MPS自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)PPT課件[通用]

1、MPS自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)1.1 機(jī)電一體化技術(shù)1.1.1 機(jī)電一體化技術(shù)的基本概念機(jī)電一體化技術(shù)是以大規(guī)模集成電路和微電子技術(shù)高度發(fā)展并向傳統(tǒng)機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域迅速滲透，機(jī)械、電子技術(shù)高度結(jié)合的現(xiàn)代工業(yè)為基礎(chǔ)，將機(jī)械技術(shù)、電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測試技術(shù)、接口技術(shù)等有機(jī)地結(jié)合并綜合應(yīng)用的技術(shù)。在綜合應(yīng)用這些技術(shù)時(shí)，要根據(jù)系統(tǒng)的功能目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)的目標(biāo)，合理配置布局驅(qū)動(dòng)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(jī)構(gòu)等，并使它們?cè)谖⑻幚韱卧目刂葡聟f(xié)調(diào)有序地工作，有機(jī)地融合在一起，達(dá)到預(yù)期的功能。因此，機(jī)電一體化技術(shù)是在高性能、高質(zhì)量、高可靠性的意義上的實(shí)現(xiàn)特定功能的系統(tǒng)工

2、程。機(jī)電一體化的主要技術(shù)特征有：（1）機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)和信息技術(shù)的功能交互，以機(jī)械系統(tǒng)的微型計(jì)算機(jī)控制的形式出現(xiàn)。 下一頁返回1.1 機(jī)電一體化技術(shù)（2）在一個(gè)具體的物理單元中，在不同子系統(tǒng)空間上的集成。（3）機(jī)電一體化系統(tǒng)控制功能的智能化，越來越先進(jìn)的控制功能取代了許多操作人員的推理和判斷。（4）柔性化使得機(jī)電一體化產(chǎn)品能夠靈活地滿足各種要求，適應(yīng)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，而無須增加硬件成本。 （6）控制功能采用電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，因此，對(duì)用戶來說，機(jī)電一體化系統(tǒng)的內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制是隱蔽的。（7）在機(jī)電一體化技術(shù)中，設(shè)計(jì)思想與制造技

3、術(shù)緊密聯(lián)系在一起，二者是并行發(fā)展的。1.1.2 機(jī)電一體化的分類機(jī)電一體化技術(shù)隨著微電子技術(shù)及其他相關(guān)技術(shù)的迅速發(fā)展上一頁下一頁返回1.1 機(jī)電一體化技術(shù)而在不斷地發(fā)展著，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大，并形成了種類繁多的機(jī)電一體化產(chǎn)品，主要種類有：（1）在原有的機(jī)械本體上采用了電子控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了高性能和多功能的系統(tǒng)，如數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)和自動(dòng)洗衣機(jī)等。（2）用電子設(shè)備局部置換機(jī)械控制結(jié)構(gòu)形成的產(chǎn)品，如電子縫紉機(jī)、電子打印機(jī)、自動(dòng)售貨機(jī)和電子電動(dòng)機(jī)等。（3）與電子設(shè)備有機(jī)結(jié)合的信息設(shè)備，如電報(bào)機(jī)、傳真機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、錄音機(jī)、磁盤存儲(chǔ)器及辦公自動(dòng)化設(shè)備等。（4）用電子設(shè)備全面置換機(jī)械

4、結(jié)構(gòu)的信息處理系統(tǒng)，如石英鐘、電子計(jì)算機(jī)、電子秤、電子交換機(jī)和電子計(jì)費(fèi)器等。（5）與電子設(shè)備有機(jī)結(jié)合的檢測系統(tǒng)，如自動(dòng)探傷機(jī)、形狀識(shí)別裝置、CT掃描儀和生物化學(xué)分析儀等。（6）利用電子設(shè)備代替機(jī)械本體工作的系統(tǒng)，如電火花加工機(jī)床、線切割放電加工機(jī)、激光測量機(jī)和超聲波縫紉機(jī)等。 上一頁返回1.2 MPS教學(xué)系統(tǒng)簡介1.2.1 概述模塊化生產(chǎn)培訓(xùn)系統(tǒng)（Modular Production training System，MPS）是由上海英集斯自動(dòng)化技術(shù)有限公司研制的教學(xué)設(shè)備。MPS體現(xiàn)了機(jī)電一體化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。MPS是一套開放式的設(shè)備，用戶可以根據(jù)自己的需要選擇設(shè)備組成單元的數(shù)量、類型。目前最多

