MPS模块化生产系统课件

模块化生产加工系统培训一、MPS模块化生产加工系统简介工厂生产线由多个独立的加工单元构成，每个加工单元都有其特定的功能，将其中的一个或多个组合可以实现您理想的生产加工系统。MPS中最小的机电一体化组合，供料和成品分装工作单元MPS总线一体化和总线技术，带有AS-i接口的供料工作单元，检测工作单元，带ProfibusDP的成品分装工作单元。MPS满足常规项目作业的机电一体化组合，供料、检测、提取&安装、工件压紧和成品分装工作单元。执行元件工作站硬件选用标准工业元器件，种类的多样性充分满足教学与实践相统一的需求。每个工作站基本上包含3~4个机械动作，在数量上满足编程的需求。动作涉及直线、摆动、真空、抓取及电机的控制等。信号处理工作站选用统一的（syslink）接口。输入/输出信号I0~I7，O0~O7，另有电源信号0VA/0VB，24VA/24VB，A/B以区分输入/输出。注意PNP/NPN的选择开关，选择PNP位置。输入信号以各种传感器为主，输出信号以阀岛电磁线圈为主。另有握手协议信号一对，在后面的章节具体介绍。三、MPS工作站的控制方式

每个工作站小车上，安装了统一的控制面板，用于控制工作站的启动、停止、复位等。每个工作站配有一台西门子300系列PLC，用于工作站的程序编辑。小结！进料模块进料模块通过双作用气缸，实现对料仓中工件的逐一分离。双作用气缸：DSNU-8-80-P-A图形符号：缸径：

8mm行程：

80mm缓冲形式：内置缓冲垫传感器类型：电磁式行程开关6bar下有效力（活塞杆伸出）:

30N6bar下有效力（活塞杆缩回）:

23N电子舌簧式行程开关1-永久磁环2-舌簧片3-保护电路4-指示灯开关断开开关接通对射式光电传感器检测料仓中工件有无！对射式传感器：SOEG-L-Q30-P-A-S-2L对射式光电传感器的发射器发出一束可调制的不可见红外光（880mm），由接收器接收。当光线被物体遮断时，传感器便有电信号。光纤电缆由一束玻璃纤维或由一条或几条合成纤维组成。光纤能将光从一处传导到另一处甚至绕过拐角。工作原理是通过内部反射介质传递光线。光线通过具有高折射率的光纤材料和低折射率护套内表面，由此形成的光线在光纤里传递。对射式光电传感器发射器接收器转换模块转换模块在系统中作为气动提取装置使用。旋转气缸可将工件在0°~

180°范围内旋转，接触式传感器用来进行终端位置的检测。旋转气缸： DSR-16-180-P驱动形式：

双作用气缸旋转/摆动原理：

旋转叶片缓冲形式：

内置缓冲垫角度调整范围： 0°~180°6bar下扭矩： 1Nm4bar下的最大摆动频率： 3

Hz1-叶片2-挡块3-定子电子限位开关用于检测末端位置限位开关： S-3–E常开触点：位置调整方式：内六角扳手松开限位档块螺钉，调整到合适角度，拧紧。通过真空吸盘吸起加工工件，机械式真空开关，开关点可调，LED显示开关状态。真空吸盘： VAS-8–M5–PUR吸盘直径： 8mm有效直径： 5.5mm-0.7bar下吸力： 1.6N真空开关： VPEV-W-S-LED-GH最小工作压力 0bar最大工作压力 1bar最小压力设置 -0.25bar最大压力设置 -0.8bar真空阀： CPV10-M1H-V170-2GLS-M7最小工作压力： 2bar最大工作压力： 10bar最大真空压力： -

0.85bar阀芯开启时间： 15ms产生真空耗气量： 27l/min真空过滤器： VAF-PK-4真空过滤器用于去除空气中的固体颗粒污染。在初次安装时，安装方向为任意，如果重复使用，请不要改变安装方向。最小输入压力： -

