【正文】 MPS系統(tǒng)安裝搬運(yùn)站單元及立體存儲站的設(shè)計(jì)與PLC控制摘 要MPS（ Modular Production System）模塊化生產(chǎn)加工系統(tǒng)，是一套開放式的設(shè)備，是由上海英集斯自動化有限公司研制的設(shè)備，用戶可根據(jù)自己的需要選擇設(shè)備組成單元的數(shù)量、類型。多個單元組成的MPS系統(tǒng)可較為真實(shí)的模擬出一個自動生產(chǎn)加工流水線的工作過程。本設(shè)計(jì)主要研究的是安裝搬運(yùn)單元及立體存儲單元的動作和通信，安裝單元在整個系統(tǒng)中，起著向其立體存儲單元搬運(yùn)加工好工件的作用，它的功能是按照要求將工件放置等待建工站加工后，并檢測出工件的顏色，最后將其提升到輸出工位，等待下一個工件單元來取。其中，反射式光電接近開關(guān)用于檢測工件的有無；漫反射式光電接近開關(guān)用于檢測工件顏色。該工作單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是氣動控制系統(tǒng)，其方向控制閥的控制方式為電磁控制或手動控制。各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的邏輯控制功能是通過PLC控制實(shí)現(xiàn)的。關(guān)鍵詞：MPS ；PLC；傳感器；氣動；步進(jìn)電機(jī)1 緒 論 MPS模塊化加工系統(tǒng)的簡介模塊化生產(chǎn)加工系統(tǒng)（MPS, Modular Production System）體現(xiàn)了機(jī)電一體化的技術(shù)實(shí)際應(yīng)用。MPS設(shè)備是一套開放式的設(shè)備，用戶可以根據(jù)生產(chǎn)需要選擇設(shè)備組成單元的數(shù)量、類型，最少是一個單元亦可自成一個獨(dú)立的控制系統(tǒng)，而由多個單元組成的生產(chǎn)系統(tǒng)可以體現(xiàn)自動生產(chǎn)線的控制特點(diǎn)。在由多個MPS工作單元組成的系統(tǒng)中，綜合應(yīng)用了多種技術(shù)知識，如氣動控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)（機(jī)械傳動、機(jī)械連接等）、電工電子技術(shù)、傳感器應(yīng)用技術(shù)、PLC控制技術(shù)、組態(tài)控制技術(shù)、信息技術(shù)等。利用該系統(tǒng)可以模擬一個與實(shí)際生產(chǎn)情況十分接近的控制過程，使學(xué)員在一個非常接近于實(shí)際的教學(xué)設(shè)備環(huán)境，使學(xué)員在學(xué)習(xí)過程中很自然的就將理論應(yīng)用到了實(shí)際中，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐的完美結(jié)合，從而縮短了理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用之間的距離。 MPS的基本組成及其功能多個單元組成的MPS系統(tǒng)可以較為真實(shí)的模擬出一個自動生產(chǎn)加工流水線的工作過程。 多各單元組成的MPS系統(tǒng)其中，每個工作單元都可以自成一個獨(dú)立的系統(tǒng)，同時(shí)也都是一個機(jī)電一體化的系統(tǒng)。各個單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動位置都可以通過安裝在其上面的傳感器的信號來判斷。在MPS設(shè)備上應(yīng)用多種類型的傳感器，分別用于判斷物體的運(yùn)動位置、物體的通過狀態(tài)、物體的顏色、物體的材質(zhì)和物體的高度等。傳感器技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一，是現(xiàn)代工業(yè)實(shí)現(xiàn)高度自動化的前提之一。在控制方面，MPS設(shè)備采用PLC進(jìn)行控制，用戶可以根據(jù)需要選擇不同廠家的PLC（上海英集斯公司主要使用三菱公司的FX2N系列PLC、西門子公司的S7200系列PLC和S7300系列PLC）。MPS設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)是相對固定的，但學(xué)生可以根據(jù)自己對設(shè)備的理解、對生產(chǎn)加工工藝的理解，編寫一定的生產(chǎn)工藝過程，然后再通過編寫PLC控制程序?qū)崿F(xiàn)該工藝過程，從而實(shí)現(xiàn)對MPS設(shè)備的控制。MPS設(shè)備給學(xué)員提供了一個開放式的學(xué)習(xí)環(huán)境，雖然各個組成單元的結(jié)構(gòu)已經(jīng)固定，但是，設(shè)備的各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照什么樣的動作順序執(zhí)行、各個單元之間如何配合、最終使MPS模擬一個什么樣的生產(chǎn)加工過程、MPS作為一條自動生產(chǎn)流水線具有怎么樣的操作運(yùn)行模式等，學(xué)員都可以根據(jù)自己的理解，運(yùn)用所學(xué)的理論知識，設(shè)計(jì)出PLC控制程序，使MPS設(shè)備實(shí)現(xiàn)一個最符合的自動控制過程。