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1、常州工程职业技术学院（2010 届）题目：上料检测站系统设计学生： 某某 学院（系）：自动化系班级：自动化20931指导老师：某某目录【摘要】31概述31.1MPS系统概述31.2MPS系统流程41.3系统的组成42. 上料检测站的工作原理及特点53. MPS的选型631 PLC的选型632基于PLC控制系统优点63.3性价比比较83.4电动机的选型83.5气缸的选型84 控制系统设计1041方案概述1042系统供电情况1043 C1和C4端子排图1043输入10地址1244输出10地址表1245控制面板连接图134.61系统控制电源连接图14462电源接线排1547急停回路165 程序设计；
2、176.上电调试216.1调试前的准备216.2调试内容217 结语21致谢21【参考文献】22上料检测站系统设计【摘要】随着先进制造技术的发展和计算机技术的广泛应用，使传统的模块化设计技术 发生了深刻的变化。模块化是现代制造业发展的要求，是对传统标准化形式的发展。从模块化制造概念的形成可以看出，模块化制造是符合当今制造业发展潮流、 具有广泛实践基础、可具体执行和操作的一种实用型先进制造模式和技术体系。模 块化制造系统是根据特定模块化产品的制造要求设计而成的：产品性能和质量提高 的周期缩短，频率提高，快速响应市场需求；与其相适应的生产系统易于重组，以 适应产品的快速变换。满足这两个基本要求的实
3、现条件就是产品结构的模块化和制 造系统装备的模块化。PLC MPS控制图1概述1.1 MPS系统概述模块化生产加工系统（MPS, Modular Production System） MPS体现了机电一 体化技术的实际应用。MPS设备是一套开放式的设备，用户可根据自己的需要选择 设备组成单元的数量、类型，最多可由9个单元组成，最少时一个单元即可自成一 个独立的控制系统。由多个单元组成的系统可以体现出自动生产线的控制特点。MPS设备一般由PLC （Programmable Logic Con toller,可编程程序逻辑控制器） 控制。PLC是专为工业过程控制而设计的控制设备，在工业控制领域中应
4、用非常广 泛。在由5个单元组成的MPS系统中，综合应用了多种技术知识，如气动控制技术、 机械技术（机械传动，机械连接等）、电工电子技术、传感器应用技术、PLC控制技 术等。MPS优点：这种控制系统 非常适合现代企业的大规模生产。它在提高生产的效率的同时又 相应的减少了由人力物力所造成的大量费用的支出。未来企业的生产当中，企业的柔性经营即：企业不需要花费太多的人力，物力时间，就可以灵活的调整自己的生 产和模块化生产更能适应企业的激烈的竞争和快速的发展以及高效的调整生产。1.2MPS系统流程上料检测站是MPS系统第一站，最主要的目的是实现对产品的传输和分检。产 品先由上料检测站传输到搬运站，如图（
5、1）再由搬运站将产品用机械手搬运到加工 站，完成这一步骤之后再由安装站完成产品的安装，最后再将产品搬离现场。上料检测站搬运站加工站安装搬运站分类站MPS工艺流程图1.3系统的组成上料检测站供料单元的基本功能：按照需要将放置在料仓中的待加工工件（毛坯料）自动 地取出，并将其传送到第二个工作单元检测单元。搬运站检测单元的基本功能：将供料单元传来送来的待加工工件进行颜色及材质的识 别，并进行 高度检测，将符合要求的工件通过上滑槽分流到下一个工作单元一一加工单元；将不符合要求的工件从下滑槽剔除。 加工站加工单元的基本功能：将检测单元传送过来的待加工工件进行模拟钻孔加工， 并可以对加工结果进行检测。安装
6、站操作手单元的基本功能。将加工单元加工后的工件从加工单元取走，取出的工 件可以有两个流向：对符合要求的工件，送往下一个单元一一分拣单元；对不符合 要求的工件，则放到本单元的滑槽中剔除。安装搬运站分拣单元的基本功能：可以将上一单元传送过来的工件按颜色或材质的不同， 分别从不同的滑槽中分流。2.上料检测站的工作原理及特点上料站一般由运动单元、驱动系统、控制系统、支撑等辅助器件构成。上料监测站的主要任务就是对产品进行运输、筛选、报警、再运输的全程控制。 要对产品实现平行方向上的运输功能需要选择电动机和传送带。有了传送带还需要 将产品推到传送带上，这就需要一个气缸，和两个传感器。接下来要实现的功能就
7、是对产品进行筛选，分为两个步骤（1）对次品的判断，这主要是通过对产品颜色的 判断所以必须要选择一个光电传感器。（2）传感器判断出了次品那就需要实现另一 个步骤：将次品取出。再取出次品之前需要将次品固定，这就要求在传送带的一侧 安装一个气缸。在检测到次品的同时需要一个报警器进行实时报警。另外，对整个 过程进行控制还需要一个大脑PLC或者单片机。上位机PLC或通用PC机通过各种总线，气缸及其他相关设备，实行全程监 控，通过过程监控，可以实现：监控所有设备的运行状态;对现场的生产过程，进行 在线调整；生产与结果的统计、分析；故障的跟踪与记录等。运动控制：由运动控 制器来控制气缸、电动机的运动过程，并
8、由软件设定所有运动参如:运动速度，气缸 反应速度传送带的运动由电动机驱动。可实现完善的现场安全防护。若必要，还可 以实现防爆等特殊要求。机械执行部件：一般采用工业化的直线运动单元，具有以下优势：工业化部件： 成熟的工业化生产部件可提供良好的稳定性和可靠。模块化结构：大量减少非标设 计与制造，最大限度的减少设计与实施的风险。灵活性：标准模块根据实际要求， 搭接成多变的结构，满足不同客户的众多要求。3. MPS的选型要完成对产品筛选的需求，首先就需要控制电路和主电路。控制电路需要的是 24V的电压所以需要一个变压器，连接控制电路和主电路寻要一根电缆，另外还需 要连接从变压器输出的Ov、24V和22
