搬運(yùn)單元模塊設(shè)計(jì)-學(xué)生個(gè)性化教育實(shí)訓(xùn)報(bào)告

1、河 北 科 技 大 學(xué)學(xué)生個(gè)性化教育實(shí)訓(xùn)報(bào)告 題 目： 搬運(yùn)單元模塊設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 日 期： 2016年1月15日 目 錄1 第一章 模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)的簡(jiǎn)介.1 1.1 第1節(jié) 系統(tǒng)的特點(diǎn)和作用.1 1.2 第2節(jié) 系統(tǒng)的組成.2 1.3 第3節(jié) MPS的發(fā)展.62 第二章 物流過程.73 第三章 MPS單元的結(jié)構(gòu)與控制.8 3.1 第1節(jié) 搬運(yùn)單元簡(jiǎn)介.8 3.2 第2節(jié) 搬運(yùn)單元的機(jī)械結(jié)構(gòu).9 3.3 第3節(jié) 搬運(yùn)單元的氣動(dòng)控制.10 3.4 第4節(jié) 制定I/O表.114 第四章 材料的選型.23 4.1 第1節(jié) 氣缸的選擇.23 4.2 第2節(jié) 傳感器的選擇.25 4.3 第

2、3節(jié) 電磁閥的選用.265 第5章 參考文獻(xiàn).27第一章 模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)的簡(jiǎn)介第1節(jié) 系統(tǒng)的特點(diǎn)和作用模塊化生產(chǎn)培訓(xùn)系統(tǒng)：Modular Production Training System,簡(jiǎn)稱 MPS。模塊化生產(chǎn)培訓(xùn)系統(tǒng)是應(yīng)用于機(jī)電一體化、自動(dòng)化等相關(guān)專業(yè)的專業(yè)技術(shù)職業(yè)培訓(xùn)和繼續(xù)教育的模塊化教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)模塊化生產(chǎn)培訓(xùn)系統(tǒng)可以從基礎(chǔ)部分的簡(jiǎn)單功能及加工順序，逐步擴(kuò)展到復(fù)雜的集成控制系統(tǒng)。模塊化生產(chǎn)培訓(xùn)系統(tǒng)是為提高學(xué)生動(dòng)手能力和實(shí)踐技能而設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的一套實(shí)用性實(shí)驗(yàn)設(shè)備。該裝置由多套各自獨(dú)立而又緊密相連的工作站組成。各個(gè)功能站分別為：上料站、檢測(cè)站、上料檢測(cè)站、搬運(yùn)站、加工檢測(cè)站 安裝站、操作手

3、站、傳送單元、搬運(yùn)分揀站和分類存儲(chǔ)站。該實(shí)驗(yàn)裝置的一大顯著特點(diǎn)是：它具有綜合性、模塊化以及易擴(kuò)充等特點(diǎn)。它針對(duì)學(xué)員不同的技術(shù)基礎(chǔ)進(jìn)行培訓(xùn)，具有良好的適用性。具有較好的柔性，即每站各有一套PLC控制系統(tǒng)獨(dú)立控制將各個(gè)模塊分開培訓(xùn)可以容納較多的學(xué)員同時(shí)學(xué)習(xí)。在基本本單元模塊培訓(xùn)完成以后，又可以將相鄰的兩站 三站直至八站連在一起學(xué)習(xí)復(fù)雜系統(tǒng)的控制 編程 裝配和調(diào)試技術(shù)。由于該系統(tǒng)囊括了機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)習(xí)中所涉及的諸如電機(jī)驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)、PLC（可編程控制器） 傳感器等多種技術(shù)，給學(xué)員提供了一個(gè)典型的綜合科技環(huán)境，使學(xué)生將學(xué)過的諸多單科專業(yè)知識(shí)在這里得到全面認(rèn)識(shí) 綜合訓(xùn)練和相互提升。因此該套裝置非常適合對(duì)

