MPS自動生產線實訓(共33頁).ppt

1、第一章第一章 MPS自動生產線實訓設備自動生產線實訓設備概述概述 1.1 機電一體化技術機電一體化技術1.2 MPS教學系統(tǒng)簡介教學系統(tǒng)簡介1.1 機電一體化技術機電一體化技術1.1.1 機電一體化技術的根本概念機電一體化技術的根本概念機電一體化技術是以大規(guī)模集成電路和微機電一體化技術是以大規(guī)模集成電路和微電子技術高度開展并向傳統(tǒng)機械工業(yè)領域電子技術高度開展并向傳統(tǒng)機械工業(yè)領域迅速滲透，機械、電子技術高度結合的現迅速滲透，機械、電子技術高度結合的現代工業(yè)為根底，將機械技術、電力電子技代工業(yè)為根底，將機械技術、電力電子技術、微電子技術、信息技術、傳感測試技術、微電子技術、信息技術、傳感測試技術、

2、接口技術等有機地結合并綜合應用的術、接口技術等有機地結合并綜合應用的技術。技術。在綜合應用這些技術時，要根據系統(tǒng)的功在綜合應用這些技術時，要根據系統(tǒng)的功能目標和優(yōu)化組織結構的目標，合理配置能目標和優(yōu)化組織結構的目標，合理配置布局驅動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、傳感檢測系統(tǒng)、布局驅動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、傳感檢測系統(tǒng)、信息的傳輸與接收系統(tǒng)、執(zhí)行機構等，并信息的傳輸與接收系統(tǒng)、執(zhí)行機構等，并使它們在微處理單元的控制下協調有序地使它們在微處理單元的控制下協調有序地工作，有機地融合在一起，到達預期的功工作，有機地融合在一起，到達預期的功能。因此，機電一體化技術是在高性能、能。因此，機電一體化技術是在高性能、高質量、高可

3、靠性的意義上的實現特定功高質量、高可靠性的意義上的實現特定功能的系統(tǒng)工程。能的系統(tǒng)工程。機電一體化的主要技術特征有：機電一體化的主要技術特征有：1機械技術、電子技術和信息技術的機械技術、電子技術和信息技術的功能交互，以機械系統(tǒng)的微型計算機控制功能交互，以機械系統(tǒng)的微型計算機控制的形式出現。的形式出現。 下一頁返回1.1 機電一體化技術機電一體化技術2在一個具體的物理單元中，在不同子系統(tǒng)空間上的集成。在一個具體的物理單元中，在不同子系統(tǒng)空間上的集成。3機電一體化系統(tǒng)控制功能的智能化，越來越先進的控制機電一體化系統(tǒng)控制功能的智能化，越來越先進的控制功能取代了許多操作人員的推理和判斷。功能取代了許多

4、操作人員的推理和判斷。4柔性化使得機電一體化產品能夠靈活地滿足各種要求，柔性化使得機電一體化產品能夠靈活地滿足各種要求，適應各種環(huán)境。適應各種環(huán)境。5采用微處理器控制的系統(tǒng)，易于增加或改變功能，而無采用微處理器控制的系統(tǒng)，易于增加或改變功能，而無須增加硬件本錢。須增加硬件本錢。 6控制功能采用電力電子技術、微電子技術、計算機控制控制功能采用電力電子技術、微電子技術、計算機控制技術來實現，因此，對用戶來說，機電一體化系統(tǒng)的內部運技術來實現，因此，對用戶來說，機電一體化系統(tǒng)的內部運行機制是隱蔽的。行機制是隱蔽的。7在機電一體化技術中，設計思想與制造技術緊密聯系在在機電一體化技術中，設計思想與制造技

5、術緊密聯系在一起，二者是并行開展的。一起，二者是并行開展的。1.1.2 機電一體化的分類機電一體化的分類機電一體化技術隨著微電子技術及其他相關技術的迅速開展機電一體化技術隨著微電子技術及其他相關技術的迅速開展上一頁 下一頁返回1.1 機電一體化技術機電一體化技術而在不斷地開展著，其應用領域也在不斷擴大，并形成了種而在不斷地開展著，其應用領域也在不斷擴大，并形成了種類繁多的機電一體化產品，主要種類有：類繁多的機電一體化產品，主要種類有：1在原有的機械本體上采用了電子控制設備，實現了高性在原有的機械本體上采用了電子控制設備，實現了高性能和多功能的系統(tǒng)，如數控機床、機器人、發(fā)動機控制系統(tǒng)能和多功能的

