模块化生产制造系统docx.docx

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模块化生产制造系统docx

成绩

南京工程学院

实训实习报告

实训课程名称现场总线及人机界面应用

专

业

自动化（系统集成）

班

级

D自集成092

小

组

第二小组

姓

名

吴娟（233090211）

组员姓

名

杨进萍、严云娟

设计地

占八、、

基础实验楼C315

指导教

师

盛国良、程啟华

工程基础实验与训练中心

设计起止时间：

2012年12月10日至2012年12月21日

一、摘要3

二、模块化生产制造系统概述3

2.1模块化生产制造系统各单元的基本功能3

2.2模块化生产制造系统结构图4

三、供料单元设计过程4

3.1供料单元的工作过程描述：

4

3.2、器件选型4

3.3、I/O点分配表7

3.5、状态流程图9

3.6、程序9

四、安装、调试说明9

4.1通电前设备检查9

4.2设备调试9

4.3通电调试过程中故障分析10

六、注意事项10

6.1安全注意事项10

6.2使用注意事项11

七、主要参考资料11

一、摘要

现代化的自动生产设备最大特点是综合性和系统性，机械技术、微电子技术，电工电子

技术、传感测试技术、接口技术，信息变换技术等多种技术有机结合，并应用到生产设备中，

系统性指的是，生产线的传感检测，传输与处理、控制、执行与驱动机构在PLC单元的控

制下协调有序的工作。

M601模块化生产制造系统由供料传输单元、搬运单元、加工单元、

装配搬运单元、装配单元、分拣单元等组成。

综合运用了PLC控制、气动驱动技术，多种

传感器，构成一个典型的自动生产线的机械平台。

各工作单元有按钮/指示灯模块、电源模

块、PLC模块、步进电机驱动模块等，模块之间、模块与实训台上接线端子排之间的连接方式采用导线连接，模块化生产制造系统综合应用了多种技术知识，如气动控制技术。

机械

技术、传感器应用技术、PLC控制和组网，步进电机位置控制等。

利用该系统，可以模拟

一个与实际生产情况十分接近的控制过程，使学习者得到一个非常接近于现实的教学设备环

境，从而缩短了理论教学与实际应用之间的距离。

MPS实验室培训项目包括PLC的设计与

应用、传感器技术与应用、气动控制技术、运动控制系统、故障检测技术等相关训练。

二、模块化生产制造系统概述

模块化生产系统装备由供料传输单元、搬运单元、加工单元、装配搬运单元、装配单元、分拣单元等组成。

每一工作单元都可自成一个独立系统，同时也都是一个机电一体化的

系统。

各个单元的执行机构基本上以气动执行机构为主，单输送单元的机械手装置整体运动

则采用步进电机驱动、紧密定位的位置装置，该驱动系统具有长行程、多定位的特点。

在模

块化生产系统设备上应用了多种类型的传感器，分别用于判别物体的运动位置、物体通过的

状态、物体的颜色等。

在控制方面，每个单元单独使用总线+通信标准进行控制，每一工作单元均可以通过不同总

线方便快捷将两站或三站联机调试。

2.1模块化生产制造系统各单元的基本功能

1供料检测单元的基本功能：

是提供毛胚件，在管状料仓中可存放多个毛胚件，在管状料仓中可存放多个毛胚件。

供料过程中，推料气缸从料仓中将毛胚件逐一推出至传送带的起始端，对工件进行属性区分并记录，传输带启动将工件移动至传输带末端停止。

2、搬运单元（机械手单元）的基本功能：

搬运单元是模块化生产制造中起着搬运原料，

将毛胚零件搬运至加工单元指定位置。

在气动搬运单元，摆臂气缸伸出到检测单元一侧，气

抓伸出并下降到工件位置并抓起，然后上升并缩回气抓，旋转180:

后将工件搬运到单元第

一个工位处。

3、加工单元的基本功能：

上单元之合格工件通过滑道进入四工位转台机构，分别设置

为一号待料工位、二号钻孔工位、三号深度检测工位、四号卸料工位，分别间隔转角90度。

当检测分拣单元的工件通过滑道落入待料工位后，转台机构逐次旋转90度，钻孔机构模拟

钻孔，深度检测机构检测孔深。

当工件转至第四工位时通知下一单元的机械手实现卸料工作。

装配搬运单元的基本功能：

首先判断加工零件的合格与否，将不合格工件从卸料工位直接提取到废料槽，而将合格的加工工件输送至装配单元，当装配完成后再将装配好的总成送到分成装配过程。

4、装配搬运单元的基本功能：

首先载有工件的装配平台旋转90度后，定位气缸推出并使工件贴紧装配料仓，推料缸将圆柱稍推出装配到工件的柱型孔中，装配平台恢复到平行状态，完成装配过程。

5、装配搬运单元的基本功能：

首先载有工件的装配平台旋转90度后，定位气缸推出并使工件贴紧装配料仓，推料缸将圆柱稍推出装配到工件的柱型孔中，装配平台恢复到平行状态，完成装配过程。

6、分拣单元的基本功能：

进入分拣单元的加工工件将被分别放置在二根不同的滑槽上，

当加工好的工件被送到检测机构上，直流电机带动皮带转动通过分拣判断高低，黑白件，导

向气缸根据记录的工件属性分别动作，完成分拣入槽。

22模块化生产制造系统结构图

F图2.1模块化生产制造系统结构图。

2.1模块化生产制造系统结构图

三、供料单元设计过程

3.1供料单元的工作过程描述：

主要作用是提供毛胚件，在管状料仓中可存放多个毛胚件，供料过程中，推料气缸从料仓中将毛胚件逐一推出至传送带的起始端。

其基本组成主要有铝合金型材料工作台，出料机

构、送料机构、PLC等组成。

3.2、器件选型

1）PLC选型

根据设计要求选用S7-200系列。

2）限出型气缸节流阀

其作用是调节气缸的动作速度，节流阀上带有气管的快速接头，实验室提供的型号是CDJ2B16-75-B，图2.3是一个双动气缸有两个限出型气缸节流阀的连接和调节原理示意图。

