MPS自動生產線簡介

1、蘇 州 市 職 業(yè) 大 學實習（實訓）報告 名稱 工業(yè)生產線組建與調試 2013年9月3日至2013年11月4日共10周院 系 機電工程系 班 級 機電一體化（1）班 姓 名 系主任 陶亦亦 教研室主任 陸春元 指導教師 金芬 目錄第1章 自動生產線簡介-311 了解自動生產線及其應用-312 本自動生產線的介紹-4第2章 FESTO中文版液壓與氣動教學軟件的介紹與使用-721 FESTO中文版液壓與氣動教學軟件的介紹-722 純氣動基本回路圖-723 雙氣缸步進控制電、氣動回路-8第3章 搬運站裝置電、氣動控制系統(tǒng)設計-1131 搬運站裝置的組成與控制-1132 搬運站裝置的氣動回路設計-1

2、333 搬運站裝置電氣控制系統(tǒng)的設計-14第4章 搬運站裝置電、氣控制系統(tǒng)的實際回路安裝與調試-1841 機械手氣動回路的組建-184. 2 PLC輸入輸出的查找-1943 調試過程-20小結-23附一-24第一章 自動生產線簡介11 了解自動生產線及其應用1.1.1 自動生產線的了解自動生產線是由工件傳送系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，將一組自動機床和輔助設備按照工藝順序聯(lián)結起來，自動完成產品全部或部分制造過程的生產系統(tǒng)，自動生產線是現(xiàn)代工業(yè)的生命線，機械制造、電子信息、石油化工、輕工紡織、食品制藥、汽車生產以及軍工業(yè)等現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展都離不開自動化生產線的主導和支撐作用，其對整個工業(yè)及其他領域也有著重要的

3、地位和作用。自動化生產線是在流水線和自動化專機的功能基礎上逐漸發(fā)展形成的自動工作的機電一體化的裝置系統(tǒng)。通過自動化輸送及其他輔助裝置，按照特定的生產流程，將各種自動化專機連接一體，并通過氣動、電機、液壓、傳感器和電氣控制系統(tǒng)是各部分的動作聯(lián)系起來，使整個系統(tǒng)按照規(guī)定的程序自動的工作，連續(xù)、穩(wěn)定的生產出符合技術要求的特定產品。自動生產線具有很多的優(yōu)點，其采用自動線進行生產的產品應有足夠大的產量；產品設計和工藝應先進、穩(wěn)定、可靠，并在較長時間內保持基本不變。在大批、大量生產中采用自動線能提高勞動生產率，穩(wěn)定和提高產品質量，改善勞動條件，縮減生產占地面積，降低生產成本，縮短生產周期，保證生產均衡性，

4、有顯著的經濟效益。自動生產線在無人干預的情況下按規(guī)定的程序或指令自動進行操作或控制的過程，其目標是“穩(wěn)，準，快”。自動化技術廣泛用于工業(yè)、農業(yè)、軍事、科學研究、交通運輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務和家庭等方面。采用自動生產線不僅可以把人從繁重的體力勞動、部分腦力勞動以及惡劣、危險的工作環(huán)境中解放出來，而且能擴展人的器官功能，極大地提高勞動生產率，增強人類認識世界和改造世界的能力。1.1.2自動生產線的應用自動生產線的應用廣泛，可以應用到很多地方，機械制造業(yè)中有鑄造、鍛造、沖壓、熱處理、焊接、切削加工和機械裝配等，也有包括不同性質的工序，如毛坯制造、加工、裝配、檢驗和包裝等的綜合自動線。切削加工自動線在機

5、械制造業(yè)中發(fā)展最快、應用最廣。主要有：用于加工箱體、殼體、雜類等零件的組合機床自動線；用于加工軸類、盤環(huán)類等零件的，由通用、專門化或專用自動機床組成的自動線；旋轉體加工自動線；用于加工工序簡單小型零件的轉子自動線等。1先確定節(jié)拍時間：不論何種制品，皆在其必須完成的恰好時間內制造。2單位流程：只針對一項產品，進行單位配件的搬運、裝配、加工及素材的領取。3先導器：制作以目視即能了解節(jié)拍時間的裝置。4U字型生產線：將設備依工程順序逆時針排列，并由一人負責出口及入口。5AB控制：只有當后工程無產品，而前工程有產品的情形，才進行工程。6燈號：傳達生產線流程中產品異狀的裝置。7后工程領?。荷a線的產品要因

