MPS系统安装搬运站单元及立体存储站的设计与PLC控制.doc

陕西国防学院机电系毕业设计论文
MPS系统安装搬运站单元及立体存储站的设计与PLC控制

摘要
MPS（ModularProductionSystem）模块化生产加工系统，是一套开放式的设备，是由上海英集斯自动化有限公司研制的设备，用户可根据自己的需要选择设备组成单元的数量、类型。多个单元组成的MPS系统可较为真实的模拟出一个自动生产加工流水线的工作过程。
本设计主要研究的是安装搬运单元及立体存储单元的动作和通信，安装单元在整个系统中，起着向其立体存储单元搬运加工好工件的作用，它的功能是按照要求将工件放置等待建工站加工后，并检测出工件的颜色，最后将其提升到输出工位，等待下一个工件单元来取。其中，反射式光电接近开关用于检测工件的有无；漫反射式光电接近开关用于检测工件颜色。该工作单元的执行机构是气动控制系统，其方向控制阀的控制方式为电磁控制或手动控制。各执行机构的逻辑控制功能是通过PLC控制实现的。

关键词：MPS；PLC；传感器；气动；步进电机

1绪论
1.1MPS模块化加工系统的简介
模块化生产加工系统（MPS,ModularProductionSystem）体现了机电一体化的技术实际应用。MPS设备是一套开放式的设备，用户可以根据生产需要选择设备组成单元的数量、类型，最少是一个单元亦可自成一个独立的控制系统，而由多个单元组成的生产系统可以体现自动生产线的控制特点。
在由多个MPS工作单元组成的系统中，综合应用了多种技术知识，如气动控制技术、机械技术（机械传动、机械连接等）、电工电子技术、传感器应用技术、PLC控制技术、组态控制技术、信息技术等。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，使学员在一个非常接近于实际的教学设备环境，使学员在学习过程中很自然的就将理论应用到了实际中，实现了理论与实践的完美结合，从而缩短了理论教学与实际应用之间的距离。
1.2MPS的基本组成及其功能
多个单元组成的MPS系统可以较为真实的模拟出一个自动生产加工流水线的工作过程。如图1.1所示。
图1.1多各单元组成的MPS系统
其中，每个工作单元都可以自成一个独立的系统，同时也都是一个机电一体化的系统。各个单元的执行机构主要是气动执行机构和电机驱动机构，这些执行机构的运动位置都可以通过安装在其上面的传感器的信号来判断。
在MPS设备上应用多种类型的传感器，分别用于判断物体的运动位置、物体的通过状态、物体的颜色、物体的材质和物体的高度等。传感器技术是机电一体化技术的关键技术之一，是现代工业实现高度自动化的前提之一。在控制方面，MPS设备采用PLC进行控制，用户可以根据需要选择不同厂家的PLC（上海英集斯公司主要使用三菱公司的FX2N系列PLC、西门子公司的S7-200系列PLC和S7-300系列PLC）。MPS设备的硬件结构是相对固定的，但学生可以根据自己对设备的理解、对生产加工工艺的理解，编写一定的生产工艺过程，然后再通过编写PLC控制程序实现该工艺过程，从而实现对MPS设备的控制。
MPS设备给学员提供了一个开放式的学习环境，虽然各个组成单元的结构已经固定，但是，设备的各个执行机构按照什么样的动作顺序执行、各个单元之间如何配合、最终使MPS模拟一个什么样的生产加工过程、MPS作为一条自动生产流水线具有怎么样的操作运行模式等，学员都可以根据自己的理解，运用所学的理论知识，设计出PLC控制程序，使MPS设备实现一个最符合的自动控制过程。
MPS系统中每个单元都具有最基本的功能，学员可在这些基本功能的基础上进行流程编排设计和发挥。MPS系统的基本组成单元主要有：上料检测单元、操作手单元、加工单元、安装单元、安装搬运单元、立体存储单元、机械手单元。下面以上料检测单元为例介绍：如图1.2
功能简介：完成整个系统的上料工作，将大工件输出，判断出其颜色，并将其信息发给后一站。此站可配合触摸屏或组态控制而成为整个系统的主站。
PLC主机：三菱FX3N系列、西门子S7系列。
扩展模块：485、PPI、MPI、Profibus网络。
组成模块：回转料斗、提升装置、广电识别组件。图1.2立体存储单元

1.3可编程序控制器（PLC）的介绍
1.3.1PLC概况及特点
可编程序控制器（PLC）是现代工业自动化领域中的一门先进控制技术，它已成为现代工业控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，其应用深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一。PLC具有可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、远程通信联网、易于与计算机接口、模拟量控制、高速计数及位控等一系列优异性能。
1)．PLC的分类
可编程序控制器（ProgrammableLogicController）简称PLC，是以微处