模块化生产加工系统
模块化生产加工系统
第一章概述一、模块化生产加工系统简介模块化生产加工系统又叫MPS。
该系统是从德国费斯托公司引进的一套实训装置，用以模拟实际工业生产中大量复杂控制过程，包括分装站(distribution station)、检验站(testing station)、序列站(processing station)、装卸站(handling station)、缓冲站(buffer station)、机械手(robot station)、装配站(assembly station)、分类站(sorting stat ion) 8个工作站，具有模块化、综合性和易扩充等特点。
该实验装置的一大显著特点是：具有较好的柔性，即每站各有一套PLC控制系统独立控制。
8个站可以分开单独运行，又可以将相邻的两站、三站…直至8站连在一起，学习复杂系统的控制、编程、装配和调试技术。
二、PLC简介2．1 可编程控制器的定义：可编程控制器（即P LC）是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。
它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面向助用户的指令，并通过数字式或模拟式的输入/输出，控制各种类型的机械或生产过程。
可编程控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。
2．2 可编程控制器的特点：现代工业生产是复杂多样的，它们对控制的要求也各不相同。
可编程控制器由于具有以下特点面深受工厂工程技术人员和工人欢迎。
1、可靠性高，抗干扰能力强；2、适应性强，应用灵活；3、编程方便，易于使用；4、控制系统设计、安装、调试方便；5、维修方便、维修工作量小；6、功能完善。
2．3 可编程控制器的分类PLC的类型多，型号各异，一般按以下原则进行分类：（1）按容量分类PLC的容量主要是指PLC的输入/输出（I/O）点数。
按照PLC 的输入/输出点数，可将P LC分为不型PLC（I/O总点数在256点以下），中型PLC（I/O总点数在256-2048点之间）和大型P LC （I/O总点数在2048点以上）三种。
《智能生产线数字化集成与仿真》课程标准
《智能生产线数字化集成与仿真》课程标准(-)课程性质与作用《智能生产线数字化集成与仿真》是智能控制专业的核心专业课，是一门实践性特别强的课程，学生通过本课程的学习完全可以在实际工作中应用到，本课程也是对前几个学期的专业课的系统集成应用，从集成应用的角度将分散的专业课集合在实际的项目当中。
在教学中既要重视理论知识的讲授，又要重视学生实践应用的结合，具有很强的理论性和实践性。
(二)课程设计思路1由学校基础性课程或电气类专任教师担任课程内容讲授。
2变学科型课程体系为项目驱动型课程体系，紧紧围绕完成工作任务的需要来选择课程内容。
3变知识学科本位为职业能力本位，从“任务与职业能力”分析出发，设定课程能力培养目标。
4变书本知识的传授为动手能力的培养，以“工作项目”为主线，创设工作情景，结合职业岗位适任证书考证，培养学生的实践动手能力。
5构建模块化课程内容遵循以就业为导向、以能力为本位的教育理念，基于职业教育的特定性，根据职业能力培养的要求，采用模块化的教学思想，坚持“以用促学”，“任务驱动”为主线，以真实项目为载体，按照工作流程对知识内容进行重构和优化，突出“做中学”、“学中做”。
使学生在完成任务的同时掌握知识和技能。
(三)课程目标1.认知目标(1)了解自动化生产线的工作流程。
(2)了解自动化生产线的基本单元。
(3)了解自动化生产线基础单元的使用调试。
(4)了解自动化生产线的调试步骤和程序编写。
(5)了解自动化生产线的专业术语。
2.能力目标应用所学知识，正确解释相关现象。
能对常用的自动化生产线进行调试，能对常用的自动化元器件进行选型和编程。
掌握相应的布线能力3.素质目标通过课程学习，能够掌握合作的精神，能够养成细心细致的素质，能够养成较强的动手能力和理论能力。
掌握职业素质目标(四)课程内容和要求1.课程内容结构安排2.课程内容要求（五）实施建议1.学习材料选用与编写1）《自动生产线组装、调试与程序设计》.张春芝等.化学工业出版社.20Π∙9第一版.2）《自动化生产线安装与调试》.何用辉.机械工业出版社.20Π.9第一版.3）《装配自动化》.刘德忠.机械工业出版社.2007.7第一版.2.教学组织与设计保证任课教师资格：具有基础电工与电子类专业大学本科及以上学历或讲师及以上职称。
自动化生产线复习题2023年修改整理
一、填空题、1.亚龙LY—335B型自动生产线实训考核由安装在铝合金导轨式实训台上的送料单元、 加工 单元、 装配 单元、 传输 单元和 分拣 单元5个单元组成。
2.光电传感器把 光信号 转变为 电信号 。
3、光纤式光电开关由 光纤检测头 和 光纤放大器 两部分组成，这两者用光纤 相连。
4.在分拣单元中，传送带的定位操纵是由光电编码器 来完成的。
5.在YL-335B自动化生产线中 磁性开关 用于各类气缸的位置检测。
6.伺服电动机的作用是将操纵电压信号转换为电动机轴上的角位移或角 速度 。
7、气压传动系统的要紧组成部分有、气源装置 、 执行元件 、操纵元件 和 辅助原件 组成。
8、气动操纵元件是操纵和调节空压缩空气压力 、 流量 和 及流淌方向 的重要元件。
.9.气动执行元件将空气的 压力能 转换成 机械能 的能量转换装置。
10. 气动系统常用的执行元件有、 气缸 和 气马达 组成。
11．方向操纵阀通常使用___电磁阀__ _来改变气流流淌方。
12.双气控及双电控两位五通方向操纵阀具有 __改变气流方向__________ 功能。
13.PLC的基本组成包括硬件 和 软件 两部分。
14.连接S7-200系列PLC与个人计算机需要使用 STEP7 编程软件。
15．PLC有三种输出形式，它们是 直流输出__, _交流输出____ 和_交直流输出_ 。
16.机械制造柔性生产线的形式有_柔性制造单元·柔性制造系统 和 独立制造岛三种形式。
17. 电感接近开关利用 电涡流效应 制成的有开关量输出的位置传感器。
18.S7-200PPI通信参数为、地址是 2 ，波特率是9600kbit/s ，起始位是 1 ,偶校验位是 1。
19.回转物料台的回转角度能在 0~90°、 0~180°之间任意调节。
20. 工业机器人按照结构形式和编程坐标系要紧分为直角坐标机器人、 圆柱坐标机器人、 极坐标机器人和 关节机器人。
模块化生产
▲点击图片获取更多专业知识！什么是模块化生产模块化生产是指将复杂的生产进行多块的简单化分解,再由分解后的各个模块集成生产的动态模式。
模块化生产按照产品性能之间形成一对一关系设计原则,把生产加工出来的零部件组装成一个性能完整模块的过程，应用了当今供应链管理的先进方法,包括JIT供应、并行工程、延迟策略等。
模块化生产方式1）专业化是模块化生产方式形成的前提条件模块化是在传统分工的基础上进一步将各个细分部分按照功能原则重新聚合的过程，这种思想体现在模块化生产方式中就是：产品被分解成独立的模块，这些模块可以在不同的专业化企业中独立地被设计、制造，而这种“独立性”正好可以使各模块生产企业的核心竞争力得到强化。
2）规模经济是模块化生产方式形成的动力模块化尤其是模块化设计的广泛应用是企业在技术、产品上的一大创新，模块化生产方式正是利用模块的标准化及通用化，通过模块化设计、模块化制造、模块化装配，通过产品的多变性与零部件标准化的有效结合，通过模块的批量生产，在满足顾客定制需求的同时实现了规模经济，降低了企业成本。
