职业学院毕业论文-用 PLC 实现对MPS设备的自动控制模拟一定的控制功能和生产工艺过程

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1、北 京 电 子 科 技 职 业 学 院- 1 -绪 论一 、 课 题 背 景MPS 模 块 化 生 产 加 工 系 统 ， 是 一 套 机 电 一 体 化 的 教 学 设 备 ， 该 设 备 是 由 德 国 FESTO公 司 生 产 的 。 该 设 备 采 用 实 际 工 业 元 器 件 ， 采 用 实 际 工 业 控 制 设 备 进 行 控 制 ， 并 反 映 实际 的 工 作 过 程 ， 是 用 于 职 业 技 术 教 育 培 训 的 良 好 教 学 设 备 。在 该 系 统 中 采 用 了 目 前 先 进 的 PLC控 制 设 备 ， 通 过 在 该 系 统 上 的 学 习 培 训 ，

2、可 以 使学 生 得 到 类 似 于 在 实 际 生 产 线 上 的 学 习 培 训 效 果 ， 既 给 学 生 提 供 了 综 合 运 用 所 学 专 业 知识 的 机 会 ， 又 使 学 生 得 到 了 有 效 的 职 业 技 能 培 训 。二 、 设 计 任 务1.课 题 组 总 任 务在 我 院 的 MPS设 备 现 有 条 件 下 ， 运 用 所 学 知 识 进 行 合 理 设 计 ， 用 PLC实 现 对 MPS 设备 的 自 动 控 制 ， 模 拟 一 定 的 控 制 功 能 和 生 产 工 艺 过 程 。设 计 内 容 主 要 包 括 ： 在 现 有 硬 件 条 件 下 ， 在

3、 给 定 的 控 制 功 能 下 设 计 合 理 的 生 产 工 艺过 程 ， 设 计 PLC的 控 制 程 序 ， 调 试 设 备 ， 在 完 成 设 计 与 调 试 工 作 的 基 础 上 ， 将 设 计 思 想设 计 过 程 等 内 容 进 行 整 理 ， 撰 写 为 论 文 。 个 人 任 务MPS设 备 共 由 5个 单 元 组 成 ， 学 生 分 成 5个 设 计 小 组 ， 每 组 完 成 一 个 单 元 的 设 计 任务 ， 再 由 5个 分 任 务 集 合 成 总 任 务 ， 因 此 要 求 各 个 单 元 的 程 序 应 预 留 与 相 邻 工 作 单 元 通讯 接 口 ，

4、 以 使 MPS设 备 能 够 作 为 一 条 生 产 线 正 常 的 工 作 。任 务 分 配 见 表 1。 表 1 任 务 分 配 表序 号 任 务 单 元 学 生 人 数 学 生 姓 名1 第 1 2 于 金 磊 、 周 童2 第 2 2 平 旭 、 翟 磊3 第 3 2 蔡 岳 颖 、 魏 闯4 第 4 1 穆 硕5 第 5 1 王 雅 涵在 设 计 过 程 中 ， MPS设 备 的 整 体 控 制 方 案 的 制 定 、 生 产 工 艺 过 程 的 设 计 、 各 单 元 PLC之 间 的 通 讯 方 式 设 计 、 生 产 线 的 联 机 调 试 等 工 作 应 该 由 本 课 题

5、 组 的 全 体 成 员 共 同 讨 论 完成 ， 以 保 证 整 体 设 计 工 作 的 顺 利 完 成 。在 设 计 中 ， 本 人 的 任 务 是 ： 负 责 加 工 单 元 的 工 艺 设 计 、 PLC控 制 程 序 的 设 计 工 作 。具 体 的 工 作 内 容 是 ： 在 MPS教 学 设 备 的 现 有 条 件 下 ， 确 定 设 计 方 案 ， 经 过 硬 件 设 计 、 生产 工 艺 流 程 设 计 、 编 写 PLC控 制 程 序 、 上 机 调 试 、 修 改 程 序 等 过 程 之 后 ， 最 终 实 现 对 加北 京 电 子 科 技 职 业 学 院- 2 -工 单

