MPS自動生產(chǎn)線實訓PPT課件[通用]

1、MPS自動生產(chǎn)線實訓1.1 機電一體化技術(shù)1.1.1 機電一體化技術(shù)的基本概念機電一體化技術(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)機械工業(yè)領域迅速滲透，機械、電子技術(shù)高度結(jié)合的現(xiàn)代工業(yè)為基礎，將機械技術(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)等有機地結(jié)合并綜合應用的技術(shù)。在綜合應用這些技術(shù)時，要根據(jù)系統(tǒng)的功能目標和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)的目標，合理配置布局驅(qū)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(gòu)等，并使它們在微處理單元的控制下協(xié)調(diào)有序地工作，有機地融合在一起，達到預期的功能。因此，機電一體化技術(shù)是在高性能、高質(zhì)量、高可靠性的意義上的實現(xiàn)特定功能的系統(tǒng)工

2、程。機電一體化的主要技術(shù)特征有：（1）機械技術(shù)、電子技術(shù)和信息技術(shù)的功能交互，以機械系統(tǒng)的微型計算機控制的形式出現(xiàn)。 下一頁返回1.1 機電一體化技術(shù)（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。（3）機電一體化系統(tǒng)控制功能的智能化，越來越先進的控制功能取代了許多操作人員的推理和判斷。（4）柔性化使得機電一體化產(chǎn)品能夠靈活地滿足各種要求，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)、計算機控制技術(shù)來實現(xiàn)，因此，對用戶來說，機電一體化系統(tǒng)的內(nèi)部運行機制是隱蔽的。（7）在機電一體化技術(shù)中，設計思想與制造技

3、術(shù)緊密聯(lián)系在一起，二者是并行發(fā)展的。1.1.2 機電一體化的分類機電一體化技術(shù)隨著微電子技術(shù)及其他相關技術(shù)的迅速發(fā)展上一頁下一頁返回1.1 機電一體化技術(shù)而在不斷地發(fā)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(chǎn)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(xiàn)了高性能和多功能的系統(tǒng)，如數(shù)控機床、機器人、發(fā)動機控制系統(tǒng)和自動洗衣機等。（2）用電子設備局部置換機械控制結(jié)構(gòu)形成的產(chǎn)品，如電子縫紉機、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(jié)合的信息設備，如電報機、傳真機、打印機、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

4、結(jié)構(gòu)的信息處理系統(tǒng)，如石英鐘、電子計算機、電子秤、電子交換機和電子計費器等。（5）與電子設備有機結(jié)合的檢測系統(tǒng)，如自動探傷機、形狀識別裝置、CT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1.2.1 概述模塊化生產(chǎn)培訓系統(tǒng)（Modular Production training System，MPS）是由上海英集斯自動化技術(shù)有限公司研制的教學設備。MPS體現(xiàn)了機電一體化技術(shù)的實際應用。MPS是一套開放式的設備，用戶可以根據(jù)自己的需要選擇設備組成單元的數(shù)量、類型。目前最多

5、可由9個單元組成，一個單元亦可自成一個獨立的控制系統(tǒng)，而由多個單元組成的生產(chǎn)系統(tǒng)可以體現(xiàn)自動生產(chǎn)線的控制特點。在由多個MPS工作單元組成的系統(tǒng)中，綜合應用了多種技術(shù)知識，如氣動控制技術(shù)、機械技術(shù)（機械傳動、機械連接等）、電力電子技術(shù)、傳感器應用技術(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)可以模擬一個與實際生產(chǎn)情況十分接近的控制過程，使學生處在一個非常接近于實際的教學設備環(huán)境中。學生在學習過程中可以很自然地將理論應用到實際，實現(xiàn)理論與實踐的完美結(jié)合，從而縮短理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1.2.2 MPS的基本組成多個單元組成的MPS系統(tǒng)可以較

6、為真實地模擬出一個自動生產(chǎn)加工流水線的工作過程。如圖1-1所示。 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統(tǒng)。各個單元的執(zhí)行機構(gòu)主要是氣動執(zhí)行機構(gòu)和電機驅(qū)動機構(gòu)，這些執(zhí)行機構(gòu)的運動位置都可以通過安裝在其上面的傳感器的信號來判斷。在MPS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)是機電一體化技術(shù)中的關鍵技術(shù)之一，是現(xiàn)代工業(yè)實現(xiàn)高度自動化的前提之一。在控制方面，MPS設備采用PLC進行控制，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教學系統(tǒng)簡介MPS設備的硬件結(jié)構(gòu)是相對固定的，但學生可以根據(jù)自己對設備的理解、對生產(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，從而實現(xiàn)對MPS設備的控制。1.2.3 MPS的基本功能MPS設備給學生提供了一個半開放式的學習環(huán)境，雖然各個組成單元的結(jié)構(gòu)已經(jīng)固定，但是，設備的各個執(zhí)行機構(gòu)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MPS模擬一個什么樣的生產(chǎn)加工控制過程，MPS作為一條自動生產(chǎn)流水線具有怎樣的操作運行模式等，學生都可根據(jù)自己的理解，運用所學理論知識，設計

