MPS模块化自动生产线

南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）开题报告题目：MPS模块化自动生产线设计与应用专业：自动化（数控技术）班级：数控102学号：203100606学生姓名：班业兴指导教师：郁汉琪/钱厚亮2014年3月10日本科毕业设计(论文)开题报告学生姓名班业兴学号203100606专业自动化（数控技术）指导教师姓名郁汉琪职称教授所在院系工业中心课题来源D（自拟课题）课题性质A（工程设计）课题名称MPS模块化自动生产线设计与应用毕业设计的内容和意义这次毕业设计我做的是MPS模块化自动生产线。

M即为Modular,是将整个生产线分为几个模块的意思，此次毕业设计将供料单元、检测单元、加工单元、工业机器人单元、分拣单元这五个单元通过总线的方式联系起来，可通过人机界面实现远程控制；PS即为Production line，是将这五个模块结合为一个整体的生产线，具有高度的柔性。

毕业设计的具体内容如下：1、熟练使用GX-Works2软件、RT-Toolbox2软件；2、完成MPS模块化自动生产线机械结构的设计与调整；3、完成MPS各个模块电气原理图的设计及制作；4、完成MPS模块化自动生产线电气安装接线图的设计及制作；5、完成MPS五个模块程序的编写及调试；6、完成MPS模块化自动生产线的联调；7、完成人机界面的制作并加入进行调试。

目前，MPS自动化生产线成套装备已成为主流发展方向。

国外汽车行业、电子和电器行业、物流与仓储行业等已大量使用机器人自动化生产线，保证了其产品的质量和生产的高效。

典型的有大型轿车壳体冲压自动化系统技术和成套装备、大型机器人车体焊装自动化系统技术和成套装备、电子和电器等的机器人柔性自动化装配及检测成套技术和装备、机器人整车及发动机装配自动化系统技术和成套装备、AGV物流与仓储自动化成套技术及装备等,这些含有机器人设备的使用大大推动了这些行业的快速发展,提升了制造技术的先进性。

利用传感器和总线技术，实现大型生产线的在线检测和监控，确保产品质量，并且实现产品的主动质量控制。

利用自动化生产线模块化及可重构技术，实现生产线的快速调整及重构，大大的提高了生产系统的柔性，从而提高了设备的利用率及生产效率。

然而目前国内的自动化生产技术还尚不发达，大部分公司的自动化生产线柔性较差，设备利用率较低。

所以，模块化自动生产线的研究就体现出它的势在必行及重要意义。

文献综述1、引言生产线是指产品在生产过程中所经过的路线，即从原料进入生产现场开始，经过检测、加工、运送、装配和分拣等一系列生产活动所构成的线路。

生产线按范围大小，分为产品生产线和零部件生产线；按节奏快慢，可分为流水生产线和非流水生产线；按自动化程度，分为自动化生产线和非自动化生产线。

[2]自动化生产线是在连续流水线基础上进一步发展形成的，是一种先进的生产组织形式，是实现产品生产过程自动化的一种机器体系。

它由工件传送系统和控制系统组成，将一组自动机床和辅助设备按照工艺顺序连接起来，自动进行加工、检测、装卸和运输，实现连续的、完全自动化的生产产品。

其发展趋势是：①提高可调性，扩大工艺范围；②提高加工精度和自动化程度，同计算机结合，实现整体自动化车间和自动化工厂。

[2][3]自动化生产线是由自动执行装置（包括各种执行器件、机构，如电动机、电磁铁、电磁阀、气动、液压等）经各种检测装置（包括各种检测器件，如传感器、仪表等），检测各装置的工作进程和工作状态，通过逻辑、数理运算及判断，按生产工艺要求的程序自动进行生产作业的流水线。