6、 元 的 PLC自 动 控 制 。3.技 术 （ 业 务 ） 要 求 在 我 院 现 有 的 MPS设 备 条 件 进 行 设 计 。 5单 元 生 产 线 应 具 备 以 下 功 能 ： 自 动 连 续 控 制 （ 用 于 自 动 连 续 生 产 ） ； 复 位 控 制 （ 用 于 设 备 调 试 或 检 修 ） ； 停 止 控 制 （ 用 于 正 常 运 行 ） ； 急 停 控 制 （ 用 于 非 正 常 运 行 ） 。 工 艺 过 程 设 计 应 合 理 ， 设 备 运 行 应 安 全 、 可 靠 。在 本 论 文 中 简 单 介 绍 了 MPS设 备 的 基 本 结 构 、 基 本 工

7、 作 原 理 以 及 所 使 用 PLC的 基 本情 况 ； 根 据 任 务 要 求 ， 按 照 设 计 的 过 程 ， 从 MPS设 备 的 控 制 功 能 设 计 开 始 ， 到 以 实 现 这些 功 能 为 目 的 的 硬 件 设 计 、 软 件 设 计 、 调 试 修 改 程 序 的 整 个 过 程 ， 分 别 进 行 了 阐 述 ， 并重 点 介 绍 了 本 人 所 负 责 的 加 工 单 元 的 设 计 。北 京 电 子 科 技 职 业 学 院- 3 -第 一 章 MPS 系 统 的 控 制 功 能 设 计1.1 MPS系 统 的 基 本 组 成MPS（ 模 块 化 生 产 加 工

8、 系 统 ） 是 费 斯 托 （ FESTO） 公 司 出 品 的 教 学 培 训 设 备 ， 是 国际 技 能 大 赛 World Skills Competition（ 也 被 人 们 称 做 “ 职 业 技 能 奥 林 匹 克 竞 赛 ” ）机 电 一 体 化 竞 赛 的 官 方 竞 赛 设 备 。 MPS 由 供 料 单 元 、 检 测 单 元 、 加 工 单 元 、 操 作 手 单元 、 成 品 分 拣 单 元 等 五 个 生 产 单 元 组 成 。 其 中 ， 每 个 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 。

9、各 个 单 元 的 执 行 机 构 主 要 是 气 动 执 行 机 构 ， 这 些 执 行机 构 的 运 行 位 置 都 可 以 通 过 按 装 在 上 面 的 传 感 器 的 信 号 来 判 断 。1.1.1 供 料 单 元1.供 料 单 元 的 功 能 ： 供 料 单 元 是 MPS系 统 的 起 始 单 元 ， 在 整 个 系 统 中 起 着 向 其 它 单 元 提供 原 料 的 作 用 。其 具 体 功 能 ： 按 照 需 要 将 放 置 在 料 仓 中 的 待 加 工 工 件 自 动 取 出 并 将 其 送 到 下 个 单 元 ， 即检 测 单 元 。2.供 料 单 元 结 构 组

10、成 主 要 包 括 ： I/O接 线 端 口 、 真 空 发 生 器 、 真 空 检 测 传 感 器 、 对 射 式光 电 传 感 器 、 磁 感 应 式 接 近 开 关 、 CP阀 组 、 消 声 器 、 气 源 处 理 组 件 、 进 料 模 块 、 转 运 模块 、 走 线 槽 、 铝 合 金 板 等 。3.供 料 单 元 中 主 要 器 件 或 执 行 机 构 的 作 用 ：(1)I/O 接 线 端 口 ： 它 是 该 工 作 单 元 与 PLC 间 进 行 通 讯 的 线 路 连 接 端 口 。 设 备 通 过 I/O接 线 端 口 和 PLC之 间 进 行 信 号 的 传 递 ，

11、对 设 备 进 行 控 制 。(2)气 源 处 理 组 件 ： 是 气 动 控 制 系 统 中 的 基 本 组 成 组 件 。 其 作 用 为 除 去 压 缩 在 空 气中 所 含 的 杂 质 及 凝 结 水 ， 调 节 并 保 持 恒 定 的 工 作 压 力 。(3)进 料 模 块 ： 用 于 存 储 待 加 工 工 件 ， 并 在 需 要 时 将 料 仓 中 的 待 加 工 工 件 分 离 出 来 ， 为转 送 模 块 取 走 工 件 做 好 准 备 。 该 模 块 主 要 由 料 仓 、 推 料 杆 、 双 作 用 气 缸 （ 推 料 缸 ） 、 磁感 应 式 接 近 开 关 、 对 射