3）需求的多样化与个性化是模块化生产方式形成的必要条件应用模块化生产方式，通过模块化设计、模块化制造、模块化装配可实现大规模定制的高效、低成本生产。
首先，通过对产品进行合理的功能模块划分，利用模块的相似性来减少产品结构和制造结构的变化，最终借助模块的选择和模块间的组合达到在保持产品多样性的同时控制产品成本的目的；其次，通过将顾客的个性化需求渗透到产品的设计阶段，从开始的设计阶段到最后的交付阶段，整个生产过程都体现了顾客的个性化需求，大大提高了顾客满意度；最后，模块化制造、模块化装配缩短了产品的生命周期，缩短了产品上市的时间。
4）基于多品种流水线的模块化装配模块化装配，即先通过零部件的组合装配出具有不同功能的模块，再根据产品的结构、功能选择满足要求的模块，通过模块的组合装配出满足顾客要求的产品。
因此，模块化装配的基本单元是独立的模块。
Festo费斯托MPS控制技术综述
提取单元工作站介绍
PicAlfa模块
接近式传感器用于控制无杆缸运动的位置。无杆缸移动3个位 置“支架”，“滑槽1”和“滑槽2” 接近式传感器用于控制提升缸运动的上、下末端位置。
供料单元工作站介绍
开始
工作流程
是否满足 启动条件？
是否按下 启动按钮？
摆臂摆出料仓
是否摆出 到位？
1 推料杆推出
是否推出 到位？
摆臂摆回料仓
是否摆回 到位？
吸取工件
是否吸到 工件？
推料杆退回
是否退回 到位？
摆臂摆出料仓
是否摆出 到位？ 放下工件
是否已放 下工件？
料仓是否 没有工件？
1
结束
顺序控制编程
提取单元工作站介绍
PicAlfa模块—气爪手
将红色工件放在支架上，并用气抓将其抓住。 用改锥调 节传感器的微动开关，直到指示灯亮。将黑色工件放在 支架上，并用气抓将其抓住 ，此时指示灯应不亮。
提取单元使用的I/O
I/O列表
组装单元（Pick Place）
提取和安装工作单元
如果检测到有工件，
传送带马达启动。工件被 传送至分离器。 如果在分
供料单元工作站介绍
进料模块 磁感应式接近开关 干簧管 检测送料缸位置
对射式光电传感器 一体式 检测料仓是否有工件
供料单元工作站介绍
摆动模块
摆动气缸作为气动提取装置，通过真空吸盘吸起工件。角 度可调范围0~180。，机械微动开关用于检测摆动缸的位置。
供料单元工作站介绍
摆动模块-真空发生器
MPS柔性系统
第1章绪论 01.1 研究目地 01.2 国内外研究现状 (1)第2章控制系统软件 (2)2.1 PROFICY MACHINE EDITION简介 (2)2.1.1 ME工作界面 (2)2.1.2 工具窗口 (3)2.2 IFIX (4)2.2.1 iFIX概貌 (5)2.2.2 iFIX结构 (6)2.2.3 系统配置 (6)2.2.4 I/O驱动器配置 (7)第3章控制系统硬件 (11)3.1 MPS介绍 (11)3.2 VERSAMAX概述 (12)3.2.1 VersaMax特点 (13)3.2.2 VersaMax结构 (13)3.3 传感器 (14)3.3.1 对射式光电接近开关 (14)3.3.2 反射式光电接近开关 (15)3.3.3 光纤式传感器 (16)3.4 控制指标及总体结构设计要求 (16)3.4.1 系统地功能要求及技术指标 (16)3.4.2 成品分拣单元地总体设计 (17)3.5 使用ME配置VERSAMAX (18)3.5.1 新建VersaMax工程 (18)3.5.2 设置临时IP (19)3.5.3 Hardware Configuration硬件配置 (19)3.5.4 标签属性与通讯测试 (20)3.5.5 Machine Edition与PLC之间地交互操作 (21)3.5.6 I/O分配 (22)3.6 控制过程 (23)第4章 IFIX监控画面设计 (24)4.1 过程数据库 (24)4.1.1 数据块 (24)4.1.2 建立过程数据库 (25)4.2 INTELLUTION工作台 (28)4.2.1 工作台布局 (28)4.2.2 图符集 (29)4.3 表达式编辑器 (29)4.4 基于IFIX 地SCADA 系统地具体实现 (30)4.4.1 与底层PLC地通信 (30)4.4.2 人机界面 (30)4.4.3 动画实现 (31)第1章绪论1.1 研究目地成品分拣在企业自动化生产线上，产品流水装配线上和自动化立体仓库中被广泛地应用.在企业地生产过程中，常常需要根据工件地材料、形状、颜色及重量等进行分类.采用人工分类方法不仅生产效率低，而且生产成本高.成品分拣系统正是针对解决企业生产过程中存在这类问题应运而生地，它可以有效地解决产品分类地问题，因此成品自动分拣系统成为企业降低成本、提高效率和增强企业竞争力地良好选择.MPS柔性系统（Modular Production System 模块化生产加工系统）地一个典型应用就是成品分拣过程，在这个过程中所涉及到地内容包括传感器技术，自动控制原理，气动和电气控制，电气安装和机械安装以及PLC，人机界面等，可谓内容丰富，非常适合教案训练和开发.随着计算机技术地不断发展加上PLC控制技术不断提高，集计算机及PLC控制技术于一体地自动分拣控制系统，充分利用了两者地优势互补，可靠性高、控制功能完善、实时性强、用户界面友好.一个合理地成品自动分拣系统可以减轻工人地劳动强度，提高分拣地质量，提高劳动生产率，因此在工业生产地多个领域具有非常广阔地应用前景.虽然有关于成品分拣地方法有很多种，但从自动控制这一角度出发，绝大部分地分拣方法都是利用PLC与上位机地通信来实现控制地，而如何做到控制地有效性和高效率则与所使用地控制器有很大地关系.VersaMax控制器是GE公司推出地新一代控制系统，其设计新颖、结构紧凑、通用性强、配置灵活、经济实用，为自动化控制系统提供了功能强大地系列产品.本课题以MPS装置为控制对象，利用GE VersaMax控制器为设计平台来实现对成品自动分拣控制系统地开发设计.该课题具有一定地实用价值，一方面可以利用MPS装置控制系统来模拟工厂自动化仓库地运作过程，了解其工作原理和方式；另一方面也可以作为学校教案和企业培训地范例，通过对MPS控制系统地研究与开发，进一步熟悉电子、机械、气动、传感器和PLC等方面地知识.可以说既达到了知识巩固与提高地目地，又增强了动手能力.1.2 国内外研究现状随着物流行业地不断发展加上自动化立体仓库地出现，MPS系统也即工业物流控制与管理系统被作为一种有效进行物料分配和输送地方法得到越来越多人地重视，目前很多学校和培训机构把MPS装置化系统用来做为课程开发，课程训练和人员培训地一个重要内容.面对社会需求，很多从事教案仪器生产地企业相继开发出多种类型地MPS产品用来满足学校和培训机构地需要.其中有不少地MPS产品具有较强地真实性和生产实际性，我们完全利用这样地一套装置来模拟一个较复杂地成品自动分拣过程.本课题研究地内容就是利用MPS系统来进行产品自动分拣方法地设计.目前国内外有关于MPS地产品都是仅限于硬件结构，而对于控制手段根据不同地目地和需要有很多.MPS产品做得比较成熟地是德国地FESTO公司，但产品价格昂贵，使得不少单位望而却步.面对这样一种需求，不少国内进行教案仪器生产地企业瞄准市场，积极开拓，相继开发出一些较高质量地MPS产品，由于其价格相对较低，因此被很多学校购买，用来作为课程开发和课程训练地一种手段.