安装搬运单元的结构与控制
亚龙YL-101-MS型自动控制实训系统说明书
编写:校对: 审核: 批准: 日期:亚龙科技集团有限公司前言现代化的自动生产设备（自动生产线）的最大特点是它的综合性和系统性，在这里，机械技术、微电子技术、电工电子技术、传感测试技术、接口技术、信息变换技术、网络通信技术等多种技术有机地结合，并综合应用到生产设备中。
可编程序控制器（PLC）以其高抗干扰能力、高可靠性、高性能价格比且编程简单而广泛地应用在现代化的自动生产设备中，担负着生产线的大脑—微处理单元的角色。
因此，培养掌握机电一体化技术，掌握PLC技术及PLC网络技术的技术人材是当务之急。
亚龙YL-101-MS型自动控制实训系统(简称MPS)装备是一套模块化组合系统分别安装在各个站的铝合金实训桌上.分别有主控机构、供料机构、搬运机构、加工机构、安装搬运机构、装配机构、输送机构、搬运分拣机构、仓储机构等工作单元，构成一个典型的自动生产线的机械平台，系统各机构的采用了气动驱动、步进电机、伺服电机位置控制等技术。
因此，MPS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）、传感器应用技术、PLC控制和组网、步进电机位置控制技术等。
利用MPS，可以模拟一个与实际生产情况十分接近的控制过程，使学习者得到一个非常接近于实际的教学设备环境，从而缩短了理论教学与实际应用之间的距离。
MPS采用模块站组合式的结构，各工作单元是相对独立的模块，并采用了标准结构和抽屉式模块放置架，具有较强的互换性。
可根据实训需要或工作任务的不同进行不同的组合、安装和调试，达到模拟生产性功能和整合学习功能的目标，十分适合教学实训考核的需要。
本实训指导书主要阐述亚龙MPS型自动控制实训考核装备的基本结构、工作原理和工作过程。
实训指导书力求采用项目教学的方法介绍本装备所涉及的技术，使学生在知识的学习和综合应用，PLC的编程和组网能力，设备的安装与调试等方面能收到较好的效果。
鉴于时间仓促和限于编者水平，书中难免有错误及不当之处，恳请读者批评指正。
MPS系统安装站单元的设计与PLC控制
陕西国防工业职业技术学院SHAANXI INSTITUTE OF TECHNOLOGY毕业设计说明书题目MPS系统安装站单元的设计与PLC控制专业数控设备应用与维护班级数电3101 班姓名白浩学号08 # 指导教师张俊勇二○一二年十二月二十二日陕西国防工业职业技术学院二○一三届毕业设计（论文）任务书专业：数控设备应用与维护班级：数电3101班姓名：白浩学号：08设计题目：MPS系统安装站单元的设计与PLC控制设计条件：要求采用西门子S7—226PPLC作为控制器，以气动元件作为执行元件，设计MPS系统安装站单位，并实现其动作控制要求。
设计任务：1.启动机构设计和气动元件的选型;2.利用气动仿真软件设计气动回路并进行仿真调试；3.安装站的电气接线设计和通信接口设计；4.PLC的I/O分配设计和编程设计；5.完成对安装站的硬件和软件的安装，连接，调试运行；6.毕业设计（论文）内容包括：1）课题的来源和意义，系统设计方案的确定及说明。
2）系统硬件结构及功能说明。
3）系统软件编辑及功能实现。
起止日期：2012年11月5日—2012年12月21日（共7周）指导老师：张俊勇审核（教研室主任）：批准（系主任）：设计评语：指导教师签字：年月日答辩：考核组长：总成绩：MPS工件安装单元控制系统设计与PLC控制摘要本设计首先介绍PMS安装单元研究重点及发展状况，并阐述了设计PMS安装单元的PLC控制系统的思路和方法；讲述了控制系统所要达到的安装要求，分析每个动作的步骤，提出了达成该要求的元件选择，绘制出了控制系统图，控制系统原理框图，控制系统的PLC原理图以及气动原理图及组态的设计。
阐述了各气动元件的选择过程以及对安装单元的技术参数做了设计，编写了梯形图。
