?？蓪?shí)現(xiàn)多維字段和結(jié)構(gòu)，例如枚舉和子范圍類(lèi)型TwinCAT PLC 所采用的語(yǔ)言包括 IL 和 ST（基本級(jí)）。在線(xiàn)修改功能可用于在 PLC 運(yùn)行時(shí)對(duì)代碼和/或數(shù)據(jù)的修改，提供最大的數(shù)據(jù)記憶。源代碼可保存在目

29、標(biāo)系統(tǒng)中（除 BCxxxx 系列控制器以外）。準(zhǔn)則分析功能對(duì)于過(guò)程錯(cuò)誤的檢測(cè)非常有用。 通過(guò)方便的庫(kù)管理器，可非常容易地重復(fù)使用代碼。對(duì)于程序和功能庫(kù)可使用多級(jí)密碼保護(hù)，以保護(hù)專(zhuān)有技術(shù)。    使用 TwinCAT PLC創(chuàng)建的PLC程序也可以在許多目標(biāo)平臺(tái)上執(zhí)行。除了工業(yè)PC和CX系列嵌入式PC以外,PLC項(xiàng)目也可裝入Beckhoff BC和BX 系列控制器。程序開(kāi)發(fā)和調(diào)試都在相同的工作環(huán)境中進(jìn)行，與程序執(zhí)行的裝置無(wú)關(guān)。    作為對(duì)由IEC語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)定義

30、的功能塊的延伸，Beckhoff 公司提供有大量的附加功能庫(kù)，用于執(zhí)行自動(dòng)化技術(shù)任務(wù)：例如用于通過(guò)TwinCAT NC控制電動(dòng)和液壓軸的功能庫(kù)、用于串行通訊的功能庫(kù)、用于報(bào)文輸出的功能庫(kù)、用于寫(xiě)/讀文件的功能庫(kù)、用于控制技術(shù)功能塊的功能庫(kù)等。  TwinCAT PLC 中豐富的故障查找功能使得不管是現(xiàn)場(chǎng)還是通過(guò)遠(yuǎn)程維護(hù)解決問(wèn)題變得非常容易。為此，TwinCAT中的PLC編程環(huán)境可提供:監(jiān)控, 能量流（流程控制）,斷點(diǎn), PLC變量采樣跟蹤,單步,監(jiān)視列表,層級(jí)調(diào)用和變量強(qiáng)制。另外，TwinCAT Scop

31、eView (一種軟件示波器)可用于同時(shí)記錄一種或幾種變量。四、程序控制4.1 控制任務(wù) 在整個(gè)系統(tǒng)中包含有8個(gè)站的控制，本文著重介紹供料單元。該單元的控制任務(wù)是：當(dāng)設(shè)備接通電源與氣源、PLC 運(yùn)行后，首先執(zhí)行復(fù)位動(dòng)作，推料缸縮回到位，旋轉(zhuǎn)擺臂擺回到位。然后進(jìn)入工作運(yùn)行模式，在料倉(cāng)中有工件、各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)都在其初始位置的情況下，當(dāng)按觸開(kāi)始（S1）按鈕時(shí)，供料單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu)將把存放在料倉(cāng)中的工件取出并轉(zhuǎn)送出去（例如：送到下一個(gè)工作單元）；并且，只要料倉(cāng)中有工件，此工作就繼續(xù)，即：自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行。在運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)按觸停止按鈕后或者當(dāng)料倉(cāng)中無(wú)工件時(shí)，供料單元應(yīng)該在完成了當(dāng)前的工作循環(huán)之后停止運(yùn)行，并且各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)該回到初始位置。在啟動(dòng)前，供料單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu)若不在初始位置、料倉(cāng)中若無(wú)工件，則不允