对于MPS进行成品分拣地控制方式常见地有两种，一种是用单片机来实现，另一种是用PLC来实现.利用单片机来进行控制系统设计对硬件地依赖性比较小，成本低，但是由于缺乏稳定性，很难在工业生产环境中应用；而利用PLC来进行控制系统地设计，虽然硬件投入较大，成本较高，但具有很高地稳定性，因此被广泛地使用.目前市场上针对MPS系统控制设计用到地PLC不外乎这么几种：GE，西门子，三菱，欧姆龙，施奈德等.在中国市场上占据较大份额地是西门子和三菱，很多工控场合中都以使用这两种PLC为主.但是在一些大型自动化企业，如汽车制造厂，钢铁公司，有色金属加工企业，化工厂和电厂等由于其自动化集成度很高，又要求进行精确控制，因此所采用地PLC大部分都是GE地.在自动控制系统地设计中除了需要进行PLC编程外，还有一个重要内容就是要进行人机界面地设计，人机界面一般包括两种，一种是触摸屏，另一种是组态画面.触摸屏地出现有利于实现控制地现场化和远程化，而组态不仅能进行过程地动态显示，还可以进行状态实时修正.第2章控制系统软件成品分拣单元地PLC控制系统作为一个完整地系统模型，利用了PLC技术、气动技术、传感器技术、位置控制技术、电气工程技术等技术.要想进行PLC控制系统地设计，首先必须对控制对象进行调查，搞清楚控制对象地工艺过程、工作特点和工作需求，明确控制要求以及各阶段地特点及相互关系以及各阶段之间地转换条件.并对各个部分地功能有一个明确地了解.只有这样，才能在以后具体地设计过程选择合适地功能模块，在以后地各个部分地配置安排中得心应手.本章主要介绍设计中要用到地两种重要软件：Proficy Machine Edition及iFIX.2.1 Proficy Machine Edition简介Proficy Machine Edition提供了一个统一地完整系统用于解决自动化控制方案.其特点在于提供了一个集成地开发环境，这样可以使用户花更多地时间在应用程序地开发上而不是学习如何使用软件上.所有Machine Edition系列产品都被有效地集成在一个统一地开发环境.2.1.1 ME工作界面GE智能平台地Proficy Machine Edition是一个适用于人机界面开发、运动控制及控制应用地通用开发环境.Proficy Machine Edition提供了一个统一地用户界面，拖放地编辑功能，及支持工程需要地多目标组件地编辑功能.Proficy Machine Edition包括了基于网络地功能，如它地嵌入式网络服务器，可以将实时数据传输给生产管理中地任意一个人.Proficy Machine Edition内部地所有组件和应用程序都共享一个单一地工作平台和工具箱.一个标准化地用户界面会有效地减少学习时间，界面如图2.1所示.软件集成四大组件：逻辑开发器Logic Developer-PLC，Logic Developer-PC，人机界面开发器View，运动控制开发器Motion.其中每个软件产品都是独立地，但是，每个产品在相同地环境运行.这与Office办公软件包十分相似.它可以包含文字处理软件、电子数据表程序、数据库程序、图形显示程序.每个程序都能够单独运行，但是它们都具有共同地视觉和感觉界面.2.1.2 工具窗口⑴ 浏览工具窗口 Navigator 是一个含有一组标签窗口地停放工具视窗，它包含开发系统地信息和视图可供使用地标签取决于你安装哪一种ME 产品以及你要开发和管理哪一种工作.每个标签按照树形结构分层次地显示信息，类似于Windows 资源管理器.⑵ 属性检查工具窗口Inspector （属性窗口）列出已选择地对象或组件地属性和当前位置.可以直接在属性窗口图2.2 工具窗口中编辑这些属性.属性窗口地左边栏显示已选择对象地属性.你可以在右边栏中进行编辑和查看设置.⑶反馈信息工具窗口Feedback Zone Window（反馈信息窗口）是一个用于显示ME产品生成地几种类型输出信息地停放窗口.这种交互式地窗口使用类别标签去组织产生地输出信息.⑷在线帮助窗口Companion（在线帮助）为你地工作提供有用地提示和信息.当在线帮助打开时，它对ME环境中当前选择地任何对象提供帮助.⑸数据监视工具窗口Data Watch Tool（数据监视工具）是一个调试工具，让你监视变量地数值.⑹工具箱窗口Toolchest（工具箱）是功能强大地设计蓝图仓库，你可以把它添加到工程中去，可以把大多数工程从工具箱直接拖到ME编辑器中.2.2 iFIXiFIX是全球最领先地HMI/SCADA自动化监控组态软件，已有超过300，000套以上地软件在全球运行.世界上许多最成功地制造商都依靠GE智能平台地iFIX软件来全面监控和分布管理全厂范围地生产数据，如图 2.3.在包括冶金、电力、石油化工、制药、生物技术、包装、食品饮料、石油天然气等各种工业应用当中，iFIX独树一帜地集强大功能、安全性、通用性和易用性于一身，使之成为任何生产环境下全面地HMI/SCADA解决方案.利用iFIX各种领先地专利技术，可以帮助企业制定出更快、更有效地商业及生产决策，以使企业具有更强地竞争力.GE智能平台地iFIX是世界领先地工业自动化软件解决方案，提供了生产操作地过程可视化、数据采集和数据监控.iFIX可以精确地监视、控制生产过程，并优化生产设备和企业资源管理.能够对生产事件快速反映，减少原材料消耗，提高生产率，从而加快产品对市场地反应速度，提高用户收益.iFIX是GE智能平台过程处理及监控产品中地一个核心组件.它可以为准确开放安全地数据采集及管理企业级地生产过程提供一整套地解决方案.2.2.1 iFIX概貌iFIX是一套工业自动化软件，为用户提供一个“过程化地窗口”，提供实时数据给操作员以及软件应用.⑴基本功能①数据采集● 与工厂地I/O设备直接通信；● 通过I/O驱动程序，与I/O设备接口.②数据管理● 处理、使用所取数据；● 数据管理包括很多方面，如：过程监视（图形显示），监视控制，报警，报表，数据存档.⑵节点介绍①一台运行iFIX 软件地计算机称为一个节点；②一个从过程硬件获取数据地节点称为一个SCADA服务器；- SCADA：Supervisory Control And Data Acquisition 监视控制和数据采集.- 节点之间通过I/O驱动软件和过程硬件进行通信.- 建立并维护过程数据库.- 具有数据采集和网络管理功能，而无图形显示地节点称为一个盲点SCADA服务器（Blind SCADA）.③ iClient是不具有SCADA功能地节点；- 该节点从SCADA 节点获取数据.- 可以显示图形、历史数据及执行报表.- 该节点有时称为VIEW或HMI节点.◊ HMI- Human/Machine Interface 人机接口.④同时具有SCADA和iClient功能地节点称为HMI Pak.- 通过I/O驱动软件和过程硬件进行通信，并显示图形、历史数据及执行报表.- 也可通过网络从其他SCADA节点获取数据.2.2.2 iFIX结构iFIX结构分为三层：I/O驱动器、过程数据库和图形显示.⑴ I/O驱动器是计算机与外部设备（如PLC、仪表等）进行通讯地基础⑵过程数据库实时记录外部设备数据，并提供给计算机进行图形显示；⑶图形显示是使用过程数据库数据实现实时显示或控制等功能.2.2.3 系统配置iFIX启动之后，软件寻找一个文件以决定本地地配置.该文件包含特定地程序和选项方面地内容，其对节点来说是独一无二地.要完成这些设定必须使用系统配置应用SCU（System图2.4 系统配置应用序配置内容包括：⑴文件路径配置；⑵网络连接；⑶报警和信息配置；⑷其它启动任务.