0.9bar最大输入压力： 7bar额定流速： 70l/min齿形带式摆臂设计，确保吸盘始终与水平面垂直。

检测站——TestingStation检测工作单元的主要作用是检测工件的特性。电容式传感器检测工作站初始位置是否有工件；光电式传感用于区分工件的颜色；反射式光电传感器确保工件在提升的过程中不受外界干扰；模拟量传感器检测工件高度。无杆缸与双作用气缸组成的提升模块将合格的工件传送至上层的气动滑槽，并将不合格的工件捡出至下层滑槽。电源接通时，RC振荡器不振荡，当一个目标朝着电容器的电极靠近时，电容器的容量增加，使振荡器开始振荡。通过后级电路的处理，将停振和振荡两种信号转换成开关信号，从而起到了检测有无物体存在的目的。该传感器能检测金属物体，也能检测非金属物体，对金属物体可以获得最大的动作距离，对非金属物体动作距离决定于材料的介电常数ε，材料的介电常数越大，可获得的动作距离越大。１－振荡回路２－解调器３－触发极４－开关状态显示５－带保护电路的输出极６－外部电压７－内部恒定电压８－电容９－开关输出漫射式光电传感器漫射式传感器集发射器和接收器于一体，内置保护电路和LED。发射器发出一束可调制的不可见红外光（880mm）。当被测物体经过光束时，光线被物体表面反射回接受器，传感器便有电信号输出。它的检测距离取决于被检测物体的表面反射率。发射器接收器漫射式光电传感器123456789101112工作原理：磁性耦合的无活塞杆气缸，在活塞上安装了一组高磁性的稀土永久磁环，磁力线通过薄壁缸筒（不锈钢或铝合金非导磁材料）与套在外面的另一组磁环作用。由于两组磁环极性相反，具有很强的吸力。当活塞在两侧输入气压作用下移动时，则在磁力线作用下，带动缸筒外的磁环套与负载一起移动。它的特点：小型，重量轻，无外部空气泄漏，维修保养方便。当速度快、负载大时，内外磁环易脱开，即负载大小受速度影响，且磁性耦合的无杆气缸中间不可能增加支撑点，最大行程受到限制。磁性无活塞杆气缸

1-卡环2-压盖3-外磁环（永久磁铁）4-外磁导板

5-内磁环（永久磁铁）6-内磁导板7-活塞8-活塞轴

9-套筒（移动支架）10-气缸筒11-端盖12-进排气口双作用气缸:

ADVU-16-10-P-A传感器类型：

电磁式行程开关缓冲形式：

内置缓冲垫活塞尺寸： 16mm行程： 10mm活塞杆直径： 8mm最小工作压力： 1.2bar最大工作压力： 10bar6bar下有效力（活塞杆伸出）：121N6bar下有效力（活塞杆缩回）：90N测量模块滑动模块通过滑动变阻器检测工件高度。该模块将电阻值转换成电压值，然后将电压值输出给比较器，对工件的高度进行判断。位移传感器： TRS50S测量距离： 0~25mm对应电压值:

1、3之间电压值的0~100%线性： ±

0.2%气动滑槽模块滑槽固定在铝合金支架上，通过调整气垫来调整滑槽的性能。应用：

作为传送带的上升送料滑槽或工作

单元间的传送滑槽。长度： 220mm工作压力： 600kPa(6bar)调整：

通过安装在滑槽下部的流量控制阀

调整。反射式光电传感器确保提升模块在工作时不受外界干扰!反射式传感器:

SOEG-RSP-Q30-PS-S-2L工作原理：

反射式传感器的发射器发出一束可见的偏振红外光（660mm），光线

被附加的反射板反射，并由接收器接收。当光线被检测物体遮断时，

传感器便有电信号输出。传感器的检测距离同样受附加的反射板表面

反射率影响，如对于SOEZ-RFS-80型反射板，传感器的最大检测距离

为2000mm。反射板发射器接收器加工站——ProcessingStation在加工工作单元，工件将在旋转平台上被检测及加工。本单元是唯一一个只使用电器驱动器的工作单元。旋转平台由直流电机驱动。平台的定位由电感式传感器及继电器回路完成。工件在平台平行地完成检测及钻孔的加工。检测环节，安装在电磁执行装置上的电感传感器检测工件是否被放置在正确位置，在加工环节，电磁执行件加紧工件，加工完的工件通过电器分支传送到下一个工作站。检测模块检测模块由一个电磁驱动装置构成，该装置安有电感式传感器用于检测。由于受到电感式传感器的检测距离限制，电磁驱动装置的被测体，在电磁驱动装置完全动作时，可触发电感传感器。如果电磁驱动装置的运动受阻，则电感传感器没有检测信号输出。电磁驱动装置:工作行程： 10mm电压： 24VDC功率： 7W电感式传感器:

SIEN-M8NB-PS-S-L触点类型：

常开额定检测距离： 2.5mm实际检测最小距离： 2.25mm实际检测最大距离： 2.75mm最小有效开关距离： 2.03mm最大有效开关距离： 3.03mm额定工作电压： 24V最小工作电压： 15V最大工作电压： 34V工作原理:

电感式传感器由三大部分组成1、振荡器2、触发电路3、开关输出装置接通电源，振荡器开始振荡并且产生一个特定的电流安装在铁氧体的振荡线圈产生电磁场，有效的磁场集中在传感器感应面的表面。如果测试目标是由导电材料制成，当其靠近感应面时目标内就产生涡流，消耗振荡器能量，导致电路的衰减，振荡器振幅因此而下降，一旦达到某一振幅，后级触发电路工作，并且产生一个开关输出。由于振荡电路的Q值和振荡器的振幅与接近开关离导电目标的距离有关，所以到达某一感应范围时可得到开关输出。钻孔模块钻孔模块的组成部分是一个由直流电机驱动的带有钻头的线性传动装置。终端位置的检测由微型开关完成。齿形带驱动： DGE-12-100-ZR--KF-GK尺寸： 12mm行程： 100mm驱动方式：

直流电机驱动齿形带导向：

循环球轴承（KF）直流电机额定电流:

0.3A钻头额定电流： 0.5A旋转平台模块旋转平台共有6个工作位置，由直流电机驱动。起始位置、检测位置、加工位置下分别安装一个电容式传感器，用于检测工件，如起始位置有工件，旋转平台开始工作，检测位置和加工位置如有工件，检测模块和钻孔模块工作。电感传感器用于旋转平台的分度，依赖于精确安装于平台背面的检测螺钉。电容传感器电感传感器夹钳/推出模块安装在旋转平台的加工位置，与钻孔模块配合使用，由于钻孔过程中除去轴向力外还会产生径向力，需要夹钳固定工件。电气分支模块安装在旋转平台的分离位置，平台每分度一次停止后，分支模块动作，目的是将分离工作位置的工件推出。由于分支模块的存在，旋转平台有2个工作位置无法利用，且在这两个位置下没有安装电容传感器。提取站——HandlingStation操作手单元配置了柔性2自由度操作装置。提取装置上的气抓手将工件从该位置提起，气抓手上装有漫射式光电传感器用于区分“黑色”及“非黑色”工件，并将工件根据检测结果放置在不同滑槽中，或者工件也可以被直接传输到下一个工作单元。摆放平台模块平台模块配置有安装支架，可固定在铝合金底板上。安装过程中注意平台的位置调整，既要起到承接前站的作用，在高度上又要适合接下来的抓取工作。漫射式光电传感器在加工站以光纤的形式出现，便于安装在平台的检测孔中。光电传感器用于识别平台上的工件，是整个工作站逻辑程序的起始条件，因此在这个环节光电传感器不需要区分“黑色”与“非黑色”，而是将工件全部识别出来。PicAlfa模块通用型2自由度操作手装置，完成“提取和摆放”操作。行程长度、轴的倾斜角度、终端位置传感器的安排以及安装位置全部可调。漫射式光电传感器的光纤头安装在爪手的检测孔里。根据程序设计需求不同，光电传感器可以调节为区分“黑色”和“非黑色”，或将全部工件识别出来。无杆气缸： DGPL-12–P-A-GF-B传感器类型：

电磁式行程开关缓冲形式：

内置缓冲垫活塞直径： 12mm行程： x最小行程： 10mm最大行程： 1500mm最小工作压力： 2.5bar最大工作压力： 8bar6bar时有效力（理论值）： 68N工作原理：图为无杆气缸结构原理图。在气缸筒轴向开有一条槽，与普通气缸一样，在气缸两端设置空气缓冲装置。活塞带动与负载相连的滑块一起在槽内移动，且借助缸体上的一个管状沟槽防止其产生旋转。为了防泄漏及防尘需要，在开口部采用聚氨酯密封带和防尘不锈钢带，并固定在两端盖上。

这种气缸占据的空间小，不需要设置防转动机构。适用缸径8~80mm最大行程在缸径≥40mm时可达6m。气缸运动速度高，可达2m/s。由于负载与活塞是由在气缸槽内运动的滑块连接的，因此在使用中必须考虑径向和轴向负载。为了增加负载能力，必须增加导向机构。1235467无杆气缸

