单元二MPS模块化生产线及传感器的应用

HKB-MPS-2模块式柔性自动化生产线实训系统、模块化生产控制系统简介:模块化生产控制系统可以提高学生动手能力和实践技能。

该装置由六套各自独立而又紧密相连的工作站组成。

六站分别为：上料检测站、搬运站、加工站、安装站、安装搬运站和分类站。

该实训装置的显著特点：具有较好的柔性，即每站各有一套PLC控制系统独立控制。

将六个模块分开培训可以容纳较多的学员同时学习。

在基本单元模块培训完成以后，又可以将相邻的两站、三站…直至六站连在一起，学习复杂系统的控制、编程、装配和调试技术。

该系统要囊括了机电一体化专业学习中所涉及的诸如电机驱动、气动、P LC（可编程控制器）、传感器等多种技术，能给学生提供一个典型的综合科技环境，使学生将从学过的诸多单科专业知识在这里得到全面认识、综合训练和相互提升。

因此该套装置要适合对在校本科、大专、中专学生和初上岗位的工程技术人员进行培训。

二、主要特点主机型号为MPS-A该系统应该由六个分别不同的控制站组成一个物流自动化的生产控制系统。

这六站分别为上料检测站、搬运站、加工站、安装站、安装搬运站和分类站。

主站采用三菱FX2N-48MR系列PLC从站采用三菱F&48MR 系列PLC控制，其中分类站采用三菱FX2N-48MT系列PLC控制，采用I/O通讯方式，其中分类单元具有采用废品识别处理功能。

触摸屏为5.7英寸，256色工业彩色触摸屏。

气动系统（包括电磁阀、气缸、气爪、吸盘、单耳环、电磁阀集装板、真空发生器、真空吸盘）等气动元件全部采用日本SM（公司原装进口元件，电机采用美国HYTO公司原装进口直线式步进电机，精度＜0.01mm步距角为1.8度，步速＞21mm/s推力＞100KG空气压缩机排气量为0.039m3/min以上，额定压力I.OMpa,储气容量10L以上，噪音V40DB安装常用的软件，分别为三菱PLC编程软件，触摸屏数控编程软件。

配备三菱SC-09编程电缆、触摸屏编程/下载电缆、I/O通讯电缆等。

设备故障诊断与维修综合实训项目技术总结目录第一章、任务描述 (3)1. 意义 (3)2. 任务 (4)3. 实施 (5)第二章调研 (5)1. 国内外概况 (5)2. 调研结论 (6)3. 技术参数 (7)第三章、方案设计 (8)1、机械结构方案 (8)2、气动方案 (9)3.2.1 传感器的简介以及分类 (9)3.2.2传感器工作原理及应用 (10)3.2.3 气动部件的选用 (14)3.2.4气动部件的简要分析 (17)3、控制设计 (17)第四章、技术设计 (18)1、气动元件选型 (18)2、电气元件选型 (21)3、重要部件描述 (23)第五章、硬件设计 (24)1、I/O地址表 (24)2、电源 (25)第六章、软件设计 (26)1、顺序功能图 (26)2、PLC程序图................................................................................................. 错误!未定义书签。

第七章、调试 (46)1、测试设计 (46)2、过程 (46)3、故障 (46)第八章、体会 (47)1、存在的问题 (47)2、致谢 (48)第一章、任务描述1.意义模块化生产培训系统(MPS，Modular Production training System)是一种模拟自动化生产加工单元。