关键词：MPS安装单元；PLC控制；系统设置；梯形图目录1绪论 (1)1.1课题来源 (1)1.2设计MPS工件安装单元的目的 (1)2可编程控制器概述 (2)2.1 PLC的发展概况 (2)2.2 PLC的分类及特点 (2)2.2.1 PLC的分类 (2)2.2.2 PLC的特点 (3)2.3 PLC的基本组成以及应用领域 (4)2.3.1 CPU的构成 (4)2.3.2 I/O模块 (5)2.3.3电源模块 (5)2.3.4底板或机架 (5)2.3.5 PLC的外部设备 (5)2.3.6 PLC的通信联网 (6)2.4 PLC的结构和工作原理 (6)2.4.1 PLC的模块结构 (6)2.4.2 PLC的运行过程分析 (7)2.5 S7-200PLC系列的介绍 (7)3MPS单元 (11)3.1 MPS模块化加工系统 (11)3.2 MPS的基本组成 (11)3.3 MPS的基本功能 (11)3.4 电机的执行机构 (13)3.4.1 传感器的分类和选型 (13)3.4.2 传感器的工作原理及其应用 (14)3.5控制面板连线 (15)3.6气动元件的特点以及选型 (16)3.6.1 气动元件的特点： (16)3.6.2安装单元气动元件种类及结构符号 (16)4安装单元的结构与控制设计 (20)4.1 I/O接线端口 (20)4.2料仓模块 (20)4.3转运模块 (20)4.4气动控制回路 (21)4.5安装站PLC控制回路设计 (22)4.6程序控制 (24)4.6.1控制任务 (24)4.6.2编写程序 (24)4.6.3下载调试 (24)5安装站系统控制程序的设计 (26)5.1安装站的动作顺序 (26)5.2安装站的I/O分配 (26)5.3安装站单元顺序功能流程图 (26)5.4安装站的梯形图 (28)致谢 (29)1绪论1.1 课题来源MPS英译为MultiProcessins System，即多处理器模块化加工系统。
搬运 单元
项目二 搬运单元
3）回转气缸又称摆动气缸，生产线上用摆动气缸的结构 如图2-9至图2-11所示。
项目二 搬运单元
4）气爪（手指气缸）：气爪能实现各种抓取功能，是现代气 动机械手的关键部件。
项目二 搬运单元
单杆气缸 气动机械手 I/O接口板 按钮控制板 走线槽 主机模块
电气网孔板
双导杆气缸
摆台 调压过单元
工艺流程
上料完成后，双导杆气缸前伸，前限位磁性传感器检测到位后，延 时0.5秒前臂单杆气缸下降，前臂单杠气缸磁性传感器检测到位后，延 时0.5秒气动手抓取工件，夹紧工件后延时0.5秒；前臂单杆气缸上升， 双导杆气缸缩回，双导杆气缸后限位磁性传感器检测到位后；气动机械 手摆台向右摆动，摆台右限位磁性传感器检测到位后，双导杆气缸前伸， 前限位磁性传感器检测到位后，延时0.5秒前臂单杆气缸下降，前臂单 杠气缸磁性传感器检测到位后，延时0.5秒气动手将工件放入待料工位， 延时0.5秒前臂单杆气缸上升，双导杆气缸缩回，后限位磁性传感器检 测到位后，气动机械手摆台向左摆动，摆台左限位磁性开关到位后，等 待下一个工件到位，重复上面的动作。
项目二 搬运单元
项目二 搬运单元
2.1 搬运单元项目引入 2.2 搬运单元项目准备 2.3 搬运单元项目实施
——单元技能训练 2.4 重点知识、技能归纳 2.5 工程素质培养
项目二 搬运单元
2.1 搬运单元项目引入 1．主要组成与功能
搬运单元由气动机械手、气动机械手、双导杆气缸、 回转台、单杆气缸、旋转气缸、磁性传感器、开关电源、 可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通信接口板、电 气网孔板、多种类型电磁阀组成，如图2-1所示。主要 作用是将工件从上料单元搬运到加工单元待料区工位。
THMSRX-3型实训指导书
（一）实训项目
1.传感器应用技术实训
该系统所使用的传感器数量达四十多个，有电容式的、电感式的、光电式以及电磁式的，每一个都有着各自的特性、发挥着不同的作用，使系统得以可靠工作。学员可通过了解工作中各类传感器的工作特性来加强对这些传感器的感性认识，可使学员快速掌握所学知识。
2.气动应用技术实训
一、产品参考图片
二、产品概述