4、在校學(xué)生和初上崗位的工程技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)，是培養(yǎng)機(jī)電一體化人才的理想設(shè)備。系統(tǒng)的實(shí)體圖如圖1-1所示圖1-1第2節(jié) 系統(tǒng)的組成MPS系統(tǒng)的類型有三站到九站不等，此次設(shè)計(jì)的是八站系統(tǒng)，其組成如下功能簡(jiǎn)介：完成整個(gè)系統(tǒng)的上料工作，將大工件輸出，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)控制而為整個(gè)系統(tǒng)的主站。 主機(jī)：可采用三菱系列、西門子系列，此次設(shè)計(jì)采用的是西門子S7-200系列。擴(kuò)展模塊：485 PPI MPI Profibus網(wǎng)絡(luò)。組成模塊：回轉(zhuǎn)料斗（采用齒輪減速電動(dòng)機(jī)控制）、提升裝置（采用氣缸控制）、光電識(shí)別組件（光電傳感器、行程開關(guān)）功能簡(jiǎn)介：作用是為加工過程逐一提供加工

5、工由雙作用氣缸從料倉(cāng)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)動(dòng)下將工件移動(dòng)至下一個(gè)工作站的傳輸位置。 主機(jī)：三菱系列、西門子系列擴(kuò)展模塊：485 PPI MPI Profibus網(wǎng)絡(luò)。組成模塊：真空組件、旋轉(zhuǎn)模塊、供料模塊。 功能簡(jiǎn)介：工件將在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上被檢測(cè)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(cè)。 主機(jī)：三菱系列、西門子S系列擴(kuò)展模塊：485 PPI MPI Profibus網(wǎng)絡(luò)。組成模塊：平臺(tái)、模擬鉆孔模塊、模擬檢測(cè)組件。功能介紹：該單元提供兩色小工件，并能將其輸入大工件的空腔中。氣缸將料倉(cāng)中的兩色小工件交替推出，由真空吸盤吸取，

6、通過轉(zhuǎn)臂輸入到大工件的空腔中。 主機(jī)：三菱FX系列、西門子S系列。擴(kuò)展模塊：485 PPI MPI Profibus網(wǎng)絡(luò)。組成模塊：送料模塊、旋轉(zhuǎn)模塊、真空組件。功能簡(jiǎn)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。 主機(jī)：三菱FX系列、西門子S系列。擴(kuò)展模塊：485 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。 功能簡(jiǎn)介：將工件從前一站搬運(yùn)至下一站，并可在本站上完成大、小工件的組成。主機(jī)：三菱FX系列、西門子S系列擴(kuò)展模塊：485 PPI MPI Profibus網(wǎng)絡(luò)。組

7、成模塊：直線轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)模塊、氣動(dòng)夾爪裝置。 功能簡(jiǎn)介：操作手單元由不同的氣動(dòng)執(zhí)行部件組成，通過擺動(dòng)、伸縮、氣動(dòng)抓取等動(dòng)作,將前一單元的工件傳入下一執(zhí)行單元的輸入工位.主機(jī)：三菱FX系列、西門子S系列。擴(kuò)展模塊：485 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。 功能簡(jiǎn)介：該站為倉(cāng)庫(kù)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。主機(jī)：三菱FX系列、西門子S系列擴(kuò)展模塊：485 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(cāng)庫(kù)。第3節(jié) MPS的發(fā)

8、展模塊化生產(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(cè)、立體倉(cāng)庫(kù)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) 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)化相關(guān)的課程學(xué)習(xí)。隨著技術(shù)的發(fā)展，工控技術(shù)的不斷完善，自動(dòng)化技術(shù)人員在原有的MPS系統(tǒng)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)一步提升的模塊化生產(chǎn)培訓(xùn)系統(tǒng)的科技含量，使學(xué)員在“用最先進(jìn)的技術(shù)培訓(xùn)今天的學(xué)員，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

9、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。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間就已經(jīng)證明，觸摸屏和組態(tài)監(jiān)控軟件可以取代過往設(shè)備的操作面板和批儀表。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，它引入信息管理技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)的有效管理。第二章 物流過程在明白了系統(tǒng)的組成之后，通過下圖可以了解系統(tǒng)的工作過程安裝搬運(yùn)單元傳送帶單元搬運(yùn)單元上料檢測(cè)單元操作手單元加工單元立體存儲(chǔ)單元安裝單元第三章 MPS單元的結(jié)構(gòu)與控制第1節(jié) 立體存儲(chǔ)單元簡(jiǎn)介立體存儲(chǔ)單元可作為MPS系統(tǒng)中的最后單元，在整個(gè)系統(tǒng)中

