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模块化 生产 系统 硬件 设计 含有 CAD 文件

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南京理工大学泰州科技学院毕业设计（论文）任务书系部：机械工程系专 业：机械工程及自动化学 生 姓 名：王志鹏学 号：05010234设计(论文)题目：模块化生产系统硬件设计起 迄 日 期:2009年3月9日 6月14日设计(论文)地点:南京理工大学泰州科技学院指 导 教 师:王荣林专业负责人:龚光容发任务书日期: 2009 年 2月26日任务书填写要求1毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经学生所在专业的负责人审查、系部领导签字后生效。此任务书应在第七学期结束前填好并发给学生；2任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴；3任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及系部主管领导审批后方可重新填写；4任务书内有关“系部”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号；5任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标GB 77142005文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性；6有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 74082005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。毕 业 设 计（论 文）任 务 书1本毕业设计（论文）课题应达到的目的： 要求按照毕业设计论文的题目，应用已学过的理论知识及所查阅的相关资料，结合实验室已有设备，进行硬件PLC应用系统设计。通过本次毕业设计，可以检验学生是否能把所学的理论运用到实际中，也可以锻炼学生分析问题和解决问题的能力。2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：本设计要求学生根据实验室已有MPS设备，设计PLC电路控制图，并学习Protel等软件在机电硬件设计中的应用，具体要求如下：(1）查阅资料（不少于15篇）。翻译一定量的外文资料（不少于3000汉字）。撰写开题报告及文件综述（不少于2000汉字）；(2）完成MPS生产系统的总体方案设计和信号流图设计；(3）完成系统硬件系统设计；(4）完成接线板PCB制版设计；(5）给出编程定义地址并配合软件设计人员完成系统整合；(6）撰写设计说明书。毕 业 设 计（论 文）任 务 书3对本毕业设计（论文）课题成果的要求包括毕业设计论文、图表、实物样品等：课题成果内容包括：(1) 相关资料的英文翻译；(2) MPS系统的硬件设计、以及信号流图；(3) 毕业设计论文。4主要参考文献：1 徐双庆,陈学光,李晶. 国内外模块化理论研究综述J. 科技管理 究,2008,(9).2 张君艳. PLC技术在工件提取系统中的应用J. 机电工程技术,2008,(2).3 于永初,刘媛媛,等. 模块化标准提升零部件企业核心竞争力J. 现代零部件,2007,(2). 4 孙树文,杨建武,张慧慧. 机电一体化教学培训系统的设计与实现J. 中国现代教育装备,2007,(6). 5 牟小俐,邓毅,汪洋. 面向21世纪的柔性制造模式模块化生产J. 科技管理研究,2007,(9). 6 李颖,杨健,陈宽. 生产加工的模块化实验教学系统J. 液压与气动,2004,(6).7 祁桂梅. 模块化生产技术J. 机电新产品导报,2004,(7). 8 吴曦,张慧慧,郑刚,孙树文. 可视化技术在模块化生产加工系统中的应用J. 液压与气动,2004,(9). 9 俞秀金,戴一平. 机电一体网络化实验设备J. 机电一体化,2003,(5).10 范永胜，王岷. 电气控制与PLC应用M. 第三版，北京：中国电力出版社，2004.11 陆宝春，张卫，路建萍. 电气与PC控制技术M. 南京：南京理工大学出版，2000.12 王积伟, 章宏甲,等. 液压与气压传动M.北京：机械工业出版社，2005.13 姜继海,等. 液压与气压传动M. 北京：高等教育出版社，2000.14 FX系列特殊功能模块用户手册.15 吕炳仁.Protel99SEM. 天津：天津科学技术出版社，2006. 毕 业 设 计（论 文）任 务 书5本毕业设计（论文）课题工作进度计划：起 迄 日 期工 作 内 容2009 年3月9日 3月28日3月29日 4月15 日4月16日 5月15日5月16日 6月8日6月9日 6月14 日学生查资料，根据题目写开题报告（文献综述）、翻译一篇与题目相关的外文资料；研究MPS生产系统，学习protel软件；根据题目的要求，完成MPS生产系统的总体方案设计和信号流图设计，完成系统硬件系统设计，画出硬件原理图；完成接线板PCB制版设计，给出编程定义地址并配合软件设计人员完成系统整合，撰写并打印设计说明书，整理相关资料；准备论文答辩所在专业审查意见：负责人： 年 月 日系部意见：系部主任： 年 月 日南京理工大学泰州科技学院毕业设计(论文)前期工作材料学生姓名:王志鹏学 号：05010234系部:机械工程系专 业:机械工程及自动化设计(论文)题目:模块化生产系统的硬件设计指导教师:王荣林助教 (姓 名) (专业技术职务)材 料 目 录序号名 称数量备 注1毕业设计(论文)选题、审题表12毕业设计(论文)任务书13毕业设计(论文)开题报告含文献综述14毕业设计(论文)外文资料翻译含原文15毕业设计（论文）中期检查表12009年5月 南京理工大学泰州科技学院本科生毕业设计（论文）选题、审题表系部机械工程系指导教师姓 名王荣林专业技术职 务课题名称模块化生产系统硬件设计适用专业机械工程及自动化课题性质ABCDE课题来源ABCD课题预计工作量大小大适中小课题预计难易程度难适中易课题简介生产型企业，大量使用自动化生产线，而目前普遍采用PLC控制，由于PLC稳定可靠的性能决定的。