模块式柔性自动化生产线实训系统是一种最为典型的机电一体化、自动化类产品，它是为职业院校、技工学校、教育培训机构等而研制的，它适合机械制造及其自动化、机电一体化、电气工程及自动化、自动化工程、控制工程、测控技术、计算机控制、自动控制、机械电子工程、机械设计与理论、等相关专业的教学和培训。它在接近工业生产制造现场基础上又针对教学进行了专门设计，强化了各种控制技术和工程实践能力。
（1）料斗：用于存放物料。
（2）回能按照设定好的方向旋转，输送工件。
（4）工件滑道：使物料下滑到物料台上。
（5）直流减速电机：用于驱动回转台转动，通过导料机构输送工件。
（6）光电传感器1：输送台上工件的颜色检测、物料检测为光电漫反射型传感器，工件库中有物料时为PLC提供一个输入信号。
（2）本实训是分八个单元，通过熟悉各控制部件、执行部件的组成，用一些最常用的基本指令完成一些生产实践中的常规控制。
（3）通过熟悉第一站，就可获得相关电器元件安装、机械拆装、机械设计、布线工艺、PLC编程等相关内容，为整个八站的拼合与调试作准备。
（4）培养学生的学习兴趣，将所学的知识运用于实践中，培养分析问题、解决问题的能力。
一、控制技术
1.该柔性自动化生产线实训系统每一站都有一套独立的控制系统，因此，该系统可拆分开来学习，以保证初学者容易入门和足够的学习空间，而将各站联在一起集成为系统后，能为学员提供一个学习复杂和大型控制系统的学习平台，该系统可用不同厂商所提供的控制器进行控制
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
MPS生产系统的总体方案的设计和总体布局
目录1 绪论 (1)1。
1 课题研究背景及意义 (1)1.2 MPS系统整体介绍 (1)1。
3 课题研究方向 (2)1.4 课题研究的目标 (3)2 MPS生产系统的总体方案设计 (3)2。
1 生产线方案的选择 (3)2.2 各单元的系统硬件设计 (9)3 MPS控制系统的设计 (18)3.1 总体控制系统方案的设计 (18)3。
2 各单元控制系统设计 (18)3。
3 PLC的选型 (19)3。
4 MPS系统各单元的I/O地址表 (21)3.5 PLC原理图 (25)3。
6 通讯接线板PCB板设计 (28)3.7 地址接线板PCB板设计 (28)结束语 (29)致谢 (30)参考文献 (31)1 绪论经过各种制造系统的不断发展和演替，目前最主流的制造系统是融合了机械控制和电气控制技术为一体的综合性自动化控制系统—MPS系统。
该系统运用了电机驱动、气动、PLC、传感器等多种技术,实现了机电一体化技术在工业控制中的实际应用。
通常该系统有6个工作站, 为供料、检测、加工、搬运、分拣和分类存储。
MPS系统一般由多个可单独编程的工作单元组成，每个单元之间的握手信号可以通过I/O方式实现，也可以通过总线方式实现.PLC是在电气控制技术和计算机技术的基础上，专门为工业过程控制而设计的控制设备，在工业控制领域中应用非常广泛,被公认为现代工业自动化的三大支柱（PLC﹑机器人﹑CAD／CAM）之一。
本课题的研究将采用应用广泛的西门子S7—200系统作为模块化生产线的控制系统。
1。
1 课题研究背景及意义在全球机械行业竟争日益激烈的大背景下，国外的发达国家纷纷将柔性制造系统作为发展的重要战略，全球的制造业正在进入模块化生产的时代,我国应顺应制造业的潮流,在制造业中大力发展及应用模块化系统。
因此，模块化系统在机械行业中越来越显得尤为重要.MPS综合应用了气动控制、机械、电工电子、传感器、PLC控制技术等。
它可以模拟出跟实际生产相似的控制过程。
搬运单元课程设计
搬运单元课程设计一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握搬运单元的基本概念、原理和应用；技能目标要求学生能够运用所学知识解决实际问题，提高解决搬运问题的能力；情感态度价值观目标要求学生在学习过程中培养团队合作意识，增强对搬运工作的认识和尊重。
通过分析课程性质、学生特点和教学要求，明确课程目标，将目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。
二、教学内容根据课程目标，选择和教学内容，确保内容的科学性和系统性。
