【正文】 出流量 300L/min 電機功率 8KW 電機轉(zhuǎn)速 500 轉(zhuǎn) /min 負載能力 1~15kg 其中，交流電機連線圖如下， PLC 的 I/O 接線 MPS 中的每個部件上的輸入、輸出信號與 PLC 之間的通信電路連接是通過 I/O 接線端口實現(xiàn)的。 在操作手單元的氣動控制原理圖 及 IO 圖如 示 ， 天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計說明書 11 操作手單元的 IN 圖 天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計說明書 12 操作手單元的 OUT 圖 圖 1A 為旋轉(zhuǎn)氣缸； 1B1 和 1B2 為電感式接近開關(guān)； 2A 為擺臂雙聯(lián)氣缸； 2B 2B2 為磁感應(yīng)式接近開關(guān)； 3A 為氣動夾爪； 3B1 為磁感應(yīng)式接近開關(guān)； 4A 為桿不回轉(zhuǎn)的提取氣缸； 4B 4B2為磁感應(yīng)式接近開關(guān)； 1Y 1Y2 為旋轉(zhuǎn)氣缸的電磁閥的兩個控制信號； 2Y 2Y2 為控制擺臂氣缸的電磁閥的兩個電磁控制信號； 3Y 3Y2 為控制 氣動夾爪開與閉的電磁閥的兩個電磁控制信號； 4Y1 為提取氣缸的電磁閥的電磁控制信號。該控制回路 的執(zhí)行機構(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。這種氣爪可以輸出很大的抓取力，既可用于內(nèi)抓取，也可用于外抓取。 氣爪具有如下特點： ① 所有的結(jié)構(gòu)都是雙作用的，能實現(xiàn)雙向抓取，可自動對中，重復(fù)精度高； ② 抓取力矩恒定； ③ 在氣缸兩側(cè)可安裝非接觸式檢測開關(guān)； ④ 有多種安裝、連接方式。 （ 2）工作環(huán)境適應(yīng)性好，可工作在易燃、易爆、多塵、強輻射等環(huán)境。 （ 6）控制器：其作用是對檢測元件提供的信號進行邏輯運算，提供執(zhí)行元件輸出信號，控制系統(tǒng)按照預(yù)定的要求有序工作。 （ 4）輔助元 件：其作用是輔助氣動系統(tǒng)正常工作，主要由凈化壓縮空氣的凈化器、過濾器、干燥器等組成，另外還包括供給系統(tǒng)潤滑的油霧器、消除噪聲的消聲器、提供給系統(tǒng)冷卻的冷卻器等。 （ 3）執(zhí)行元件：是將氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。 （ 2）控制元件：其作用是調(diào)節(jié)和控制壓縮空氣的壓力、流量和流動方向，以便使執(zhí)行元件能按要求的程序和性能工作。如圖 所示。即循環(huán)動作簡圖 ，如下圖， 圖 控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計 氣壓傳動的選擇 氣壓傳動簡稱氣動，是以壓縮空氣為工作介質(zhì)來傳遞和控制信號，控制和驅(qū)動各種機械設(shè)備，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程機械化、自動化的一門技術(shù)。當?shù)妆P步進電機旋轉(zhuǎn) 180176。后，其到達 B 傳送帶的上方時， 3 氣缸活塞伸出，帶動橫 軸前伸，同時 2 氣缸活塞縮回，帶動豎軸下降，下降到行程開關(guān) SQ3， 1 氣缸的驅(qū)使手爪放松工件，延時 2 秒 后。 2 氣缸活塞伸出，帶動豎軸上升， 3 氣缸活塞縮回，帶動橫軸縮回，同時底盤電動機帶動底盤旋轉(zhuǎn)。 1 號氣缸 兩個 電磁閥控制工件的夾緊、放松， 2 號氣 缸通過電磁閥控制工件的上升、下降，由底盤電動機帶動底盤旋轉(zhuǎn)。 天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計說明書 9 操作手單元的 控制 本 操作 手用于 柔性 生產(chǎn)線上工件的自動搬運，其結(jié) 構(gòu)如上圖所示?；勰K用于存放不合格的工件。 氣動夾爪則用于抓取工件。轉(zhuǎn)動氣缸用于實現(xiàn)擺臂氣缸的轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動角度為 180176。