本课题结合实验室已有设备，进行改造设计。包括硬件设计，采用Protel软件绘制电路板，以及PLC，传感器等的之间的连接。定义相关的地址，为软件开发人员提供可靠的编程硬件条件。利于应用型人才培养。课题应完成的任务和对学生的要求课题应完成的任务:1. 应用Protel实际模块化生产系统的外部接线电路板；2. 绘制整个系统的硬件接线图；3. 与软件设计人员共同调试运行系统。对学生的要求:1. 学习掌握用Protel设计PCB板；2. 掌握PLC的具体系统设计。所在专业审定意见： 专业负责人(签名)： 年 月 日注：本课题由 王志鹏 同学选定，学号： 05010234 注：1该表由指导教师填写，经所在专业负责人签名后生效，作为该专业学生毕业设计（论文）选题使用；2有关内容的填写见背面的填表说明，并在表中相应栏内打“”； 3课题一旦被学生选定，此表须放在学生“毕业设计（论文）资料袋”中存档。填 表 说 明1该表的填写只针对1名学生做毕业设计（论文）时选择使用，如同一课题由2名及2名以上同学选择，应在申报课题的名称上加以区别（加副标题），并且在“设计（论文）要求”一栏中说明。2“课题性质”一栏：A产品设计；B工程技术研究；C软件开发；D研究论文或调研报告E其它。3“课题来源”一栏：A自然（社会）科学基金与省（部）、市级以上科研课题；B企、事业单位委托课题；C校、院（系）级基金课题；D自拟课题。4“课题简介”一栏：主要指该课题的背景介绍、理论意义或实用价值。 本科毕业设计说明书（论文） 第 47 页 共 47 页1 引言MPS(modularize process system)即模块化生产系统, 是一个集机、电控制技术于一体的综合性自动化控制系统,囊括了电机驱动、气动、PLC(可编程控制器)、传感器等多种技术, 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，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。MPS系统一般有6个工作站, 它们分别为上料检测工作站、上料搬运工作站、加工处理工作站、工件装配工作站、存储搬运工作站和分类存储工作站。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。PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，各工作站均采用独立的PLC 进行控制，在工业控制领域中应用非常广泛。1.1 课题研究背景在有6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、电工电子技术、传感器技术、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。本次的课题就是在我们学校拥有MPS设备的背景下完成的。1.2 模块化生产系统模块 (module) 及模块化 (modularity) 的概念最初来源于产品生产领域, Starr于1965年在 哈佛商业评论 上提出了一个全新的概念模块化生产 (modular production) 。在有形产品生产和计算机软件开发过程中, 模块概念得到了广泛的应用。Starr(1965)指出, 为满足用户对于产品种类最大化的需求, 企业要发展模块化生产的能力和与之相匹配的管理能力。此后, 模块的定义几经变化, 内容逐步充实扩大, 涵盖范围也越来越广。1.2.1 模块化生产系统的概念所谓模块, 引用最多的是Baldwin和Clark的定义: 指可组成系统的, 具有某种确定独立功能的半自律性的子系统, 可以通过标准化的界面结构, 与其它功能的半自律性子系统按照一定的规则相互联系而构成的更加复杂的系统 1 。模块化是指把一个复杂系统或过程根据系统规则分解为能够独立设计的半自律性子系统的过程；或者是按照某种联系规则, 将可进行独立设计的子系统统一起来构成更加复杂的系统或过程, 这样通过模块化, 一个复杂的系统就可以分解为一系列相互独立的具有特定功能价值的模块。在遵循统一界面规定的前提下, 各模块进行半自律性独立动作, 同类模块之间可进行替代, 从而可根据需要, 组成不同的复杂系统。青木昌彦的定义认为, 对具有可分解性的系统各部件联系规则的六种“模块化操作”, 可以实现复杂系统的创新 2 。1.2.2 模块化生产系统的发展史人类对柔性制造模式的探索, 从最初的组合机床生产线到20世纪70年代兴起的柔性化制造系统(FMS), 再到80年代的柔性化制造工厂(FA)、计算机集成制造(CIM)和后来在日本广为流行的细胞式生产系统(Cell Production System), 都已经经历了几十年 3 。每一种制造方式的研究都能找到大量的相关文献。 20世纪90年代以后, 模块化生产受到瞩目。哈佛大学商学院的Ballwin和Clark于1997年在哈佛商业评论上发表一篇题为“模块化时代的管理”的文章, 模块和模块化的研究日益引起学者重视。Ballwin和Clark于2000年指出, 模块化具有时代的革命性意义, 当今产业已经步入模块化技术快速发展时期。近年来, 模块化理论越来越应用到工业领域, 尤其是制造业, 出现了“模块化的生产”的概念。在传统生产模式下, 市场需求的多品种、小批量的特点给企业造成很大压力, 企业在增加柔性的同时, 又往往不得不接受成本上升的事实。但在模块化生产方式下, 企业只需在统一的产品界面标准上安插不同的产品模块就能实现目的, 不仅成本低, 而且最大限度地实现了顾客价值, 提升企业竞争力。