本课程的教学内容主要包括：搬运单元的基本概念、原理和应用；各类搬运设备的结构、功能和工作原理；搬运问题的类型、特点和解决方法；搬运工作的安全操作规程。
制定详细的教学大纲，明确教学内容的安排和进度，指出教材的章节和列举内容。
三、教学方法选择合适的教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
通过教学方法应多样化，以激发学生的学习兴趣和主动性。
结合课程内容，采用实际案例进行分析，让学生更好地理解和掌握知识；开展小组讨论，培养学生的团队合作精神和沟通能力；进行实验操作，提高学生的动手能力和实际操作技能。
四、教学资源选择和准备适当的教学资源，包括教材、参考书、多媒体资料、实验设备等。
教学资源应该能够支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验。
使用权威的教材和参考书，保证知识的准确性；运用多媒体资料，增强课堂教学的趣味性和生动性；配置实验设备，为学生提供实践操作的机会。
五、教学评估设计合理的评估方式，全面反映学生的学习成果。
评估方式包括平时表现、作业、考试等。
平时表现主要评估学生的课堂参与度、提问回答、团队合作等情况；作业主要评估学生的知识掌握和应用能力；考试主要评估学生的综合运用能力和解决问题的能力。
评估方式应客观、公正，能够全面反映学生的学习成果。
根据课程内容和教学目标，制定相应的评估标准和评分办法，确保评估结果的科学性和合理性。
六、教学安排规定教学进度、教学时间和教学地点等。
第五章搬运机器人系统工作站(搬运工作站外围控制系统的设计1)优质教学课件PPT
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纸箱的通过检测
MESSI MESSI
5.5.1 光敏传感器的选型
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(4)限定反射型 限定反射型光敏传感器与扩散反射型一 样,投光器和受光器置于一体。由发射器发出光信号,并在限 定范围内由接收器接受被检物反射的光,并引起光敏传感器 动作,输出开关控制信号。如下左图所示,呈正反射光结构, 检测距离限定于某个范围,不易受到背景物体的干扰。
对射型光敏传感器的特点: 1)动作的稳定度高,检测距离长(数厘米~数十米)。 2)即使检测物体的通过线路变化,检测状态也不变。 3)检测物体的光泽、颜色、倾斜等的影响很少。 对射型光敏传感器的应用如下图所示。
MESSI
车辆的通过检测
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5.5.1 光敏传感器的选型
MESSI
(2)回归反射型 回归反射型光敏传感器的投光器与受光器装 在同一个机壳里,通常投光器发出的光线将反射到相对设置的反 射板上,回到受光器。如果检测物体遮蔽光线,进人受光器的光量 将减少。根据这种光的变化,便可进行检测。
视觉传感器、旋转编码器和超声波传感器等,每种传感器都有自身的 特点和应用范围。
在工业机器人工作站中大量使用光敏传感器、光纤传感器,用于 工件有无的检测、设备运行中位置的检测等。光敏传感器、光纤传 感器以其无触点、无机械碰撞、响应速度快、控制精度高等特点在 工业控制装置和机器人中得到了广泛的应用。
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第五章 搬运机器人系统工作站
5.5 搬运工作站外围控制系统的设计 5.5.1 光敏传感器的选型 5.5.2 变频器的选型
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学习目标
▪ 目标一 ▪ 目标二 ▪ 目标三 ▪ 目标四 ▪ 目标五
上海英集斯MPS
MPS教学系统实训报告学生姓名：邸维汉、张玉兵、朱行行、李炜指导老师：***时间：2012年2月12日——2012年2月20日一、摘要模块化生产培训系统（MPS）是由上海英集斯自动化技术有限公司研制的教学设备。