12、 式 光 电 传 感 器 组 成 。1.1.2 检 测 单 元1.检 测 单 元 的 主 要 任 务 有 两 个 ， 即 使 别 工 件 材 料 颜 色 和 检 测 工 件 的 尺 寸 。 满 足 指 定 条 件的 工 件 ， 通 过 上 滑 槽 将 工 件 送 到 下 个 单 元 ； 对 不 符 合 条 件 的 工 件 从 下 滑 槽 剔 除 。2.检 测 单 元 结 构 组 成 主 要 包 括 ： I/O接 线 端 口 、 识 别 模 块 、 升 降 模 块 、 测 量 模 块 等 。3.检 测 单 元 中 主 要 器 件 或 执 行 机 构 的 作 用 ：(1)识 别 模 块 ： 识 别

13、 模 块 由 电 感 传 感 器 、 电 容 传 感 器 以 及 漫 射 式 光 电 传 感 器 组成 。其 功 能 是 用 于 识 别 工 件 的 材 质 及 颜 色 。 传 感 器 具 体 动 作 的 情 况 如 表 1-1。北 京 电 子 科 技 职 业 学 院- 4 -表 1-1传 感 器 具 体 动 作 情 况传 感 器 名 称 工 件 的 颜 色 及 材 料金 属 色 工 件 非 金 属 红 色 工 件 非 金 属 黑 色 工 件电 感 传 感 器 1 0 0电 容 传 感 器 1 1 1漫 射 式 光 电 传 感 器 1 1 0由 上 表 可 以 看 出 电 感 传 感 器 在

14、有 金 属 物 质 放 在 它 面 前 时 动 作 。电 容 式 传 感 器 在 任 何 物 质 放 在 它 面 前 时 都 动 作 。漫 射 式 传 感 器 在 接 近 它 的 物 体 反 射 回 来 的 光 线 达 到 一 定 程 度 时 动 作 。(2)测 量 模 块 ： 主 要 由 电 阻 式 传 感 器 （ 电 位 器 ） ， 位 置 指 示 器 构 成 。1.1.3 加 工 单 元1.加 工 单 元 的 主 要 任 务 ： 可 以 模 拟 钻 孔 加 工 及 钻 孔 质 量 检 测 的 过 程 ， 并 通 过 旋 转 工 作 台模 拟 物 流 传 送 的 过 程 。2.加 工 单

15、元 结 构 组 成 主 要 包 括 ： I/O接 线 端 口 、 钻 孔 模 块 、 检 测 模 块 、 转 动 平 台 、 夹 紧装 置 等 。3.加 工 单 元 中 主 要 器 件 或 执 行 机 构 的 作 用 ：(1)钻 孔 模 块 ： 实 现 的 是 钻 孔 加 工 过 程 。 由 钻 孔 气 缸 组 成 ， 用 于 加 工 工 件 。(2)检 测 模 块 ： 用 于 实 现 对 钻 孔 加 工 结 果 的 模 拟 检 测 过 程 。 由 检 测 缸 组 成 ， 用 于 检 测 加工 完 的 工 件 深 度 是 否 合 格 。(3)夹 紧 装 置 ： 夹 紧 装 置 由 夹 紧 缸

16、组 成 ， 用 于 固 定 待 加 工 工 件 。 在 夹 紧 缸 上 同 样 固 定 两个 磁 感 应 式 接 近 开 关 ， 用 于 标 识 夹 紧 装 置 的 两 个 极 限 位 置 。(4)转 动 平 台 上 有 一 个 电 感 式 接 近 开 关 ， 其 作 用 是 用 于 识 别 转 动 工 作 台 的 位 置 （ 共 4个工 位 ） 。 此 外 ， 还 有 一 个 反 射 式 光 电 传 感 器 ， 用 于 识 别 工 作 台 的 第 一 工 位 是 否 有 工 件 。1.1.4 操 作 手 单 元1.操 作 手 单 元 的 主 要 功 能 ： 从 加 工 单 元 把 工 件 取 出 ， 再 按 要 求 将 工 件 送 到 下 个 单 元 或 放入 本 单 元 的 滑 槽 中 将 工 件 剔 除 。2.操 作 手 单 元 结 构 组 成 主 要 包 括 ： I/O接 线 端 口 、 操 作 手 、 真 空 压 力 发 生 器 等 。3.操 作 手 单 元 中 主 要 传 感 器 及 其 作 用 ：在 提 取 缸 的 两