模块化的思想给柔性制造带来新的理念, 它打破了传统柔性制造的一贯做法, 将对制造业的发展带来深刻影响 4 。1.2.3 模块化生产系统的关键技术我们实验室的MPS生产系统是以电感应式传感器、光电传感器、漫射式光电传感器为辅助元件，用这些元件来采集开关数字信号。然后把这些数字信号输入核心部件PLC的输入印象寄存器，通过里面的程序处理输入信号，最后把处理的结果送给输出印象寄存器，来驱动电机、气动控制元件、气动执行元件和机械手等。PLC直接与MPS自动线相连，处理从自动线输入的各种位置及检测信号，同时根据自动线的运行情况，输出各种控制信号，控制自动线上的各种气缸工作，吸盘的吸放和电机的起、停等。1.2.4 模块化生产系统的特点传统的柔性制造模式都致力于单个企业内部设计和制造过程效率的提高, 在缩短响应时间方面非常有限, 而模块化生产能在更大程度上提高响应速度, 表现在:(1) 模块化生产往往突破了单个企业的限制, 在更大范围内实现资源整合, 各个模块制造商和模块整合商为了在竞争中取胜, 都专注于提高各自模块的核心竞争力, 集中力量, 不断提高产品质量、缩短设计和制造周期。(2) 模块化生产使同步化操作成为可能, 从而缩短总的交货时间。 (3) 产品的模块被生产出来之后, 再根据所接到客户订单要求, 在模块组装企业或再下游环节进行组装, 从而实现延迟生产。 (4) 创新: 就是设计者能够修改模块。在增量创新中, 模块的核心技术和模块之间的界面规则都没有重大变化。(5) 核心: 就是要模块内部的核心技术发生变化, 但界面规则并没有变化。 （6）焦点: 成为关注的重点, 而产品的制造过程则被放到了关注的次要位置, 于是简化了生产环节, 从而降低了成本, 降低了价格, 增强了产品竞争力。随着模块化技术的革新, 模块化的产品生产被转移到了劳动力低廉的发展中国家, 劳动力成本大大降低。具体结果如表1.1所示 5 。表1.1 几种柔性生产模式的比较几种柔性生产模式的比较交货速度创新能力个性化实现成本组合机床生产线中中较强较大FMS、FA、CM较快较强强大细胞式生产较快较强强低模块化生产快强很强低1.2.5 工件在MPS系统上被加工的流程和步骤MPS工件形状是圆柱体，其中红色、黑色工件的材质是塑料， 白色工件的材质是铝合金。工件毛坯直径相同，高度不同，尺寸为25mm合格。工件在自动线上的加工过程是上料单元从料仓里分离出工件毛坯，用真空吸盘吸住，通过摆动汽缸将工件毛坯放到下一站在检测单元的检测平台上；检测单元收到上料单元送来的毛坯后，通过电感和光电传感器判断工件毛坯的材质和颜色，然后启动升降汽缸将检测平台提起。在检测单元上部有一位移传感器检测工件的高度，高度合格的毛坯通过滑道送到加工单元，不合格的毛坯送到检测单元的毛坯废品仓。加工单元由四工位回转工作台(分上料、加工、检测和下料工位)、钻孔、夹紧和检测装置构成。回转工作台由电机驱动，通过电感式接近开关来确定工作台的回转位置。夹紧汽缸在钻孔过程中夹紧工件，防止松动。加工后的工件在检测工位进行钻孔尺寸的检查，这是确保工件加工质量的必要措施。根据工件加工的合格与否，提取单元将加工后的工件送往码垛单元的传送带上或加工废品仓。码垛单元有3个滑道分别存放红色、白色和黑色3类工件。每个滑道的舱门由小汽缸驱动，根据工件在检测单元检测的结果，不同的舱门开闭实现工件成品的自动分类码放 7 。工作流程如图1.1所示。检测单元空压机进料单元加工单元输送单元操作手单元分类储存单元机械手工作单元图1.1MPS模块化自动生产系统工作流程1.3 本课题研究的内容本设计研究的内容主要包括以下几个方面：（1） MPS生产系统总体结构的设计；（2） MPS生产系统各工作站工作流程的设计；（3）MPS生产系统有关机械方面的设计，如气动控制回路、气动执行元件、气动控制元件等（机械部分）；（4）MPS生产系统有关电器方面的设计，如PLC的选型、I/O口的接线原理图及分配、PCB板的绘制（电器部分）。1.4 本课题的目标硬件部分完成之后，与编程人员协作，通过程序控制各个单元使他们能够协调工作。2 MPS系统总体方案的制定2.1 生产线总体设计方案 根据被加工工件的特点和生产批量大小, 相应的生产线配置也有所区别, 我们共设计了两种供选择的方案，并根据方案的优劣选择适合我们学校实验室的方案。两种设计方案分别为：转台式生产线和直线式生产线。2.1.1 方案一：转台式生产线转台式生产线主要由回转转台、实验台、气源装置及机械手等部分组成。转台回转速度可以根据生产节拍自动调节；转台可采用分为气动式或液压式。转台式生产线布局图如图2.1所示。传动装置 机械手转台 工位图2.1 钻台式生产线2.1.2 方案二：直线式生产线 直线式生产线的工件加工顺序为：供料检测单元、机械手搬运单元、加工单元、安装单元、机械手搬运单元、分类单元，布局图如下图2.2所示 8 。供料检测单元机械手搬运单元加工单元机械手搬运单元分类单元安装单元加工顺序图2.2 直线式生产线2.2 总体设计方案的选择方案1中，生产线的工位呈圆形分布，特点是工艺布局简单, 只适合于大批量、同品种工件生产。而我们设计要的是：贴近实际生产的生产线，它的产品具有多样性，并且可以根据工件的要求灵活调整。同时由于生产的产品大小不一，如果按圆形分布，对直径方向的尺寸要求较严格，而车间的空间有限，显然方案1是不符合生产要求的。方案2中，生产线呈直线形分布，可以很大节约空间，节约了成本；工件的移动是通过机械手搬运的，避免了复杂和大型传动结构的设计。因此我选择方案2，该直线性的生产线可以很好的满足我们实验室的需要。3 直线式生产线总体设计3.1 系统的基本组成根据我们实验室小型化生产线的需要，我们将生产线系统的基本构成分成以下六个单元：供料检测单元；搬运单元；加工单元；安装单元；搬运单元和分类单元。3.2 系统的基本布局本设计对生产线总体设计采用方案2中直线排列的方式。布局介绍：该方案的生产线总体是按照六个工位进行规划的，系统用机械手搬运工件。生产线布局如图3.1所示：图3.1 MPS生产系统现场3.3 各单元的基本功能3.3.1 供料检测单元的基本功能在自动操作模式下，料仓中有工件，各个执行机构都在其初始位置。