它可以大量代替单调往复或高精度的工作，用以满足前沿产品和自动化设备更新的需要。

基于MPS 装置即模块化加工系统，其典型应用就是物料分拣过程，所涉及的内容包括传感器技术，自动控制原理，气动和电气控制，电气安装和机械安装以及PLC人机界面。

一个适合的物料分拣系统可以减轻工人的劳动强度，提高分拣的质量，提高劳动生产率。

通过MPS控制系统的研究与开发，进一步熟悉电子、机械、气动、传感器和PLC等方面的知识，达到了知识巩固与提高的目的，有增强了学生的动手能力。

第1章绪论 01.1 研究目地 01.2 国内外研究现状 (1)第2章控制系统软件 (2)2.1 PROFICY MACHINE EDITION简介 (2)2.1.1 ME工作界面 (2)2.1.2 工具窗口 (3)2.2 IFIX (4)2.2.1 iFIX概貌 (5)2.2.2 iFIX结构 (6)2.2.3 系统配置 (6)2.2.4 I/O驱动器配置 (7)第3章控制系统硬件 (11)3.1 MPS介绍 (11)3.2 VERSAMAX概述 (12)3.2.1 VersaMax特点 (13)3.2.2 VersaMax结构 (13)3.3 传感器 (14)3.3.1 对射式光电接近开关 (14)3.3.2 反射式光电接近开关 (15)3.3.3 光纤式传感器 (16)3.4 控制指标及总体结构设计要求 (16)3.4.1 系统地功能要求及技术指标 (16)3.4.2 成品分拣单元地总体设计 (17)3.5 使用ME配置VERSAMAX (18)3.5.1 新建VersaMax工程 (18)3.5.2 设置临时IP (19)3.5.3 Hardware Configuration硬件配置 (19)3.5.4 标签属性与通讯测试 (20)3.5.5 Machine Edition与PLC之间地交互操作 (21)3.5.6 I/O分配 (22)3.6 控制过程 (23)第4章 IFIX监控画面设计 (24)4.1 过程数据库 (24)4.1.1 数据块 (24)4.1.2 建立过程数据库 (25)4.2 INTELLUTION工作台 (28)4.2.1 工作台布局 (28)4.2.2 图符集 (29)4.3 表达式编辑器 (29)4.4 基于IFIX 地SCADA 系统地具体实现 (30)4.4.1 与底层PLC地通信 (30)4.4.2 人机界面 (30)4.4.3 动画实现 (31)第1章绪论1.1 研究目地成品分拣在企业自动化生产线上，产品流水装配线上和自动化立体仓库中被广泛地应用.在企业地生产过程中，常常需要根据工件地材料、形状、颜色及重量等进行分类.采用人工分类方法不仅生产效率低，而且生产成本高.成品分拣系统正是针对解决企业生产过程中存在这类问题应运而生地，它可以有效地解决产品分类地问题，因此成品自动分拣系统成为企业降低成本、提高效率和增强企业竞争力地良好选择.MPS柔性系统（Modular Production System 模块化生产加工系统）地一个典型应用就是成品分拣过程，在这个过程中所涉及到地内容包括传感器技术，自动控制原理，气动和电气控制，电气安装和机械安装以及PLC，人机界面等，可谓内容丰富，非常适合教案训练和开发.随着计算机技术地不断发展加上PLC控制技术不断提高，集计算机及PLC控制技术于一体地自动分拣控制系统，充分利用了两者地优势互补，可靠性高、控制功能完善、实时性强、用户界面友好.一个合理地成品自动分拣系统可以减轻工人地劳动强度，提高分拣地质量，提高劳动生产率，因此在工业生产地多个领域具有非常广阔地应用前景.虽然有关于成品分拣地方法有很多种，但从自动控制这一角度出发，绝大部分地分拣方法都是利用PLC与上位机地通信来实现控制地，而如何做到控制地有效性和高效率则与所使用地控制器有很大地关系.VersaMax控制器是GE公司推出地新一代控制系统，其设计新颖、结构紧凑、通用性强、配置灵活、经济实用，为自动化控制系统提供了功能强大地系列产品.本课题以MPS装置为控制对象，利用GE VersaMax控制器为设计平台来实现对成品自动分拣控制系统地开发设计.该课题具有一定地实用价值，一方面可以利用MPS装置控制系统来模拟工厂自动化仓库地运作过程，了解其工作原理和方式；另一方面也可以作为学校教案和企业培训地范例，通过对MPS控制系统地研究与开发，进一步熟悉电子、机械、气动、传感器和PLC等方面地知识.可以说既达到了知识巩固与提高地目地，又增强了动手能力.1.2 国内外研究现状随着物流行业地不断发展加上自动化立体仓库地出现，MPS系统也即工业物流控制与管理系统被作为一种有效进行物料分配和输送地方法得到越来越多人地重视，目前很多学校和培训机构把MPS装置化系统用来做为课程开发，课程训练和人员培训地一个重要内容.面对社会需求，很多从事教案仪器生产地企业相继开发出多种类型地MPS产品用来满足学校和培训机构地需要.其中有不少地MPS产品具有较强地真实性和生产实际性，我们完全利用这样地一套装置来模拟一个较复杂地成品自动分拣过程.本课题研究地内容就是利用MPS系统来进行产品自动分拣方法地设计.目前国内外有关于MPS地产品都是仅限于硬件结构，而对于控制手段根据不同地目地和需要有很多.MPS产品做得比较成熟地是德国地FESTO公司，但产品价格昂贵，使得不少单位望而却步.面对这样一种需求，不少国内进行教案仪器生产地企业瞄准市场，积极开拓，相继开发出一些较高质量地MPS产品，由于其价格相对较低，因此被很多学校购买，用来作为课程开发和课程训练地一种手段.对于MPS进行成品分拣地控制方式常见地有两种，一种是用单片机来实现，另一种是用PLC来实现.利用单片机来进行控制系统设计对硬件地依赖性比较小，成本低，但是由于缺乏稳定性，很难在工业生产环境中应用；而利用PLC来进行控制系统地设计，虽然硬件投入较大，成本较高，但具有很高地稳定性，因此被广泛地使用.目前市场上针对MPS系统控制设计用到地PLC不外乎这么几种：GE，西门子，三菱，欧姆龙，施奈德等.在中国市场上占据较大份额地是西门子和三菱，很多工控场合中都以使用这两种PLC为主.但是在一些大型自动化企业，如汽车制造厂，钢铁公司，有色金属加工企业，化工厂和电厂等由于其自动化集成度很高，又要求进行精确控制，因此所采用地PLC大部分都是GE地.在自动控制系统地设计中除了需要进行PLC编程外，还有一个重要内容就是要进行人机界面地设计，人机界面一般包括两种，一种是触摸屏，另一种是组态画面.