MPS系統(tǒng)中每個單元都具有最基本的功能，學(xué)員可在這些基本功能的基礎(chǔ)上進(jìn)行流程編排設(shè)計(jì)和發(fā)揮。MPS系統(tǒng)的基本組成單元主要有：上料檢測單元、操作手單元、加工單元、安裝單元、安裝搬運(yùn)單元、立體存儲單元、機(jī)械手單元。下面以上料檢測單元為例介紹：功能簡介：完成整個系統(tǒng)的上料工作，將大工件輸出，判斷出其顏色，并將其信息發(fā)給后一站。此站可配合觸摸屏或組態(tài)控制而成為整個系統(tǒng)的主站。PLC主機(jī)：三菱FX3N系列、西門子S7系列 。擴(kuò)展模塊： 48PPI、MPI、Profibus網(wǎng)絡(luò)。組成模塊：回轉(zhuǎn)料斗、提升裝置、廣電識別組件。 可編程序控制器（PLC）的介紹 PLC概況及特點(diǎn)可編程序控制器（PLC）是現(xiàn)代工業(yè)自動化領(lǐng)域中的一門先進(jìn)控制技術(shù)，它已成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，其應(yīng)用深度和廣度已經(jīng)成為一個國家工業(yè)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志之一。PLC具有可靠性、邏輯功能強(qiáng)、體積小、可在線修改控制程序、遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)、易于與計(jì)算機(jī)接口、模擬量控制、高速計(jì)數(shù)及位控等一系列優(yōu)異性能。1)．PLC的分類可編程序控制器（Programmable Logic Controller）簡稱PLC，是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動控制裝置?？删幊绦蚩刂破靼l(fā)展到今天，已經(jīng)有多種形式，而且功能也不盡相同。按不同的原則可有不同的分類。a. 根據(jù)結(jié)構(gòu)分為：整體式（箱體式）和組合式（機(jī)架模塊式）b. 按控制規(guī)模分為：小型PLC（I/O總點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以下）；中型PLC（I/O總點(diǎn)數(shù)在2562048點(diǎn)之間）；大型PLC（I/O總點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上）。一般而言，處理的I/O點(diǎn)數(shù)愈多，則控制關(guān)系愈復(fù)雜，用戶要求的程序存儲器容量愈加大、PLC指令及其他功能也愈加多、指令執(zhí)行的速度也愈加快。 2)． PLC的特點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高；編程方便；使用方便；維護(hù)方便；設(shè)計(jì)、施工調(diào)試周期短；易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域最初，PLC主要用于開關(guān)量的邏輯控制。隨著PLC技術(shù)的進(jìn)步，它的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。 如今，PLC不僅用于開關(guān)量控制，還用于模擬量及數(shù)字量的控制，可采集與存儲數(shù)據(jù)，還可對控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控；還可聯(lián)網(wǎng)、通訊，實(shí)現(xiàn)大范圍、跨地域的控制與管理。PLC已日益成為工業(yè)控制裝置家族中一個重要的角色。1)、用于開關(guān)量控制 PLC控制開關(guān)量的能力是很強(qiáng)的。所控制的入出點(diǎn)數(shù)，少的十幾點(diǎn)、幾十點(diǎn)，多的可到幾百、幾千，甚至幾萬點(diǎn)。由于它能聯(lián)網(wǎng)，點(diǎn)數(shù)幾乎不受限制，不管多少點(diǎn)都能控制。 所控制的邏輯問題可以是多種多樣的：組合的、時(shí)序的；即時(shí)的、延時(shí)的；不需計(jì)數(shù)的，需要計(jì)數(shù)的；固定順序的，隨機(jī)工作的；等等，都可進(jìn)行。PLC的硬件結(jié)構(gòu)是可變的，軟件程序是可編的，用于控制時(shí)，非常靈活。必要時(shí)，可編寫多套，或多組程序，依需要調(diào)用。它很適應(yīng)于工業(yè)現(xiàn)場多工況、多狀態(tài)變換的需要。 用PLC進(jìn)行開關(guān)量控制實(shí)例是很多的，冶金、機(jī)械、輕工、化工、紡織等等，幾乎所有工業(yè)行業(yè)都需要用到它。目前，PLC首用的目標(biāo)，也是別的控制器無法與其比擬的，就是它能方便并可靠地用于開關(guān)量的控制。2)、用于模擬量控制模擬量，如電流、電壓、溫度、壓力等等，它的大小是連續(xù)變化的。工業(yè)生產(chǎn)，特別是連續(xù)型生產(chǎn)過程，常要對這些物理量進(jìn)行控制。 作為一種工業(yè)控制電子裝置，PLC若不能對這些量進(jìn)行控制，那是一大不足。為此，各PLC廠家都在這方面進(jìn)行大量的開發(fā)。目前，不僅