6、應后工程的需求。從圖上更直觀更清楚的看出自動生產線的發(fā)展方向和應用領域如圖1-1所示：圖1-1 自動生產線發(fā)展及應用圖1.2 MPS自動生產線的介紹這套自動生產線是由蘇州華美公司制造的一套實驗設備，總共提供六站，分別是上料檢測站，搬運站，加工站，安裝站，分類站，安裝搬運站。上料檢測站將大工件按順序排好后提升送出，送出后有聯(lián)機通信給下一站發(fā)出工件到位信號。搬運站接收到信號后將大工件從上料檢測站搬至加工站，同時發(fā)出工件到位信號。接收信號后，加工站將大工件加工后送出工位。安裝搬運站將大工件搬至安裝工位放下后，安裝站再將對應的小工件裝入大工件中。而后，安裝搬運站再將安裝好的工件送分類站，分類站再將工件

7、送入相應的料倉。以上完成一次循環(huán)。物流傳遞圖如圖1-2所示。圖1-2 物流傳遞圖自動化生產教學系統(tǒng)是為提高學生動手能力和實踐技能而設計、生產的一套實用性實驗設備。該裝置由六套各自獨立而又緊密相連的工作站組成。實物圖如圖1-3所示。圖1-3 六站實物拼合圖該系統(tǒng)囊括了電機驅動、氣動、PLC（可編程控制器）、傳感器等多種技術。各站有著不同的工作它們分別是，上料檢測站的工作是將工件依次送到檢測工位并檢測工件顏色，搬運站的工作則是將工件從上站搬至下一站，加工站的工作是用回轉工作臺將工件在四個工位間轉換并且打孔，安裝站的工作是選擇要安裝工件的料倉，并將工件從料倉中推出安裝到位，安裝搬運站的工作是將上站工

8、件拿起放入安裝工位裝好后將工件送往下一站，分類站的工作就是將工件分類，分類后并把工件推到庫房內。各站還設有控制面板，可通過控制面板來控制PLC的控制程序使各站按要求進行工作，一個控制面板上有5個按鈕開關，二個選擇開關和一個急停開關。各開關的控制功能定義為：綠色按鈕是開始按鈕，負責某站的開始。黃色按鈕是負責復位的按鈕第三個按鈕是特殊按鈕，第四個是兩位的旋鈕，用來手動和自動模式的旋轉切換，第五個也是個兩位旋鈕負責單站和聯(lián)機切換，第六個按鈕時紅色的，負責停止，第七個綠色按鈕是上電按鈕，最后一個是急停按鈕。其實物圖如圖1-4所示。圖1-4 控制面板實物圖第2章FESTO中文版液壓與氣動教學軟件的介紹與

9、使用2. 1 FESTO中文版液壓與氣動教學軟件的介紹FESTO中文版教學軟件含液壓與氣動兩種軟件，其用法類似。該軟件的主要特征就是其可與CAD功能和仿真功能緊密聯(lián)系在一起?？梢圆煌ㄟ^實驗而直接驗證自己設計的回路的正確性，可節(jié)省大量的時間，避免了不必要的麻煩。FluidSIM軟件符合DIN電氣氣動回路圖繪制標準，且可對基于元件物理模型的回路圖進行實際仿真，這樣就使回路圖繪制和相應氣動系統(tǒng)仿真相一致。FluidSIM軟件的另一個特征就是其系統(tǒng)學習概念：FluidSIM軟件可用來自學、教學和多媒體教學氣動技術知識。氣動元件可以通過文本說明、圖形以及介紹其工作原理的動畫來描述；各種練習和教學影片講授