当接触启动按钮时，供料单元的执行机构将把存在料仓中的工件取出并传送出去，并且只要料仓中有工件，此工作就继续，即自动连续运行。在运行的过程中，当接触停止按钮后，或者当料仓中无工件时，供料单元应该在完成了当前的工作循环之后停止运行，并且各个执行机构应该回到初始位置。在启动前，供料单元的执行机构若不在初始位置，料仓中若无工件，则不许启动。检测单元首先对工件的颜色及材质进行识别，并将识别的结果储存起来。然后将工作平台升至工件上端，对工件进行高度的测量，根据测量的结果对工件进行分流，设定满足某一个尺寸范围的工件（合格品）从上滑槽分流出去，将不满足条件的工件（不合格品）从下滑槽分流出去。最后，执行机构都返回到初始位置。如下图3.2为第一站工作流程图：开始开机供料电机判断是否有料？气缸上升上升是否到位？检测黑白输出颜色信号和到位信号工件是否被取走？气缸下降YesNo Yes No Yes No下降是否到位？ 结束图3.2 第一站工作流程图3.3.2 搬运单元的基本功能开始在手动操作模式，各执行机构处于初始状态的情况下，当按下启动按钮后，摆动汽缸将驱动摆臂从右端摆到左端，然后摆臂汽缸、提取汽缸依次伸出。提取汽缸伸出到达下端时吸取工件，吸到工件后，再按照先提取汽缸后摆臂汽缸的顺序依次缩回。接着摆臂汽缸摆回到右端，按照工件是否合格的情况下将工件送出或放入到本单元的滑槽中，合格工件送出，不合格工件放入滑槽。送出时，摆臂汽缸、提取汽缸依次伸出，然后放下工件再返回。在控制中，可通过一个具有自锁功能的控制开关的信号来设定工件是否合格的状态 9 。如下图3.3为第二站工作流程图：回原位前站有工件？ No前臂伸出 Yes机械手前臂伸出机械手下降机械手下降放工件夹工件前臂缩回机械手上升机械手上升前臂缩回机械手左转机械手右转到位后站工位是否空？结束No Yes注：回原位就是上电后机械手臂转向前站图3.3 第二站工作流程图3.3.3 加工单元的基本功能开始在手动操作模式，各执行机构都处于初始状态，且在1号工位上有工件的情况下，当接触启动按钮时，旋转工作台转动一个工位，对工件将进行钻孔加工；钻孔加工后，旋转工作台再转动一个工位，将经过钻孔加工的工件送到3号工位进行钻孔质量的检测，并将检测的结果储存起来；最后，检测后的工件被送到4号工位，同时检测结果被转存到另一个存储单元中，4号工位的工件由人工取走。如下图3.4为第三站流程图：工位一有工件？ No向前站发信息 Yes结束工作台旋转工作台是否到位？ No工作台停转 Yes钻孔电机旋转下降工作台旋转次数N=2？检测器下降检测正次品发出信号下降到位？ No 探测臂伸出Yes探测检测器上升给第四站发出信号钻孔电机上升探测臂缩回图3.4 第三站工作流程图3.3.4 安装单元的基本功能该站上有两个料筒，里面装有黑白两种小工件。当大工件被加工检测过后，第五站将合格的大工件搬运到安装台上，此时第四站通过同步带带动吸嘴将小工件竖直向下安装到大工件钻好的孔里面。安装好后，回复到原位，同时给第五站一个信号，让机械手将安装好的组合件搬走。如下图3.5为第四站工作流程图：开始三站有无工件送出？Yes是否为废品？送信号至5站YesNo传送工件颜色信号装配气缸上升3秒是否到位？ No报警 送料气缸向后或向前Yes推料气缸工作停止工作装配气缸下降抓工件装配气缸送工件至5站装配气缸下降返回结束图3.5 第四站工作流程图3.4.5 搬运单元的基本功能第五站接收到第三站（加工站）的检测信号后，将废品通过机械手直接放入废料筒，将合格品搬运到安装台上，等第四站（安装站）将小工件安装好后，机械手将组合件搬运到分类站。如下图3.6为第五站工作流程图，图3.7为机械手动作流程图：开始转回上一站结束前站工件到位？No结束接受前站工件颜色信号Yes废品 Yes气爪下降到位气爪下降No气爪抓紧1-2秒气爪抓紧1-2秒气爪上升到位气爪上升到位长短气缸伸出到位气爪上升到位短气缸缩进到位长气缸缩进到位气爪下降到位放松气爪下降到位气爪下降到位气爪放松1-2秒气爪放松1-2秒长气缸缩进到位气爪上升气爪上升到位气爪上升到位工件装配完否？气爪抓紧1-2秒长气缸伸出到位NoYes图3.6 第五站工作流程图开始回原位机械手前臂伸出前臂伸出机械手下降机械手下降夹工件放工件机械手上升前臂缩回前臂缩回机械手左转机械手右转到位结束图3.7 机械手工作流程图3.4.6 分类单元的基本功能将第五站搬运过来的组合件按照大小工件的黑白组合进行分类放入仓库，同时触摸屏对零件的入库情况进行统计，也可以对PLC的程序进行读写、软元件监控。如下图3.8为第六站（立体仓库）工作流程图：开始回原位5站是否有工件送到？NoYes颜色判别白白？颜色判别白黑？颜色判别黑黑？颜色判别黑白？No No No No计数4计数3计数1计数2横轴、竖轴步进电机装入脉冲数量横竖轴步进电机移动横竖轴移动到位工件推入仓库结束图3.8 第六站工作流程图3.4 各单元的总体设计3.4.1 供料站的总体设计供料检测单元其主要结构组成为：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、运转模块、走线槽和铝合金板等。(1) 接线端口I/O接线端口，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）线路都接在该端口上，通过信号电缆线连接到PLC上。它有24个输入接线端子和24个输出接线端子，在每一路输入、输出上都有LED显示，用于显示相应的输入、输出信号状态，供系统调试使用。并且，在每个端子旁都有数字标号，以说明端子的位地址。接线端口通过导轨固定在铝合金板上。(2) 气源处理组件气源处理组件，它是气动控制系统中的基本组成器件，作用是去除压缩空气中所含的杂质及凝结水、调节并保持恒定的工作压力。在该气源处理组件的气路出口处安装一个气路开关，用于关闭气源，使之不再向工作气路送气。在使用时，应注意经常检查过滤器中凝结水的水位，在快超过最高标线时，必须排放，以免重新吸入。