[3]2、系统构成此次毕业设计的MPS模块化自动生产线由供料单元、检测单元、加工单元、工业机器人单元和分拣单元共五个单元组成。

它将一个整体的自动化生产线分成了五个单独的模块，但是五个模块之间也不是毫无关系，它们之间通过总线联系，由一个人机界面统一控制，事实上它们完全还是一个整体。

MPS模块化自动生产线结构图如下所示：现场设备级网络（CC-Link）是要将一个控制器链接至多个不同的设备，同时降低配线成本并增加额外的功能，如提高了诊断功能。

CC-Link通过了SEM认证，提高开放式的现场设备级网络，并增强了系统设计和配置的灵活性。

它可以最快达到10Mbps的高速通信，远程输入输出软元件点数为8192点，并可以将第三方产品集成一体化。

[4]现场总线控制系统，也常常被称为现场总线系统。

它是一种开放式全分布控制系统，体现为一种基层通行控制网络的架构形式，依据现场总线标准与规范，通过控制技术，计算机技术、通信与网络技术等信息技术的交叉与集成，达到系统控制目的。

作为一种用于现场智能设备互连通信的控制网络，它构成了工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场、控制设备以及更高控制管理层次之间的联系。

[6]3、控制方案MPS模块化自动生产线的控制方式包括各模块的单个控制以及总体的控制。

单个模块的控制根据自己所处的位置实现自己相应的功能，以下分别单独介绍其功能：1）供料单元：供料单元的主要作用是为加工过程逐一提供加工工件，在管状料仓中最多可存放8个工件，供料过程中，双作用气缸从料仓中逐一推出工件，接着，转换模块上的真空吸盘将工件吸起，转换模块的转臂在旋转缸的驱动下将工件转移至下一个工作站的传输位置。