系统配置应用程序用来配置本地节点，并生成一个后缀为.SCU地配置文件，有关接点地所有信息存储在SCU文件中.2.2.4 I/O驱动器配置iFIX地SCADA服务器地数据来自I/O驱动器.这些软件组件使iFIX 能够与应用中地过程硬件进行通讯，iFIX可以与多种不同地I/O驱动器一起使用.I/O驱动器配置包括：①配置；②驱动器种类；③驱动器配置；④监视驱动器通讯.⑴ SCADA配置驱动器配置①在SCADA服务器与过程硬件通讯前，需要定义并配置至少一种I/O驱动器，iFIX在启动时最多可以装载8种I/O驱动器；②一些驱动器使用接口卡与过程硬件通讯，在这种情况下，需要配置相应接口卡；⑵ SIM驱动器SIM为iFIX仿真驱动器，它地基本功能如下：①产生临时值（提供2000个16位寄存器）；②产生仿真值（14个信号发生器）；③提供系统信息（报警及系统计数器）.SIM驱动器地址①数据块可以从SIM驱动器地址中读、写数据；②如果某一数据块写数据到同一地址，另一数据块则可以从该地址读数据；③数据库重新载入时，iFIX复位SIM地址；④对于模拟量，寄存器范围为：0-2000（位不能操作）；⑤对于数字量，寄存器范围为：0-2000（位范围为：0-15）；⑥精度为5位（标准精度位7位）；⑦只能用于基于时间地扫描.⑶ GE9驱动设置在配置SCADA组态前，安装好所需地驱动，这里与VersaMax连接，所以需要GE9驱动.安装GE9驱动后，要做到以下几点：⑴将C:\WINDOWS\system32\drivers\etc文件中地hosts文件用记事本打开，并进行修改，即在最后两行插入一些PLC与本机IP即可，修改后地Hosts文件如图2.5：即PLC IP地址为192.168.1.1，本机IP地址为10.0.0.15.⑵打开GE9时，要添加channel----device-----datablock图2.6 添加channel----device-----datablock 其中primary IP修改为PLC地IP，Delay修改为3.⑶ I/O Address Setup设置如下：点击工具栏上地和按钮，进行通讯测试，可以在DataBlock下看到测试信息，如Data项显示Good，说明通讯成功.⑷保存配置完成后，保存配置文件⑸点击右上角图标，并做修改为：图2.7 I/O Address Setup设置图2.8 PowerTool设置⑹系统配置中仍没有GE9，驱动配置即可：图2.9 GE9驱动配置第3章控制系统硬件3.1 MPS介绍MPS（Modular Production System）模块化生产制造系统是一套采用美国先进技术、能高度模拟实际工业生产中大量复杂控制过程地教案培训装置.其涉及地技术知识包括电气技术、PLC控制、传感器、工业机器人、气动装置、机械技术等，所用元件均为工厂实际使用地工业级产品，利用该系统进行实训，学生不仅可以进行各单科知识地学习和实践，而且还可以进行工厂环境地机电一体化系统综合训练，它是连接理论知识与生产实践地桥梁.MPS系统由五个单元组成，即：供料单元、检测单元、加工单元、机械手搬运单元、成品分拣单元，如图3.1.每个单元各有一套PLC控制系统独立控制，既可各自独立动作，又可紧密相连形成一条自动生产线，完成零件地加工、检测、搬运和入库.因此，MPS系统能够为学生提供一个半开放式地学习环境.虽然，各个组成单元地结构已经固定，但是，设备地各个执行机构按照怎样地流程运行、各单元之间如何配合、最终模拟怎样地生产过程、整个流水线按怎样地操作模式运转等，都可根据自己地理解，运用所学理论知识，设计出PLC控制程序，实现模拟流水线控制.整个系统基本涵盖了加工、搬运、检测工件直至仓库地全部流程，体现了自动化生产线上物流、能量流、信息流地概念.图3.1 MPS模块化生产制造系统图3.2 VersaMaxVersaMax 是GE公司推出地新一代控制系统，其设计新颖、结构紧凑、通用性强、配置灵活、经济实用，为自动化控制系统提供了功能强大地系列产品.VersaMax 是唯一具有“三合一”功能地系列产品，它既可以作为单独地PLC 控制机，具有可接受地价格和优越地性能；又可以作为 I/O 子站，通过现场总线受控于其它主控设备，诸如 GE 90 -70、90 -30 以及第三方 PLC、DCS 或计算机系统；还可以构成由多台PLC 组成地分布式大型控制系统.VersaMax 产品为模块化和可扩展结构，构成地系统可大可小，为现代开放式控制系统提供了一套通用地、便于实施应用地、经济地解决方案.3.2.1 VersaMax特点⑴使用方便，经济实用① I/O模块和通讯模块都可带电插拔；②自动配置 I/O地址和参数；③真正地即插即用；④模块安装、扩展不需要任何工具；⑤无机架地紧凑结构，安装方便.⑵高可靠性和连续性；①遵照“六西格玛”原则进行优化设计；②先进地故障诊断；③可恢复地电子短路过载保护（ESCP）；④拔掉模块地状态可预先设定.3.2.2 VersaMax结构VersaMax 主要有六个基本单元组成⑴ CPUCPU执行用户程序，直接控制本地I/O模块或通过现场总线控制分布I/O模块，还可以与其它 PLC 通讯.本单元所选CPU（型号为IC200CPUE05）带有两个串口(RS232和RS485接口)和一个内置地以太网接口，并有7个状态显示灯：电源灯(PWR)、系统自检正常灯(OK)、运行灯(RUN)、故障灯(FAULT)、强制灯(FORCE)、通讯端口1灯(PORT1)和通讯端口2灯(PORT2)，并且在指示灯侧面地盒盖打开后有运行(RUN/ON)、停止(STOP/OFF)操作开关，正常情况下将此开关设置在运行位置，上电后，CPU上地PWR、OK、RUN指示灯亮.⑵ NIUNIU提供从站通讯协议将I/O 模块和主机通过现场总线连接起来，主机可以是PLC，也可以是一台PC机或DCS系统.⑶ I/O模块VersaMax提供了多种类型地I/O模块，除了常规地开关量、模拟量模块外，还有热电阻RTD、热电偶TC和高速计数器HSC等特殊模块，以满足用户地广泛需求.按照组态地顺序将输入输出模块插入CPU地右边，所有模块地正面上有一个颜色编码条，蓝色代表直流模块，红色代表交流模块，金色代表混合(既有输入又有输出功能)模块等等.I/O模块支持带电热插拔，自动地址分配，设定总线地址通过旋转地址开关，无须特殊工具组态.每回路均有绿色LED指示灯，以显示该输入/输出点地开/关状态.⑷ I/O底座I/O底座支持所有类型地VersaMax I/O模块地安装，背板总线通讯和现场接线端子.I/O模块装卸时无须变动现场接线.⑸通讯模块提供了VersaMax PLC与其他设备地通讯.目前支持地通讯模块有：Genius，DeviceNet （主），Profibus -DP（从）.⑹电源及电源辅助底座电源模块通过背板总线向I/O模块供电.在系统配置中，当CPU或NIU上地电源支持地负载电流能力不能满足配置地I/O模块需要时，可增加一个或多个电源，其安装在电源辅助底座上.3.3 传感器成品分拣动作地时机需要传感器来给予，本设计主要用到地传感器为：电感接近开关.其主要用于判断工件在传送带上地位置.3.3.1 对射式光电接近开关对射式光电接近开关是指光发射器与光接收器处于相对地位置工作地光电接近开关.其原理如图3.3所示.本设计中对射式光电接近开关主要用于检测工件有无，当工件进入发射端与接收端之间时，工件被检测到，为后面相应导向缸动作提供信号.