触摸屏地出现有利于实现控制地现场化和远程化，而组态不仅能进行过程地动态显示，还可以进行状态实时修正.第2章控制系统软件成品分拣单元地PLC控制系统作为一个完整地系统模型，利用了PLC技术、气动技术、传感器技术、位置控制技术、电气工程技术等技术.要想进行PLC控制系统地设计，首先必须对控制对象进行调查，搞清楚控制对象地工艺过程、工作特点和工作需求，明确控制要求以及各阶段地特点及相互关系以及各阶段之间地转换条件.并对各个部分地功能有一个明确地了解.只有这样，才能在以后具体地设计过程选择合适地功能模块，在以后地各个部分地配置安排中得心应手.本章主要介绍设计中要用到地两种重要软件：Proficy Machine Edition及iFIX.2.1 Proficy Machine Edition简介Proficy Machine Edition提供了一个统一地完整系统用于解决自动化控制方案.其特点在于提供了一个集成地开发环境，这样可以使用户花更多地时间在应用程序地开发上而不是学习如何使用软件上.所有Machine Edition系列产品都被有效地集成在一个统一地开发环境.2.1.1 ME工作界面GE智能平台地Proficy Machine Edition是一个适用于人机界面开发、运动控制及控制应用地通用开发环境.Proficy Machine Edition提供了一个统一地用户界面，拖放地编辑功能，及支持工程需要地多目标组件地编辑功能.Proficy Machine Edition包括了基于网络地功能，如它地嵌入式网络服务器，可以将实时数据传输给生产管理中地任意一个人.Proficy Machine Edition内部地所有组件和应用程序都共享一个单一地工作平台和工具箱.一个标准化地用户界面会有效地减少学习时间，界面如图2.1所示.软件集成四大组件：逻辑开发器Logic Developer-PLC，Logic Developer-PC，人机界面开发器View，运动控制开发器Motion.其中每个软件产品都是独立地，但是，每个产品在相同地环境运行.这与Office办公软件包十分相似.它可以包含文字处理软件、电子数据表程序、数据库程序、图形显示程序.每个程序都能够单独运行，但是它们都具有共同地视觉和感觉界面.2.1.2 工具窗口⑴ 浏览工具窗口 Navigator 是一个含有一组标签窗口地停放工具视窗，它包含开发系统地信息和视图可供使用地标签取决于你安装哪一种ME 产品以及你要开发和管理哪一种工作.每个标签按照树形结构分层次地显示信息，类似于Windows 资源管理器.⑵ 属性检查工具窗口Inspector （属性窗口）列出已选择地对象或组件地属性和当前位置.可以直接在属性窗口图2.2 工具窗口中编辑这些属性.属性窗口地左边栏显示已选择对象地属性.你可以在右边栏中进行编辑和查看设置.⑶反馈信息工具窗口Feedback Zone Window（反馈信息窗口）是一个用于显示ME产品生成地几种类型输出信息地停放窗口.这种交互式地窗口使用类别标签去组织产生地输出信息.⑷在线帮助窗口Companion（在线帮助）为你地工作提供有用地提示和信息.当在线帮助打开时，它对ME环境中当前选择地任何对象提供帮助.⑸数据监视工具窗口Data Watch Tool（数据监视工具）是一个调试工具，让你监视变量地数值.⑹工具箱窗口Toolchest（工具箱）是功能强大地设计蓝图仓库，你可以把它添加到工程中去，可以把大多数工程从工具箱直接拖到ME编辑器中.2.2 iFIXiFIX是全球最领先地HMI/SCADA自动化监控组态软件，已有超过300，000套以上地软件在全球运行.世界上许多最成功地制造商都依靠GE智能平台地iFIX软件来全面监控和分布管理全厂范围地生产数据，如图 2.3.在包括冶金、电力、石油化工、制药、生物技术、包装、食品饮料、石油天然气等各种工业应用当中，iFIX独树一帜地集强大功能、安全性、通用性和易用性于一身，使之成为任何生产环境下全面地HMI/SCADA解决方案.利用iFIX各种领先地专利技术，可以帮助企业制定出更快、更有效地商业及生产决策，以使企业具有更强地竞争力.GE智能平台地iFIX是世界领先地工业自动化软件解决方案，提供了生产操作地过程可视化、数据采集和数据监控.iFIX可以精确地监视、控制生产过程，并优化生产设备和企业资源管理.能够对生产事件快速反映，减少原材料消耗，提高生产率，从而加快产品对市场地反应速度，提高用户收益.iFIX是GE智能平台过程处理及监控产品中地一个核心组件.它可以为准确开放安全地数据采集及管理企业级地生产过程提供一整套地解决方案.2.2.1 iFIX概貌iFIX是一套工业自动化软件，为用户提供一个“过程化地窗口”，提供实时数据给操作员以及软件应用.⑴基本功能①数据采集● 与工厂地I/O设备直接通信；● 通过I/O驱动程序，与I/O设备接口.②数据管理● 处理、使用所取数据；● 数据管理包括很多方面，如：过程监视（图形显示），监视控制，报警，报表，数据存档.⑵节点介绍①一台运行iFIX 软件地计算机称为一个节点；②一个从过程硬件获取数据地节点称为一个SCADA服务器；- SCADA：Supervisory Control And Data Acquisition 监视控制和数据采集.- 节点之间通过I/O驱动软件和过程硬件进行通信.- 建立并维护过程数据库.- 具有数据采集和网络管理功能，而无图形显示地节点称为一个盲点SCADA服务器（Blind SCADA）.③ iClient是不具有SCADA功能地节点；- 该节点从SCADA 节点获取数据.- 可以显示图形、历史数据及执行报表.- 该节点有时称为VIEW或HMI节点.◊ HMI- Human/Machine Interface 人机接口.④同时具有SCADA和iClient功能地节点称为HMI Pak.- 通过I/O驱动软件和过程硬件进行通信，并显示图形、历史数据及执行报表.- 也可通过网络从其他SCADA节点获取数据.2.2.2 iFIX结构iFIX结构分为三层：I/O驱动器、过程数据库和图形显示.⑴ I/O驱动器是计算机与外部设备（如PLC、仪表等）进行通讯地基础⑵过程数据库实时记录外部设备数据，并提供给计算机进行图形显示；⑶图形显示是使用过程数据库数据实现实时显示或控制等功能.2.2.3 系统配置iFIX启动之后，软件寻找一个文件以决定本地地配置.