MPS 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，用户可以根据自己的需要选择设备组成单元的数量、类型，最多可由9 个单元组成，当然最少时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地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。
二、MPS 的基本组成多个单元组成的MPS 系统可以较为真实地模拟出一个自动生产加工流水线的工作过程。
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、物体的高度等。
传感器技术是机电一体化技术中的关键技术之一，是现代工作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，用户可根据需要选择不同厂家的PLC（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，但学员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实验室资料
1B1
I0.0
磁感应式接近开关
判断摆臂的左右位置
信号为1：摆臂摆出到位
2
1B2
I0.1
磁感应式接近开关
判断摆臂的左右位置
信号为1：摆臂摆回到位
3
2B1
I0.2
磁感应式接近开关
判断料仓位置情况
信号为1：当前为白色料仓
4
2B2
I0.3
磁感应式接近开关
判断料仓位置情况
信号为1：当前为黑色料仓
5
4B1
I0.5
序
号
设备
符号
I/O
地址
设备名称
设备用途
信号特征
1
1B1
I0.0
磁感应式接近开关
判断直线气缸的位置
信号为1：1号气缸缩回到位
2
1B2
I0.1
磁感应式接近开关
判断直线气缸的位置
信号为1：1号气缸伸出到位
3
2B1
I0.2
磁感应式接近开关
判断直线气缸的位置
信号为1：2号气缸缩回到位
4
2B2
I0.3
磁感应式接近开关
信号为1：传送带转动
8
1Y1
Q0.1
电磁阀
控制1号导向装置的动作
信号为1：1号导向装置伸出
信号为0：1号导向装置缩回
9
2Y1
Q0.2
电磁阀
控制2号导向装置的动作
信号为1：2号导向装置伸出
信号为0：2号导向装置缩回
上料检测单元的结构与控制
序
号
设备
符号
I/O
地址
设备名称
设备用途
信号特征
1
B1
任务一 搬运单元安装与调试
3.把气源处理装置固定在安装 支架上；
4.将安装支架固定在铝合金面 板的右上角位置。
螺钉 I/O转接端口
阀岛 支架
过 滤 减 压 阀
面板
子任务二 搬运单元机械及气动元件安装与调整
机械及气动元件安装与调整步骤
步骤二
在铝合金面板的中上方位置处用 直角外铰链固定好垂直和水平支撑架。
搬运单元的执行提取和下降动作
选用：薄型单活塞杆防转气缸作为执行元件
理由：
不会随意转动，保证气动手爪在抓取工件时定位准确； 搬运单元的搬运前后位置之间的间距比较远，无杆气缸适 用于长行程的场合； 安装空间小。
子任务二 搬运单元机械及气动元件安装与调整
机械及气动元件安装与调整步骤
步骤一
1.将I/O转接端口模块和CP电磁 阀岛等安装于35mm的标准导轨上；
滑动模块
节省安装空间， 适用于小缸径、 长行程的场合
磁性耦合式 无杆气缸
固定支架
无杆气缸
作用 作用
在夹取工件完成后，将提取模块输送到行 程位置。在无杆气缸的两个行程位置安装有磁 感应接近开关，用于判断其左移与右移的到位 情况。
子任务一 搬运单元结构与功能分析
I/O转接端口模块
上、下各 两层端子 结构
任务一
搬运单元安装与调试
任务一 搬运单元安装与调试
知识与能力目标
1
熟悉搬运单元机械结构与功能
2
正确安装与调整搬运单元机械及气动元件
3
正确分析搬运单元气动回路，并对其进行安装与调试
熟练掌握生产线中电气系统和磁性开关的安装与调试方法
5
实训内容及要求