8、出PLC控制程序，使MPS設備實現(xiàn)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基本的功能，學生可在這些基本功能的基礎上進行流程編排設計。圖1-2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。PLC主機：西門子S7系列。擴展模塊：PPI、MPI、Profibus網(wǎng)絡。組成模塊：回轉(zhuǎn)料斗、提升裝置、光電識別組件。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、動下將工件移動至下一個工作站的傳輸位置。PLC主機：西門子S7系列。擴展模塊：PPI、MPI、Profibus網(wǎng)絡。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：西門子S7系列。擴展模塊：PPI、MPI、Profibus網(wǎng)絡。組成模塊：工件高度檢測模塊、提升模塊、工件材質(zhì)及顏色識別組件。圖1-5為加工單元。功能簡介：工件將在旋轉(zhuǎn)平臺上被檢測及加工。通過具有四個工位的加工旋轉(zhuǎn)平臺，進行加工模擬，并進行加工質(zhì)量的模擬檢測。PLC主機：西門子S7系列。擴展模塊：PPI、MPI、

10、Profibus網(wǎng)絡。組成模塊：旋轉(zhuǎn)平臺、模擬鉆孔模塊、模擬檢測組件。圖1-6為搬運單元。上一頁下一頁返回1.2 MPS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。PLC主機：西門子S7系列。擴展模塊：PPI、MPI、Profibus網(wǎng)絡。組成模塊：提升模塊、氣動夾爪組件、直線運動無桿缸。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：西門子S7系列。擴展模塊：PPI、MPI、Profibus網(wǎng)絡。組

11、成模塊：送料模塊、旋轉(zhuǎn)模塊、真空組件。圖1-8為安裝搬運單元。 上一頁下一頁返回1.2 MPS教學系統(tǒng)簡介功能簡介：將工件從前一站搬運至下一站，并可在本站上完成大、小工件的組裝。PLC主機：西門子S7系列。擴展模塊：PPI、MPI、Profibus網(wǎng)絡。組成模塊：直線轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)運動模塊、氣動夾爪裝置。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)行單元的輸入工位。PLC主機：西門子S7系列。擴展模塊：PPI、MPI、Profibus網(wǎng)絡。組成模塊：伸出及提升模塊、旋轉(zhuǎn)模塊、氣動夾爪組件。圖1-10為立體存儲單元。上一頁下

12、一頁返回1.2 MPS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)加工完成的合格產(chǎn)品按照不同類別進行分類立體存放。PLC主機：西門子S7系列。擴展模塊：PPI、MPI、Profibus網(wǎng)絡。步進電機及驅(qū)動器：Start。組成模塊：步進電機控制模塊、滾珠絲桿模塊、工件推出組件、立體倉庫。 圖1-11為機械手單元。功能簡介：該單元是一個6個關節(jié)的機械手，它可以用來完成抓取動作，可以進行工件的組裝，產(chǎn)生一個完整的產(chǎn)品。手臂本體：日本莫托曼HP3。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)簡介組成模塊：手臂本體、手臂控制器、氣動夾爪。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向裝置，能夠?qū)⒐ぜ搭悇e進行存儲。PLC主機：西門子S7系列。擴展模塊：PPI、MPI、Profibus網(wǎng)絡。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)三相三線漏電保護開關后連接到三個安全導線插孔處，零線和接地線也連接到安全導線插孔處。另外，模塊上還提供兩個單相電源插座，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，應注意經(jīng)常檢查過濾器中凝結(jié)水的水位，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，用于啟/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。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教學系統(tǒng)簡介模塊化生產(chǎn)培訓系統(tǒng)是先進工業(yè)自動化及制造的基本部分，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(xiàn)給學生，同時學生可以自己動手實踐，學習PLC編程、生產(chǎn)管理、流程設計等機械設計制造及自動化的相關課程。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)，進一步提升了模塊化生產(chǎn)培訓系統(tǒng)的科技含量，使學生在“用最先進的技術(shù)培訓今天的學生，為未來而服務！”這樣的理念下前進。觸摸屏是一個智能化操作部件，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現(xiàn)對設備操作，可顯示設備運行狀況和運行參數(shù)。 組態(tài)監(jiān)控程序的應用解決了人-機界面控制中的動畫顯示問題，監(jiān)控信息將以更加形象、生動的動畫方式顯示出來。 上一頁下一頁返回1.2 MPS教學系統(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間，但實際應用已經(jīng)證明，觸摸屏和組態(tài)監(jiān)控軟件可以取代設備的操作面板和儀表。生產(chǎn)管理執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的應用是模塊化生產(chǎn)培訓系統(tǒng)的一次飛躍