当调节节流阀A时，是调整气缸的伸出速度，调节B时，是调整气缸的缩回速度。

节流阀B

图2.3气缸原理示意图

3）磁感应接近开关

工作原理是当磁性物质接近传感器时，传感器便会动作并发出信号。

用这两个传感器分

别标识气缸运动的两个极限位置。

当气缸的活塞杆运动到哪一端时，哪一端的磁感应式接近

开关就会动作并发出信号，PLC利用该信号判断推料及顶料缸的运动状态或所处的位置，

以确定工件是否被推出或气缸是否返回。

传感器动作输出信号时“1”，LED亮，不动作时,

输出信号为“0”。

实验室提供的型号是D-C73。

4）数字式真空压力开关

工作原理是当系统中的真空压力大于设定点，则压力开关会动作，发出信号以保证系统

的正常工作。

压力调节范围是-1~0bar，最小压差是小于等于0.2bar。

实验室给的型号是PSA-V01。

接线如图2.4

1

主回路

1DC（+）

1黑OUT

Q模拟输岀）—-

占r宀

11

r蓝dc（-）

图2.4数字式真空压力开关接线图

5）漫射式接近开关

漫射式光电接近开关是利用光照射到被测物体上后反射回来的光线而工作的。

它的光发

射器与光接收器处于同一侧位置，且为一体化结构。

在工作时，光发射器始终发射检测光，若接近开关前方一定距离内没有物体，则没有光被反射到接收器，接近开关处于常态而不动

作，反之若接近开关的前方一定距离内出现物体，只要反射回来的光强度足够，则接收器接

收到足够的漫射光就会使接近开关动作而改变输出的状态。

实验室提供的型号是BF-3RX。

6）摆动气缸

摆动气缸是利用压缩空气驱动输出轴在一定角度范围内作往复回转运动的气动执行元

件。

用于物体的转位、翻转、分类、夹紧、阀门的开闭以及机器人的手臂动作等。

实验室选

择的型号是CDRBU2WU40。

7）SMC空气过滤减压阀

顺时针调节手轮，调压弹簧被压缩，推动膜片组件下移，通过阀杆，打开阀芯，则入口

气压力经阀芯节流降压，压力输出；出口压力气体经反馈管进入膜片下腔，在膜片产生一个

向上的推力。

当此推力与调压弹簧力平衡时，出口压力便稳定一定在值。

实验室选择的型号是AW20-02G。

8）气缸

当二位五通电磁阀线圈不得电时，二位五通电磁阀右侧气路通，气缸活塞带动阀杆退回，

当二位五通电磁阀线圈得电，左侧气路通，气缸活塞带动阀杆推料。

其结构如图2.5。

图2.5气缸原理示意图

9）技术指标

项目

技术参数

备注

尺寸

500（W）X750（D）X1055（H）mm

重量

50kg

电源

AC220V，50HZ

工作电压

DC24V，5A

工作压力

4.0~4.5bar

组

件

工作台

尺寸

500x750x825mm

材料

铝型材架体、T型槽铝板

空气单元

压力范围

0.5~0.85MPa

带润滑器和过滤

器

过滤精度

5um

联结器尺寸

G1/4

额定流量

550/min

推料气缸

缸程

16mm

带磁性传感器和

流量控制

行程

50mm

传送带模块

带式传送，直流电机

光电传感器

工作电源

DC24V

光纤漫反射型

电磁阀组

二位五通单电控电磁阀一个

控制方式

S7-200PLC控制

3.3、I/O点分配表

功能说明

输入地址

注释

启动按钮

I0.0

停止按钮

I0.1

手自动转换按钮

I0.2

功能按钮

I0.3

联机按钮

I0.4

复位按钮

I0.5

急停按钮

I0.6

供料气缸传感器1

I0.7

判断推料杆的位置

供料气缸传感器2

I1.0

判断推料杆的位置

料仓货物传感器

I1.1

判断料仓中是否有工件

压力阀门信号

I1.2

判断是否吸到了工件

旋转气缸料仓位置传感器

II.3

摆臂气缸到料仓的位置传感器

旋转气缸检测台位置传感器

I1.4

摆臂气缸到检测台的位置传感器

输出地址

启动指示灯

Q0.0

停止指示灯

Q0.1

功能指示灯

Q0.2

联机指示灯

Q0.3

复位指示灯

Q0.4

3.4、电气原理图

报警指示灯

Q0.5

供料汽缸电磁阀

Q0.6

吸气ON

Q0.7

吸气OFF

Q1.0

旋转汽缸至料仓位置

Q1.1

旋转汽缸至输送台位置

Q2.0

3.5、状态流程图

通电初始化

及复位

启动

工件检

测

摆臂向左吸盘吸气

摆臂向右

动作

吸盘放气

工件到位

摆臂复位

3.6、程序

四、安装、调试说明

4.1通电前设备检查

1）气路检查

0.4Mpa,检查气路是

压力到达设定值,

检查气源是否引入装置，空气组合原件是否有作用，且压力表调至否接错，手动动作电磁阀，调节流阀流量，使汽缸动作正常。

2）传感器检查

气缸到位后，磁性开关是否动作，数字式压力开关设定值是否正确,开关是否动作，灵敏度调整是否合乎要求，各传感器接线是否正确。

3）按钮检查

动作按钮，触点是否动作，接线是否正确。

4.2设备调试

可首先通过仿真软件，模拟设备控制过程进行调试，确定程序是否合乎工艺要求。

再连至检测单元设备上进一步调试。

程序下载

将已编写好的程序编译后，通过以太网通信线将程序下载到PACRx3i系统中。

程序运行

PLC投到“RUN”状态，可通过开关或编程软件。

操作设备

设备送气、送电、手自动切换开关置于自动位置，联机切换开关置于非联机位置，按下复位

按钮，设备处于准备状态，按启动按钮，设备运行，出现紧急情况，按下急停按钮。

程序监控

设备运行过程监控程序，监测各输入输出点状态是否正确，编程逻辑是否能实现控制要求。

编写程序

在监控过程中，如发现控制要求不能满足，可修改程序再进入1）步骤，直至合乎要求。

4.3通电调试过程中故障分析

可能出现的故障：

设备动作不到位，PLC不能正常运行。

设备动作不到位

可能是机械位置配合不准确，传感器出现故障，安装不正确或未调整好，触点不动作，气缸

卡或气路不通等。

程序故障

程序语法不正确，编译不了，程序上传，下载错误，程序控制逻辑不正确。

3）操作错误。

五、设计总结

通过本次实训了解MPS模块化生产实训考核设备的基本结构，工作原理和工作过程。

学会了在知识的学习和综合应用，PLC的编程，设备的安装与调试等方面能收到较好的效果。

通过本系统的学习，获得了气动，工程控制，传感器，可编程控制器等工业现场综合技术和专业知识。

锻炼了创造性的思维和动手能力。

六、注意事项

6.1安全注意事项

严禁散落长发，衣冠不整操作设备。

安装设备时严禁不要损坏各种阀件及气动元件。

请勿使用损坏的插座或电缆，以防发生触电及火灾。

安装时请在清洁平坦的位置，以防发生意外事故。

请使用额度电压，以防发生意外事故。

必须使用带有接地端子的多功能插座，确认主要插座的接地端子有没有漏电，导电。

为了防止机械的差错或故障，请勿在控制器和电磁阀附近放置磁性物品。

设备的安装或移动时，请切断电源。

6.2使用注意事项

长时间不使用设备时请切断电源。

在光线直射，灰尘，震荡，冲击严重的场所请勿使用。

在湿度较大或容易溅到水的场所，以及导电器械，易燃性物品附近请勿使用。

请勿用湿手触摸电源插头，防止触电或火灾。

用户在任意分解，修理，改造下无法享有正常的保修权利。

注意切勿将手以及衣物夹进电机或气缸操作部位。

七、主要参考资料

1、西门子PLC高级培训教程（第二版）孙书芳，柴瑞娟编著人民邮电出版社;

2、图解西门子S7-300/400PLC编程技术阳胜峰，吴志敏编著中国电力出版社;

3、西门子S7-300/400PLC系列PLC自学手册陈忠平编著人民邮电出版社。