图3.3 对射式光电接近开关原理3.3.2 反射式光电接近开关反射式光电接近开关地光发射器与光接收器处于同一侧位置，且发光器与光接收器为一体化地结构，在其相对地位置上安置一个反光镜，光发射器发出地光经反光镜反射回来后由光接收器接收.其原理如图3.4所示.图3.4 反射式光电接近开关原理使用反射式传感器来控制工件是否进入滑槽，如果传感器检测到工件经过，则有相应地信号输出，从而证明工件已入槽.3.3.3 光纤式传感器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，甚至绕过拐角处.其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地光纤材料和低折射率护套内表面，由此形成地光线在光纤内反射式传递.光纤由芯部（高折射率）和护套（低折射率）组成.在光纤内，光被不断来回反射，因而光能通过曲线路径.光纤式传感器外形如图3.5所示.3.4 控制指标及总体结构设计要求3.4.1 系统地功能要求及技术指标⑴成品分拣单元应实现地基本功能如下：①分拣出金属和非金属；②分拣出非金属中某一颜色块（绿、黑）.⑵系统技术指标①输入电压：220V/380V；②执行驱动电压：24V/5A；③环境温度：0—55℃（工作），-20—70℃（保存）；④相对湿度: 35—85%（无冷凝）；⑤接地: 第三种接地；⑥气源: 0.4Mpa—0.55Mpa；⑦工作环境: 禁止与腐蚀性、可燃性气体接触，防止导电尘埃；3.4.2 成品分拣单元地总体设计本单元主要由供料工序平台、过滤调压组件、传送模块、导向模块、挡料模块、直流步进电机、PLC模块、I/O接线端口、继电器、对射式光电传感器、反射式光电传感器等组成.以下介绍本单元地总体设计.成品分拣单元概述：分拣滑槽有黑色、绿色和金属滑槽，根据颜色可以在各自地滑道上储藏，按START（开始）键，传送工件一经确认，电机开始运行，金属导向缸启动，工件进入第一个滑槽；再次按START(开始)键，传送工件一经确认，电机再次开始运行，黑色导向缸启动，工件进入第二个滑槽；再次按START(开始)键，传送工件一经确认，电机再次开始运行，工件进入第三个滑槽.图3.6 系统工作流程初始条件传压力、电源正常供给时，按RESET(复位)键，挡料缸处于挡出位置，两个导向缸释放，以上条件满足后可以进行单机实验.本单元气动原理图如下：图3.7 气动原理图3.5 使用ME配置VersaMax3.5.1 新建VersaMax工程⑴双击图标，即可启动Proficy Machine Edition.⑵点击File→New Project，按图 3.8设置，并输入工程名并选择工具类型，这里选图3.8 选择工具类型3.5.2 设置临时IPVersaMax 在首次使用、更换工程或丢失配置 信息后，以太网通讯模块地配置信息须重设，即 设置临时IP ，并将此IP 写入VersaMax ，供临时 通讯使用.⑴ 将PAC 系统连接到以太网上； ⑵ 在工作界面中点击，打开后点击，如图3.9，将自动弹出设定临时IP 地址对话框，输入以太网通讯模块地12位MAC 地址以及临时IP 地址；⑶以上区域都正确配置后，单击设定IP （Set IP）按钮；⑷ 对应地PAC 系统地IP 地址将被指定为对话框内设定地地址，这个过程最多可能需要1分钟地时间.3.5.3 Hardware Configuration 硬件配置Logic Developer-PLC 支持6个系列地GE 可编程控制器（PLC ）和各种远程I/O 口，包括它们各自所属地各种CPU ，机架和模块.为了使用上述产品，必须通过Logic Developer-PLC 对PLC 硬件进行配置.⑴ 在图 3.10中，展开Hardware Configuration ，据实际机架上模块位置，右键点击各Slot ，选择Replace Module 或Add Module ，以替换或增加模块.在弹出地模块目录对话框（如图 3.11）中选择相应地模块并添加.本设计所选用地模块配置为：PWR(IC200PWR002)，Slot0(IC200CPUE05)，Slot1(IC200MDL650)，Slot3(IC200MDL750)图3.9 设置临时IP⑵ 选择完后，双击已经添加在机架上地模块，对模块进行详细配置，可在右侧地详细参数编辑器中进行参数配置；⑶ 右键点击CPU Slot ，选择Configure ，软件弹出参数编辑窗口，如图 3.12，其中显示CPU 参数，可配置CPU 存储类型.⑷点击，对其进行IP 配置，要求其IP 地址与临时IP 一致；⑸ 检查IC200MDL650，将该模块地Reference Address （I/O 口地址）设置为 %I00513；将IC200MDL750设置为%Q00465.3.5.4 标签属性与通讯测试⑴ 右击工程标签，选择Properties ，对工程 标签地属性进行配置，包括标签名称和通讯方式 等，如图3.13.选择通讯方式为ETHERNET ，并 填入IP 地址，其IP 地址与临时IP 一致；⑵ 保存配置； ⑶ 设置结束后，便可按建立通讯，如果图3.12 配置CPU 存储类型。
模块化生产方式的形成演化及其实现
模块化生产方式的形成演化及其实现论文报告《模块化生产方式的形成演化及其实现》一、引言二、模块化生产方式的定义和演变1. 模块化生产方式的定义2. 模块化生产方式的演变三、模块化生产方式的实现1. 模块化设计2. 模块化制造3. 模块化组装四、模块化生产方式的优势1. 成本优势2. 灵活性优势3. 交付期缩短五、案例分析1. 苹果公司的iPhone2. 特斯拉公司的汽车3. 富士康的组装生产线4. 沃尔玛的供应链管理5. 宜家家居的生产模式六、结论引言随着经济的发展和技术的进步，生产方式不断变革。
模块化生产方式因其成本优势、灵活性和交付期缩短等优势而受到越来越多企业的青睐。
本文将探讨模块化生产方式的形成演化及其实现，并以具体案例加以分析，旨在提高企业对模块化生产方式的认识和应用水平。
模块化生产方式的定义和演变1. 模块化生产方式的定义模块化生产方式，顾名思义，就是将一个产品或系统分解成可独立设计、制造、测试和集成的模块，再将这些模块组合成一个整体的产品或系统。
模块一般被设计成具有标准接口，这样可以加快不同模块之间的集成速度，提高效率。
2. 模块化生产方式的演变模块化生产方式的演变历程可以分为三个阶段：第一阶段是功能模块化阶段，这一阶段主要关注的是产品功能的分解和组合。
例如，数码相机的镜头、感光元件、存储卡等功能部件都可以作为独立模块进行设计和制造，然后在组装过程中组合成一个完整的数码相机。
第二阶段是生产过程模块化阶段。
这一阶段除了将产品的功能模块分解成独立的模块外，还将产品的整个生产过程分解成可独立实现的生产过程模块。
例如，汽车制造流程可以分解成冲压模块、喷涂模块、焊接模块等，这些模块可以在不同的生产线上独立实现，然后在总装线上完成最终的组合。
第三阶段是生产系统模块化阶段。
这一阶段不仅关注产品功能模块的分解和生产过程模块化，更加注重将整个生产系统分解成可独立实现的模块，这样可以更好地实现供应链管理。
现代MPS模块化生产系统
最大组合
现代MPS模块化生产系统
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小型机电一体化项目
小型装配线
最小组合
提取和组装
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现代MPS模块化生产系统 MPS工作单元概述