(3) 进料模块进料模块，用于存储工件原料，并在需要时将料仓中的工件分离出来，为转送模块取走一个工件做好准备。该模块主要由料仓、推料杆、双作用气缸、磁感应式接近开关、对射式光电传感器组成。其中，推料杆的作用是将工件从料仓的底部推出，它是固定在气缸活塞杆上的，由气缸驱动它的动作。它的工作原理是：工件垂直叠放在料仓中，推料杆位于料仓的底层并可从料仓的底部通过，当料杆在退回的位置时，它与最下层的工件处于同一水平位置。当气缸驱动推料杆推出时，推料杆便将最下层的工件水平推到预定的位置，从而把工件移出料仓；而当气缸驱动推料杆返回并从料仓底部抽出时，料仓中的工件在重力的作用下，就自动向下移动一个工件，为下一次的工件分离做好准备。其气动控制回路如图3.10所示。图3.9 气动控制回路1 气源 2电磁换向阀 3单向节流阀 4推料气缸5不可调节流阀 6压力继电器 7泄压口 8-电磁换向阀9摆动气缸 10单向节流阀 11气控单向阀 12-电磁换向阀上图中1为气源部分通过手动换向控制气源是否为系统提供符合要求的压缩气体; 4为推料气缸, 它将工件从料仓推出至预定位置, 单向节流阀3可调整推料气缸的往复速度, 电磁换向阀2控制推料气缸的往复运动。9为摆动气缸, 它将工件从料仓出口送至下一个工作单元, 单向节流阀10可调整摆动气缸的摆动速度, 电磁换向阀12 除了控制摆动气缸的往复运动外, 还和气控单向阀11结合起来, 成为一种安全保护措施。一条现代化的自动生产线, 在设计过程中除了考虑所要实现的动作以外, 还应考虑安全问题。当在生产过程中出现故障时, 必须要马上急停, 并且要求急停后保持在当前的位置上，这种情况下可采用三位换向阀的位置控制回路。其中位机能有封闭式、加压式和泄压式等。若使用中位封闭式换向阀的位置控制回路, 当换向阀处于中位时, 气缸两腔和气管中的压缩空气被封闭在其中, 由于气体的可压缩性能, 致使气缸和气管中的气体被压缩, 气缸不能马上停下来, 而会有一定的运动位移, 所以这种回路应用于对气缸停留位置要求不十分严格的场合。若使用中位加压式换向阀的位置控制回路, 由于此时使用对称的执行器 (直线气缸或摆动气缸) , 气压有效作用面积相等, 那么当外负载的合力等于零时, 活塞也能停留在行程的任意位置上, 但是一般情况下外负载的合力不等于零, 因此活塞的停留位置就不固定。本系统中，阀11和12结合起来, 可保证急停后摆动气缸立即停留在当前位置上。具体实施时，阀10和11与摆动气缸安装在一起, 这样可最大限度地减小气体的有效压缩体积 1012 。在推料缸的两个极限位置分别装有一个磁感应接近开关，如图3.10所示。磁感应式接近开关的基本工作原理是：当磁性物质接近传感器时，传感器便会动作，并输出传感器信号。若在气缸的活塞运动上安装磁性物质，在气缸缸筒外面的两端位置各安装一个磁感应接近开关，就可以用这两个传感器分别标识气缸运动的两个极限位置。当气缸控制中，可以利用该信号判断推料缸的运动状态或所处的位置，目的是间接判断工件是否从料仓中分离出来及是否送到预定的位置。在传感器设置有LED显示用于显示传感器的信号状态，供调试时使用。传感器动作时，输出信号1，LED亮；传感器在不做动作时，输出信号0，LED不亮。图3.10 电感式接近开关在该模块料仓的底层位置，安装有对射式光电传感器的探头，用于检测料仓中的存储料的情况。该对射式光电式传感器由光纤和光电传感器主体组成。光电传感器（如图3.11所示）在工作中其光发射头始终是有光发出的，光发射与接受头相对布置，当光发射头与光接受头之间无障碍时，光线可以到达接受端，使传感器动作而输出信号1；当光发射头与光接受头之间有障碍物时，则光线被遮挡住，不能到达接受端，从而使传感器不能动作，而输出信号0。在传感器上有输出信号状态的LED显示，用于显示传感器的信号状态，以便于观察。传感器输出信号1时，LED被点亮；输出信号0时，LED熄灭。图3.11 红外线光电开关由此可知，在该工作单元中，料仓中有无存储料的情况，可以通过安装在料仓的底部的对射式光电传感器（如图3.12所示）的信号状态反映出来。在控制程序中，就可以利用该信号状态来判断料仓中有无存储料的情况，为实现自动控制奠定了硬件基础 13 。图3.12 位移传感器(4) 运转模块运转模块的功能是：抓取工件，并将工件传送到托盘上。其主要由转动气缸、摆臂、真空吸盘、真空压力检测传感器、真空吸盘方向保持装置和行程开关组成。转动气缸是摆臂的驱动装置，其转轴的最大转角为180,转角可以根据需要进行调整。转动气缸的转角调整方法如下：步骤1：松开凸轮固定螺栓；步骤2：移动相应的行程开关到预定停止位置；步骤3：旋转固定螺栓。在转动气缸的两个极限位置上装有一个行程开关，利用行程开关的信号状态来标识两个极限位置，其作用与传感器相同。在控制程序中，通过对该信号状态的判断来知转动气缸是否处于或达到极限位置。行程开关的状态是通过行程凸块的挤压来实现的。(5) CP阀组阀组，就是将多个阀集中在一起构成的一组阀，而每个阀的功能是彼此独立的。该阀组由二位五通的带手控开关的单侧电磁先导控制阀、二位五通的带手控开关的双侧电磁先导控制阀和三位五通的带手控开关的双侧电磁先导控制阀组成。用它们分别对推料缸、真空发生器和转动气缸的气路进行控制，以改变各自的动作开关。手控开关是向下凹进去的，需使用专门工具才可以进行操作。向下按时，信号为1，等同于该侧的电磁信号为1；常态下，手控开关的信号为0。在进行设备调试时，可以使用手控开关对阀进行控制，从而实现对响应气路的控制，以改变推料杆等执行机构的状态，达到调试的目的。(6) 识别模块该模块主要由3个传感器组成， 即电感传感器、电容传感器和漫射式光电传感器，用于识别工件的材质及颜色。可以识别金属与非金属的材质，可以将银白、红、黑三种颜色区分开。识别模块中的电感式传感器，电容传感器及漫射式光电传感器都属于接近开关类传感器。它们分别在以下情况下动作：(a) 电感传感器在有金属物质接近它时动作；(b) 电容传感器在任何物质接近它时都动作；(c) 漫射式光电传感器在接近它的物体反射回来的光线达到一定程度时动作。