5、可由9個(gè)單元組成，一個(gè)單元亦可自成一個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)，而由多個(gè)單元組成的生產(chǎn)系統(tǒng)可以體現(xiàn)自動(dòng)生產(chǎn)線的控制特點(diǎn)。在由多個(gè)MPS工作單元組成的系統(tǒng)中，綜合應(yīng)用了多種技術(shù)知識(shí)，如氣動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)（機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)械連接等）、電力電子技術(shù)、傳感器應(yīng)用技術(shù)、PLC控制技術(shù)、組態(tài)控制技術(shù)和信息技術(shù)等。利用該系統(tǒng)可以模擬一個(gè)與實(shí)際生產(chǎn)情況十分接近的控制過程，使學(xué)生處在一個(gè)非常接近于實(shí)際的教學(xué)設(shè)備環(huán)境中。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可以很自然地將理論應(yīng)用到實(shí)際，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的完美結(jié)合，從而縮短理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用之間的距離。 下一頁返回1.2 MPS教學(xué)系統(tǒng)簡介1.2.2 MPS的基本組成多個(gè)單元組成的MPS系統(tǒng)可以較

6、為真實(shí)地模擬出一個(gè)自動(dòng)生產(chǎn)加工流水線的工作過程。如圖1-1所示。 其中，每個(gè)工作單元都可以自成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，同時(shí)也都是一個(gè)機(jī)電一體化的系統(tǒng)。各個(gè)單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是氣動(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)位置都可以通過安裝在其上面的傳感器的信號(hào)來判斷。在MPS設(shè)備上應(yīng)用多種類型的傳感器，分別用于判斷物體的運(yùn)動(dòng)位置、物體的通過狀態(tài)、物體的顏色、物體的材質(zhì)和物體的高度等。傳感器技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，是現(xiàn)代工業(yè)實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化的前提之一。在控制方面，MPS設(shè)備采用PLC進(jìn)行控制，用戶可根據(jù)需要選擇不同廠家的PLC（上海英集斯公司主要使用三菱公司的FX2N系列PLC、西門子公司的

7、S7-200系列PLC和S7-300系列PLC）。上一頁下一頁返回1.2 MPS教學(xué)系統(tǒng)簡介MPS設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)是相對(duì)固定的，但學(xué)生可以根據(jù)自己對(duì)設(shè)備的理解、對(duì)生產(chǎn)加工工藝的理解，編寫一定的生產(chǎn)工藝過程，然后再通過編寫PLC控制程序?qū)崿F(xiàn)該工藝過程，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)MPS設(shè)備的控制。1.2.3 MPS的基本功能MPS設(shè)備給學(xué)生提供了一個(gè)半開放式的學(xué)習(xí)環(huán)境，雖然各個(gè)組成單元的結(jié)構(gòu)已經(jīng)固定，但是，設(shè)備的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照什么樣的動(dòng)作順序執(zhí)行，各個(gè)單元之間如何配合，最終使MPS模擬一個(gè)什么樣的生產(chǎn)加工控制過程，MPS作為一條自動(dòng)生產(chǎn)流水線具有怎樣的操作運(yùn)行模式等，學(xué)生都可根據(jù)自己的理解，運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)，設(shè)計(jì)

8、出PLC控制程序，使MPS設(shè)備實(shí)現(xiàn)一個(gè)最符合實(shí)際的自動(dòng)控制過程。MPS系統(tǒng)中每個(gè)單元都具有最基本的功能，學(xué)生可在這些基本功能的基礎(chǔ)上進(jìn)行流程編排設(shè)計(jì)。圖1-2為上料檢測單元。上一頁下一頁返回1.2 MPS教學(xué)系統(tǒng)簡介功能簡介：完成整個(gè)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)給后一站。此站可配合觸摸屏或組態(tài)控制作為整個(gè)系統(tǒng)的主站。PLC主機(jī)：西門子S7系列。擴(kuò)展模塊：PPI、MPI、Profibus網(wǎng)絡(luò)。組成模塊：回轉(zhuǎn)料斗、提升裝置、光電識(shí)別組件。圖1-3為供料單元。功能簡介：為加工過程逐一提供加工工件。由雙作用氣缸從料倉中逐一推出工件，轉(zhuǎn)換模塊上的真空吸盤將工件吸起，在旋轉(zhuǎn)缸的驅(qū)