6、系統(tǒng)，如數控機床、機器人、發(fā)動機控制系統(tǒng)和自動洗衣機等。和自動洗衣機等。2用電子設備局部置換機械控制結構形成的產品，如電子用電子設備局部置換機械控制結構形成的產品，如電子縫紉機、電子打印機、自動售貨機和電子電動機等?？p紉機、電子打印機、自動售貨機和電子電動機等。3與電子設備有機結合的信息設備，如電報機、與電子設備有機結合的信息設備，如電報機、 機、打機、打印機、復印機、錄音機、磁盤存儲器及辦公自動化設備等。印機、復印機、錄音機、磁盤存儲器及辦公自動化設備等。4用電子設備全面置換機械結構的信息處理系統(tǒng)，如石英用電子設備全面置換機械結構的信息處理系統(tǒng)，如石英鐘、電子計算機、電子秤、電子交換機和電子

7、計費器等。鐘、電子計算機、電子秤、電子交換機和電子計費器等。5與電子設備有機結合的檢測系統(tǒng)，如自動探傷機、形狀與電子設備有機結合的檢測系統(tǒng)，如自動探傷機、形狀識別裝置、識別裝置、CT掃描儀和生物化學分析儀等。掃描儀和生物化學分析儀等。6利用電子設備代替機械本體工作的系統(tǒng)，如電火花加工利用電子設備代替機械本體工作的系統(tǒng)，如電火花加工機床、線切割放電加工機、激光測量機和超聲波縫紉機等。機床、線切割放電加工機、激光測量機和超聲波縫紉機等。 上一頁 返回1.2 MPS教學系統(tǒng)簡介教學系統(tǒng)簡介1.2.1 概述概述模塊化生產培訓系統(tǒng)模塊化生產培訓系統(tǒng)Modular Production training

8、System，MPS是由是由上海英集斯自動化技術研制的教學設備。上海英集斯自動化技術研制的教學設備。MPS表達了機電一體化技術的實際應用。表達了機電一體化技術的實際應用。MPS是一套開放式的設備，用戶可以根據是一套開放式的設備，用戶可以根據自己的需要選擇設備組成單元的數量、類自己的需要選擇設備組成單元的數量、類型。目前最多可由型。目前最多可由9個單元組成，一個單個單元組成，一個單元亦可自成一個獨立的控制系統(tǒng)，而由多元亦可自成一個獨立的控制系統(tǒng)，而由多個單元組成的生產系統(tǒng)可以表達自動生產個單元組成的生產系統(tǒng)可以表達自動生產線的控制特點。線的控制特點。在由多個在由多個MPS工作單元組成的系統(tǒng)中，綜

9、工作單元組成的系統(tǒng)中，綜合應用了多種技術知識，如氣動控制技術、合應用了多種技術知識，如氣動控制技術、機械技術機械傳動、機械連接等、電機械技術機械傳動、機械連接等、電力電子技術、傳感器應用技術、力電子技術、傳感器應用技術、PLC控制控制技術、組態(tài)控制技術和信息技術等。利用技術、組態(tài)控制技術和信息技術等。利用該系統(tǒng)可以模擬一個與實際生產情況十分該系統(tǒng)可以模擬一個與實際生產情況十分接近的控制過程，使學生處在一個非常接接近的控制過程，使學生處在一個非常接近于實際的教學設備環(huán)境中。學生在學習近于實際的教學設備環(huán)境中。學生在學習過程中可以很自然地將理論應用到實際，過程中可以很自然地將理論應用到實際，實現理