10、接受并存儲(chǔ)前方單元加工處理后的工件，他的具體功能是：接受工位前一單元送來的工件，按照工件信息而自動(dòng)運(yùn)送至相應(yīng)倉(cāng)位，并將工件推入立體車庫(kù)存儲(chǔ)。第2節(jié)立體存儲(chǔ)單元的機(jī)械結(jié)構(gòu)檢測(cè)單元的結(jié)構(gòu)裝配圖如下所示裝配圖主視圖：裝配圖俯視圖：裝配圖左視圖：第3節(jié)搬運(yùn)單元的氣動(dòng)控制控制回路優(yōu)化的關(guān)鍵是合併減少排除干擾信號(hào)所需的輔助控制信號(hào)元件和用原有的輔助控制信號(hào)元件代替所需的輔助控制信號(hào)元件來排除干擾信號(hào)的干擾段。程序控制是根據(jù)生產(chǎn)過程中的位移、壓力、時(shí) 間、溫 度、液 位 等 物 理 量 的 變 化，使 被 控 制 的 執(zhí) 行 元 件 按 預(yù) 先 規(guī) 定好的程序協(xié)調(diào)動(dòng)作的種自動(dòng)控制方式。氣動(dòng)系統(tǒng)由氣源、控制元

11、件、執(zhí)行元件和輔助元件組成，并完成規(guī)定的動(dòng)作。任何復(fù)雜的氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)，都是由一些具有特定功能的氣動(dòng)基本回路組成。該單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是氣動(dòng)控制系統(tǒng)，其方向控制閥的控制方式為電磁控制或手動(dòng)控制。各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的邏輯控制功能是通過PLC控制實(shí)現(xiàn)的。第4節(jié) 制定I/O表序號(hào)地址設(shè)備符號(hào)設(shè)備名稱設(shè)備功能1I0.01B1磁感應(yīng)式接近開關(guān)無桿氣缸左移限位2I0.11B2磁感應(yīng)式接近開關(guān)無桿氣缸右移限位3I0.22B1磁感應(yīng)式接近開關(guān)手爪松開限位4I0.33B1磁感應(yīng)式接近開關(guān)薄型活塞桿氣缸上升限位5I0.43B2磁感應(yīng)式接近開關(guān)薄型活塞桿氣缸下降限位6I2.0SB1按鈕開始7I2.1SB2按鈕復(fù)位8I2.2SB3

12、按鈕特殊（手動(dòng)單步運(yùn)行）9I2.3SA1切換開關(guān)手動(dòng)(0)/自動(dòng)(1)切換10I2.4SA2切換開關(guān)單站(0)/聯(lián)網(wǎng)(1)切換11I2.5SB4按鈕停止12I2.6KM繼電器觸頭上電信號(hào)13Q0.01Y1電磁閥控制無桿氣缸左移14Q0.11Y2電磁閥控制無桿氣缸右移15Q0.22Y1電磁閥控制氣動(dòng)手爪松開16Q0.32Y2電磁閥控制氣動(dòng)手爪夾緊17Q0.43Y1電磁閥控制薄型活塞桿氣缸下降18Q1.6HL1綠色指示燈開始指示19Q1.7HL2藍(lán)色指示燈復(fù)位指示第5節(jié)、控制面板示意圖控制面板示意圖第6節(jié)、PLC電氣控制的接線簡(jiǎn)圖根據(jù)前面提到的工作要求寫出程序流程框圖如下：PLC控制梯形圖如下所示

13、子程序1： 第四章 材料的選型第1節(jié) 氣缸的選擇 關(guān)于氣缸過濾減壓閥的選擇，因?yàn)檫^濾減壓閥只有AW10-60系列，故從下列表格中看。 第2節(jié) 傳感器的選擇我們選擇的傳感器為光電傳感器，根據(jù)傳感器的用途是用來檢測(cè)工件的顏色和工作臺(tái)上是否有工件，還有傳感器能感應(yīng)到最大作用長(zhǎng)度。選擇型號(hào)E3F-DS10P1和E3F-R2N1。光電開關(guān)結(jié)構(gòu)分類E3F外形編號(hào)漫反射型漫反射型對(duì)射型漫反射型對(duì)射型外形圖列外形尺寸直流6-36V三線制NPNNOE3F-DS10C4E3F-DS30C4E3F-D5DN1、5LE3F3-DS50C4E3F3-D10DN1、10LNCE3F-DS10C2E3F-DS30C2E3F