同時它還是一個雙聯(lián)氣缸（也叫倍力缸），它擁有兩個壓力腔和兩個活塞桿，在同等壓力下，雙聯(lián)氣缸的輸出力是一般氣缸的兩倍，所以有的地方亦叫它倍力缸。該氣缸在結(jié)構(gòu)上不同于一般的直線氣缸，它是一個桿不回轉(zhuǎn)型氣缸，它的活塞桿為六邊形，這樣活塞桿就不能隨便轉(zhuǎn)動，便于氣動手指夾取工件。 1. 提取模塊 提取模塊實際上是一個 “ 氣動機械手 ” ，主要由兩個直線氣缸（提取氣缸和擺臂氣缸）、一個轉(zhuǎn)動氣缸及氣動夾爪等組成。 天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計說明書 6 第二章 操作手單元的結(jié)構(gòu)與控制 操作手單元的結(jié)構(gòu) 操作手單元的功能 操作手單元可以模擬提取工件，按照要求將工件分流的過程 。 S7200 系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面： （ 1） 極高的可靠性 （ 2）極豐富的指令集（ 3）易于掌握（ 4）便捷的操作（ 5）豐富的內(nèi)置集成功能（ 6）實時特性（ 7）強勁的通訊能力（ 8）豐富的擴展模塊 S7200 系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能 。S7200 系列的強大功能使其無論在運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能?？赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。 I/O 端子排可很容易地整體拆卸。 6 個獨立的 30kHz 高速計數(shù)器， 2 路獨立的 20kHz 高速脈沖輸出，具有 PID 控制器。可連接 7 個擴展模塊，最大擴展至 248 路數(shù)字量 I/O 點或 35 路模擬量 I/O 點。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計說明書 5 械， 中央空調(diào)，電梯控制，運動系統(tǒng)。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。 S7200 系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面： 1：極高的可靠性 2:極豐富的指令集 3: 易于掌握 4:便捷的操作 5:豐富的內(nèi)置集成功能 6: 實時特性 7:強勁的通訊能力 8:豐富的擴展模塊 。S7200 系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。 本設(shè)計的柔性加工系統(tǒng)中采用了西門子公司 S7— 200 的 PLC， CPU 為 226。隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展， PLC的制造成本不斷下降，而功能卻大大增強。硬件反面： A屏蔽：對電源變壓器、 CPU、編程器等主要部件，采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁良好的材料進行屏蔽，以防止外界干擾。 PLC是一種專門用于工業(yè)控制的計算機。生產(chǎn)管理執(zhí)行系統(tǒng)（ MES）的應(yīng)用是模塊化生產(chǎn)培訓(xùn)系統(tǒng)的一次飛躍，它引入了信息管理技術(shù)，真正實現(xiàn)了對生產(chǎn)的有效管理。 組態(tài)監(jiān)控程序的應(yīng)用解決了人 機界面控制中的動畫顯示問題，監(jiān)控信息將以更加形象、生動的動畫方式顯示出來。 隨著技術(shù)的發(fā)展，工控技術(shù)的不斷完善，上海英集斯自動化技術(shù)有限公司在原有的 MPS 系統(tǒng)中加入了觸摸屏控制系統(tǒng)、組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)管理執(zhí)行系統(tǒng)，進一步提升了 模塊化生產(chǎn)培訓(xùn)系統(tǒng)的科技含量，使學(xué)生在 “ 用最先進的技術(shù)培訓(xùn)今天的學(xué)生，為未來而服務(wù)！ ”這樣的理念下前進。輸出的壓縮空氣通過快速三通接頭和氣管輸送到各工作單元。