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1、模块化生产培训系统综合实验1 MPS 培训系统简介1.1 MPS 培训系统的组成模块化生产培训系统是由多套各自独立而又紧密相连的工作站组成。各 个功能站分别为：上料检测单元、操作手单元、加工单元、安装单元、安装 搬运单元、立体存储单元。如图 1 所示上料检测单元将大工件顺次输出料仓 提升判断颜色后输出。操作手单元将大工件从上料检测单元搬至加工单元。 加工单元将大工件加工后送出工位。安装搬运单元将大工件搬至安装工位放 下。安装单元再将对应的小工件装入大工件中。而后，安装搬运单元再将安 装好的工件送立体存储单元，立体存储单元再将工件送入相应的料仓。图 1 MPS 系统工作流程图1）上料检测单元：完
2、成整个系统的上料工作，将大工件输出，判断出其颜色，并将其 信息发给后一站。组成模块：回转料斗、提升装置、光电识别组件；2）操作手单元：操作手单元由不同的气动执行部件组成，通过摆动、伸缩、气动 抓取等动作，将前一单元上的工件传入下一执行单元的输入工位。组成模块：伸出及提 升模块、旋转模块、气动夹爪组件等；3）加工单元：工件将在旋转平台上被检测及加工。通过具有四个工位的加工旋转平 台，进行加工模拟，并进行加工质量的模拟检测。组成模块：旋转平台、模拟钻孔模块、 模拟检测组件；4）安装单元：该单元提供两色小工件，并能将其输入大工件的空腔中。气缸将料仓中 的两色小工件交替推出，由真空吸盘吸取，通过转臂输
3、入到大工件的空腔中。组成模块：送 料模块、旋转模块、真空组件、无杆缸；5）安装搬运单元：将工件从前一站搬运至下一站，并可在本站上完成大、小工件的组 装。组成模块：直线转旋转运动模块、气动夹爪装置；6）立体存储单元：该站为仓库存储的模拟，它将系统加工完成的合格产品，按照 不同类别，进行分类立体存放。组成模块：步进电机控制模块、滚珠丝杆模块、工件推出 组件、立体仓库。1.2 模拟加工工件这套自动化生产培训系统的模拟加工工件如图 2 所示，可在系统中重复使 用。工件1：直径：32mm，高度:22mm；内孔直径：0 24mm；内孔深度：10mm 材料：塑料；颜色：黑、白。工件2：直径：0 22mm；高
4、度：10mm材料：塑料;颜色：黑、白。工件2图 2 模拟加工工件图1.3 控制技术1.3.1 PLC 控制该模块化生产培训系统每一站都有一套独立的西门子PLC控制系统，在各站与PLC之间是由一个标准电缆进行连接的，通过这个电缆可连接8个传感器信号和8个输出控制信号。通过该电缆各站的传感器和输出控制器可得到24V电压。 （包括24V接地线）。1.3.2 控制面板各站都可通过控制面板来控制PLC的控制程序使各站按要求进行工作，一个 控制面板上有 8 个按钮开关，二个选择开关和一个急停开关。控制面板的布置如图3所示。图 3 控制面板1.3.3 联网控制1）独立各站间的通讯为保证系统中各站能联网运行，
5、必须将各站的 PLC 连接在一起使独立的各站 间能交换信息。而且，中加工过程中所产生的数据，如工件颜色装配信息等，也 需要能向下站传送，以保证工作正确。联网后的各站运动可能会相互影响，为使系统安全、可靠运行，而各站 只有进行正常工作程序后，才能相互通讯，交换信息。每一站要开始工作运 行，需前后站给出信号，只有第一站（上料检测站）是通过“开始”按钮， 启动工作的。2）电缆的连接 通常的安装过程如下（注意：任何电器的连接之前必须关掉电源）： 将PLC控制板装入各站小车内； 将控制面板接头插入操作面板接线端子（如图4所示）； 将PLC控制板上接头插入执行部分接线端子的插槽内（如图5所示）； 用Pro
6、fibus通信电缆及网络总线连接器将所有站点连接起来（PPI通讯）； 将控制面板上的旋转开关旋至联网状态。图 4 执行接线端子图 5 操作面板接线端子2 实验内容要求本立体存储单元共有上料检测单元、操作手单元、加工单元、安装单元、安 装搬运单元、立体存储单元 6 大单元组成。每 5 人组成一个小组，组队方式按照 学号进行，组队后小组成员协同完成其中某一单元单站工作的以下内容：1）绘制电气控制、气动回路及I/O配置图。电气控制图：系统电源连线图、急停系统控制回路图、端子排连线引脚分配 图、控制面板连线图、控制面板连线端子排引脚分配图、执行部分接线端子排引 脚分配图、PLC外围接线图等。气动回路及
7、 I/O 配置图：气动原理图、输入输出 I/O 接线图等。2）PLC控制程序编制分析单站工作流程，并规划相应的程序流程、各电气元件和气动元件得电顺 序表以及I/O配置表，在此基础上完成PLC控制程序的编制工作。3）撰写实验报告 实验报告的内容提纲参照以下进行。例：立体存储单元实验报告第1 章 结构组成与工作原理1.1 结构组成（主要列出电气元件与气动元件的数据表）1.2 工作原理（说明立体存储单元的工作流程）第2章 电气与气动控制2.1 系统电源配置2.2 控制面板配置2.3 气动控制原理2.4 检测与执行（主要包括步进电机、电磁阀、磁性开关、光电开光等控制的描 述）第3章PLC控制程序的编制3.1 程序流程图3.2 I/O配置3.3 程序的仿真与调试 结论（着重概括本综合实验的技术难点以及解决方法） 3.时间分配第1 天：在充分理解选定工作单元的工作原理的基础上，确定各电气与气动元件 的型号并查找资料理解各元件的工作原理与接线方式，若发现元件有损坏需进行 采购。第2 天：绘制电气与气动控制的回路控制图或接线图第3天-第4天：确定PLC的程序控制流程图，程序控制的I/O配置，在此基础上 进行PLC程序的编写第 5 天：调试并改进 PLC 程序第 6 天-第 7 天：撰写实验报告，总体上完成综合实验项目。