10、了重要回路和氣動元件的使用方法。在FluidSIM軟件中，元件庫中的每個元件都對應一個物理模型，基于這些模型，F(xiàn)luidSIM軟件首先創(chuàng)建整個系統(tǒng)模型，然后在仿真期間對其進行處理。2.2 純氣動基本回路圖。圖2-1回路圖氣動回路如圖2-1所示工作原理：當驅動左邊按鈕閥作用時，雙作用氣缸活塞桿伸出。雙作用氣缸活塞桿一直處于伸出狀態(tài)，直至驅動左邊按鈕閥動作，氣缸活塞桿才回縮至初始位置。按鈕閥1S1動作，在雙氣控二位五通閥的控制口14上有氣信號，使雙氣控二位五通閥換向氣缸活塞伸出。當按鈕閥1S2動作時，雙氣控二位五通閥1V3換向，氣缸活塞回縮。使用FESTO中文版液壓與氣動教學軟件進行仿真，結果正確

11、。2.3 雙氣缸步進控制電、氣動回路2.3.1雙氣缸步進控制氣動回路圖與電氣原理圖雙氣缸步進控制氣動回路圖如圖2-2所示。圖2-2 雙氣缸步進控制氣動回路圖電氣控制原理圖如圖2-3所示。圖2-3 雙氣缸步進控制電氣原理圖2.3.2雙氣缸步進控制工作原理及電磁鐵動作順序表工作原理：按下啟動按鈕SB，K1線圈得電并實現(xiàn)自鎖，電磁線圈1Y1得電，兩位五通電磁換向閥1V2的左位通，氣體流入1A1氣缸左腔推動活塞向右運動；當運動到2S1位置時，K2線圈得電并自鎖，電磁線圈2Y1得電，兩位五通電磁換向閥2V2的左位通，氣體流入2A1氣缸左腔推動活塞向右運動；當運動到1S2位置時，K3線圈得電并自鎖，電磁線

12、圈1Y2得電，兩位五通電磁換向閥1V2的右位通，氣體流入1A1氣缸右腔推動活塞向左運動；當運動到2S2位置時，K4線圈得電并自鎖，電磁線圈2Y2得電，兩位五通電磁換向閥2V2的右位通，氣體流入2A1氣缸右腔推動活塞向左運動。電磁鐵動作順序如表2-1所示。表2-1 電控順序真值表使用FESTO中文版液壓與氣動教學軟件進行仿真，其仿真圖如圖2-4所示。圖2-4 仿真圖第3章 搬運站裝置電、氣動控制系統(tǒng)設計3.1 搬運站裝置的組成與控制3.1.1搬運站的介紹搬運站是MPS自動生產線的第二站，其主要工作就是將工件從上一站搬運到下一站的，實現(xiàn)工件的傳遞。 圖3-1 搬運站示意圖3.1.2搬運站的組成搬運

13、站主要是由機械手、氣壓系統(tǒng)、控制面板、升降汽缸，伸縮汽缸，伺服電機，工作臺I/O接口板各電磁閥及傳感器組成。搬運站示意圖如圖3-1所示，其中伺服電機是用于將工件送往下一站，機械手有夾緊缸，橫臂缸，升降缸組成，橫臂缸升降缸都有磁感應開關檢測是否到位。在伺服電機下面也有一個檢測其復位的電感開關。伺服系統(tǒng)是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標（或給定值）的任意變化的自動控制系統(tǒng)。伺服主要靠脈沖來定位，基本上可以這樣理解，伺服電機接收到1個脈沖，就會旋轉1個脈沖對應的角度，從而實現(xiàn)位移，因為，伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉一個角度，都會發(fā)出對應數(shù)量的脈沖，這樣，和伺

14、服電機接受的脈沖形成了呼應，或者叫閉環(huán)，如此一來，系統(tǒng)就會知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機，同時又收了多少脈沖回來，這樣，就能夠很精確的控制電機的轉動，從而實現(xiàn)精確的定位，可以達到0.001mm。因此，搬運站機械手水平旋轉選擇用伺服電機實現(xiàn)，伺服電機由PLC的Y0觸點實現(xiàn)脈沖發(fā)送用Y7控制其轉向。由PLC控制伺服電機驅動器，驅動器驅動伺服電機。伺服電機外形圖及驅動器圖如圖3-2所示。圖3-2 伺服電機外形圖及驅動器圖關于傳感器的選擇，氣缸上用磁感式傳感器，檢測電機初始位的用電感傳感器。3.1.3搬運站的控制要求搬運站的要求是在系統(tǒng)上電后復位，復位完畢，開始燈閃，按開始按鈕水平汽缸伸出至前極限，到位后