9、動(dòng)下將工件移動(dòng)至下一個(gè)工作站的傳輸位置。PLC主機(jī)：西門子S7系列。擴(kuò)展模塊：PPI、MPI、Profibus網(wǎng)絡(luò)。組成模塊：真空組件、旋轉(zhuǎn)模塊、供料模塊。圖1-4為檢測單元。上一頁下一頁返回1.2 MPS教學(xué)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(zhì)、高度等。PLC主機(jī)：西門子S7系列。擴(kuò)展模塊：PPI、MPI、Profibus網(wǎng)絡(luò)。組成模塊：工件高度檢測模塊、提升模塊、工件材質(zhì)及顏色識(shí)別組件。圖1-5為加工單元。功能簡介：工件將在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上被檢測及加工。通過具有四個(gè)工位的加工旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，進(jìn)行加工模擬，并進(jìn)行加工質(zhì)量的模擬檢測。PLC主機(jī)：西門子S7系列。擴(kuò)展模塊：PPI、MPI、

10、Profibus網(wǎng)絡(luò)。組成模塊：旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、模擬鉆孔模塊、模擬檢測組件。圖1-6為搬運(yùn)單元。上一頁下一頁返回1.2 MPS教學(xué)系統(tǒng)簡介功能簡介：該搬運(yùn)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(dòng)、上下伸縮、抓取等動(dòng)作，將前一單元上的工件傳入下一執(zhí)行單元。PLC主機(jī)：西門子S7系列。擴(kuò)展模塊：PPI、MPI、Profibus網(wǎng)絡(luò)。組成模塊：提升模塊、氣動(dòng)夾爪組件、直線運(yùn)動(dòng)無桿缸。圖1-7為安裝單元。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(zhuǎn)臂輸入到大工件的空腔中。PLC主機(jī)：西門子S7系列。擴(kuò)展模塊：PPI、MPI、Profibus網(wǎng)絡(luò)。組

11、成模塊：送料模塊、旋轉(zhuǎn)模塊、真空組件。圖1-8為安裝搬運(yùn)單元。 上一頁下一頁返回1.2 MPS教學(xué)系統(tǒng)簡介功能簡介：將工件從前一站搬運(yùn)至下一站，并可在本站上完成大、小工件的組裝。PLC主機(jī)：西門子S7系列。擴(kuò)展模塊：PPI、MPI、Profibus網(wǎng)絡(luò)。組成模塊：直線轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)模塊、氣動(dòng)夾爪裝置。圖1-9為操作手單元。功能簡介：該單元由不同的氣動(dòng)執(zhí)行部件組成，通過擺動(dòng)、伸縮、氣動(dòng)抓取等動(dòng)作，將前一單元上的工件傳入下一執(zhí)行單元的輸入工位。PLC主機(jī)：西門子S7系列。擴(kuò)展模塊：PPI、MPI、Profibus網(wǎng)絡(luò)。組成模塊：伸出及提升模塊、旋轉(zhuǎn)模塊、氣動(dòng)夾爪組件。圖1-10為立體存儲(chǔ)單元。上一頁下

12、一頁返回1.2 MPS教學(xué)系統(tǒng)簡介功能簡介：該單元為倉庫存儲(chǔ)的模擬，它將系統(tǒng)加工完成的合格產(chǎn)品按照不同類別進(jìn)行分類立體存放。PLC主機(jī)：西門子S7系列。擴(kuò)展模塊：PPI、MPI、Profibus網(wǎng)絡(luò)。步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器：Start。組成模塊：步進(jìn)電機(jī)控制模塊、滾珠絲桿模塊、工件推出組件、立體倉庫。 圖1-11為機(jī)械手單元。功能簡介：該單元是一個(gè)6個(gè)關(guān)節(jié)的機(jī)械手，它可以用來完成抓取動(dòng)作，可以進(jìn)行工件的組裝，產(chǎn)生一個(gè)完整的產(chǎn)品。手臂本體：日本莫托曼HP3。擴(kuò)展模塊：控制器、變壓器。 上一頁下一頁返回1.2 MPS教學(xué)系統(tǒng)簡介組成模塊：手臂本體、手臂控制器、氣動(dòng)夾爪。圖1-12為分類工作單元。功能簡介