由它们的特性可知，单独使用三个中的任何一个传感器都不可能实现对一个工件的材质和颜色同时检测。但是，若它们组合起来对工件进行联合检测，就可以实现上述目的。传感器信号的真值表如表3.1所示。表3.1 识别模块传感器信号的真值表传感器材质及颜色金属、银白色 非金属、红色 非金属、黑色电感式接近开关光电式接近开关电容式接近开关1 0 01 1 0 1 1 1(7) 测量模块测量模块的作用是测量工件的高度。它由一个模拟量传感器和传感器支架构成。该模拟量传感器实际上是一个由电位器构成的分压器。该传感器与位置指示器一起构成一个测量工件高度尺寸的传感系统，由电阻式传感器将测量杆的位移量转变为电位器电阻值的变化，再经位置指示器转换为0-10V的直流电压信号输出。输出的电压值与测量杆位移量成比例关系。测量模块的支架是固定在一个小型气缸的气缸杆上的，该气缸的缸体是固定在升降模块的支架上的，当气缸杆向下伸出时，就带着测量模块向下运动，从而实现测量的目的。(8) 升降模块升降模块的作用是将工件由下方送到上方，准备检测和分流。它主要由一个无杆气缸、一个单作用直线气缸、一个工作平台、支架及传感器组成。其中，无杆气缸的作用是实现工作平台的升降，直线单作用气缸的作用是实现工件从工作台上推出。工作台与单作用气缸通过螺栓固定在一起，同时在通过螺栓固定在无杆气缸的滑块上。无杆气缸的缸体是固定不动的，缸体是空心的，缸体内部的活塞为永磁物质，在其外面的滑块内侧镶嵌着异性磁极的永磁物质。这样，当活塞在缸体内运动时，外滑块就在缸体外随之运动。固定在无杆气缸两端的传感器是磁感应式接近开关，其作用是用于判断滑块运动的两个极限位置。(9) 滑槽模块滑槽模块提供了两个物流方向。上滑槽可以将工件分流到下个工作单元，下滑槽可用于模拟不合格工件的流向。支架为一根铝合金型材料，为空心结构，在其四个侧面都用于固定的槽。(10) 电器通信接口地址MPS中的所有单元都是用PLC控制的，每个单元与PLC之间的通信电路连接是通过上面介绍的I/O接线端口实现的。在MPS系统中，各单元中的需要与PLC进行通信连接的线路（包括各个传感器的线路、各个电磁阀的控制线路及电源线路）都已事先连接到了各自的I/O接线端口上。这样，当用通信电缆与PLC连接好时，这些期间在PLC模板上的地址就固定了。要确定位地址就要看通信电缆所接的是哪个模板的接口，然后根据该模板所在的槽号来确定位地址；位地址的确定是很简单的，只要知道各期间是接到I/O接线端口的哪一位即可，因为I/O接线端口的位（标号）与PLC模板的位（标号）是一一对应的。(11) 供料单元的主要技术数据气源工作压力：最小6bar,最大8bar。I/O接口：开关量，6个输入/5个输出。输入用于传感器信号的传输，输出用于执行机构的控制信号的传输。3.4.2 搬运站的总体设计(1) 搬运站的基本功能该单元可以模拟提取工件、按照要求将工件分流的过程。(2) 搬运站的基本结构该单元主要由提取模块、滑槽模块、气源处理组件、I/O接线端口、CP阀组、真空发生器、真空检测传感器组成。(a) 接线端口I/O接线端口，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24个输入接线端子和24个输出接线端子，在每一路输入、输出上都有LED显示，用于显示相应的输入、输出信号状态，供系统调试使用。并且，在每个端子旁都有数字标号，以说明端子的位地址。接线端口通过导轨固定在铝合金板上。(b) 提取模块该模块实际上是一个“气动机械手”，它主要由两个直线气缸（提取气缸和摆臂气缸）、一个转动气缸及支架等组成。提取气缸安装在摆臂气缸的气缸杆的前端，用于实现垂直方向的运动，以便于提取工件。该气缸在结构上不同于一般的直线气缸，其气缸杆为空心结构，兼做气路使用；活塞位于气缸杆的中间，以便于使气缸的两端都能露在缸体的外面。在气缸杆的上端安装一个导气管，在气缸杆的下端安装着机械手，通过机械手提取工件。在提取气缸的两个极限位置分别安装有磁感应式接近开关，用语判断气缸的动作是否到位（极限位置）。摆臂气缸构成气动机械手的“手臂”，可以实现水平方向的伸出、缩回动作，在气缸的两个极限位置分别安装有磁感应式接近开关，用于判断气缸的动作是否到位（极限位置）。摆臂气缸安装在转动气缸的输出转轴上。转动气缸用于实现摆臂气缸的转动，其转角为180。在气缸的两个极限位置分别安装有磁感应式接近开关，用于判断气缸的动作是否到位（极限位置）。该转动气缸的结构不同于供料单元的转动气缸。(c) CP阀组本单元的CP阀组有4个电磁阀组成，其中3个为带手控开关的双侧电磁先导控制阀，另一个为带手控开关的单侧电磁先导阀。(d) 搬运单元的主要技术数据气源工作压力：最小6bar,最大8bar。I/O接口：开关量，7个输入/7个输出。输入用于传感器信号的传输，输出用于执行机构的控制信号的传输。3.4.3 加工站的总体设计(1) 加工单元的基本功能加工单元可以模拟钻孔加工及钻孔质量检测的过程，并通过旋转工作台模拟物流传送的过程。(2) 加工单元的基本结构加工单元主要由旋转工作台模块、钻孔模块、钻孔检测模块的组成。(a) 接线端口I/O接线端口，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24个输入接线端子和24个输出接线端子，在每一路输入、输出上都有LED显示，用于显示相应的输入、输出信号状态，供系统调试使用。并且，在每个端子旁都有数字标号，以说明端子的位地址。接线端口通过导轨固定在铝合金板上。(b) 旋转工作台模块旋转工作台模块主要由旋转工作台、工作台固定底盘、传动齿轮、直流电机、定位凸块、电感式接近开关传感器、漫反射式光电传感器、支架组成。在转动工作台上有4个工位，用于存放工件；在每个工位的下面都有一个圆孔，用于光电传感器对工件的识别。直流电动机用于驱动工作台旋转，它通过一对齿轮减速后将动力传到工作台。通过工作台的转动实现各工位上的工件的“流动”。电感式接近开关传感器用于判断工作台的转动位置，以便于进行定位控制。对于工作台的4个工位，分别有4个金属的定位凸块与之相对应，各凸块与工作台相对固定。