15、，垂直汽缸下降至下極限，到位后，氣爪抓工件，一段時間后，垂直汽缸上升，到位后，水平汽缸縮回至后極限位，轉動至設定位置后，水平汽缸伸出至前極限，垂直汽缸下降至下極限，到位后，氣爪松開工件一段時間后，垂直汽缸上升，到位后水平汽缸縮回至后極限，機械手回初始位置，在進行下個循環(huán)。以此往復循環(huán)，實現(xiàn)完整的操作要求。3.2 搬運站的氣動回路設計3.2.1 氣動元件選型和作用1.雙作用氣缸：在壓縮空氣作用下，雙作用氣缸活塞桿既可以伸出，也可以回縮。通過緩沖調節(jié)裝置，可以調節(jié)其終端緩沖。氣缸活塞上永久磁環(huán)可用于驅動行程開關動作。2.氣源：氣源可以提供氣動系統(tǒng)所需的壓縮空氣，其中減壓閥用于調節(jié)工作壓力。3.二位

16、五通換向閥：受電控或手動控制，可實現(xiàn)換向。4.可調單向節(jié)流閥:可調單向節(jié)流閥由單向閥和可調節(jié)流閥組成，單向閥在一個方向上可以阻止壓縮空氣流動，此時，壓縮空氣經可調節(jié)流閥流出，調節(jié)螺釘可以調節(jié)節(jié)流面積。5.二聯(lián)件：二聯(lián)件由過濾器和減壓閥組成。搬運站氣動回路圖采用兩個雙電控兩位五通電磁閥（夾緊缸、橫臂缸），一個單電控兩位無通電磁閥（升降缸），控制要求是可調速的，為滿足控制要求，采用溢流閥控制其氣缸伸出速度。3.2.2電磁鐵動作順序表及工作原理表3-1 電磁鐵動作順序表1Y11Y22Y12Y23Y1橫臂缸+ + - - - -橫臂缸- - + - - -夾緊缸加緊 - - + - -夾緊缸松開 -

17、- - + -升降缸加緊 - - - - +工作原理：1Y1得電，橫臂缸伸出。1Y2得電，橫臂缸縮回。2Y1得電，升降缸伸出。2Y2得電，升降缸縮回。3Y1得電，夾緊缸加緊，失電夾緊缸張開，夾緊缸是單電控電磁閥。氣動元件選型及動作順序完成后根據要求畫出氣動原理圖如圖3-3所示。圖3-3 搬運站氣動回路圖3.3 搬運站電氣控制系統(tǒng)的設計3.3.1 PLC控制I/O分配及端口圖根據控制要求知，該裝置連接到PLC的輸入信號有橫臂缸和升降缸的行程限位開關1B1、1B2、2B1、2B2，他們用的是磁感應傳感器。檢測電機初始位置用電感傳感器。還有控制面板上對應的輸入。輸出信號有橫臂缸的伸出與縮回1Y1、1

18、Y2，夾緊缸的加緊與張開2Y1、2Y2，升降缸的下降3Y1，及電機脈沖輸出端及旋轉方向判定。根據搬運站輸入輸出，PLC選用FX2N_48MR主單元，共24個點輸入和24個點繼電器輸出，PLC的I/O信號分配如表3-2所示，PLC的端口圖如圖3-4所示。表3-2 PLC控制I/O分配表PLC控制I/O分配表輸入作用輸出作用X0橫臂缸伸出到位1B2Y0伺服電機脈沖輸出端X1橫臂缸縮回到位1B1Y1橫臂缸縮回1Y2X3升降缸下極限位2B2Y2橫臂缸伸出1Y1X4升降缸上極限位2B1Y3夾緊缸松開2Y2X5參考點位Y4夾緊缸加緊2Y1X10開始Y5升降缸下降3Y1X11復位Y7電機轉向控制端X12特殊

