系统综合实验.doc

MPS自动化生产系统综合实验指导书自动化生产系统综合实验自动化生产系统综合实验一、自动化生产系统综合实验平台简介自动化生产系统综合实验就是要给学生提供一个这样的教学实验环境，在自动化生产方面对学生进行全方位的培养，加强学生应用能力、创新能力、团队合作精神、沟通能力以及发现问题、分析问题和解决问题的能力。自动化生产系统综合实验是采用物理模拟和实际控制系统者相结合的、网络化的、覆盖现代企业自动化和信息化新技术、新概念的教学实验平台。在此平台上为本科生开设有关现代生产技术、方法、概念等单项和综合性大实验。自动化制造综合教学实验系统是按照与实际生产加工系统相同的控制模式和组成结构，构成生产加工系统中的每一个工作单元都有独立的电气及可编程器控制单元和运行执行机构。控制单元之间通过现场总线连接在一起。每个加工单元的运动执行机构相互联系，协作完成工件输送、加工、装配、检测和储存等。实验平台采用模块化设计，每个单元能够完成相应的功能，各个工作单元也可以独立用于一组或一个学生的教学实验；多个单元可以相互组合，并可根据学生的教学要求相互组合成实验系统，完成综合性大实验。自动化制造综合教学实验系统可以和上层的制造执行系统（MES）集成，全方面模拟生产车间的运行管理。自动化生产系统教学实验平台采用模块化结构，既要完全体现实际的生产加工系统，又要考虑小型化、模块化、可重构、易操作、安全性，满足学生教学实验的不同需求。二、实验平台的主要组成与结构实验系统采用递级分布式控制，车间层采用以太网，制造系统底层采用工业界常用的PROFIBUS、RS-485工控网络，其控制结构见图1。车间层有MES（制造执行系统）软件，自动化制造系统层有组态监控软件，设备层有单元控制PLC软件。图1 系统控制系统硬件结构1、MES（制造执行系统）2、生产系统（主要有以下六个工作单元）（1） 盘式供料单元（2） 工件检测单元（3） 工件加工单元（4） 工件搬运单元（5） 工件安装单元（6） 分类储存及立体仓库单元3、生产系统监控系统系统的组成和布局图见图2和图3。 总控微机盘式供料单元工件检测单元工件加工单元工件搬运单元工件安装单元分类储存及立体仓库单元图2 系统的组成和布局简图图3 系统的组成和布局图片在自动化制造系统中，每一个工作单元就是一个典型的机电一体化仓储、检测、加工、搬运、安装、存储设备。它有独立的控制系统、气动系统和机械系统，能够独立完成相应的功能，可单独进行实验。每个工作单元又可分成以下几个主要部分：（1） 机械功能模块组（2） 实验底板（3） 控制面板（4） 电器控制主板（5） 可编程控制器（6） 底架 图4 工作单元图片三、实验平台能完成的主要教学内容用本教学培训系统可以完成以下几方面的教学培训内容：（1） 机械及传动技术（2） 气动技术（3） 电气电子技术（4） 传感器技术（5） 可编程控制器技术（6） 自动控制技术（7） 测量技术（8） 通信技术（9） 工控组态软件（10） MES（制造执行系统）和车间生产管理（11） 物料传送技术（12） 系统设计、系统开发、系统调试技术（13） 系统优化、故障诊断和维护除了能完成上面的具体技术培训内容外，通过本系统的培训学生可以在下面几方面得到锻炼：（1） 创新精神（2） 协作精神（3） 组织能力（4） 综合能力四、实验平台的主要特点和创新该平台采用物理模拟和实际控制系统相结合，既能符合实验要求，又能体现真实的制造环境。主要的特点和创新归纳如下：l 采用物理模拟的、实际控制系统相结合的方法建立教学实验系统。l 所有教学实验系统进行集成，在计算机网络环境下形成教学实验平台。l 集气动、电动、传感器、机械、电子、PLC、计算机、网络、软件开发和应用为一体，提供全方面机电一体化的综合实验。提高了学生的工程实际工作能力。l 实验系统采用模块化设计，学生可以根据制造工艺过程的要求组成所要求的加工系统。锻炼了学生的创造性思维。l 制造系统控制软件采用可重构组态软件，学生可以根据具体的制造系统组态，形成相应的控制系统。培养了学生的创造性思维和工程实际工作能力。l 模拟实际企业的车间管理，提高了学生对现代企业车间管理技术、方法和运行模式的认识。l 实验系统覆盖企业信息化和制造自动化，学生得到了现代制造技术的综合性培训。l 实验平台具有集成性和扩展性，可以把其它的制造系统集成到该平台，开发更多的实验。在该实验平台上进行实验。学生得到了全面综合的锻炼，激发了学生的学习兴趣，理论知识和实践紧密结合，提高了学生的动手能力，提高了学生综合分析问题、解决问题的能力，拓展了学生的知识面，培养了学生的创新能力。五、实验教学内容和计划根据学校相关专业课程和实验的要求，在该实验平台上计划开设单项基础实验和综合实验。单项基础实验有：1. 气动技术实验（4学时）2. 传感器技术实验（4学时）3. 可编程逻辑控制（PLC）应用技术实验（4学时）4. 工控网络实验（2学时）综合实验：1. 工控组态实验（6学时）2. MES（制造执行系统）（4学时）本综合实验平台有2套模块化生产系统，共12个工作单元，每个批次可以有12个学生，每个学生单独使用一个工作单元，保证了学生的实验效果。每6个学生为一个小组，在各自完成自己实验任务的基础上，合作完成整个生产系统的综合实验。六、总结本实验的建设为学生提供了一个从车间生产管理、车间自动化制造系统到自动化仓储、检测、加工、搬运、存储设备的综合实验平台，它涉及机械、气动、电动、电气、电子、传感器、检测测量、工业网络、工控计算机、工业控制、PLC、组态软件监控、生产管理和实时数据采集等。学生既可以完成单独的单项实验，如PLC、工件检测和测量等，也可以在完成各个单独的实验后，完成综合性的实验，如整个自动化生产系统组态监控，和MES集成运行。本实验平台提供的是模块化组件和工作单元，学生可以设计一个制造单元或系统，然后进行组合，学生自己设计工作单元或系统的控制软、硬件，然后进行开发调试，并且实现和组