氣源處理組件的氣路入口處安裝了一個快速氣路開關(guān)，用于啟 /閉氣源，當把氣路開關(guān)向左拔出時，氣路接通氣源，反之，把氣路開關(guān)向右推入時氣路關(guān)閉。 圖 氣源處理組件是氣動控制系統(tǒng)中的基本組成器件，它的作用是除去壓縮空氣中所含的雜質(zhì)及凝結(jié)水，以調(diào)節(jié)并保持恒定的工作壓力。 圖 為供電電源模塊一次回路原理 圖。外部供電電源為三相五線制 AC 380 V/220 V，三根相線經(jīng)三相三線漏電保護開關(guān)后連接到三個安全導(dǎo)線插孔處，零線和接地線也連接到安全導(dǎo)線插孔處。組成模塊：傳送帶、阻擋裝置、工件滑槽。 PLC 主機：西門子 S7 系列。 天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計說明書 3 功能簡介：將工件從傳送帶的前端輸送到后端。組成模塊：手臂本體、手臂控制器、氣動夾爪。手臂本體：日本莫托曼 HP3。 （ 10）為機械手單元。步進電機及驅(qū)動器： Start。 PLC 主機：西門子 S7 系列。 （ 9）立體存儲單元。擴展模塊： PPI、MPI、 Profibus 網(wǎng)絡(luò)。 功能簡介：該單元由不同的氣動執(zhí)行部件組成，通過擺動、伸縮、氣動抓取等動作，將前一單元上的工件傳入下一執(zhí)行單元的輸入工位。組成模塊：直線轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)運動模塊、氣動夾爪裝置。 PLC 主機：西門子 S7 系列。 （ 7）安裝搬運單元。擴展模塊： PPI、 MPI、Profibus 網(wǎng)絡(luò)。 功能簡介：該單元提供兩色小工件，氣缸將料倉中的兩色小工件交替推出，由真空吸盤吸取，通過轉(zhuǎn)臂輸入到大工件的空腔中。組成模塊：提升模塊、氣動夾爪組件、直線運動無桿缸。 PLC 主機：西門子 S7 系列。 （ 5）為搬運單元。擴展模塊： PPI、 MPI、Profibus 網(wǎng)絡(luò)。通過具有四個工位的加工旋轉(zhuǎn)平臺，進行加工模擬，并進行加工質(zhì)量的模擬檢測。 （ 4）加工單元。擴展模塊： PPI、 MPI、 Profibus 網(wǎng)絡(luò)。 (3) 檢測單元 功能簡介：檢測加工工件的各種特性，如顏 色、材質(zhì)、高度等。擴展模塊： PPI、 MPI、 Profibus 網(wǎng)絡(luò)。由雙作用氣缸從料倉中逐一推出工件，轉(zhuǎn)換模塊上的真空吸盤將工件吸起，在旋轉(zhuǎn)缸的驅(qū)動下將工件移動至下一個工作站的傳輸位置。 (2) 為供料單元。擴展模塊： PPI、 MPI、 Profibus 網(wǎng)絡(luò)。此站可配合觸 摸屏或組態(tài)控制作為整個系統(tǒng)的主站。 天津理工大學(xué) 2021屆本科 畢業(yè)設(shè)計說明書 2 (1) 上料檢測單元。 MPS 的基本功能 MPS 設(shè)備提供了一個半開放式的學(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)加工控制過程， MPS 作為一條自動生產(chǎn)流水線具有怎樣的操作運行模式等，用戶都可根據(jù)自己的理解，運用所學(xué)理論知識，設(shè)計出 PLC 控制程序，使 MPS 設(shè)備實現(xiàn)一個最符合實際的自動控制過程。 MPS 設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)是相對固定的，但可以根據(jù)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，從而實現(xiàn)對 MPS 設(shè)備的控制。 在控制方面， MPS 設(shè)備采用 PLC 進行控制，用戶可根據(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）。 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。其中，每個工作單元都可以自成一個獨立 的系統(tǒng)，同時也都是一個機電一體化的系統(tǒng)。 系統(tǒng)為方便學(xué)生進行電氣控制的自由組合和創(chuàng)