19、X13手/自X14單/聯(lián)X15停止X16上電圖3-4 PLC I/O端口圖3.3.2梯形圖搬運單元運行的主要過程是搬運控制，根據控制要求繪制其控制流程圖，如圖3-5所示。圖3-5 搬運站程序流程圖根據流程圖以及控制要求，編寫PLC梯形圖，考慮到要聯(lián)機操作，在編寫梯形圖時加入了聯(lián)機語句，和主站通訊，接收主站工件到位信號的語句M1000以及工件被取走傳給主機的信號M1064。綜合以上，梯形圖見附一。第4章 搬運站電、氣控制系統(tǒng)的實際回路安裝與調試4.1 搬運站氣動回路的組建與手動調試如圖是4-1、4-2是氣動回路實物圖，氣動回路圖的組建與調試步驟如下：（1）接通氣源前，先用手輕輕拉拔各快速接頭處的

20、氣管，確認各管路中不存在氣管未插好的情況。同時，將調節(jié)各執(zhí)行元件速度的節(jié)流閥開度調到最小，避免氣源接通后，各執(zhí)行元件突然動作產生較大沖擊，導致設備或人員傷害事故發(fā)生。（2）打開氣泵，接通氣源，將氣源處理裝置的壓力調節(jié)手柄向上提起，順時針或逆時針慢慢轉動壓力調節(jié)手柄，觀察壓力表，待壓力表氣壓指在0.5Mpa左右時，壓下壓力調節(jié)手柄鎖緊。切忌過度的轉動壓力調節(jié)手柄，以防其損壞和壓力突然升高。（3）檢查氣動回路的氣密性，觀察氣路中是否存在漏氣，若有出現(xiàn)漏氣的情況，根據響聲判斷找出漏氣的位置及原因。若是氣管破損或氣動元件損壞導致漏氣的，更換氣管或氣動元件；若是沒有插好氣管導致漏氣，重新插好氣管即可。遵

21、守氣動安全操作規(guī)范情況下，打開氣源后，手動強制驅動電磁閥，即依次按下各換向閥的手動按鈕，確認各氣缸動作是否符合要求，若不符合，作相應的調整。氣動回路實物圖如圖4-1、4-2所示。圖4-1 氣動回路實物圖圖4-2 氣動回路圖4.2 PLC輸入輸出的查找在輸入的查找時，按下控制橫臂缸的手動換向閥，讓氣缸完全伸出，看PLC觸點那個變ON，變ON的就是橫臂缸對應的PLC輸入觸點。其余同理，依次進行查找。在輸出的查找時，先借助控制面板上的開關進行輔助查找。編寫輔助查找程序寫入到PLC。看其動作與那個輸出點相對應，并記錄。按下X011，Y001有輸出，橫臂缸縮回，Y001對應的動作就是橫臂缸縮回。其余同理

22、，依次進行查找。輔助查找程序如圖4-3所示。圖4-3 輸出查找輔助程序圖4.3 調試過程4.3.1程序下載檢查各硬件，并檢查通訊線的連接情況，通過GX軟件測試通訊線是否連接正確，如圖4-4所示。圖4-4 檢測通訊圖檢測通訊口連接良好后，點擊在線后選擇PLC寫入，將程序寫入到PLC中。4.3.2 485聯(lián)機通訊方式介紹485通訊其實就是N:N網的建立，以實現(xiàn)設備間的通信，進行集中監(jiān)控。此協(xié)議決定了每個控制器須要知道它們的設備地址，識別按地址發(fā)來的消息，決定要產生何種行動。N:N網連接示意圖如圖4-5所示。圖4-5 N:N網連接示意圖4.3.3聯(lián)機調試程序正確寫入PLC，檢查485聯(lián)機是否正常。然后讓PLC處于RUN狀態(tài)，按下上電按鈕，復位，復位后開始，主站推出工件，傳送帶動，然后工件被攔截，檢測顏色，藍色，蜂鳴器響，3秒后，工件放行，到達待搬運工位（傳送信息給從1站），從1站機械手抓取工件，放到指定位置后（傳送信息給主站），主站推出工件，循環(huán)。聯(lián)機調試完畢，動作流暢準確。聯(lián)機程序中通訊語句如圖4-6所示，其中K1是為了說明搬運站是從一站。圖4-6 聯(lián)機通訊語句主站工件運送到位后主站將通過聯(lián)機通訊將信號傳遞給本站，提醒本站機械手去抓取工件，聯(lián)機程序中工件到位信號用M1000代替，程序如圖4-7所示。圖4-7 主站傳遞工件到位信號程序圖本站將工件抓取走并且手臂收回時，本