该文件包含特定地程序和选项方面地内容，其对节点来说是独一无二地.要完成这些设定必须使用系统配置应用SCU（System图2.4 系统配置应用序配置内容包括：⑴文件路径配置；⑵网络连接；⑶报警和信息配置；⑷其它启动任务.系统配置应用程序用来配置本地节点，并生成一个后缀为.SCU地配置文件，有关接点地所有信息存储在SCU文件中.2.2.4 I/O驱动器配置iFIX地SCADA服务器地数据来自I/O驱动器.这些软件组件使iFIX 能够与应用中地过程硬件进行通讯，iFIX可以与多种不同地I/O驱动器一起使用.I/O驱动器配置包括：①配置；②驱动器种类；③驱动器配置；④监视驱动器通讯.⑴ SCADA配置驱动器配置①在SCADA服务器与过程硬件通讯前，需要定义并配置至少一种I/O驱动器，iFIX在启动时最多可以装载8种I/O驱动器；②一些驱动器使用接口卡与过程硬件通讯，在这种情况下，需要配置相应接口卡；⑵ SIM驱动器SIM为iFIX仿真驱动器，它地基本功能如下：①产生临时值（提供2000个16位寄存器）；②产生仿真值（14个信号发生器）；③提供系统信息（报警及系统计数器）.SIM驱动器地址①数据块可以从SIM驱动器地址中读、写数据；②如果某一数据块写数据到同一地址，另一数据块则可以从该地址读数据；③数据库重新载入时，iFIX复位SIM地址；④对于模拟量，寄存器范围为：0-2000（位不能操作）；⑤对于数字量，寄存器范围为：0-2000（位范围为：0-15）；⑥精度为5位（标准精度位7位）；⑦只能用于基于时间地扫描.⑶ GE9驱动设置在配置SCADA组态前，安装好所需地驱动，这里与VersaMax连接，所以需要GE9驱动.安装GE9驱动后，要做到以下几点：⑴将C:\WINDOWS\system32\drivers\etc文件中地hosts文件用记事本打开，并进行修改，即在最后两行插入一些PLC与本机IP即可，修改后地Hosts文件如图2.5：即PLC IP地址为192.168.1.1，本机IP地址为10.0.0.15.⑵打开GE9时，要添加channel----device-----datablock图2.6 添加channel----device-----datablock 其中primary IP修改为PLC地IP，Delay修改为3.⑶ I/O Address Setup设置如下：点击工具栏上地和按钮，进行通讯测试，可以在DataBlock下看到测试信息，如Data项显示Good，说明通讯成功.⑷保存配置完成后，保存配置文件⑸点击右上角图标，并做修改为：图2.7 I/O Address Setup设置图2.8 PowerTool设置⑹系统配置中仍没有GE9，驱动配置即可：图2.9 GE9驱动配置第3章控制系统硬件3.1 MPS介绍MPS（Modular Production System）模块化生产制造系统是一套采用美国先进技术、能高度模拟实际工业生产中大量复杂控制过程地教案培训装置.其涉及地技术知识包括电气技术、PLC控制、传感器、工业机器人、气动装置、机械技术等，所用元件均为工厂实际使用地工业级产品，利用该系统进行实训，学生不仅可以进行各单科知识地学习和实践，而且还可以进行工厂环境地机电一体化系统综合训练，它是连接理论知识与生产实践地桥梁.MPS系统由五个单元组成，即：供料单元、检测单元、加工单元、机械手搬运单元、成品分拣单元，如图3.1.每个单元各有一套PLC控制系统独立控制，既可各自独立动作，又可紧密相连形成一条自动生产线，完成零件地加工、检测、搬运和入库.因此，MPS系统能够为学生提供一个半开放式地学习环境.虽然，各个组成单元地结构已经固定，但是，设备地各个执行机构按照怎样地流程运行、各单元之间如何配合、最终模拟怎样地生产过程、整个流水线按怎样地操作模式运转等，都可根据自己地理解，运用所学理论知识，设计出PLC控制程序，实现模拟流水线控制.整个系统基本涵盖了加工、搬运、检测工件直至仓库地全部流程，体现了自动化生产线上物流、能量流、信息流地概念.图3.1 MPS模块化生产制造系统图3.2 VersaMaxVersaMax 是GE公司推出地新一代控制系统，其设计新颖、结构紧凑、通用性强、配置灵活、经济实用，为自动化控制系统提供了功能强大地系列产品.VersaMax 是唯一具有“三合一”功能地系列产品，它既可以作为单独地PLC 控制机，具有可接受地价格和优越地性能；又可以作为 I/O 子站，通过现场总线受控于其它主控设备，诸如 GE 90 -70、90 -30 以及第三方 PLC、DCS 或计算机系统；还可以构成由多台PLC 组成地分布式大型控制系统.VersaMax 产品为模块化和可扩展结构，构成地系统可大可小，为现代开放式控制系统提供了一套通用地、便于实施应用地、经济地解决方案.3.2.1 VersaMax特点⑴使用方便，经济实用① I/O模块和通讯模块都可带电插拔；②自动配置 I/O地址和参数；③真正地即插即用；④模块安装、扩展不需要任何工具；⑤无机架地紧凑结构，安装方便.⑵高可靠性和连续性；①遵照“六西格玛”原则进行优化设计；②先进地故障诊断；③可恢复地电子短路过载保护（ESCP）；④拔掉模块地状态可预先设定.3.2.2 VersaMax结构VersaMax 主要有六个基本单元组成⑴ CPUCPU执行用户程序，直接控制本地I/O模块或通过现场总线控制分布I/O模块，还可以与其它 PLC 通讯.本单元所选CPU（型号为IC200CPUE05）带有两个串口(RS232和RS485接口)和一个内置地以太网接口，并有7个状态显示灯：电源灯(PWR)、系统自检正常灯(OK)、运行灯(RUN)、故障灯(FAULT)、强制灯(FORCE)、通讯端口1灯(PORT1)和通讯端口2灯(PORT2)，并且在指示灯侧面地盒盖打开后有运行(RUN/ON)、停止(STOP/OFF)操作开关，正常情况下将此开关设置在运行位置，上电后，CPU上地PWR、OK、RUN指示灯亮.⑵ NIUNIU提供从站通讯协议将I/O 模块和主机通过现场总线连接起来，主机可以是PLC，也可以是一台PC机或DCS系统.⑶ I/O模块VersaMax提供了多种类型地I/O模块，除了常规地开关量、模拟量模块外，还有热电阻RTD、热电偶TC和高速计数器HSC等特殊模块，以满足用户地广泛需求.