MPS柔性生产线综合实训实用教案

1、主要主要(zhyo)内容：内容：FMS自动生产线技能实训考核装置(zhungzh)产品介绍 自动生产线技能实训考核装置组成、工作原理、控制要求及机构(jgu)功能 模块式柔性自动化生产线实训系统电气、气动控制及运行操作 第1页/共45页第一页，共46页。一、自动生产线技能(jnng)实训考核装置介绍产产品品外外观观第2页/共45页第二页，共46页。MFS自动(zdng)生产线的行业背景 1、1936年美国通用汽车公司工作人员认为(rnwi)：在一个生产过程中，机器之间的零件转移不用人去搬运就是“自动化”。即：以机械代替人力操作，自动完成特定的作业。 2、随着计算机的出现和应用，自动化的概念扩展

2、为：用机器包括计算机代替或辅助人的体力劳动和脑力劳动，按照需求和目标，灵活、自动地完成特定的作业。 3、今天，柔性自动化制造技术是指：在广义制造过程中的所有环节采用自动化技术，即对制造全过程进行优化规划、组织、运作、协调、控制与管理，以实现优质、高效、低耗、敏捷和绿色生产的目标，并取得社会经济效益。第3页/共45页第三页，共46页。柔性自动化制造技术在形式(xngsh)上的三层含义 1、代替人的体力劳动； 2、代替或辅助人的脑力劳动； 3、实现(shxin)制造系统中人、机及整个系统的协调、管理、控制和优化。第4页/共45页第四页，共46页。我国FMSFMS的研究(ynji)(ynji)状况

3、我国采取引进和开发相结合的方针，引进箱体类零件、旋转体件及钣金件加工我国采取引进和开发相结合的方针，引进箱体类零件、旋转体件及钣金件加工FMSFMS的全部或的全部或部分硬件技术。部分硬件技术。19841984是我国研制是我国研制FMSFMS的起步时间，比国外晚了的起步时间，比国外晚了1717年。我国第一套年。我国第一套FMSFMS系统是由北京机床研究所于系统是由北京机床研究所于19851985年年1010月开发完成的（月开发完成的（JCS-FMS-1JCS-FMS-1），用于加工数控机床直流伺服电机中的主轴、端盖、法兰盘、壳），用于加工数控机床直流伺服电机中的主轴、端盖、法兰盘、壳体和刷架体等

4、，它由体和刷架体等，它由5 5台国产加工中心、日本富士电机公司的台国产加工中心、日本富士电机公司的AGVAGV（自动导引车）及（自动导引车）及4 4台日本产的机台日本产的机器人组成，其控制系统由器人组成，其控制系统由FANUCFANUC提供，据分析它的投资回收期约为两年半。提供，据分析它的投资回收期约为两年半。19831983年年19851985年，在国家的支持下北京第一机床厂、湖南江麓机床厂、郑州纺织机械厂、广西柳州年，在国家的支持下北京第一机床厂、湖南江麓机床厂、郑州纺织机械厂、广西柳州开关厂等一些开关厂等一些(yxi)(yxi)单位分别率先从德国、日本进口了国内第一批单位分别率先从德国、

5、日本进口了国内第一批FMSFMS。第5页/共45页第五页，共46页。实际柔性(ru xn)制造生产线第6页/共45页第六页，共46页。 控制系统以1个SIEMENS S7-300 PLC和7个S7-200 PLC作为控制核心。S7-300为主站， 7个S7-200 PLC作为从站，各站之间使用ProFiBus-DP总线进行通讯。S7-300主站采集各从站数据，协调各站运行，并为上位机的监控程序提供数据。7个从站分别完成对落料单元、喷涂烘干单元、加盖单元、穿销单元、检测单元、分拣(fn jin)输送单元、物流仓储单元的控制。系统的供电、启停等操作通过各站的操作面板进行控制。设设备备介介绍绍第7页

