第章自动化制造系统.docVIP

第6章 自动化制造系统 6.1 概述 6.2 直线型自动化生产线 6.2.1 Festo MPS系统概述 模块化生产加工系统（MPS，Modular Production System）是由德国FESTO公司出品的教学设备。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 Contoller,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。利用该系统，可以模拟一个与实际生产情况十分接近的控制过程，使学习者在一个非常接近于实际的教学设备环境，使学习者在学习过程中很自然的就将理论应用到实际中，实现了理论与实践的完美结合，从而缩短了理论教学与实际应用之间的距离。 0.2.2 MPS的基本组成及基本功能 5个单元组成的MPS系统可以较为真实的模拟出一条自动生产加工流水线的工作过程。 1.基本组成 MPS由供料单元、监测单元、加工单元、操作单元和分拣单元等5个单元组成。其中，每个工作单元都可以自成一个独立的系统，同时也都是一个机电一体化的系统。各个单元的执行机构主要是气动执行机构，这些执行机构的运动位置都可以通过安装在其上面的传感器的信号来判断。 在MPS设备上应用了多种类型的传感器，分别用于判断物体的运动位置、物体的通过状态、物体的颜色和材质等。传感器技术是机电一体华技术中的关键技术之一，是现代工业实现高度自动化的前提之一。 在控制方面，MPS设备采用PLC进行控制，用户可根据需要选择不同厂家的PLC。MPS设备的硬件结构是相对固定的，但学习者可以根据自己对设备的理解、对生产加工工艺的理解，编写一定的生产工艺过程，然后再通过编写PLC控制程序实现该工艺过程，从而实现对MPS设备的控制。 2.基本功能 MPS设备给学习者提供了一个半开放式的学习环境，虽然各个组成单元的结构已经固定，但是，设备的各个执行机构按照什么样的动作顺序执行、各个单元之间如何配合、最终使MPS模拟一个什么样的生产加工控制过程、MPS作为一条自动生产流水线具有怎样的操作运行模式等，学习者都可以根据自己的理解，运用所学的理论知识，设计出PLC控制程序，使MPS设备实现一个最符合实际的自动控制过程。 但MPS设备的每个单元都具有最基本的功能，学习者只能在这些基本功能的基础上进行设计与发挥。 各个单元的基本功能如下. 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。 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——加工单元；将不符合要求的工件从下滑槽剔除。 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。 （4）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——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。 （5）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。 第6章 供料单元的结构与控制 6.1 供料单元的结构 6.1.1 供料单元的功能 供料单元是MPS中的起始单元，在整个系统中，起着向系统中的其他单元提供原料的作用。相当于实际生产加工系统（生产线）中的自动上料系统。 它的具体功能是：按照需要将放置在料仓中的待加工工件（原料）自动地取出，并将其传送到第二个工作单元——检测单元。如图6-1所示为供料单元实物的全貌。 图6-1 供料单元实物的全貌 供料单元的结构组成 供料单元的结构组成如图6-2所示。其主要结构组成为：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。 图6-2 供料单元的结构组成 I/O接线端口 I/O接线端口1如图6-3所示。它是该工作单元与PLC之间进行通信的线路连接端口。该工作单元中的所有电信号（直流电源、输入、输出）线路都接到该端口上，再通过信号电缆线连接到PLC上。它有8个输入接线端子和8个输出接线端子，在每一路输入、输出上都有