10、論與實踐的完美結合，從而縮短理實現理論與實踐的完美結合，從而縮短理論教學與實際應用之間的距離。論教學與實際應用之間的距離。 下一頁返回1.2 MPS教學系統(tǒng)簡介教學系統(tǒng)簡介1.2.2 MPS的根本組成的根本組成多個單元組成的多個單元組成的MPS系統(tǒng)可以較為真實地系統(tǒng)可以較為真實地模擬出一個自動生產加工流水線的工作過模擬出一個自動生產加工流水線的工作過程。如圖程。如圖1-1所示。所示。 其中，每個工作單元都可以自成一個獨立其中，每個工作單元都可以自成一個獨立的系統(tǒng)，同時也都是一個機電一體化的系的系統(tǒng)，同時也都是一個機電一體化的系統(tǒng)。各個單元的執(zhí)行機構主要是氣動執(zhí)行統(tǒng)。各個單元的執(zhí)行機構主要是氣動

11、執(zhí)行機構和電機驅動機構，這些執(zhí)行機構的運機構和電機驅動機構，這些執(zhí)行機構的運動位置都可以通過安裝在其上面的傳感器動位置都可以通過安裝在其上面的傳感器的信號來判斷。的信號來判斷。在在MPS設備上應用多種類型的傳感器，分設備上應用多種類型的傳感器，分別用于判斷物體的運動位置、物體的通過別用于判斷物體的運動位置、物體的通過狀態(tài)、物體的顏色、物體的材質和物體的狀態(tài)、物體的顏色、物體的材質和物體的高度等。傳感器技術是機電一體化技術中高度等。傳感器技術是機電一體化技術中的關鍵技術之一，是現代工業(yè)實現高度自的關鍵技術之一，是現代工業(yè)實現高度自動化的前提之一。動化的前提之一。在控制方面，在控制方面，MPS設備

12、采用設備采用PLC進行控制，進行控制，用戶可根據需要選擇不同廠家的用戶可根據需要選擇不同廠家的PLC上上海英集斯公司主要使用三菱公司的海英集斯公司主要使用三菱公司的FX2N系列系列PLC、西門子公司的、西門子公司的S7-200系列系列PLC和和S7-300系列系列PLC。上一頁 下一頁返回1.2 MPS教學系統(tǒng)簡介教學系統(tǒng)簡介MPS設備的硬件結構是相對固定的，但學生可以根據自己對設備的硬件結構是相對固定的，但學生可以根據自己對設備的理解、對生產加工工藝的理解，編寫一定的生產工藝設備的理解、對生產加工工藝的理解，編寫一定的生產工藝過程，然后再通過編寫過程，然后再通過編寫PLC控制程序實現該工藝過

13、程，從而控制程序實現該工藝過程，從而實現對實現對MPS設備的控制。設備的控制。1.2.3 MPS的根本功能的根本功能MPS設備給學生提供了一個半開放式的學習環(huán)境，雖然各個設備給學生提供了一個半開放式的學習環(huán)境，雖然各個組成單元的結構已經固定，但是，設備的各個執(zhí)行機構按照組成單元的結構已經固定，但是，設備的各個執(zhí)行機構按照什么樣的動作順序執(zhí)行，各個單元之間如何配合，最終使什么樣的動作順序執(zhí)行，各個單元之間如何配合，最終使MPS模擬一個什么樣的生產加工控制過程，模擬一個什么樣的生產加工控制過程，MPS作為一條自作為一條自動生產流水線具有怎樣的操作運行模式等，學生都可根據自動生產流水線具有怎樣的操作

14、運行模式等，學生都可根據自己的理解，運用所學理論知識，設計出己的理解，運用所學理論知識，設計出PLC控制程序，使控制程序，使MPS設備實現一個最符合實際的自動控制過程。設備實現一個最符合實際的自動控制過程。MPS系統(tǒng)中每個單元都具有最根本的功能，學生可在這些根系統(tǒng)中每個單元都具有最根本的功能，學生可在這些根本功能的根底上進行流程編排設計。本功能的根底上進行流程編排設計。圖圖1-2為上料檢測單元。為上料檢測單元。上一頁 下一頁返回1.2 MPS教學系統(tǒng)簡介教學系統(tǒng)簡介功能簡介：完成整個系統(tǒng)的上料工作，將工件輸出，判斷出功能簡介：完成整個系統(tǒng)的上料工作，將工件輸出，判斷出其顏色，并將其信息發(fā)給后一