6、/共45页第七页，共46页。能完成(wn chng)的实训内容实训项目传感器应用技术实训气动气动应用应用技术技术实训实训PLCPLC编程编程实训实训电气控制电路实训机械系统安装与调试实训系统维护和故障检测技术实训第8页/共45页第八页，共46页。1、输入电源：三相四线，交流380V10% 50Hz2、工作环境：温度(wnd)-1040 ， 相对湿度85%（25），海拔4000m3、装置容量：3kVA4、外形尺寸：500cm300cm80cm5、安全保护：具有漏电保护，安全符合国家标准技技术术性性能能第9页/共45页第九页，共46页。联机(lin j)综合联机通信系统(xtng)7个从站同时工作

7、，对工件依次进行落料、喷涂烘干、加盖、穿销、检测、分拣、入库等操作，各站间通过ProfiBus现场总线进行通讯，在主站的控制下实现相关的互锁、数据传送操作。 第10页/共45页第十页，共46页。二、实训装置组成、工作原理、控制要求及 机构(jgu)功能总体要求系统要求流程要求控制要求落料喷涂烘干(hn n)物流仓储(cngch)分拣输送检测穿销加盖第11页/共45页第十一页，共46页。（一）系统(xtng)要求：（一）系统要求第12页/共45页第十二页，共46页。（二）、流程(lichng)要求：第13页/共45页第十三页，共46页。（三）、控制(kngzh)要求第14页/共45页第十四页，共

8、46页。站一：落料单元(dnyun) 1、组成(z chn)结构：推料转盘光电传感器1电感传感器1落料平台同步轮同步带传动齿轮锁止弧四槽轮光电传感器2阻挡气缸电感传感器2直流电机第15页/共45页第十五页，共46页。2、组成与功能1、四槽轮、锁止弧：将电机的持续运动转换成间歇运动；2、传动齿轮：包括圆柱齿轮1、2、圆锥齿轮1、2、同步轮1、2，将四槽轮 的转动角度传动到推料转盘；3、推料转盘：推动工件在落料平台上滑动至落料口落料；4、光电传感器1、2：工件有无检测、落料完成(wn chng)检测，为PLC提供工件或托 盘到位的信号，调节检测距离19cm；5、电感传感器1、2：工位定位检测、托盘

9、定位检测，为PLC提供定位信 号，检测距离5mm；6、阻挡气缸：常态伸出阻挡托盘，保证托盘定位准确，由单向电磁阀控 制；7、磁性开关：感应气缸当前的动作状态，向PLC提供气缸状态信号；8、直流减速电机1：皮带传输线传输电机；9、直流减速电机2：四槽轮机构驱动电机，带动锁止弧转动；第16页/共45页第十六页，共46页。站二：喷涂烘干(hn n)单元 1、组成(z chn)结构：模拟喷头温度传感器光电传感器阻挡气缸风扇加热罐加热器温度显示仪温度继电器第17页/共45页第十七页，共46页。2、组成与功能1、加热罐：一个环行加热装置，提供模拟加热源，0220V供电；2、温度传感器：内置双PT100，采

10、集温度并将其传达给温度显示仪和PLC模拟量模 块；3、模拟喷头：喷气，模拟喷涂过程，由单向电磁阀控制；4、风扇：降温；5、加热器：将主机的模拟量输出转化成可控的加热电源；6、温度显示仪：显示当前温度值的变化；7、光电传感器：检测工件是否到位，为PLC提供工件到位信号，调节检测距离 19cm；8、电感传感器：检测托盘是否到位，为PLC提供托盘到位信号，检测距离为 5mm；9、阻挡气缸：常态伸出阻挡托盘，确保托盘定位(dngwi)准确，由单向电磁阀控制；10、磁性开关：感应气缸当前的动作状态，向PLC提供气缸状态信号；11、温度继电器：若加热失控，加热丝加热如超过极限温度时，自动断掉加热电 源，停

11、止加热；第18页/共45页第十八页，共46页。站三：加盖单元(dnyun) 1、组成(z chn)结构：电容传感器1电容传感器2阻挡气缸电机1同步轮带摇臂气缸3吸盘限位传感器电感传感器气缸2滑道式工件架第19页/共45页第十九页，共46页。2、组成与功能1、滑道式工件架：存放工件盖。2、蜗轮蜗杆减速机：带动(didng)摇臂转动。3、直流减速电机1：驱动输送线4、直流减速电机2：驱动摇臂转动5、光电传感器：用于检测滑道式工件架是否有工件盖。检测距离可由传感器头的旋钮调节，调节检测范围19cm。6、电感传感器1：用于检测托盘有无,检测距离5mm。7、电感传感器2：用于检测摇臂有无转动到位,检测距