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现代MPS模块化生产系统
供料工作单元（MPS起点）
➢ 功能：供料工作单元旳主要作用是为 加工过程逐一提供加工工件。在管状 料仓中最多能够存储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，转换模块上旳真空吸 盘将工件吸起，转换模块旳转臂在旋 转缸旳驱动下将工件移动至下一种工 作站旳传播位置。加工工件经过传播 系统及提取装置从一种工作单元传播 到下一种工作单元 。
作为传送带旳上升送料滑槽或工作单元间旳传送滑槽。
220 mm 600 kPa (6 bar)
经过安装在滑槽下部旳流量控制阀调整
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传送带工作单元
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现代MPS模块化生产系统
➢ 传送带工作单元在MPS 工作单元之间起着承前 启后旳作用。当传送带 前端旳传感器检测到工 件后，传送带开始工作 ，当传送带中端传感器 检测到工件后，挡块工 作，挡住工件不继续往 下传，直到传送带后端 没有工件。
➢额定开关距离 ➢电源 ➢开关输出 ➢模拟量输入
最大距离400 mm (可调) 24 V DC 3, PNP, 常开触点
0 – 10 V
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现代MPS模块化生产系统
测量模块
经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 工件旳高度进行判断。
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现代MPS模块化生产系统
机电一体化
一、名词解释1、机电一体化：机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。
2、柔性制造系统：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System）是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化。
3、传感器：传感器是机电一体化系统中不可缺少的组成部分，能把各种不同的非电量转换成电量，对系统运行中所需的自身和外界环境参数及状态进行检测，将其变成系统可识别的电信号，传递给控制单元。
4、伺服电动机：伺服电动机又称控制电机，其起动停止、转速或转角随输入电压信号的大小及相位的改变而改变。
输入的电压信号又称控制信号或控制电压，改变控制信号可以改变电动机的转速及转向，驱动工作机构完成所要求的各种动作。
5、感应同步器: 感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。
6、人机接口：人机接口（HMI）是操作者与机电系统（主要是控制微机）之间进行信息交换的接口，主要完成输入和输出两方面的工作。
7、PLC：可编程控制器（Programmable Logical Controller）简称PLC.是一种在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置，广泛应用在各种生产机械和生产过程的自动控制中。
8、变频器：变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素以及过流/过压/过载保护等功能。
9、通信协议：通信协议是指通信双方就如何交换信息所建立的一些规定和过程，包括逻辑电平的定义、应用何种物理传输介质、数据帧的格式、通信站地址的确定、数据传输方式等。
MPS-设备概述
Festo DidacticFesto Didactic 在自动化技术的教育和培训领域已经有超过 40 年的经验，这些从 1957 年开始所获得的一系列经验使得 Festo AG & Co 具有了非常专业的工业背景，这也是 Festo 在全世界培训领域中获得巨大成功的一个重要原因。
iCIM 是 Festo Didactic 最具影响力的产品之一。
从 1988 年 Festo Didactic 推出FMS101开始，上百个 FMS 和 CIM 培训产品和方案陆续推出，这也使学生们通过 FMS 和 CIM 的培训，有更多的机会接触真实的工业环境。
由于 iCIM 在很多国家都被使用，参加过 iCIM 培训课程的学员在企业中起到了很大的作用。
Festo 鸟瞰图Festo 生产中心Festo DidacticFesto 覆盖全球机电一体化技术为企业带来的利益机电一体化技术是一种系统性很强的技术。
使用这种技术后，企业将具有更高的生产效率，更好的产品质量，在所涉及的市场中具有更强的竞争力。
通过建立严格而清晰的数据库结构- iCIM 数据库- 以及很好的通讯、交流方式，可以降低成本且提高适用性。
符合国际标准的工业网络和总线系统作为整个系统的通讯媒介可以提高系统的实用性和可靠性。
产品生产周期越来越短，CA-技术，比如 CAD 和 CAM 都会对生产起到很大帮助。
因此，生产环境必须既可以保证整个系统运行，也要支持每个工作单元独立工作。
工作人员必须具有广泛的知识，包括工厂自动化的知识和商业运作的知识。
机电一体化在为学生提供了获得更多知识、技术和在日后工作中获得更多信心的机会，机电一体化也是达到这一目地的最有效的途径。
世界技能大赛机电一体化项目竟赛 - 官方竞赛设备提供者Worldskills - 世界技能大赛是职业教育领域内的国际知名赛事。
比赛每两年举办一次，来自超过40个国家和地区的800支专业队伍在40个职业项目中角逐金、银、铜牌。
MPS实训系统
MPS模块化生产实训系统：作为综合实训系统，我们的方案是以MPS工作单元为基础，综合近几年在国际职业技能大赛的机电一体化比赛的比赛设备，构成一个具有加工、存储、运输及网络通讯等多项技术的一个综合性的生产物流系统。
MPS系统是由多个相对独立的工作单元组合而成，所以能够进行分组训练及系统构成练习。
它是当今机电一体化教学中的主流设备，在德国的机电一体化专业的教学大纲中，已作为指定的教学实验设备，在国际奥林匹克职业技术竞赛中，机电一体化专业组的指定比赛专用设备，也是MPS 系统。
MPS的每一个组成单元，相当于实际生产车间中的一台加工设备，它需要学生在充分掌握了基础部分知识的基础上，充分理解这些知识的相互关联，以训练综合分析问题、解决问题的能力。
对于更高层次训练要求，还可以进行工程的设计规划、工程管理、生产过程的流通管理及工作小组及团队之间的交流和工作配合等课程的练习。
以及进行系统技术文献的整理、补充和技术资料的运用练习。
每一个工作单元都尽可能多的涵盖了不同的知识点。
MPS系统是当今职业培训教育中被及为广泛运用的综合技能训练设备，它从实际工业应用的角度出发，将现代化工业生产设备中常见的自动化控制技术及手段集于一身，真正实现了机械于电气技术的本质的结合，应而被国际职业技术奥林匹克竞赛指定为比赛专用设备。
MPS系统是一个真正意义上将机械结构、气动技术、液压技术、电气控制技术、传感器技术、可编程序控制器技术以至网络控制技术充分结合为一体的模块化教学培训系统。