14、-D5DN2、5LE3F3-DS50C2E3F3-D10DN2、10LNO+NCE3F-DS10C3E3F-DS30C3E3F3-DS50C3PNPNOE3F-DS10P1E3F-DS30P1E3F-D5DP1、5LE3F3-DS50P1E3F3-D10DP1、10LNCE3F-DS10P2E3F-DS30P2E3F-D5DP2、5LE3F3-DS50P2E3F3-D10DP2、10LNO+NCE3F-DS10P3E3F-DS30P3E3F3-DS50P3交流二線制NOE3F-DS10Y1E3F-DS30Y1E3F-D5DY1、5LYE3F3-DS50Y1E3F3-D10DY1、10LYNCE

15、3F-DS10Y2E3F-DS30Y2E3F-D5DY2、5LYE3F3-DS50Y2E3F3-D10DY2、10LY繼電器輸出NO12-24V,90-250VNC檢測(cè)距離10cm30cm（可調(diào)）5m50cm10m輸出電流交直流200mA，繼電器觸電輸出電流：1A、2A應(yīng)答頻率DC：2.5ms，AC：30mc工作環(huán)境-20+55標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)物透明或不透明實(shí)體殼體材料塑料塑料塑料塑料塑料加工定制是品牌OMRON/歐姆龍型號(hào)E3F-R2N1結(jié)構(gòu)類型電源內(nèi)藏型檢測(cè)方式漫反射式電源電壓10-30VDC（V）輸出方式PNP使用環(huán)境溫度24cm（）產(chǎn)品認(rèn)證CE用途電工電氣 第3節(jié) 電磁閥的選用品牌SMC型號(hào)S

16、Y3120-5LZD-C4材質(zhì)鑄鐵類型(通道位置)先導(dǎo)式連接形式快裝公稱通徑4（mm）適用介質(zhì)空氣流動(dòng)方向雙向零部件及配件配件介質(zhì)要求:空氣(無任何雜質(zhì)水油)啟動(dòng)電壓:21V-26V(24V電壓)頻率:3次/秒出線方式:L型插座式帶導(dǎo)線(表準(zhǔn):線長(zhǎng)300MM),線長(zhǎng)可按客戶要求生產(chǎn)使用壽命:3000萬次以上功率:0.55W實(shí)習(xí)總結(jié)不知不覺歷時(shí)一個(gè)月的課程設(shè)計(jì)就結(jié)束了，在這忙忙碌碌的一個(gè)月我們組按時(shí)保質(zhì)的完成了指導(dǎo)老師給我們分配的任務(wù)。第一節(jié)課老師給我們MPS的相關(guān)內(nèi)容，使我們對(duì)MPS有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，也使我們對(duì)自己本次課程設(shè)計(jì)內(nèi)容有了大致把握。老師給我們分配了小組，每個(gè)小組都有具體的任務(wù)，而我們要完成搬運(yùn)模塊。首先，我們對(duì)設(shè)計(jì)的機(jī)械部分畫三維圖形和運(yùn)動(dòng)分析。之前沒學(xué)過三維畫圖軟件，通過這次課程設(shè)計(jì)使我也有了一次學(xué)習(xí)三維軟件的機(jī)會(huì)，使我對(duì)三維軟件有了初步的學(xué)習(xí)，對(duì)一般的零件圖和裝配圖的電腦作圖都能勝任。其次，我們要對(duì)所做的機(jī)械圖PLC編程使其能夠按照程序運(yùn)動(dòng)，本次課程設(shè)計(jì)使我對(duì)PLC相關(guān)的知識(shí)重新溫習(xí)一下。電氣圖不太會(huì)，但是在范世奇老師的悉心教導(dǎo)下很