模块化生产加工培训系统(mps)中plc的应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 模块化生产加工培训系统(MPS)中 PLC 的应用 【摘 要】文章介绍了模块化生 产加工培训系统（MPS）在自动化生产 线安装与调试课程教学中的应用，以 MPS 系统中的操作手站的控制为例介绍 了西门子 S7-200 可编程控制器（PLC） 在模块化生产加工培训系统（MPS）中 的应用方法。 中国论文网 /5/view-5432034.htm 【关键词】可编程控制器；机械 手；模块 模块化生产加工系统 （MPS，Modular Production System）体 现了机电一体化的技术实际应用。MPS 设备是一套开放式的设备，用户可根据 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 生产需要选择设备组成单元的数量、类 型，最少时一个单元亦可自成一个独立 的控制系统，而由多个单元组成的生产 系统可以体现自动生产线的控制特点。 在由多个 MPS 工作单元组成的系统中， 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、组态控制技术、信息技 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，使学员 在一个非常接近于实际的教学设备环境， 使学员在学习过程中很自然地就将理论 应用到了实际中，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。 该系统由上料检测站、操作手站、 加工站、安装站、安装搬运站、分类站 六站相互连接而成。上料检测站通过回 转上料台将工件依次送到检测工位，提 升装置将工件提升并检测工件颜色；操 作手站将工件从上料站搬至加工站的输 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 入工位，加工站用回转工作台将工件在 四个工位间转换，钻孔单元打孔和检测 打孔深度；安装站选择要安装工件的料 仓、将工件从料仓中推出、将工件安装 到位；安装搬运站将上站的工件拿起放 入安装工位、将装好的工件拿起放下站； 分类站再将工件送入相应的料仓。该系 统是一套模拟装置，并且其机械手除外 形尺寸比实物小外，其结构、原理及功 能与实际机械手完全一致。 本文以第五站安装搬运站为例， 介绍一下 PLC 在模块化生产培训系统 应用中如何实现对各站运行过程的控制。 1、安装搬运站的结构与功能 该装置主要由气动部分和控制部 分组成，其中气动部分由提取模块、直 线转圆周运动装置、工件平台等组成； 电气控制部分有一套可编程控制器， 220V/24V/5V，控制面板上的八个按钮， 两套 I/O 接口板，一套 I/O 通讯接口板， 四组电控气阀（其中 3 个双电控电磁阀 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 和一个单电控电磁阀）及其执行部件 （气缸）组成。提取模块实际上也是一 个“气动机械手 ”，主要由一个直线气缸 （上下摆动） 、摆臂和气动夹爪等组成。 摆臂相当于了气动机械手的“手臂” ，只 是在这时不能伸缩，只能上下摆动，它 由一个安装在下方的直线气缸驱动，在 摆臂的前端安装有一个气动夹爪，用于 抓取工件。提取模块的左右移动及旋转 由两个直线气缸所控制，它通过一定的 机械转换装，在实现直线运动的同时还 能提供圆周运动，这样在本单元上可提 供四个工位，分别为左工位（提取工位） 、左上工位（安装工位） 、右上工位 （未用）和右工位（输出工位） 。安装 搬运站的操作目标是将工件从第四站加 工站先搬至装配工位，完成装配过程后 将装配好的工件搬运到分类存储站储存 2、安装搬运站的工作过程及控 制要求 安装搬运站的工作过程实际上就 是机械手的工作过程，机械手的工作是 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 由气缸驱动的，气缸由相应的电磁阀控 制。机械手的主要动作归纳为机械手的 旋转、大臂的升降、气动手指的夹紧与 松开，工作台的移动，这四个动作分别 由四个气缸来驱动，其次采用换向阀来 实现动作的交替变化。其中 A、B、C 、D 缸分别为摆动气缸、水平 伸缩气缸 1、水平伸缩气缸 2，夹紧气 缸。分别由三位五通电磁阀，二位五通 电磁阀，二位三通电磁阀控制气缸动作， 电磁阀的得电状态由 PLC 控制。当 1Y1 得电时机械手向左旋转，1Y2 得电 时手臂伸开，机械手的上升/下降由单线 圈电磁阀控制，当电磁阀 4Y1 得电时机 械手下降。3Y1 得电时松开工件，3Y2 得电时夹紧工件。安装搬运站动作过程 如下，系统上电，安装搬运单元处于初 始状态，复位灯闪烁，按下复位按钮， 复位灯熄灭，开始灯闪烁，执行复位动 作，夹爪打开，摆臂上抬到位，两个直 线气缸驱动摆臂左转到最左端，按下开 始按钮，开始灯常亮，摆臂下降，夹取 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 工件，摆臂抬起，摆臂工作台移动的同 时摆臂转动，摆臂移动至安装工位，摆 臂下降，放下工件，摆臂上升，延时 5 秒后，摆臂下降，夹取工件，摆臂抬起， 摆臂工作台移动的同时摆臂转动，摆臂 移动至输出工位摆臂下降，夹爪松开， 放下工件，两个直线气缸驱动摆臂左转 到最左端，等待下次启动命令。 3、PLC 控制系统的设计与调试 本系统采用西门子系列的 PLC， 在使用时需考虑一下几点： 1）输入输出总点数控制在 256 点以内。 2）基本单元和扩展单元内部装 有电源，对扩展模块供给 DC24V 电源， 对特殊模块供给 DC5V 电源，因此扩展 模块和特殊模块的耗电量应控制在基本 单元及扩展单元的电源容量范围之内。 3.1 输入输出端子的分配。 I/O 端子是 PLC 的重要外部部件，是 PLC 与外部设备（输入设备、输出设备）连 接的通道，其数量、类别也是 PLC 的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 主要技术指标之一。I/O 点的作用是将 I/O 设备与 PLC 进行连接，使得 PLC 与 现场设备能够进行信息交换，以便从现 场通过输入设备（元件）得到信息（输 入） ，或经过处理后的控制命令通过输 出设备（原件）送到现场（输出） ，从 而实现自动控制的目的。根据系统要求 可知 PLC 需要以下输入信号端：7 个检 测大臂及工作台运动状态的传感器分别 用来检测机械手臂运动的升降极限、工 作台位置以及是否夹紧工件。本站主要 采用电感式传感器和光电传感器。另外 控制面板上的八个按钮也是输入元件。 PLC 的输出信号：用来驱动 3 个气缸及 吸盘吸气放气的电磁阀需要 7 个输出信 号，2 个用来显示工作状态的开始、复 位信号指示灯。 3.2 PLC 控制系统软件调试。此 控制系统采用西门子 S7-200 系列 PLC226 型 CPU，该 PLC 共有 24 点输 入，16 点输出。此装置采用传感器检测 位置信号，PLC 控制其动作顺序。本程 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 序应用西门子 STEP7 编程软件在计算 机上编程，根据需要可用梯形图逻辑编 程语言（LED ） 、功能块编程语言 （FED）或语句表编程语言（STL）来 编程，这三种编程语言之间可以相互转 换。采用梯形图编程方法，将梯形图程 序输入到计算机，用指定的电缆及转换 器把计算机的 USB 端口与 PLC 的 RS485 通讯口相连，通过设置通讯端口 参数可以实现 PLC 与计算机之间的通 讯，就可以对程序进行在线调试。用西 门子 STEP7 开发软件在线调试，在线 调试时，梯形图上可实时显示程序的运 行状况，可对程序不足之处进行调整、 改进。 4、结束语 模块化生产加工培训系统 （MPS）集成了机电一体化专业学习中 所涉及的诸如电机驱动、气动、 PLC（可编程控制器） 、