15、站。此站可配合觸摸屏或組態(tài)其顏色，并將其信息發(fā)給后一站。此站可配合觸摸屏或組態(tài)控制作為整個系統(tǒng)的主站?？刂谱鳛檎麄€系統(tǒng)的主站。PLC主機：西門子主機：西門子S7系列。系列。擴展模塊：擴展模塊：PPI、MPI、Profibus網絡。網絡。組成模塊：回轉料斗、提升裝置、光電識別組件。組成模塊：回轉料斗、提升裝置、光電識別組件。圖圖1-3為供料單元。為供料單元。功能簡介：為加工過程逐一提供加工工件。由雙作用氣缸從功能簡介：為加工過程逐一提供加工工件。由雙作用氣缸從料倉中逐一推出工件，轉換模塊上的真空吸盤將工件吸起，料倉中逐一推出工件，轉換模塊上的真空吸盤將工件吸起，在旋轉缸的驅動下將工件移動至下一個

16、工作站的傳輸位置。在旋轉缸的驅動下將工件移動至下一個工作站的傳輸位置。PLC主機：西門子主機：西門子S7系列。系列。擴展模塊：擴展模塊：PPI、MPI、Profibus網絡。網絡。組成模塊：真空組件、旋轉模塊、供料模塊。組成模塊：真空組件、旋轉模塊、供料模塊。圖圖1-4為檢測單元。為檢測單元。上一頁 下一頁返回1.2 MPS教學系統(tǒng)簡介教學系統(tǒng)簡介功能簡介：檢測加工工件的各種特性，如顏色、材質、高度功能簡介：檢測加工工件的各種特性，如顏色、材質、高度等。等。PLC主機：西門子主機：西門子S7系列。系列。擴展模塊：擴展模塊：PPI、MPI、Profibus網絡。網絡。組成模塊：工件高度檢測模塊、

17、提升模塊、工件材質及顏色組成模塊：工件高度檢測模塊、提升模塊、工件材質及顏色識別組件。識別組件。圖圖1-5為加工單元。為加工單元。功能簡介：工件將在旋轉平臺上被檢測及加工。通過具有四功能簡介：工件將在旋轉平臺上被檢測及加工。通過具有四個工位的加工旋轉平臺，進行加工模擬，并進行加工質量的個工位的加工旋轉平臺，進行加工模擬，并進行加工質量的模擬檢測。模擬檢測。PLC主機：西門子主機：西門子S7系列。系列。擴展模塊：擴展模塊：PPI、MPI、Profibus網絡。網絡。組成模塊：旋轉平臺、模擬鉆孔模塊、模擬檢測組件。組成模塊：旋轉平臺、模擬鉆孔模塊、模擬檢測組件。圖圖1-6為搬運單元。為搬運單元。上

18、一頁 下一頁返回1.2 MPS教學系統(tǒng)簡介教學系統(tǒng)簡介功能簡介：該搬運單元由無桿氣缸、橢圓形活塞氣缸和夾爪功能簡介：該搬運單元由無桿氣缸、橢圓形活塞氣缸和夾爪等部件組成，通過移動、上下伸縮、抓取等動作，將前一單等部件組成，通過移動、上下伸縮、抓取等動作，將前一單元上的工件傳入下一執(zhí)行單元。元上的工件傳入下一執(zhí)行單元。PLC主機：西門子主機：西門子S7系列。系列。擴展模塊：擴展模塊：PPI、MPI、Profibus網絡。網絡。組成模塊：提升模塊、氣動夾爪組件、直線運動無桿缸。組成模塊：提升模塊、氣動夾爪組件、直線運動無桿缸。圖圖1-7為安裝單元。為安裝單元。功能簡介：該單元提供兩色小工件，氣缸將