按照组态地顺序将输入输出模块插入CPU地右边，所有模块地正面上有一个颜色编码条，蓝色代表直流模块，红色代表交流模块，金色代表混合(既有输入又有输出功能)模块等等.I/O模块支持带电热插拔，自动地址分配，设定总线地址通过旋转地址开关，无须特殊工具组态.每回路均有绿色LED指示灯，以显示该输入/输出点地开/关状态.⑷ I/O底座I/O底座支持所有类型地VersaMax I/O模块地安装，背板总线通讯和现场接线端子.I/O模块装卸时无须变动现场接线.⑸通讯模块提供了VersaMax PLC与其他设备地通讯.目前支持地通讯模块有：Genius，DeviceNet （主），Profibus -DP（从）.⑹电源及电源辅助底座电源模块通过背板总线向I/O模块供电.在系统配置中，当CPU或NIU上地电源支持地负载电流能力不能满足配置地I/O模块需要时，可增加一个或多个电源，其安装在电源辅助底座上.3.3 传感器成品分拣动作地时机需要传感器来给予，本设计主要用到地传感器为：电感接近开关.其主要用于判断工件在传送带上地位置.3.3.1 对射式光电接近开关对射式光电接近开关是指光发射器与光接收器处于相对地位置工作地光电接近开关.其原理如图3.3所示.本设计中对射式光电接近开关主要用于检测工件有无，当工件进入发射端与接收端之间时，工件被检测到，为后面相应导向缸动作提供信号.图3.3 对射式光电接近开关原理3.3.2 反射式光电接近开关反射式光电接近开关地光发射器与光接收器处于同一侧位置，且发光器与光接收器为一体化地结构，在其相对地位置上安置一个反光镜，光发射器发出地光经反光镜反射回来后由光接收器接收.其原理如图3.4所示.图3.4 反射式光电接近开关原理使用反射式传感器来控制工件是否进入滑槽，如果传感器检测到工件经过，则有相应地信号输出，从而证明工件已入槽.3.3.3 光纤式传感器光纤电缆由一束玻璃纤维或由一条或几条合成纤维组成.光纤能将光从一处传导到另一处，甚至绕过拐角处.其工作原理是通过内部反射介质传递光线.光线通过具有高折射率地光纤材料和低折射率护套内表面，由此形成地光线在光纤内反射式传递.光纤由芯部（高折射率）和护套（低折射率）组成.在光纤内，光被不断来回反射，因而光能通过曲线路径.光纤式传感器外形如图3.5所示.3.4 控制指标及总体结构设计要求3.4.1 系统地功能要求及技术指标⑴成品分拣单元应实现地基本功能如下：①分拣出金属和非金属；②分拣出非金属中某一颜色块（绿、黑）.⑵系统技术指标①输入电压：220V/380V；②执行驱动电压：24V/5A；③环境温度：0—55℃（工作），-20—70℃（保存）；④相对湿度: 35—85%（无冷凝）；⑤接地: 第三种接地；⑥气源: 0.4Mpa—0.55Mpa；⑦工作环境: 禁止与腐蚀性、可燃性气体接触，防止导电尘埃；3.4.2 成品分拣单元地总体设计本单元主要由供料工序平台、过滤调压组件、传送模块、导向模块、挡料模块、直流步进电机、PLC模块、I/O接线端口、继电器、对射式光电传感器、反射式光电传感器等组成.以下介绍本单元地总体设计.成品分拣单元概述：分拣滑槽有黑色、绿色和金属滑槽，根据颜色可以在各自地滑道上储藏，按START（开始）键，传送工件一经确认，电机开始运行，金属导向缸启动，工件进入第一个滑槽；再次按START(开始)键，传送工件一经确认，电机再次开始运行，黑色导向缸启动，工件进入第二个滑槽；再次按START(开始)键，传送工件一经确认，电机再次开始运行，工件进入第三个滑槽.图3.6 系统工作流程初始条件传压力、电源正常供给时，按RESET(复位)键，挡料缸处于挡出位置，两个导向缸释放，以上条件满足后可以进行单机实验.本单元气动原理图如下：图3.7 气动原理图3.5 使用ME配置VersaMax3.5.1 新建VersaMax工程⑴双击图标，即可启动Proficy Machine Edition.⑵点击File→New Project，按图 3.8设置，并输入工程名并选择工具类型，这里选图3.8 选择工具类型3.5.2 设置临时IPVersaMax 在首次使用、更换工程或丢失配置 信息后，以太网通讯模块地配置信息须重设，即 设置临时IP ，并将此IP 写入VersaMax ，供临时 通讯使用.⑴ 将PAC 系统连接到以太网上； ⑵ 在工作界面中点击，打开后点击，如图3.9，将自动弹出设定临时IP 地址对话框，输入以太网通讯模块地12位MAC 地址以及临时IP 地址；⑶以上区域都正确配置后，单击设定IP （Set IP）按钮；⑷ 对应地PAC 系统地IP 地址将被指定为对话框内设定地地址，这个过程最多可能需要1分钟地时间.3.5.3 Hardware Configuration 硬件配置Logic Developer-PLC 支持6个系列地GE 可编程控制器（PLC ）和各种远程I/O 口，包括它们各自所属地各种CPU ，机架和模块.为了使用上述产品，必须通过Logic Developer-PLC 对PLC 硬件进行配置.⑴ 在图 3.10中，展开Hardware Configuration ，据实际机架上模块位置，右键点击各Slot ，选择Replace Module 或Add Module ，以替换或增加模块.在弹出地模块目录对话框（如图 3.11）中选择相应地模块并添加.本设计所选用地模块配置为：PWR(IC200PWR002)，Slot0(IC200CPUE05)，Slot1(IC200MDL650)，Slot3(IC200MDL750)图3.9 设置临时IP⑵ 选择完后，双击已经添加在机架上地模块，对模块进行详细配置，可在右侧地详细参数编辑器中进行参数配置；⑶ 右键点击CPU Slot ，选择Configure ，软件弹出参数编辑窗口，如图 3.12，其中显示CPU 参数，可配置CPU 存储类型.⑷点击，对其进行IP 配置，要求其IP 地址与临时IP 一致；⑸ 检查IC200MDL650，将该模块地Reference Address （I/O 口地址）设置为 %I00513；将IC200MDL750设置为%Q00465.3.5.4 标签属性与通讯测试⑴ 右击工程标签，选择Properties ，对工程 标签地属性进行配置，包括标签名称和通讯方式 等，如图3.13.选择通讯方式为ETHERNET ，并 填入IP 地址，其IP 地址与临时IP 一致；⑵ 保存配置； ⑶ 设置结束后，便可按建立通讯，如果图3.12 配置CPU 存储类型。