系统中的元器件均选用实际的工业元件，无论是机械结构还是控制系统，都采用统一的标准接口，这使得整个系统真正实现完全的模块化，具有极强的柔韧性，可非常方便地进行组合、互换、扩展。
使得该系统能同时满足不同层次、不同科目的培训要求。
每一个工作单元都具有各自独立的PLC控制，它即可以独立工作，又可以任意组合构成系统。
实现站与站之间的相互配合。
PLC的控制板也是通过标准的Syslink接口与工作单元的系统相连接的，PLC的扩展也留有足够的空间。
MPS模块化生产加工系统
8.2.2动作分析
料仓应有检测传感器检测料仓有无工件，抬升气缸 为双作用缸，气缸最大行程应略大于送料距离，气 缸的推力应该大于推动工件时的摩擦力，气缸两极 限位置应有位置传感器控制，活塞杆应有调节装置 调节活塞杆与仓料的相对位置，上述动作的衔接由 传感器或行程开关通过PLC、继电器、电磁阀、气 缸、机械结构等实现。
8.3.2检测单元工作流程图
8.3.3 PLC程序设计 8.3.4外购件的选择 1.PLC可编程控制器的选择：控制需要，由于具有紧凑的设 计，良好的扩展性，低廉的价格以及强大的指令，使得S7200可以近乎完美地满足小规模的控制要求，还有丰富的 CPU类型和电压等级，在工业控制中得到了广泛的使用。 2.传感器的选择 3.电源块的选择 4.按钮的选择 8.3.5操作面板
第8章 MPS模块化生产加工系统
8.1 MPS及各单元简介 8.2 送料单元 8.3 搬运站
学习目的
TR-30 MPS模块化生产线是典型的机电一体化自动 生产线，自动线由六个单元组成，每个单元可单独 完成动作，六个单元也可组成自动线。 为便于学生分析，本章先总体介绍了六个单元的动 作，然后对上料检测单元、搬运单元进行了全面的 剖析。
整个生产线的动作过程如下： 在第一单元（送料检测单元），工件由转盘转动使 工件下落，气缸将工件提升到位，检测颜色后等待 第二站（搬运站）的机械手搬运至第三站（加工 站），对工件进行加工检测存储信息后经过第五站 （安装搬运站）的机械手运送至装配位，第四站 （安装站）将小工件送至第五站的大工件中进行装 配，完成后第五站的机械手将装配好的工件送至第 六单元（分类站），然后根据第一单元的工件颜色 信息进行传送，依次存放，将分类的工件进行自动 存储。
高职院校《模块化生产加工系统》课程的教学改革
浅议高职院校《模块化生产加工系统》课程的教学改革[摘要]从高职院校机电一体化课程的特点和地位着手,分析当前《模块化生产加工系统》课程教学中存在的问题。
考虑到课程的实践性和应用性，提出课程教学模式的改革思路，并从理论教学与实践教学两方面提出了该课程的改革思路与措施。
[关键词]高职mps课程改革高职高专教育的人才培养遵循主动适应社会发展的需要，突出应用性和针对性，加强实践能力培养的原则，课程的教学应当努力做到将理论教学、实验、实习、设计、技能训练与能力培养融为一体，注意培养学生的工程应用能力和解决实际问题的能力，突出高等职业教育的应用特色和能力本位的特征，才能取得好的教学效果。
《模块化生产加工系统》课程是高职层次机电一体化专业的一门专业主干课程。
该课程作为必修课程，学习内容基于mps（模块化生产加工系统），该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控制技术等。
因而，该课程是在学习了其他专业课程后对多种技术的综合应用，其显著特点就是实践性强，更侧重于学生的动手能力及解决实际问题的能力。
然而，重理论轻实践的传统教学模式在很大程度上直接导致课程抽象、难学，从而影响了学生的学习热情；另一方面，重视基础知识轻视现代技术的教学思想影响了教与学的效果。
针对上述原因，尝试对课程的教学方法做出改革，尤其注重实践教学内容的改革，明显地提高了学生的学习兴趣，取得了很好的教学效果。
一、课程教学模式的改革《模块化生产加工系统》课程开设的重要意义在于使学生掌握机电一体化技术在实际工程中的综合应用，前提是已经开设了相关技术的专业课程。
因此本课程的重点不是要求学生掌握某一理论知识，而是运用已掌握知识在实践中解决实际问题。
鉴于此，对课程做了很大程度的调整，从专业计划的制定到学时安排到具体实施都进行了改革。
第一，对教学内容进行了改革，采用基于行动导向的项目式教学。
机电一体化技术
中国高等职业技术教育研究会推荐机电一体化技术前言机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。
是现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备。
可编程控制器PLC是一种具有很强的抗干扰能力、高的可靠性、高的性能价格比且编程简单的控制设备。
基于它的突出优点，它广泛地应用到工业控制领域及其他诸多领域中。
因此，培养掌握机电技术、掌握PLC技术在技工学校教育中相当重要。
在综合应用这些技术时，要根据系统的功能目标和优化组合结构的目标，合理配置布局驱动机构、控制机构、传感检测机构、执行机构等，并使它们在微处理单元的控制下协调有序地工作，在机地融合在一起，达到物理一能量的有序运动，因此，机电一体化技术在高性能、高质量、高可靠性、低能耗上实现特定功能价值的系统工程。
机电一体化的主要技术特征有以下几点：（1）机械技术、电子技术和信息技术的彼此功能交互，大多以机械系统的高级微机控制的形式出现。
（2）在一个具体的物理单元中，在不同子系统空间上的集成。
（3）机电一体化系统的控制功能智能化。
越来越先进的控制功能取代了许多操作人员的推理和判断。
（4）柔性化使得机电一体化产品能够灵活地满足各种要求，适应各种环境。
（5）采用微处理器控制的系统，易于增加或改变功能，无需增加硬件成本。
（6）控制功能采用电子技术、微电子技术、微机控制技术来实现，因此，对用户来说，机电一体化系统的内部运行机制是隐蔽的。
（7）在机电一体化技术中，设计思想方法与制造技术紧密联系在一起，它们是并行发展的。
基于上述机电一体化特点，由我校自主设计、制造了模块化生产加工系统（MPS）。
该模块化自动生产线（MPS）在教学过程中具有以下特点：（1）MPS系统是专为训练工业现场的自动化生产制造技术而设计的。
（2）通过本系统的训练，学生将理论与实际相结合，可以掌握自动化生产系统的设计、制造、运行、维护维修等技能。
可编程控制技术教案第六章(DOC)
控制工作站：上述五个模块动作可通过一个PLC进行控制
工作站系统的介绍，借助MPS系统，约10分钟
借助MPS各个工作站，约20分钟
教案
教学内容
备注
这些工作站含概了：
机械结构及安装技术
气动、电气气动及安装技术
电气控制及安装技术
传感器技术
PLC技术
所有元件由适合于教学要求的工业元件组成，气动件、传感器为FESTO公司生产的工业件，各种通讯接口及电缆为飞尼克斯生产的工业件，控制系统采用的是西门子公司生产适于工业使用的可编程控制器（314系列），软件为西门子公司目前在国际上主推的S7工业软件。
MPS系统解决了学生不能在实际生产线上操作训练的问题，为教师及学生提供了一套符合实际情况的模拟教学环境。
应用MPS系统，教师可以对学生进行从设计，组装，编程，调试到检查问题和维修等一系列课题的不同层次的培训。
典型的训练主题如在加工过程中设计、装配、编程、试运行、操作、维护和故障排除及连续和不连续加工的测量和控制都可以按不同的复杂程度进行教学。
写实验报告书。
输入地址：1B2——I 4.0 1B1——I 4.1 2B1——I 4.5
2B2—— I 4.6 3B1——I 4.2 3B2——I 4.3