19、料倉中的兩色小功能簡介：該單元提供兩色小工件，氣缸將料倉中的兩色小工件交替推出，由真空吸盤吸取，通過轉臂輸入到大工件的工件交替推出，由真空吸盤吸取，通過轉臂輸入到大工件的空腔中。空腔中。PLC主機：西門子主機：西門子S7系列。系列。擴展模塊：擴展模塊：PPI、MPI、Profibus網絡。網絡。組成模塊：送料模塊、旋轉模塊、真空組件。組成模塊：送料模塊、旋轉模塊、真空組件。圖圖1-8為安裝搬運單元。為安裝搬運單元。 上一頁 下一頁返回1.2 MPS教學系統(tǒng)簡介教學系統(tǒng)簡介功能簡介：將工件從前一站搬運至下一站，并可在本站上完功能簡介：將工件從前一站搬運至下一站，并可在本站上完成大、小工件的組裝。

20、成大、小工件的組裝。PLC主機：西門子主機：西門子S7系列。系列。擴展模塊：擴展模塊：PPI、MPI、Profibus網絡。網絡。組成模塊：直線轉旋轉運動模塊、氣動夾爪裝置。組成模塊：直線轉旋轉運動模塊、氣動夾爪裝置。圖圖1-9為操作手單元。為操作手單元。功能簡介：該單元由不同的氣動執(zhí)行部件組成，通過擺動、功能簡介：該單元由不同的氣動執(zhí)行部件組成，通過擺動、伸縮、氣動抓取等動作，將前一單元上的工件傳入下一執(zhí)行伸縮、氣動抓取等動作，將前一單元上的工件傳入下一執(zhí)行單元的輸入工位。單元的輸入工位。PLC主機：西門子主機：西門子S7系列。系列。擴展模塊：擴展模塊：PPI、MPI、Profibus網絡。

21、網絡。組成模塊：伸出及提升模塊、旋轉模塊、氣動夾爪組件。組成模塊：伸出及提升模塊、旋轉模塊、氣動夾爪組件。圖圖1-10為立體存儲單元。為立體存儲單元。上一頁 下一頁返回1.2 MPS教學系統(tǒng)簡介教學系統(tǒng)簡介功能簡介：該單元為倉庫存儲的模擬，它將系統(tǒng)加工完成的功能簡介：該單元為倉庫存儲的模擬，它將系統(tǒng)加工完成的合格產品按照不同類別進行分類立體存放。合格產品按照不同類別進行分類立體存放。PLC主機：西門子主機：西門子S7系列。系列。擴展模塊：擴展模塊：PPI、MPI、Profibus網絡。網絡。步進電機及驅動器：步進電機及驅動器：Start。組成模塊：步進電機控制模塊、滾珠絲桿模塊、工件推出組組成

22、模塊：步進電機控制模塊、滾珠絲桿模塊、工件推出組件、立體倉庫。件、立體倉庫。 圖圖1-11為機械手單元。為機械手單元。功能簡介：該單元是一個功能簡介：該單元是一個6個關節(jié)的機械手，它可以用來完成個關節(jié)的機械手，它可以用來完成抓取動作，可以進行工件的組裝，產生一個完整的產品。抓取動作，可以進行工件的組裝，產生一個完整的產品。手臂本體：日本莫托曼手臂本體：日本莫托曼HP3。擴展模塊：控制器、變壓器。擴展模塊：控制器、變壓器。 上一頁 下一頁返回1.2 MPS教學系統(tǒng)簡介教學系統(tǒng)簡介組成模塊：手臂本體、手臂控制器、氣動夾爪。組成模塊：手臂本體、手臂控制器、氣動夾爪。圖圖1-12為分類工作單元。為分類

23、工作單元。功能簡介：將工件從傳送帶的前端輸送到后端。它帶有工件功能簡介：將工件從傳送帶的前端輸送到后端。它帶有工件滑槽及導向裝置，能夠將工件按類別進行存儲?；奂皩蜓b置，能夠將工件按類別進行存儲。PLC主機：西門子主機：西門子S7系列。系列。擴展模塊：擴展模塊：PPI、MPI、Profibus網絡。網絡。組成模塊：傳送帶、阻擋裝置、工件滑槽。組成模塊：傳送帶、阻擋裝置、工件滑槽。 1.2.4 MPS的公共模塊和器件的公共模塊和器件1. 供電電源模塊供電電源模塊供電電源模塊及電路原理如圖供電電源模塊及電路原理如圖1-13和圖和圖1-14所示。外部供電所示。外部供電電源為三相五線制電源為三相五線