2.1.3 气动控制回路 1、气动回路组成：过滤减压阀、手动阀、标准气缸、电磁阀、单向节流阀 等组成。 2、气动回路动作分析：当二位五通电磁阀线圈不得电时，二位五通电磁阀 右侧气路通，气缸活塞带动阀杆退回，当二位五通电磁阀线圈得电，左侧气路通，
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汽缸活塞带动阀杆推料。图 2-8 供料传输单元气动原理图。
图 2-8 供料传输单元气动原理图
2.2 供料传输单元的PLC控制及编程
此单元选用西门子 CPU226 AC/DC/继电器 PLC 控制。 各单元间采用 PPI 总线通讯实现联机控制。 1、编写供料传输单元控制程序（参考程序见本公司附件中的光盘） 2、绘制电气元件布置图 此站需布置的控制元件：小型断路器、开关单元、可编程控制器。 原则：各元件安装说明、安装空间大小、拆接线方便。
图 2-1 供料传输单元实物图
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1、技术指标：
尺寸 重量 电源 工作电压 工作压力
项目
工作台
空气 单元
组 件 推料气缸
尺寸 材质 压力范围 过滤精度 联结器尺寸 额定流量 缸径 行程
技术参数 500(W)×750(D)×1055(H)㎜ 50kg AC 220V, 50Hz DC 24V, 5A 4.0～4.5bar 500×750×825mm 铝型材架体、T 型槽铝板 0.5～0.85MPa 5㎛ G1/4 550 ℓ/min 16mm 50mm
1、机械手单元技术指标
项目
尺寸
重量
电源
工作电压
工作压力
《自动化生产线安装与调试》课程标准
《自动化生产线安装与调试》课程标准一、课程基本信息课程名称：自动化生产线安装与调试课程类别：专业拓展平台课程适应专业：机电技术应用专业学时学分：180学时（理论60学时，实训120学时），10学分开课学期：第五学期二、课程概述本课程是机电技术应用专业核心课程，同时也是我校机电专业群中其他专业的专业基础选修课程，通过讲练结合、以练为主的一体化教学模式，使学生具有初步的实践动手能力，会简单的气路、电路识图及布线；能正确分析自动生产线设备的工作原理、工作过程；掌握自动线的安装和调试技能；学会自动线运行过程的监控、故障检测和排除技能；同时，通过本课程的学习，提高学生的专业素质，培养学生的观察及分析能力、团队协助、沟通表达等能力和综合素质，有一定的创新精神和良好的职业道德，为其未来专业发展奠定基础。
本课程是学生到企业进行生产实践前对所学专业知识的一次综合应用，是学生在校的一次大练兵。
三、课程目标通过本课程学习，学生掌握机械、气动、传感器、电机与拖动、电子电路、电气控制、PLC及网络控制等诸多知识和技能，培养学生的机电一体化与自动化技术综合应用水平，锻炼提高学生的工程实践能力。
同时养成认真细致、精益求精的职业素质；具备诚实守信的职业道德、创新精神、团队合作精神、善于沟通的交际意识、具备一定的创新和自我发展能力。
（一）素质1、培养学生的诚实守信、稳重踏实、勤恳厚道的职业道德观念；2、培养学生好学、严谨、谦虚的学习态度；3、培养学生耐心细致和严肃认真，并养成爱岗敬业、不断进取的工作作风；4、培养学生的团队合作精神；5、培养学生创新、竞争意识；6、培养学生项目管理应用的能力。
（二）知识1、熟悉自动化生产线控制系统的结构和基本功能；2、掌握自动化设备及生产线常用机械结构和装置的工作原理；3、掌握传感器等电气元件的结构、特性、应用和选择规则；电气元件安装工艺，调整、检测元件安装精度方法；4、掌握步进电机定位控制和变频器参数设置方法；5、掌握自动化生产线控制系统的PLC控制程序的设计及调试；6、掌握典型自动化设备及生产线常用电路、电气、传感、控制等元器件的工作原理与选用；7、能够读懂典型自动化设备及生产线的操作、拆装、调试、控制软硬件设计、维护以及故障诊断与排除的方法。
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信号特征
信号为1：1号气缸缩回到位
信号为1：1号气缸伸出到位