2）检测单元：检测单元的主要作用是检测加工工件的特性。

光电、电感及电容传感器完成区分工件的工作。

在加工工件被伸降缸提升至检测位置之前，由向后反射式光电传感器检测该位置是否为空。

磁感应接近传感器检测工件的高度。

伸降缸将合格的工件传送至气动滑槽的上层，并将不合格的工件检出至气动滑槽的下层。

3）加工单元：加工单元的主要作用是将工件在旋转平台上被检测及加工。

本单元是唯一一个只使用电气驱动器的工作单元。

旋转平台由直流电机驱动。

平台的定位由继电器回路完成，电感式传感器检测平台的位置。

工件在平台平行地完成钻孔及检测的加工。

由带电感式传感器的电磁执行装置来检测工件是否被放置在正确的位置，在进行钻孔加工时，电磁执行件夹紧工件，加工完的工件通过电气分支传送到下一个工作站。

4）机器人单元：机器人单元的主要作用是RV-2AJ工业机器人检测到上一单元有信号时，完成控制器上事先设定的程序，自动完成工件的运输。

再次判断工件是否合格，合格品送至下一单元，并将不合格的工件检出至气动滑槽的下层。

本工作单元与其他工作单元组合一起并定义其他的分类标准，直接传输到下一个单元。

5）分拣单元：分拣单元的主要作用是将传送带上的工件分别打入到三根不同的滑槽上。

当工件被放在传送带起始位置时受到漫射传感器的检测。

制动器上方的传感器检测工件的特性（黑色、蓝色、金属色）。

由双作用气缸通过偏针仪控制的分离器将工件分捡到正确的滑槽上。

MPS模块化自动生产线的整体控制方案附流程图。

4、总结在全球竞争日趋激烈、发达国家纷纷将柔性制造定为本国制造业的重要战略决策时，全球制造业正步入模块化时代。

因此，我国应赶上这股模块化的世界浪潮，大力发展模块化自动生产。

[10]5、参考文献【1】郁汉琪编.电气控制与可编程序控制器应用技术[M].南京：东南大学出版社,2009.9【2】何瑞主编.自动生产线安装与调试[M].北京：中国电力出版社，2012.3【3】王永华编.现代电气控制及PLC应用技术（第2版）[M].北京航空航天大学出版社,2008.2【4】三菱电机Q系列CC-LINK总线使用手册[J].三菱电机【5】郁汉琪主编.机床电气及可编程序控制器实验与课程设计指导书[M].高等教育出版社，2001.7【6】陈启军等编.CC-LINK控制与通信总线原理及应用[M].北京：清华大学出版社，2007.6【7】RV-1A&2AJ ROBOT ARM INSTRUCTION MAINTENANCE[J].MITSUBISHI 【8】三菱电机GOT1000人机界面使用手册[J].三菱电机【9】北京亚控公司编.组态王6.5初级培训教程[M].亚控公司，2007【10】崔龙成主编.三菱电机小型可编程序控制器应用指南[M].北京：机械工业出版社，2012.6【11】FX系列微型可编程控制器用户手册（通信篇）[M].三菱电机【12】张洪润主编.传感器技术大全[M].北京航空航天大学出版社，2007.10研究内容本次毕业设计MPS模块化自动生产线研究内容包括以下方面：1）MPS模块化自动生产线采用五个模块的组合控制，供料单元、检测单元、加工单元、机器人单元和分拣单元的机械设计与调整是模块化生产线研究内容的起始任务。

其他还包括各模块电气原理图设计和整条自动化生产线的电气安装接线图的设计及制作。

2）四个模块PLC的联系也是这次毕业设计的研究内容，其中包括FX-2n PLC的CC-Link通讯，PLC与计算机的通信以及PLC与人机界面的通信。

工业机器人通过其几个输入输出接口与其他几个PLC实现联动控制，而其作为一个相对高级的模块，其控制方式也相对简单，主要通过机器人控制器的编程来实现。

3）工业机器人的原点回复，多点试教定位也是这次毕业设计的一项研究内容。

其次还包括工业机器人控制器与个人计算机的通信，由于通信电缆丢失，而目前RV-2AJ工业机器人已停产，市场上也没有相对应的通讯电缆，所以通信电缆（25口转USB，管脚定义不同于一般管脚定义）还的自己动手进行焊接。

管脚定义如下图所示：4）黑色、蓝色、金属这三种工件的检测也是这次毕业设计的一项研究内容，这次毕业设计的MPS模块化自动生产线采用三种传感器的方式进行筛选。

在检测单元，传感器在将毛坯不合格工件剔除掉后通过金属传感器、接近开关和检测黑色的传感器检测后将其送入传送带的顺序进行标记；在分拣单元，通过一个光电传感器计数，分别将其送入不同的槽中。

5）人机界面的介入也是这次毕业设计MPS模块化自动生产线的研究内容。

一般情况下，我们都是用一台人机界面来控制一个模块的运作，如何来控制一条自动生产线，这就是我这次毕业设计的一项挑战性的研究内容。

研究计划毕业设计时间安排表毕业设计起止日期：2.24—6.13（第1周—第16周）第1周(2.24-2.28)：查找资料，熟悉课题研究内容与模块化生产线第2周(3.03-3.07)：掌握课题国内外研究现状，撰写开题报告第3周(3.10-3.14)：完成开题报告第4周(3.17-3.21)：熟悉MPS模块化自动生产线的功能及应用情况第5周(3.24-3.28)：熟悉GX-Works2、RT-Toolbox2编程软件第6周(3.31-4.04)：进行MPS模块化自动生产线机械结构的设计与调整第7周(4.07-4.11)：设计各模块电气原理图第8周(4.14-4.18)：设计生产线电气安装接线图第9周(4.21-4.25)：进行PLC及工业机器人编程及应用第10周(4.28-5.02)：人机界面设计及应用第11周(5.05-5.09)：各模块单独调试第12周(5.12-5.16)：生产线联机调试第13周(5.19-5.23)：递交论文初稿第14周(5.26-5.30)：修改论文并定稿第15周(6.02-6.06)：论文评审、修改与答辩资格确认第16周(6.09-6.13)：毕业设计（论文）答辩特色与创新本次毕业设计MPS模块化自动生产线的特色与创新如下：1）通过人机界面来控制一整条自动化生产线的运作，使得模块化自动生产线变成一个整体的系统。