输出地址：1Y1——Q 4.0 3Y1——Q 4.1 3Y2——Q 4.2
2Y2——Q 4.3 2Y1——Q 4.4
借助膜片讲解气路图，约10分钟
传感器信号：
传感器把物理量转换成一个电信号。二进制传感器也称为开关，与模拟传感器输出信号的类型不同而有所区别。
课程
可编程控制技术
班级
电气工程自动化
学期
5
课时
4h
模块化生产加工系统创新实训教学
基于模块化生产加工系统的创新实训教学摘要:本文介绍了广州广播电视大学机电分校、广州机电技师学院实训中心的模块化生产加工系统(mps)进行实训教学的模式,通过探讨创新实训,不断提高学生的综合能力,提高设备的利用率,节约教育成本。
关键词:模块化生产加工系统创新实训教学一、引言随着科学技术的发展,机电一体化技术在各个领域得到了越来越广泛的应用。
机电一体化设备成为现代化生产设备的主流。
工业自动化设备也越来越复杂,不但涵盖了电气控制技术、气动控制技术、液压控制技术、传感器技术,而且也涵盖了可编程控制技术、伺服驱动、数控技术、机器人技术、通讯技术、柔性制造及计算机集成和总线技术等。
广东省目前正在大力发展装备工业,制造业自动化水平也在迅速提升,急需大批机电专业的高技能人才。
广东省劳动力资源丰富,但是高素质技能型人才却比较匮乏,这已经成为制约经济可持续发展的瓶颈之一。
在这样的背景下,为了更快、更好地培养出符合企业需求的技能型人才,广州市机电技师学院于2004年组建了机电一体化实验室。
广州市机电技师学院机电一体化实验室主要设备是由德国festo 公司提供的模块化生产加工系统(mps即modular production system)。
在传统的教学模式中,每门课程单独讲授,都有单一的特定知识点的设备相匹配,比如电控课程对应电控教学设备、气动技术对应气动教学设备、液压传动对应液压教学设备等,这些实训设备和实际的工业自动化设备都有很大的差距,学生没有机会了解生产一线的实际情况,不利于学生综合能力的提高,满足不了现代化企业的要求。
模块化生产加工系统集气动技术、机械技术、可编程控制技术、传感器技术、机器人技术、电工电子技术于一体,可以模拟一个与实际生产情况十分接近的控制过程,实现了理论和实践的完美结合,从而缩短了理论教学和实际应用之间的距离。
在模块化生产加工系统实训教学中,围绕的中心是:充分发挥学生的主体作用,激发学生的创新能力,培养学生的综合实践能力,系统地提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,使学生养成自觉遵守工业规则、具有工程意识和团队合作精神。
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模块化生产加工系统（MPS）
（加工单元）
姓名：王琦
专业：机电一体化
学号：31
济南铁道职业技术学院
目录
概论 (3)
1.1MPS模块化加工系统简介 (3)
1.1.1概述 (3)
1.1.2 MPS的基本组成及基本功能 (3)
1.1.3 控制技术 (4)
1.1.4工件特征 (5)
1.2课题研究的目的、意义及目前国内外的研究现状 (6)
1.3设计的主要研究内容 (6)
2 加工检测站的机械部分设计 (6)
2.1加工检测站的基本功能 (7)
2.2加工检测站的基本结构 (7)
3 加工检测站的气动回路和电气控制设计 (14)
3.1气动控制的基本回路介绍 (14)
3.2气动回路设计顺序 (15)
3.3加工检测站的气动回路原理…………………………………………
3.4利用气动仿真软件FluidSIM模拟实际运动过程 (7)
4 加工检测站的PLC控制 (22)
4.1 PLC基础知识 (22)
4.2加工检测站的可编程控制器的程序设计……………………………
5 元器件的选择 (46)
5.1元器件选择依据 (46)
（1）
概论
自动控制实训系统（MPS机电一体化、西门子主机）由供料单元、搬运单元、加工单元、安装单元、搬安装单元、传送带单元、搬运分拣单元、分类单元等8套各自独立而又紧密相连的工作站组成，具有较好的柔性，即主站采用S7-300-313C 2DP通过通信模块EM277与S7-200 PLC之间实现相互通信。
该系统囊括了机电一体化专业学习中所涉及的诸如电机驱动、气动、可编程控制器、传感器等多种控制技术，给学生提供了一个典型的综合实训环境，使学生学过的诸多单科专业知识在这里得到全面认识、综合训练和相互提升
（2）
加工是在自动化生产中的一个专有词汇，它表示组装、变形和机械加工。
根据VDI 2860，检测单元主要有测量，检查和提取功能。
检测单元就是确定实际信息(ACTUAL)与所需信息(REQUIRED)是否相符，工件接受/不接受，即“Yes/No”。
检测一个元件的重要内容就是对信息进行比较。
加工单元的功能：
■检查工件特性
■对工件加工
■将工件传送到下一站
(3)
加工单元包括下列部分：
■旋转平台模块
■检测模块
■钻孔模块
■夹紧模块
■分支模块
■实验板
■底车
■控制面板
■PLC板
带有底车，控制面板和PLC板的加工单元。
在加工单元中，工件在旋转平台上被检测并加工。
旋转平台由DC 马达驱动。
平台的定位由继电器完成，电感式传感器检测平台的位置。
在旋转平台上，工件平行地完成检测和钻孔的加工。
一个带有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。
注意
本工作站全部是电气驱动。
顺序描述
启动条件
■工件处于进料工位上
（4）
初始位置
■旋转平台停止
■检测模块的活塞杆升起
■钻机在上限位
■钻机马达关闭
■夹紧装置缩回
■电气分支关闭
顺序
1．如果在进料工位1中有工件并按下START按钮，旋转平台旋转60°。
2．检测模块的电磁活塞杆下降并检测工件的开口是否朝上。
如果检测结
果为OK(开口朝上)，旋转平台旋转60°。
3．夹紧装置将工件夹紧。
钻机的马达启动。
无杆缸带动钻机下降。
4．当钻机达到下限位时停止运动。
5．钻机马达关闭，夹紧装置缩回。
旋转平台旋转60°。
6．电气分支模块将工件传送到下一个工作站。
该顺序描述的是一个工件在加工单元的工作顺序。
一旦在进料工位1中有工件，加工循环既启动
（5）
旋转平台模块
旋转平台模块由DC马达驱动。
旋转平台有6个旋转位置，电感式传感器检测平台的位置。
6个工件存放槽中的每一个都在中心有一个圆孔，这有利于电容式传感器进行检测。
（6）
检测模块
工件存放槽中的工件被检测是否处于正确的位置上。
如果工件的开口向上，检测模块的探头可以达到下限位。
当检测模块中的活塞杆缩回到上限位时，触发电感式传感器。
（7）
钻孔模块
钻孔模块用于模拟对工件圆孔的抛光。
一个电气夹紧装置将工件固定。
钻机的进给和缩回由无杆缸带动。
一个电气马达驱动无杆缸，一个继电器回路驱动马达。
钻机的马达通过24VDC而工作，但是速度不能调节。
钻机的运动末端位置由限位开关检测。
当钻机达到末端位置时，无杆缸反向运动。
（8）
调试
MPS工作站通常要完成：
■元件安装
■每个站单独工作
■调试
■测试
注意
如果工作站组合在一起，可能要进行机械，位置和传感器的改变。
调试工作通常只限于视觉上的检查，保证气管连接/导线和电压的正确。
所有的元件，气管和导线都有编号，可以很方便地进行安装和连接。
调试MPS工作站时有下列要求：
■安装并调节MPS工作站
■一个控制面板
■一个PLC板
■一个24VDC，4.5A电源
■装有PLC编程软件的PC机
（9）。