24、制AC 380 V/220 V，三根相線經三相三線漏，三根相線經三相三線漏電保護開關后連接到三個平安導線插孔處，零線和接地線也電保護開關后連接到三個平安導線插孔處，零線和接地線也連接到平安導線插孔處。另外，模塊上還提供兩個單相電源連接到平安導線插孔處。另外，模塊上還提供兩個單相電源插座，為插座，為PLC模塊和按鈕模塊和按鈕/指示燈模塊提供指示燈模塊提供AC 220 V電源。電源。 上一頁 下一頁返回1.2 MPS教學系統(tǒng)簡介教學系統(tǒng)簡介圖圖1-14為供電電源模塊一次回路原理圖。為供電電源模塊一次回路原理圖。 2. 氣源處理組件氣源處理組件氣源處理組件及其回路原理圖分別如圖氣源處理組件及其回路原

25、理圖分別如圖1-15和圖和圖1-16所示。所示。氣源處理組件是氣動控制系統(tǒng)中的根本組成器件，它的作用氣源處理組件是氣動控制系統(tǒng)中的根本組成器件，它的作用是除去壓縮空氣中所含的雜質及凝結水，以調節(jié)并保持恒定是除去壓縮空氣中所含的雜質及凝結水，以調節(jié)并保持恒定的工作壓力。在使用時，應注意經常檢查過濾器中凝結水的的工作壓力。在使用時，應注意經常檢查過濾器中凝結水的水位，在超過最高標線以前，必須排放，以免被重新吸入。水位，在超過最高標線以前，必須排放，以免被重新吸入。氣源處理組件的氣路入口處安裝了一個快速氣路開關，用于氣源處理組件的氣路入口處安裝了一個快速氣路開關，用于啟啟/閉氣源，當把氣路開關向左拔

26、出時，氣路接通氣源，反之，閉氣源，當把氣路開關向左拔出時，氣路接通氣源，反之，把氣路開關向右推入時氣路關閉。把氣路開關向右推入時氣路關閉。氣源處理組件的輸入氣源來自空氣壓縮機，所提供的壓力為氣源處理組件的輸入氣源來自空氣壓縮機，所提供的壓力為0.6 MPa1.0 MPa，輸出壓力為，輸出壓力為00.8 MPa可調。輸出的壓可調。輸出的壓縮空氣通過快速三通接頭和氣管輸送到各工作單元?？s空氣通過快速三通接頭和氣管輸送到各工作單元。1.2.5 MPS的開展的開展 上一頁 下一頁返回1.2 MPS教學系統(tǒng)簡介教學系統(tǒng)簡介模塊化生產培訓系統(tǒng)是先進工業(yè)自動化及制造的根本局部，模塊化生產培訓系統(tǒng)是先進工業(yè)自

27、動化及制造的根本局部，將先進制造系統(tǒng)的物料供給、分揀、加工、檢測和立體倉庫將先進制造系統(tǒng)的物料供給、分揀、加工、檢測和立體倉庫等主要單元展現給學生，同時學生可以自己動手實踐，學習等主要單元展現給學生，同時學生可以自己動手實踐，學習PLC編程、生產管理、流程設計等機械設計制造及自動化的編程、生產管理、流程設計等機械設計制造及自動化的相關課程。相關課程。隨著技術的開展，工控技術的不斷完善，上海英集斯自動化隨著技術的開展，工控技術的不斷完善，上海英集斯自動化技術在原有的技術在原有的MPS系統(tǒng)中參加了觸摸屏控制系統(tǒng)、組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)中參加了觸摸屏控制系統(tǒng)、組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)和生產管理執(zhí)行系統(tǒng)，進一步提升了模塊化生產培訓系系統(tǒng)和生產管理執(zhí)行系統(tǒng)，進一步提升了模塊化生產培訓系統(tǒng)的科技含量，使學生在統(tǒng)的科技含量，使學生在“用最先進的技術培訓今天的學生，用最先進的技術培訓今天的學生，