13、：將工件從傳送帶的前端輸送到后端。它帶有工件滑槽及導(dǎo)向裝置，能夠?qū)⒐ぜ搭悇e進(jìn)行存儲(chǔ)。PLC主機(jī)：西門子S7系列。擴(kuò)展模塊：PPI、MPI、Profibus網(wǎng)絡(luò)。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1. 供電電源模塊供電電源模塊及電路原理如圖1-13和圖1-14所示。外部供電電源為三相五線制AC 380 V/220 V，三根相線經(jīng)三相三線漏電保護(hù)開關(guān)后連接到三個(gè)安全導(dǎo)線插孔處，零線和接地線也連接到安全導(dǎo)線插孔處。另外，模塊上還提供兩個(gè)單相電源插座，為PLC模塊和按鈕/指示燈模塊提供AC 220 V電源。 上一頁下一頁返回1.2 MPS教學(xué)系統(tǒng)簡介圖1-14

14、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及其回路原理圖分別如圖1-15和圖1-16所示。氣源處理組件是氣動(dòng)控制系統(tǒng)中的基本組成器件，它的作用是除去壓縮空氣中所含的雜質(zhì)及凝結(jié)水，以調(diào)節(jié)并保持恒定的工作壓力。在使用時(shí)，應(yīng)注意經(jīng)常檢查過濾器中凝結(jié)水的水位，在超過最高標(biāo)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(gè)快速氣路開關(guān)，用于啟/閉氣源，當(dāng)把氣路開關(guān)向左拔出時(shí)，氣路接通氣源，反之，把氣路開關(guān)向右推入時(shí)氣路關(guān)閉。氣源處理組件的輸入氣源來自空氣壓縮機(jī)，所提供的壓力為0.6 MPa1.0 MPa，輸出壓力為00.8 MPa可調(diào)。輸出的壓縮空氣通過快速三通接頭

15、和氣管輸送到各工作單元。1.2.5 MPS的發(fā)展 上一頁下一頁返回1.2 MPS教學(xué)系統(tǒng)簡介模塊化生產(chǎn)培訓(xùn)系統(tǒng)是先進(jìn)工業(yè)自動(dòng)化及制造的基本部分，將先進(jìn)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(xiàn)給學(xué)生，同時(shí)學(xué)生可以自己動(dòng)手實(shí)踐，學(xué)習(xí)PLC編程、生產(chǎn)管理、流程設(shè)計(jì)等機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化的相關(guān)課程。隨著技術(shù)的發(fā)展，工控技術(shù)的不斷完善，上海英集斯自動(dòng)化技術(shù)有限公司在原有的MPS系統(tǒng)中加入了觸摸屏控制系統(tǒng)、組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)管理執(zhí)行系統(tǒng)，進(jìn)一步提升了模塊化生產(chǎn)培訓(xùn)系統(tǒng)的科技含量，使學(xué)生在“用最先進(jìn)的技術(shù)培訓(xùn)今天的學(xué)生，為未來而服務(wù)！”這樣的理念下前進(jìn)。觸摸屏是一個(gè)智能化操作部件，是極富吸引力的全新多媒體操作裝置，用戶只要用手指輕輕地觸摸顯示屏上的圖符或文字就能實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備操作，可顯示設(shè)備運(yùn)行狀況和運(yùn)行參數(shù)。 組態(tài)監(jiān)控程序的應(yīng)用解決了人-機(jī)界面控制中的動(dòng)畫顯示問題，監(jiān)控信息將以更加形象、生動(dòng)的動(dòng)畫方式顯示出來。 上一頁下一頁返回1.2 MPS教學(xué)系統(tǒng)簡介盡管觸摸屏和組態(tài)監(jiān)控軟件的出現(xiàn)至今只有短短的幾年時(shí)間，但實(shí)際應(yīng)用已經(jīng)證明，觸摸屏和組態(tài)監(jiān)控軟件可以取代設(shè)備的操作面板和儀表。生產(chǎn)管理執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的應(yīng)用是模塊化生產(chǎn)培訓(xùn)系統(tǒng)的一次飛躍