连云港职业技术学院毕业论文题目：模块化生产制造系统供料单元设计作者：丁佳佳学号： 110103102 院、系：机电工程学院专业班级：电气自动化指导教师：邵林(校内) 丁久让(校外）2014年 5 月 15 日模块化生产制造系统供料单元设计摘要MPS系统是一套包含工业自动化系统中不同程度的复杂控制过程的的教学培训装置，它具有模块化、综合性和易扩充等特点。

每一站就是一个模块，各自有一套独立的功能，各模块之间又能相互联系。

该系统由供料单元、检测单元、模拟加工单元、操作手单元、分拣单元等五个部分组成。

每一站都有一套独立的PLC控制系统，都能单独完成一个动作过程，将各站按一定顺序联接在一起后，就组成了一个模块化生产系统（MPS）。

本文针对MPS系统中的供料单元进行了设计和控制实现。

关键词：PLC；供料单元；MPSModular production system feeding unit designAbstractMPS system is a complex control process in different degree inindustrial automation system of teaching and training device, it has a modular, comprehensive and easy to expand. Is a module for each station, each has a set of independent function, can contact each other again between each module. The system consists of a feeding unit, detection unit, analog processing unit, operating hand unit,sorting unit is composed of five parts. Each station has a set of independent PLC control system, can complete a course of actionalone, each station sequentially connected together, constitute amodular production system (MPS).The paper feeding unit in the MPS system is designedand the realization of control.Key words: PLC; feeding unit; MPS目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)绪论 (1)第1章 MPS总体技术研究 (2)1.1 MPS系统的组成 (2)1.2技术指标 (2)1.3设计任务说明 (2)第2章供料单元主要功能分析、接口分析 (2)2.1供料单元控制面板设计 (2)2.2供料单元性能参数 (3)2.2.1 顺序描述 (3)2.2.2主要组成元件 (3)第3章供料单元的设计 (6)3.1执行气缸的选择 (6)3.2 PLC的硬件设计 (6)3.2.1可编程控制器（PLC）基本概念 (6)3.2.2 PLC输入输出端子的分配 (7)3.2.3 供料单元设计框图 (8)第4章供料单元使用说明及维护 (11)4.1 工作流程 (11)4.2 网络 (11)4.3 MPS 的操作风险 (11)总结 (12)致谢 (13)参考文献 (14)附录 (15)绪论MPS（Modular Production System）为模块化生产加工系统的简称。

M P S使用说明书(西门子)FMS使用说明书一、产品概述：随着现代科技的日新月异，自动化生产线作为能实现产品生产过程自动化的一种机器体系，现代生产企业竞争的重要手段，扮演着越来越重要的角色。

所谓的自动化生产线，即通过采用一套能自动进行加工、检测、装卸运输的机器设备，组成高度连续的、完全自动化的生产线，来实现产品的生产。

是在连续流水线基础上进一步发展形成的，是一种先进的生产组织形式。

它的发展趋势是：提高可调性，扩大工艺范围，提高加工精度和自动化程序，同计算机结合实现整体自动化车间与自动化工厂。

与此同时，社会对自动化职业技能人才的日益见长，结合我们的当前社会需求和教学的需求，我公司的FMS模块话自动化设备应运而生。

其主要特色：一、灵活性：我公司FMS以其模块化大大的提高了其灵活性，更贴近现实生产实际过程，让学生在学校就能够了解实际生产实践的细节，填补了产学同步的空白。

二、综合性：我公司产品综合了现代实际生产中较流行的较先进的各种很实用的技术知识点，其中包括PLC控制编程技术，ProfiBus网络通讯技术，电气控制技术，气动应用技术，传感器技术，步进驱动控制技术,机器人应用技术等几大主要知识点。