1-节流阀2-缓冲柱塞3-密封带4-防尘不锈钢带

5-活塞6-滑块7-管状体偏平气缸： DZF-18-80-P-A活塞形状：

椭圆（抗扭转）传感器类型：

电磁式行程开关缓冲形式：

内置缓冲垫活塞直径： 18mm行程： 80

mm最小工作压力： 1bar最大工作压力： 10

bar6bar时有效力（活塞杆伸出）：153N6bar时有效力（活塞杆缩回）：123N最大扭矩： 0.2Nm平行抓手： HGP-10-A–B手指功能：

平行抓取手指数量： 2驱动方式： 2只平行气缸传感器类型：

电磁式行程开关活塞直径： 10

mm最小工作压力： 2

bar最大工作压力： 8

bar额定力，关闭： 40N额定力，张开： 47N额定时间，张开： 22ms额定时间，关闭： 31ms滑槽模块提取站包含两个滑槽模块，分别通过可调节支架安装在铝合金底板上。两个滑槽起到物料分装或存贮的作用。当工作站单独使用时，“黑色”和“非黑色”工件被放置在不同的滑槽内。配合其他工作站使用时，可根据程序设计要求利用滑槽。分拣站——SortingStation进入成品分装工作单元的加工工件将被分别放置在三根不同的滑槽上。漫射式光电传感器在传送带起始位置检测工件。制动器前方的光电传感器和电感传感器组合检测工件的特性（黑色、红色、金属色）。由双作用气缸通过分离器将工件分捡到正确的滑槽上。

传送带模块传送带模块安装在铝合金底板上，由直流电机驱动，通过蜗轮改变传动方向。齿轮马达-传送带额定电压： 24

V额定电流： 1.5

A驱动轴额定转速： 65r.p.m减速比： 1额定扭矩： 1Nm正反转：

可以启动扭矩：

7Nm连接方式：

扁销启动电流限制器该模块将一个继电器和一个电子电流限制器集成在一块电路板上，当浪涌电流超过2A时，限制器工作，平时它等同于一个继电器。该限流器只适用于工作电流为1A的执行器，且不能做持续的电流限制使用。控制电压： 24V电流： 1A限制电流： 2A最大限流时间： 50ms最大切换频率： 1/s分支模块通过一个凸轮机构，把短行程气缸的直线运动转变成旋转运动。短行程气缸： ADVU-16-10-P-A6bar时有效力（活塞杆伸出）：

?

N6bar时有效力（活塞杆缩回）：

?

N传感器模块安装在传送带最前端的漫射式光电传感器，用于检测被输送到传送带上的工件，或者说它是传送带启动的条件，因此在调节时需要让传感器检测出所有工件。调节包括，传感器位置及开关的灵敏度。漫射式光电传感器与电感式传感器的组合用于区分工件的类型，阻挡气缸是为了保证检测的时间足够长。

填写下表，做出正确的判断反射式光电传感器跨过三条滑道安装在靠上的位置，其作用有二。当有工件从滑道滑落的瞬间，反射式光电传感器会有一个检测信号输出，这个信号标志着工作站一个工作循环的结束。当分拣站分出的某一种工件足够多时，即存放这种工件的滑道满了，那么最上面的工件始终处于反射式光电传感器的检测区域内，传感器会一直输出一个检测信号。这个时候系统要做出相应的提示并终止工作站运行，提示操作人员清除滑道上工件，之后才可以重新启动该工作站。工件类型漫射式光电传感器电感传感器黑色红色金属

控制面板完整的控制面板包括：控制面板组件通讯面板组件备用面板组件

SYSLINK接口支架控制面板同样包含8I/8O信号，通过标准的syslink电缆连接到PLC上。关于工作站的地址!“位”和“字节”:一个二进制的信号，比如一个传感器，在PLC控制中我们称之为一“位”，如果用数学的模式表达出来就是“.X”。X是从0开始的自然数，0~7放在一起表示一个字节。字节的地址也是从0开始的自然数，那么0.0就是表示0字节的第0位。如果想表示一个字节，那么在字节的地址前加大写的英文字母B（Byte），比如B1表示1字节，即1.0~1.7的内容。“输入”和“输出”的表达，I表示输入，O表示输出。例如：I0.0，O0.0，OB0。在西门子编程时，用Q表示输出。MPS工作站是0字节控制面板是1字节