9、0V的电压所以需要三个接线排、为了保护电路 以避免过流所以在从变压器输出到CO的接线排上需要一个熔断器、控制器包括PLC 和单片机。3 1 PLC的选型对单项工程或重复数极少的项目，采用PLC方案是明智、快捷的途径，成功率 高，可靠性好，手尾少，但成本较高。对于量大的配套项目，采用单片机系统具有 成本低、效益高的优点，但这要有相当的研发力量和行业经验才能使系统稳定、可 靠地运行。不同厂家的PLC有相同的工作原理，类似的功能和指标，有一定的互换 性，质量有保证，编程软件正朝标准化方向迈进。这正是PLC获得广泛应用的基础。 而单片机应用系统则是八仙过海，各显神通，单片机设计用于实现特定功能，从而
10、在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员了解其内部结构功能千差万别， 质量参差不齐，学习、使用和维护都很困难.所以综合下来我们选择PLC作为控制TO方器。32基于PLC控制系统优点.1.）实时性由于控制器产品设计和开发是基于控制为前提，信号处理时间短，速度快。基于信号处理和程序运行的速度，PLC经常用于处理工业控制装置的安全联 锁保护。更能满足各个领域大、中、小型工业控制项目。2）.高可靠性所有的I/O输入输出信号均采用光电隔离，使工业现场的外电路与控制器内 部电路之间电气上隔离。各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为1020ms。各模块均采用屏蔽措施，以防止噪声干扰。采用性能优
11、良的开关电源。对采用的元器件进行严格的筛选。良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采取 有效措施，以防止故障扩大。大型控制器还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统，以及 实现电源模块冗余、IO模块冗余，使可靠性更进一步提高。3) .系统配置简单灵活控制器产品种类繁多，规模可分大、中、小等。 I/O卡件种类丰富，可根据自控工程实现功能要求不同，而进行不同的配置。满足控制工程需要前提下，I/O卡件可灵活组合。4) .丰富的I/O卡件控制器针对不同的工业自控工程的现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟 量；电压或电流；脉冲或电位；强电或弱电等，有相应的I/
12、O模块与工业现场的器 件或设备，如：按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、控制阀 等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块；为了组成 工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。5.)控制系统采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型控制器以外，绝大多数控制器 均采用模块化结构。控制器的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计， 由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。6).价格优势质优价廉，性价比高。7.）安装简单，维修方便可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应
13、的 I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了 解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可 以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。3.3性价比比较PLC是控制系统中的核心元件，所以我所选用的PLC必须是世界级品牌产品以 保证质量。目前世界上最通用的PLC是三菱PLC和西门子PLC。西门子PLC 一般适 用于中大型的系统，三菱PLC用于中小型的系统，而上料检测站不需要功能太强大 的PLC， 只需要14点输入，10点继电器输出即可。西门子PLC中的S7-200系列当中的型号为6ES7 223-1PL22-0XA0它是16点输入 以及
14、16点继电器输出，最接近我们的需求，价格为3307元。同时三菱FX2N中的 FX2N-32ER是扩展16入/16出 继电器输出价格为2000元。所以我们选用性价比较高 的三菱FX2N中的FX2N-32ER作为我们核心控制器。3.4电动机的选型我们用的都是小型的24V电动机。比较适合的电机上海普希勤精密机械有限公 司生产的一款电机，型号为：37JB555电压：DC24V空载转速：40r/min负载转速： 32r/min输出扭矩：22kg.cm重量：0.35kg，最终的价格是62元。东莞市大岭山威 远机电生产的电机其型号为DM08A-12-24V极数2，额定功率0.3 （kW），额定 电压24（V
15、），额定转速2580 （rpm），防护等级E价格为70元。以上就是我选 出的最合适于我们的这个项目的电动机，虽说两者的价格差不多但是后者的功率比 前者小，性价比前者要好一些。因此我们选择上海普希勤精密机械有限公司生产的 电机，型号为：37JB555。3.5气缸的选型以气动系统中最常使用的单活塞杆双作用气缸为例来说明，气缸典型结构如图 13 1所示。它由缸筒、活塞、活塞杆、前端盖、后端盖及密封件等组成。双作用 气缸内部被活塞分成两个腔。有活塞杆腔称为有杆腔，无活塞杆腔称为无杆腔。当从无杆腔输入压缩空气时，有杆腔排气，气缸两腔的压力差作用在活塞上所形成的力克服阻力负载推动活塞运动，使活塞杆伸出；当有杆腔进气，无杆腔排气 时，使活塞杆缩回。若有杆腔和无杆腔交替进气和排气，活塞实现往复直线运动。气缸作用有以下几种(1) 双作用式(2) 单作用式/弹簧压回(3) 单作用式/弹簧压出气缸工作原理图而项目中需要选择一个单作用式/弹簧压回的气缸和一个双作用式的气缸。而 且这两种气缸必须便于安装传感器。以下是几款比较合适的单作用气缸：顺德气缸：CQ2B气缸，小型气缸，薄型气缸