当凸块接近电感式接近开关时，就会使电感式接近开关动作，输出“1”信号。用该信号可判断工作台是否转到了工位。光电式传感器固定在加工单元的铝合金底版上，在第一个工位的下方。当工作台转到第一个共位时，由于工作台在各个共位处都留有圆孔，光电式传感器发出的光线将直接穿过圆孔，而不被遮挡，即没有反射光线返回给传感器，则传感器的输出信号为“0”，如果此时在该共位上放上工件，则孔被工件挡住，工件将光线反射给传感器，则传感器会输出信号“1”。利用光电传感器信号的变化即可判断是否有工件放到了第一个工位上。(c) 钻孔模块钻孔模块实现的是钻孔加工过程。钻孔模块主要由钻孔气缸、钻孔电机、钻孔向导装置、加紧气缸、钻孔模块支架等组成。钻孔电机用于实现钻孔的动作，是钻孔的执行机构；钻孔气缸用于实现钻孔的进给动作（进给的速度可通过调节气缸气路的节流阀来调节）；夹紧气缸用于在钻孔时夹紧工件；钻孔导向装置由导向柱和导向套组成，用于保证钻孔电机沿着固定方向准确地运行。在钻孔气缸的两端、夹紧气缸的两端都安装有磁感应式接近开关，分别用于判断两个气缸运动的两个极限位置。(d) 检测模块检测模块用于实现对钻孔加工结果的模拟检测过程。检测模块主要由检测气缸、检测气缸固定架、检测模块支架及磁感应式接近开关组成。其工作原理是：在检测工件的时候，若气缸能下降到位，认为孔的深度加工合格，若气缸不能下降到位，则认为孔加工不合格。气缸的位置通过安装在气缸两端的磁感应式接近开关来判断。(e) 继电器由于电机的工作电流比较大，PLC的数字量输出端口的驱动能力不够，因此采用由PLC的电源直接给电极供电的方式，通过继电器的触点控制电机的供电电路的通断，再用PLC的数字量输出信号控制继电器的线圈，从而实现对电机的逻辑控制。(f) CP阀组CP阀组由三个电磁阀组成，其中一个为带手控开关的双侧电磁先导控制阀，其余两个均为带手控开关的单侧电磁先导控制阀。(g) 加工单元的主要技术数据气源工作压力：最小6bar,最大8bar。I/O接口：开关量，8个输入/6个输出。输入用于传感器信号的传输，输出用于执行机构的控制信号的传输。3.4.4 安装站的总体设计(1) 安装站的基本功能该单元可以将大小不同的工件进行组装。(2) 安装站的基本结构该单元主要由安装台、提取模块、滑槽模块、气源处理组件、I/O接线端口、CP阀组、真空发生器、真空检测传感器组成。(a) 接线端口I/O接线端口，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24个输入接线端子和24个输出接线端子，在每一路输入、输出上都有LED显示，用于显示相应的输入、输出信号状态，供系统调试使用。并且，在每个端子旁都有数字标号，以说明端子的位地址。接线端口通过导轨固定在铝合金板上。(b) 提取模块该模块实际上是一个“气动机械手”，它主要由两个直线气缸（提取气缸和摆臂气缸）、一个转动气缸及支架等组成。提取气缸安装在摆臂气缸的气缸杆的前端，用于实现垂直方向的运动，以便于提取工件。该气缸在结构上不同于一般的直线气缸，其气缸杆为空心结构，兼做气路使用；活塞位于气缸杆的中间，以便于使气缸的两端都能露在缸体的外面。在气缸杆的上端安装着导气管，在气缸杆的下端安装着机械手，通过机械手提取工件。在提取气缸的两个极限位置分别安装有磁感应式接近开关，用语判断气缸的动作是否到位（极限位置）。摆臂气缸构成气动机械手的“手臂”，可以实现水平方向的伸出、缩回动作，在气缸的两个极限位置分别安装有磁感应式接近开关，用于判断气缸的动作是否到位（极限位置）。摆臂气缸安装在转动气缸的输出转轴上。转动气缸用于实现摆臂气缸的转动，其转角为180。在气缸的两个极限位置分别安装有磁感应式接近开关，用于判断气缸的动作是否到位（极限位置）。该转动气缸的结构不同于供料单元的转动气缸。(c) CP阀组本单元的CP阀组有4个电磁阀组成，其中3个为带手控开关的双侧电磁先导控制阀，另一个为带手控开关的单侧电磁先导阀。(d) 安装单元的主要技术数据气源工作压力：最小6bar,最大8bar。I/O接口：开关量，7个输入/7个输出。输入用于传感器信号的传输，输出用于执行机构的控制信号的传输。3.4.5 搬运站的总体设计(1) 搬运站的基本功能该单元可以模拟提取工件、按照要求将工件分流的过程。(2) 搬运站的基本结构该单元主要由提取模块、滑槽模块、气源处理组件、I/O接线端口、CP阀组、真空发生器、真空检测传感器组成。(a) 接线端口I/O接线端口，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24个输入接线端子和24个输出接线端子，在每一路输入、输出上都有LED显示，用于显示相应的输入、输出信号状态，供系统调试使用。并且，在每个端子旁都有数字标号，以说明端子的位地址。接线端口通过导轨固定在铝合金板上。(b) 提取模块该模块实际上是一个“气动机械手”，它主要由两个直线气缸（提取气缸和摆臂气缸）、一个转动气缸及支架等组成。提取气缸安装在摆臂气缸的气缸杆的前端，用于实现垂直方向的运动，以便于提取工件。该气缸在结构上不同于一般的直线气缸，其气缸杆为空心结构，兼做气路使用；活塞位于气缸杆的中间，以便于使气缸的两端都能露在缸体的外面。在气缸杆的上端安装一个导气管，在气缸杆的下端安装着机械手，通过机械手提取工件。在提取气缸的两个极限位置分别安装有磁感应式接近开关，用语判断气缸的动作是否到位（极限位置）。摆臂气缸构成气动机械手的“手臂”，可以实现水平方向的伸出、缩回动作，在气缸的两个极限位置分别安装有磁感应式接近开关，用于判断气缸的动作是否到位（极限位置）。摆臂气缸安装在转动气缸的输出转轴上。转动气缸用于实现摆臂气缸的转动，其转角为180。在气缸的两个极限位置分别安装有磁感应式接近开关，用于判断气缸的动作是否到位（极限位置）。该转动气缸的结构不同于供料单元的转动气缸。(c) CP阀组本单元的CP阀组有4个电磁阀组成，其中3个为带手控开关的双侧电磁先导控制阀，另一个为带手控开关的单侧电磁先导阀。