仿真加工实验装置控制单元的设计与开发
48页 11400字数+说明书+开题报告+答辩稿+设计程序+系统各单元上载+6张图纸
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传感器IO地址.dwg
加工单元上载.mwp
加工单元的输出IO地址表.dwg
加工单元自动控制功能的工艺流程.dwg
工作材料封面附件材料.doc
控制面板连线图.dwg
机电一体化控制流程图.dwg
气动控制回路工作原理图.dwg
测试大纲.doc
答辩记录表.doc
系统各单元上载
设计程序
目 录
摘 要i
Abstractii
第一章 绪论 1
1.1 机电一体化的主要技术特征 1
1.2 机电一体化的应用与发展2
1.3 开发模块化自动生产系统的目的与意义 3
1.4 模块化自动生产系统的配置 4
第二章 加工单元的设计 5
2.1 加工单元的机构 5
2.1.1 加工单元的基本功能 5
2.1.2 加工单元的基本结构 6
2.2 PLC与其他工业控制器的比较 9
2.3 传感器的选取和输入I/O地址的设计 11
2.3.1 传感器的选取 11
2.3.2 传感器I/O地址设计 12
2.4 气动控制回路 12
2.5 HMI（人机操作界面）设计 13
2.5.1 HMI设备功能 13
2.5.2 加工单元的HMI 13
第三章 加工单元程序开发和调试 14
3.1 编程软件简介 14
3.1.1 STEP 7基本功能 14
3.1.2 软件界面及其功能介绍 14
3.2 加工单元的自动连续运行控制 16
3.2.1 控制任务 16
3.2.2 生产工艺流程设计 17
3.3 加工单元的I/O地址分配表 18
3.4 加工单元的程序设计 19
3.5 程序调试 19
第四章 总结与展望 23
4.1 工作总结 23
4.2 技术展望 23
参考文献 25
致谢 26
附录 27
摘 要
机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力，又是开启我国机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。现在化的自动生产设备几乎说都是机电一体化设备。本文通过研究PLC的控制系统并设计出PLC控制程序，实现模块化生产加工系统（MPS）的加工单元对加工工件进行模拟钻孔加工及钻孔质量检测，并通过旋转工作台模拟物流传送的过程。论文首先简单介绍了机电一体化的定义、主要技术特征和发展；然后从MPS本身的特征出发介绍了系统的特点的和在教学中的作用；其次讲述了加工单元功能、控制单元（各种控制比较）、检测单元、驱动单元的设计；论文最后介绍了STEP 7编程软件、加工单元程序开发和调试。
关键词：机电一体化，PLC，MPS，控制系统 Mechatronics?is not only?mechanical and electrical?industries?to revitalize traditional sources?of fresh?blood and?power, but also?open the?product mix?of?mechanical and electrical?industry, industrial restructuring?key to it.?The?automatic production equipment?is now?almost?said to?electromechanical integration equipment.?This paper?studies?the control system of PLC and PLC control program designed Modular Production System (MPS) of the processing unit the simulated work piece and drilling quality testing, and simulated of logistics and electrical integration, the main
?technical features?and development;?and then?proceed?from?the characteristics of?MPS?itself,?the characteristics of?the system are introduced?and?in the teaching role; Secondly processing unit describes the?functions,?the control?unit (various control?Comparison), the detection?unit, drive?unit?design;?paper finally?describes the programming software?STEP 7, the processing?unit
program development and debugging.
Key Words：Mechatronics; Programmable logic controller; Modular production system;
Control system
开发模块化自动生产系统的目的与意义
传统的工程学科教学中，通常做法是各门课程单独传授，学生很少有机会了解各种技术在实际工程中是如何被综合性应用的。学生在学习专业课程时，每门课程虽然都有相应的实验，但这些实验都是各自独立进行的。在很多情况下，实验中所使用的设备和器件很多都是实验室专用的，与工业生产中所使用的实际设备和器件有着较大的差异。自动化技术是一门融机械、电气、电子及计算机等技术于一体的综合技术，在这种技术中，不同领域和层次的知识与能力融会在一起。与其他工程领域相比，在自动化生产中所使用的生产设备都是资金密集型的。因此，一方面，一般教学或培训单位是没有经济实力专门为教学购置真实的、昂贵的自动化生产系统的；另一方面，拥有自动化生产系统的企业，因经济原因而不愿将其作为实训设备给学生使用。这样，学校在传授自动化技术时，只能用模型或采用计算机仿真作为一种弥补的手段，但采用模型或计算机仿真的手段，学生无法学到真实生产系统所需的知识。从某种意义上说，这样培养出来的学生是“半成品”，学生走上工作岗位后，面对实际的工业生产设备、器件仍然感到陌生，需要经过较长的工作岗位适应期。
为使自动化专业的学生在学习过程中，有机会将所学到各门专业课的知识综合性地应用到接近于生产实际的过程中，为他们走上工作岗位后应用这种新知识打下基础，我们设计开发一套完全接近于生产实际的模块化自动生产系统，并配备了先进的软、硬件。
学生通过模块化自动生产系统的学习，对机械、电气、电子及计算机等技术的综合应用能力得到很大提高，使培养（培训）目标与企业的要求更贴近。在维修电工高级工、技师的社会化培训和鉴定中，模块化自动生产系统是体现国家职业标准一个很好的设备。
1.4 模块化自动生产系统的配置
建成后的模块化自动生产系统，是一个获得专业知识、技能综合应用能力的理想学习平台，它是由供料单元、检测单元、加工单元、搬运单元、分拣单元五个单元组合而成，可完成对多种工件进行检测、搬运、加工、测量、组装、传送和分类的加工任务[2]。该系统拥有电容式、电感式、光电式等多种传感器，还有多种气动元件、机械传动装置及控制电磁阀，每个加工工位都有一台西门子S7-200的可编程控制器，可编程控制器通过控制硬件能独立完成本单元一个加工过程，这样有利学生分组学习。而将各工位的可编程控制器联在一起集成为系统后，就组成了一个模块化自动制造系统。这套设备所用元件均为工厂实际使用的工业级产品，能真实地模拟出流水作业型自动加工设备的工况，可对学校学生和工厂的专业技术人员进行模拟工厂环境的技术培训。
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