12、离5mm。8、电容传感器：用于检测工件、工件盖有无，检测距离可由传感器头的旋钮调节。9、行程开关：用于摇臂转动的极限位检测。10、磁性传感器：用于气缸的位置检测，当检测到气缸准确到位后给PLC发出一个到位信号。11、电磁阀：用于控制气缸伸缩，当PLC给电磁阀一个信号，电磁阀动作，气缸推出。12、挡料气缸：用于挡住托盘，并完成托盘定位。由单控电磁阀控制。13、托料气缸：用于顶起工件盖，并挡住后面的工件盖在气缸没有缩回之前不滑下。由单控电磁阀控制。14、伸缩气缸：用于放下吸盘，使吸盘紧贴工件盖表面或将工件盖放入工件中。由单控电磁阀控制。15、真空吸盘：用于吸取工件盖，由双控电磁阀控制。第20页/共

13、45页第二十页，共46页。站四：穿销单元(dnyun) 1、组成(z chn)结构：电容传感器光纤传感器阻挡气缸电机1顶销气缸落料气缸顶销气缸光电传感器不完全齿轮电机2霍尔传感器槽形下料机第21页/共45页第二十一页，共46页。2、组成与功能1、料斗：存放销钉。2、槽形下料机构：完成单个销钉输送。3、不完全齿轮传动机构：带动槽形下料机构做间歇转动。4、直流减速电机1：驱动输送线5、直流减速电机2：驱动槽形下料机构转动6、光电传感器：用于检测料斗否有工件盖。7、光纤传感器：用于检测工件中有无销钉，检测距离可在光纤放大器调节。8、电感传感器：用于检测摇臂有无转动到位,检测距离5mm。9、电容传感器

14、：用于检测工件，检测距离可由传感器头的旋钮调节。10、磁性传感器：用于气缸的位置检测，当检测到气缸准确(zhnqu)到位后给PLC发出一个 到位信号。11、电磁阀：用于控制气缸伸缩，当PLC给电磁阀一个信号，电磁阀动作，气缸推 出。12、挡料气缸：用于挡住托盘，并完成托盘定位。由单控电磁阀控制。13、落料气缸：用于将销钉顶入槽形下料机构的入料口，由单控电磁阀控制。14、顶销气缸：用于将销钉顶入工件，完成穿销动作，由单控电磁阀控制。第22页/共45页第二十二页，共46页。站五：检测(jin c)单元 1、组成(z chn)结构：触摸屏光纤传感器气缸色标传感器色标传感器电感传感器电机光电传感器电感

15、传感器对射传感器阻挡气缸第23页/共45页第二十三页，共46页。2、组成与功能1、触摸屏：显示检测结果( ji gu)。2、直流减速电机：驱动输送线。3、光电传感器：用于检测工件有无。检测距离可由传感器头的旋钮调节， 调节检测范围19cm。4、光纤传感器：用于检测销钉有无，检测距离可在光纤放大器调节。5、对射传感器：用于检测工件盖有无。6、电感传感器：用于检测销钉材质,检测距离5mm。7、磁性传感器：用于气缸的位置检测，当检测到气缸准确到位后给PLC发 出一个到位信号。8、电磁阀：用于控制气缸伸缩，当PLC给电磁阀一个信号，电磁阀动作， 气缸推出。9、挡料气缸：用于挡住托盘，并完成托盘定位。由

16、单控电磁阀控制。10、检测气缸：用于驱动检测机构上下移动，由单控电磁阀控制。第24页/共45页第二十四页，共46页。站六：分拣(fn jin)输送单元 1、组成(z chn)结构：直线无杆气缸导杆薄型气缸同步带/轮废品回收传输线工件传输线摆动气缸关电传感器气夹阻挡气缸第25页/共45页第二十五页，共46页。2、组成与功能1、直线无杆气缸：将机械手臂从起点(qdin)移动到终点，通过两头的调速阀调节气缸移动的速度。2、导杆薄型气缸：负载回转气缸及气夹的升降。3、回转气缸：用于负载气夹的旋转。4、气夹：用于抓取及摆放工件。5、磁性传感器：用于气缸的位置检测。当检测到气缸准确到位后将给 PLC发出一