五、工作站I/O表----地址符号文字描述地址符号文字描述I0.0Q0.0I0.1Q0.1I0.2Q0.2I0.3Q0.3I0.4Q0.4I0.5Q0.5I0.6Q0.6I0.7Q0.7地址符号文字描述地址符号文字描述I1.0Q1.0I1.1Q1.1I1.2Q1.2I1.3Q1.3I1.4Q1.4I1.5Q1.5I1.6Q1.6I1.7Q1.7----控制面板地址符号文字描述地址符号文字描述I0.0Q0.01M1推料气缸推出工件I0.11B2推料气缸伸出Q0.12M1开启真空I0.21B1推料气缸缩回Q0.22M2释放真空I0.32B1工件被吸住Q0.33M1摆动气缸到料仓I0.43B1摆动气缸在料仓Q0.43M2摆动气缸到下一站I0.53B2摆动气缸在下一站Q0.5I0.6B4料仓空Q0.6I0.7IP_FI下一站空闲Q0.7----供料单元地址符号文字描述地址符号文字描述I0.0PART_AV工件准备好Q0.01M1提升缸向下I0.1B2漫射式光电传感器（非黑色）Q0.11M2提升缸向上I0.2B4反射式光电传感器Q0.22M1推料缸伸出I0.3B5工件高度检测Q0.33M1气滑轨I0.41B1托盘在上Q0.4I0.51B2托盘在下Q0.5I0.62B1推料气缸缩回Q0.6I0.7IP_FI下一站空闲Q0.7IP_N_FO工作站工作中----检测单元地址符号文字描述地址符号文字描述I0.0PART_AV工件准备好Q0.0K1钻孔马达起动I0.1B1工件在钻孔位置Q0.1K2工作台马达起动I0.2B2工件在检测位置Q0.2K3钻孔单元下降I0.31B1钻孔单元在上Q0.3K4钻孔单元上升I0.41B2钻孔单元在下Q0.4M4工件夹紧I0.5B3工作台定位Q0.5M5工件检测I0.6B4工件检测OKQ0.6M6工件分离I0.7IP_FI下一站空闲Q0.7IP_N_FO工作站工作中----加工单元地址符号文字描述地址符号文字描述I0.0PART_AV工件准备好Q0.01M1提取模块去前一站I0.11B1提取模块在前一站Q0.11M2提取模块去下一站I0.21B2提取模块在下一站Q0.22M1爪手下降I0.31B3提取模块在存储位Q0.33M1爪手打开I0.42B1爪手在下Q0.4I0.52B2爪手在上Q0.5I0.63B1工件是非黑色Q0.6I0.7IP_FI下一站空闲Q0.7IP_N_FO工作站工作中----提取单元地址符号文字描述地址符号文字描述I0.0PART_AV工件准备好Q0.0K1/M1传送带起动I0.1B2工件是金属材料Q0.11M1拨叉1伸出I0.2B3工件为“非黑色”Q0.22M1拨叉2伸出I0.3B4滑道已满Q0.33M1阻挡气缸缩回I0.41B1拨叉1缩回Q0.4I0.51B2拨叉1伸出Q0.5I0.62B1拨叉2缩回Q0.6I0.72B2拨叉2伸出Q0.7IP_N_FO工作站工作中----分拣单元六、流程图在熟悉了工作站的硬件之后，需要进一步学习他的工作流程。在这个环节手控盒有很大的帮助作用。通过驱动执行元件，观察传感器的变化，那么你应该对工作站的工作流程有一个初步的想法了。将你构思的流程图用语言表达出来。132X顺序执行加跳转n条件1

条件2S动作1动作2132Xn料仓中有工件推料气缸在伸出位置S摆动气缸离开料仓推料气缸缩回举例:并列执行132Xn条件1

条件2S动作1动作24动作`1满足同一条件的情况下，同时执行多个任务。132Xn条件1

条件2S动作1动作254动作4选择执行条件4条件5动作5不同条件下，执行不同的任务。七、SIEMENS300系列S7-300PLC硬件简述

针对低性能要求的模块化中小控制系统

不同档次的CPU

可选择不同类型的扩展模块

可以扩展多达32个模块

模块内集成背板总线

网络连接: 多点接口(MPI)，PROFIBUS或

工业以太网

通过编程器PG访问所有的模块

无插槽限制

借助于“HWConfig”工具可以进行组态和设置参数。S7-300的模块S7-300的扩展能力组态举例S7-300的CPU设计八、STEP7使用STEPBYSTEP启动软件初始界面输入项目