(d) 搬运单元的主要技术数据气源工作压力：最小6bar,最大8bar。I/O接口：开关量，7个输入/7个输出。输入用于传感器信号的传输，输出用于执行机构的控制信号的传输。3.4.6 分类站的总体设计(1) 分类站的基本功能分类站可以实现对工件按照材质或颜色分类的过程。可将工件按照颜色分类到3个滑槽中。(2) 分类单元的基本结构分类单元主要由分拣模块、滑槽模块、气源模块、起源处理组件、I/O接线端口、CP阀组、继电器、对射式光电传感器和反射式光电传感器组成。(a) 接线端口I/O接线端口，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24个输入接线端子和24个输出接线端子，在每一路输入、输出上都有LED显示，用于显示相应的输入、输出信号状态，供系统调试使用。并且，在每个端子旁都有数字标号，以说明端子的位地址。接线端口通过导轨固定在铝合金板上。(b) 分类模块该模块通过传送带及导向装置实现对工件分拣。它主要由传送模块、导向模块、导向模块、固定导向块组成。导向模块其作用是在需要时将工件导入到相应的滑槽中。它主要由导向块、导向装置机构及导向气缸组成。传送模块的传送带由一个直流电机通过涡轮涡杆减速器减速后驱动。当运行一定时间后，或因其他原因造成传送带打滑时，可以通过整张紧轮的位置调整传送带的张紧度来消除打滑。(c) 挡料气缸挡料气缸起的作用是：当滑槽中储存的工件已经满了的时候，就阻止向该滑槽中继续分流工件。(d) 反射式光电接近开关该单元中还安装了一个反射式光电接近开关，它是光电传感器的另一种结构形式，在这里用于检测是否有工件进入到滑槽中存放的工件是否已满槽。反射式光电接近开关传感器同前面介绍的对射式光电接近开关的区别是：接收光线的方式不同。对射式光电接近开关是以光纤作为光路，将光源发出的光线通过一根光纤导出到测量场所，再通过另一根光纤将接受到的由光源发出的光线传回到传感器，这样，可以使传感器的安装位置与测量的场所不在同一个地点；发射式光电接近开关则是通过一个专门的反光镜将由传感器光源发出的光线直接发射回来，由传感器直接接受，该种传感器需要直接安装在测量现场。该反射式光电接近开关，在工作时采用的逻辑是：当传感器接受到了反射光线时传感器输出信号为0 ；当传感器主体与反光镜之间有不透明的物体存在时，光路被阻断，传感器不能接受到反射光线，则传感器输出信号为1。(e) CP阀组本单元CP阀组由3个阀组组成，分别用于控制2个导向气缸和1个挡料气缸，在结构上，它们都是带手控装置的单控电磁阀。(f) 分类单元的主要技术数据气源工作压力：最小6bar,最大8bar。I/O接口：开关量，6个输入/4个输出。输入用于传感器信号的传输，输出用于执行机构的控制信号的传输。4 MPS控制系统的设计4.1 总体控制系统方案的设计该系统的每个单元都被各自的PLC控制着，各单元的通信是通过前一个单元PLC的输出口与后一个单元PLC的输入口相连实现通信的。每个单元都是通过传感器向后一站发出控制信号的。4.2 各单元控制系统设计4.2.1 供料单元控制系统设计(1) 该单元采用两个磁感应接近开关用于检测供料站有无工件和气缸是否到位、光电式传感器用于检测料仓是否有料；(2) 一个用于控制该单元的PLC；(3) 用于连接PLC和和传感器的PCB板。4.2.2 搬运单元控制系统设计(1) 该单元采用两个磁感应接近开关用于检测机械手的两个极限位置；(2) 一个用于控制该单元的PLC；(3) 用于连接PLC和传感器的PCB板。4.2.3 加工单元控制系统设计(1) 电感式接近开关传感器用于判断工作台的转动位置、光电式传感器用于检测每个工位上是否有工件、电容式传感器用于检测工件的颜色；(2) 一个用于控制该单元的PLC；(3) 用于连接PLC和传感器的PCB板。4.2.4 安装单元控制系统设计(1) 磁感应式接近开关用于检测气缸的极限位置；(2) 一个用于控制该单元的PLC；(3) 用于连接PLC和传感器的PCB板。4.2.5 搬运单元控制系统设计(1) 该单元采用两个磁感应接近开关用于检测机械手的两个极限位置；(2) 一个用于控制该单元的PLC；(3) 用于连接PLC和传感器的PCB板。4.2.6 分类单元控制系统设计(1) 该单元中还安装了一个反射式光电接近开关，用于检测是否有工件进入到滑槽中存放的工件是否已满槽。(2) 一个用于控制该单元的PLC。(3) 用于连接PLC和传感器的PCB板。4.3 PLC的选型因为该生产线控制系统属于小规模控制系统，所以本设计选用三菱Fx2n系列的PLC, Fx2n系列的PLC是三菱公司推出的一种小型的PLC。它以紧凑的结构良好的扩展性、强大的指令功能、低廉的价格，已经成为当代各种小型控制工程的理想控制器。系列的PLC四种CPU的外部结构大体相同，见下图4.1。图4.1 Fx2nPLC结构Fx2nPLC包含了一个单独的Fx2n CPU和各种可选择的扩展模块，可以方便地组成不同规模的控制器。其控制规模可以从几点到几百点。Fx2n系列的PLC可以方便地组成PLC-PLC网络和微机PLC网络，从而完成规模更大的工程。Fx2n的FXGPW编程软件可以方便的在WINDOWS环境下对PLC编程、调试、监控、使得PLC的编程更加方便、快捷。可以说，Fx2n可以完美地满足各种小规模控制系统的要求 14 。4.4 I/O口的分配X001-X007为传感器输入 Y001-Y007为PLC动作输出X010：开始 Y010：开始灯X011：复位 Y011：复位灯X012：特殊 Y014：停止灯X012：手/自 X20-X25、Y20-Y25：为通讯口X014：单/联 Y20、21、22、23、24对应X015：停止 后站X24、23、22、21、20X016：上电4.4.1 第一站地址分配X000：有料 Y000：电机旋转X001：白色 Y003：上升X005：上升到位X006：下降到位4.4.2 第二站地址分配X000：机械臂左转到位 Y000：机械臂左转X001：机械臂右转到位 Y001：机械臂右转X