17、个到位信号。（磁性传感器接线时注意蓝 色接“-”，棕色接“PLC输入端”）。6、电感传感器：用于托盘位置检测，当检测到托盘到位时给PLC一个 输入信号，通过传感器顶端电位器可调传感器的灵敏 度和距离。（棕色接“+”、蓝色接“-”、黑色接输出）。7、光电传感器：用于检测托盘上工件有无，有工件时，给PLC一个输入信号， 通过传感器顶端电位器可调传感器的灵敏度和距离。（棕色接 “+”、蓝色接“-”、黑色接输出）。第26页/共45页第二十六页，共46页。3、主要技术指标：控制电源：直流24V/6APLC控制器:（西门子）气源压力(yl)：电磁阀：0.8MP)调速阀：出气节流式磁性开关：CS-9D、CS

18、-100、CS-30E气缸: MRU20300-SF2-A2、TMB20200-SA2、RTP10-90-SE2 、HDS-20-ST1-HB、 STB3220-D-SE2光电传感器：SB03-1K电感传感器：LG8-1K直流减速电机：DC24V,25W ,3000r/min，减速比：1：60继电器：ARM2F-L / DC24第27页/共45页第二十七页，共46页。站七：物流仓储(cngch)单元 步进电机链条/链轮伺服电机/涡轮蜗杆机构旋转警示灯提升配重导轨同步带/轮电磁阀直流减速电机滚珠丝杆平行气夹光电传感器摆动气缸工件传送线同步带/轮组成(z chn)结构第28页/共45页第二十八页，

19、共46页。1号库架3号库架2号库架伺服放大器步进电机驱动器开关电源传送带西门子PLC光电传感器直流减速电机第29页/共45页第二十九页，共46页。2、组成与功能1、由步进电机、交流伺服电机、直流减速(jin s)电机、直线无杆气缸、摆动气缸、平行机械夹、阻挡气缸、同步带/轮、磁性传感器、光电传感器、电容传感器、电磁阀、同步带皮带传输线、立体库架、直齿圆柱齿轮、滚珠丝杆、涡轮蜗杆减速(jin s)箱等组成。主要完成对成品工件分类入库、依次出库。2、步进电机：驱动直齿圆柱齿轮组，带动滚珠丝杆驱动X轴水平移动。3、交流伺服电机：驱动涡轮蜗杆变速箱，动运转，驱动Y轴垂直运动。4、直流减速(jin s)

20、电机：用于通过带动同步轮/带驱动传送带运行。5、直线无杆气缸：将机械手从起点移动到终点，通过两头的调速阀调节气缸移动的速度。第30页/共45页第三十页，共46页。 2、组成与功能 6、回转气缸(q n)：用于负载气夹的旋转。 7、气夹：用于抓取及摆放工件。 8、磁性传感器：用于气缸(q n)的位置检测。当检测到气缸(q n)准确到位后将给PLC发出一个到位信号。（磁性传感器接线时注意蓝色接“-”，棕色接“PLC输入端”）。 9、电容传感器：用于托盘位置检测，当检测到托盘到位时给PLC一个输入信号，通过传感器顶端电位器可调传感器的灵敏度和距离。（接线注意棕色接“+”、蓝色接“-”、黑色接输出）。 10、光电传感器：用于检测托盘上工件有无，有工件时，给PLC一个输入信号，通过传感器顶端电位器可调传感器的灵敏度和距离。（接线注意棕色接“+”、蓝色接“-”、黑色接输出）。第31页/共45页第三十一页，共46页。三、电气、气动控制及运行操作控制及运行控制及运行 电气控制技术气动控制技术触摸屏的使用WINCC 的使用伺服电机的使用第32页/共45页第三十二页，共46页。三、电气、气动控制(kn