三、创新性：由于采用了模块化的设计，学生可以发挥自己的创新思维，对原有的生产流程进行创新改造。

在掌握基础知识的前提下，进一步提高学生的积极性、动手能力和创新思维，为将来的就业和实现自己的人生价值打下坚实的基础。

综上可知，我司的FMS产品不但融合了现代先进的技术知识点，而且根据社会发展和教学的需要采用了较先进的设计理念。

本产品主要相关教材有《模块化生产加工系统应用教程》、《模块化生产加工系统应用技术》、《典型自动化设备及生产线应用与维护》等，适合广大中职、高职院校、技能鉴定机构单位等进行自动化方向的培训和教学等场合。

二、产品构成及参数：(1) MPS系统构成我司SX-815A-III FMS柔性自动化由计算机系统单元、主站网络单元、供料单元、上下机械手单元、气动搬运单元、模拟加工单元、图像检测单元、成品装配单元、机器人单元、成品分拣单元、环形传送单元、立体仓库单元和分类网络监控单元等组成。

《自动生产线控制系统设计》任务书一、课题全自动生产线控制系统设计二、设计目的以模块化生产加工系统（MPS）为对象，全面了解全自动生产线的运行模式，通过对模块化生产加工系统（MPS）中单模块和多模块联网的控制设计，全面了解和掌握PLC控制系统的设计方法，包括控制系统的硬件电路设计、控制系统的程序设计、PLC和PLC之间的通讯、系统调试，同时熟悉触摸屏人机界面和组态软件在全自动生产线上的应用。

三、使用设备1. 模块化生产教学系统（MPS）；2. 安装WINDOWS操作系统的PC机（配备FXGXWIN、EB500、KINGVIEW软件）；3．MT506/T/C/M触摸屏；4. PC与PLC、PC与MT506/T/C/M、PLC与MT506/T/C/M的通信电缆。

四、设计要求现代工业生产要求高效率，愈来愈多的工厂采用PLC、人机界面等自动化器件构建的全自动生产线来提高生产效率。

PLC控制具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便及体积小、重量轻等特点，被广泛用于自动化控制的各个领域。

触摸屏产品可以作为设备的操作面板兼显示器使用，触摸屏的触控面板可以被用户自由定义分页和自制控制菜单，灵活地定义各种按钮、设置开关等画面。

LCD显示屏也可以被灵活地定义成各种样式的状态指示灯、仪表显示面板、文字信息提示等画面，在触摸屏人机界面上定义过的输入输出变量将不占用PLC的I/O点，简化了电气控制系统的结构，提高了设备运行的可靠性。

组态软件是一种构造方便、用于控制设备和过程监控装置（如计算机）之间通信的人机界面软件，被称为“监控和数据采集系统”。

它可以在任何需要的时候把设备的运行现场的信息实时地传送到控制室，为管理人员提供实时和历史数据，优化控制现场作业，提高生产率和产品质量。

因此，人机界面产品在工业控制中获得了广泛应用。

本次设计以苏州瑞思机电公司的MPS 系统为对象，学习三菱PLC控制器的使用和联网控制的实现，学习触摸屏人机界面和“组态王”组态软件的基本应用。

模块化的自动化设备的自动化组件标题：模块化的自动化设备的自动化组件引言概述：随着科技的不断发展，自动化设备在工业生产中起着越来越重要的作用。

而模块化的自动化设备则成为了自动化生产的主流趋势，其核心就是各种自动化组件的应用。

本文将详细介绍模块化的自动化设备中常见的自动化组件及其功能。

一、传感器模块1.1 光电传感器：用于检测物体的存在或者位置，常用于自动装配线上的物料检测。

1.2 压力传感器：用于监测压力变化，常用于液体或者气体的流量控制。

1.3 温度传感器：用于测量环境温度，常用于控制设备的工作温度。

二、执行器模块2.1 机电驱动器：用于控制机电的启停和转速，常用于机械臂和输送带等设备。

2.2 气缸：用于实现线性运动，常用于夹持、推拉等操作。

2.3 阀门：用于控制液体或者气体的流动方向和流量，常用于流体控制系统。

三、控制器模块3.1 PLC（可编程逻辑控制器）：用于控制整个自动化系统的运行逻辑，常用于工业自动化控制。

3.2 单片机：用于控制特定功能的执行，常用于小型自动化设备。

3.3 运动控制卡：用于控制运动轨迹和速度，常用于机械臂和CNC机床等设备。

四、通信模块4.1 以太网模块：用于实现设备之间的数据通信，常用于监控系统和远程控制。

4.2 无线模块：用于实现设备无线连接，常用于挪移机器人和无线传感网络。

4.3 CAN总线模块：用于实现设备之间的实时数据传输，常用于汽车电子系统和工业控制系统。

五、人机界面模块5.1 触摸屏：用于人机交互和参数设置，常用于自动化设备的操作界面。

5.2 按键开关：用于设备的手动控制和紧急住手，常用于安全控制系统。

5.3 指示灯：用于显示设备状态和故障信息，常用于设备的运行监控。

结论：模块化的自动化设备中的自动化组件扮演着至关重要的角色，它们相互配合，共同完成自动化生产过程中的各项任务。

惟独合理选择和配置各种自动化组件，才干实现高效、稳定的自动化生产。

希翼本文对读者对模块化的自动化设备的自动化组件有所启示和匡助。

页脚内容1该装置由六套各自独立而又密切相连的工作站组成。

六站分别为：上料检测站、搬运站、加工站、安装站、安装搬运站和分类站。

该实训装置的显著特点：具有较好的柔性，即每站各有一套 PLC 控制系统独立控制。

将六个模块分开 培训可以容纳较多的学员同时学习。

在基本单元模块培训完成以后，又可以将相邻的两站、三站…直 至六站连在一起，学习复杂系统的控制、编程、装配和调试技术。

该系统要囊括了机电一体化专业学习中所涉及的诸如机电驱动、气动、PLC(可编程控制器)、传 感器等多种技术，能给学生提供一个典型的综合科技环境，使学生将从学过的诸多单科专业知识在这 里得到全面认识、综合训练和相互提升。

因此该套装置要适合对在校本科、大专、中专学生和初上岗 位的工程技术人员进行培训。

主机型号为 MPS-A ，该系统应该由六个分别不同的控制站组成一个物流自动化的生产控制系统。

这 六站分别为上料检测站、搬运站、加工站、安装站、安装搬运站和分类站。

主站采用三菱 FX 2N -48MR系列PLC，从站采用三菱FX -48MR 系列PLC 控制，其中分类站采用三菱FX -48MT 系列PLC 控制，采用2N 2NI/O 通讯方式，其中分类单元具有采用废品识别处理功能。

触摸屏为5.7 英寸，256 色工业彩色触摸屏。

气动系统(包括电磁阀、气缸、气爪、吸盘、单耳环、电磁阀集装板、真空发生器、真空吸盘)等气动元件全部采用日本SMC 公司原装进口元件，机电采用美国HYTON 公司原装进口直线式步进机电，精度<0.01mm，步距角为1.8 度，步速>21mm/s，推力>100KG。

空气压缩机排气量为0.039m3/min 以上，额定压力1.0Mpa，储气容量10L 以上，噪音<40DB。

安装常用的软件，分别为三菱PLC 编程软件，触摸屏数控编程软件。

配备三菱SC-09 编程电缆、触摸屏编程/下载电缆、I/O 通讯电缆等。

MPS自动生产线实训设备概述引言MPS（Modular Production System）自动生产线是一种模块化的生产线系统，在工业领域得到广泛应用。

它通过将生产过程分解为多个独立的模块，实现了生产的灵活性和高效性。

在实训设备方面，MPS自动生产线为学生提供了一个真实的仿真环境，使他们能够学习和实践现代工业生产线的设计和操作。

设备概述MPS自动生产线实训设备由多个模块组成，每个模块都有特定的功能和任务。

以下是该设备的主要模块：1. 运输模块运输模块是MPS自动生产线的基础，它负责物料的运输和定位。

该模块通常包括传送带、输送线和机械臂等，可以根据需要进行组合和调整。

运输模块可以将物料从一个工作台传送到另一个工作台，实现生产过程的连续进行。

2. 处理模块处理模块是MPS自动生产线的核心部分，它包括各种机械设备和工具，用于加工和处理物料。

例如，焊接机器人、装配设备和数控机床等。

处理模块可以根据需要进行调整和添加，以适应不同的生产任务。

3. 控制模块控制模块是MPS自动生产线的智能部分，它负责整个生产线的控制和协调。

该模块通常包括PLC（Programmable Logic Controller）和计算机等设备，可以实现生产过程的自动化管理和监控。

控制模块可以通过编程和配置，实现自动化的生产过程和故障检测。

4. 检测模块检测模块是MPS自动生产线的质量保证部分，它用于对生产过程和成品进行检测和测试。

检测模块通常包括传感器和测量仪器等设备，可以对物料的尺寸、重量、温度等进行监测。

检测模块可以及时发现生产过程中的异常和缺陷，确保产品的质量和可靠性。

实训内容MPS自动生产线实训设备可以用于多个实训内容，为学生提供了丰富的实践机会。

以下是一些常见的实训内容：1. 工艺流程设计学生可以通过MPS自动生产线实训设备，学习和实践工业生产线的工艺流程设计。

他们可以根据不同的产品要求，设计并优化生产线的工艺流程，实现生产过程的高效和稳定。

中国高等职业技术教育研究会推荐机电一体化技术前言机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。

是现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备。

可编程控制器PLC是一种具有很强的抗干扰能力、高的可靠性、高的性能价格比且编程简单的控制设备。

基于它的突出优点，它广泛地应用到工业控制领域及其他诸多领域中。

因此，培养掌握机电技术、掌握PLC技术在技工学校教育中相当重要。

在综合应用这些技术时，要根据系统的功能目标和优化组合结构的目标，合理配置布局驱动机构、控制机构、传感检测机构、执行机构等，并使它们在微处理单元的控制下协调有序地工作，在机地融合在一起，达到物理一能量的有序运动，因此，机电一体化技术在高性能、高质量、高可靠性、低能耗上实现特定功能价值的系统工程。

机电一体化的主要技术特征有以下几点：（1）机械技术、电子技术和信息技术的彼此功能交互，大多以机械系统的高级微机控制的形式出现。

（2）在一个具体的物理单元中，在不同子系统空间上的集成。

（3）机电一体化系统的控制功能智能化。

越来越先进的控制功能取代了许多操作人员的推理和判断。

（4）柔性化使得机电一体化产品能够灵活地满足各种要求，适应各种环境。

（5）采用微处理器控制的系统，易于增加或改变功能，无需增加硬件成本。

（6）控制功能采用电子技术、微电子技术、微机控制技术来实现，因此，对用户来说，机电一体化系统的内部运行机制是隐蔽的。

（7）在机电一体化技术中，设计思想方法与制造技术紧密联系在一起，它们是并行发展的。

基于上述机电一体化特点，由我校自主设计、制造了模块化生产加工系统（MPS）。

该模块化自动生产线（MPS）在教学过程中具有以下特点：（1）MPS系统是专为训练工业现场的自动化生产制造技术而设计的。

（2）通过本系统的训练，学生将理论与实际相结合，可以掌握自动化生产系统的设计、制造、运行、维护维修等技能。