信号为1：2号气缸缩回到位
信号为1：2号气缸伸出到位 信号为1：夹爪已打开
信号为0：夹爪夹紧 信号为1：夹爪下降到位 信号为1：夹爪上升到位 信号为1：1号气缸伸出 信号为1：1号气缸缩回 信号为1：2号气缸伸出 信号为1：2号气缸缩回 信号为1：夹爪打开 信号为1：夹爪闭合 信号为1：夹爪下降
气缸3A动作，完成夹紧工件，经延时后，令4Y1断电，气缸 4A换向，手臂抬起，直至4B2输出；此时令2Y2通电，气缸 2A动作，手臂转安装工位，使得2B1输出，这时接通4Y1， 手臂实现下降动作，直到4B2输出后，令线圈3Y1通电，实现 夹爪气缸3A动作输出，释放工件；当3B1有输出后，4Y1断 电，气缸4A换向，手臂抬起，直到4B2输出。
11.1.2 安装搬运单元的结构组成
安装搬运单元主要由提取模块、工件平台、直线转圆周运动 装置、气源处理组件、I/O接线端口、阀组等组成。
1. 提取模块 该模块实际上也是一个“气动机械手”，主要由一个直线气
缸（上下摆动）、摆臂和气动夹爪等组成。 摆臂相当于气动机械手的“手臂”，只是在这时不能伸缩，
文件 编号
搬运 单元
共1页
工序工时
MPSGY011
第1页
描图 描校 底图号 装订号
工步 1 2 3 4 5 6 7
工步内容 先安装到4040型材到车体上，配角连接件（40-40，事先处理）附M8×20/25螺钉弹平垫片锁紧，安装4040角连接件附M8×20螺钉弹平垫片锁紧。
安装无杆缸固定块到3030型材上M6×10十字沉头螺钉固定但不拧紧，用M4×30螺钉将无杆缸CY1RG15H-560-A93S固定到无杆缸固定块上（依图样）无杆缸与型材须居中 对齐，位置调整后，拆下无杆缸将十字沉头螺钉拧紧，然后再将无杆缸装上固定牢靠。
PLC程序。 3. 下载调试 将编辑好的程序下载到PLC中运行，调试通过，完成控制任
务。
11.2.3 气动控制回路分析及仿真
1. 气动控制回路分析 在图11-1中，当本站开始工作时，使线圈4Y1通电，气缸4A
动作，手臂下降，下降到位时，4B1输出，令线圈3Y2通电，
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11.2 安装搬运单元的PLC控制及编 程
编制 （日期）
校对
（日 期）
审核
（日 期）
工艺装备
内六角扳手
内六角扳手/十字螺 丝刀
内六角扳手/十字螺 丝刀
内六角扳手
内六角扳手
内六角扳手
会
签
标准化
（
（日期）
日
期
）
标记
处数
更改 文件 号
签字
日期
标记
处数
更改 文件 号
签字
日期
07.12.27
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11.2 安装搬运单元的PLC控制及编 程
1. 控制任务 当设备接通电源与气源、PLC运行后，首先执行复位动作，
夹爪打开、摆臂上抬到位，两个直线气缸驱动摆臂左转到最 左端。进入工作运行模式，按启动按钮，摆臂下降夹取工件， 抬起后根据工件信息决定该工件放在哪个位置，到达指定位 置后，摆臂下降，放开工件，上抬后摆臂转左工位，再次等 待下一个工作信号。 用“手/自”、“单/联”模拟工件的材质及颜色，如表11-2所 示。 当输入的工件为白色尼龙工件时，放到左上工位（安装工 位）； 当输入的工件为黑色尼龙工件时，放到右上工位； 当输入的工件为银色金属工件时，放到右工位（输出工位）。
2Y2 电磁阀
12
3Y1 电磁阀
13
3Y2 电磁阀
14
4Y1 电磁阀
设备用途 判断直线气缸的位置 判断直线气缸的位置 判断直线气缸的位置 判断直线气缸的位置
判断夹爪开闭情况
判断夹爪上下的位置 判断夹爪上下的位置 控制1号直线气缸动作 控制1号直线气缸动作 控制1号直线气缸动作 控制1号直线气缸动作 控制夹爪开闭的动作 控制夹爪开闭的动作
实验技能训练评估记录
实验技能训练评估等级：优秀（90分以上） □ 良好（80分以上） □ 一般（70分以上） □ 及格（60分以上） □ 不及格（60分以下）□
分值 10 10 15 20 10 10
分值 15
得分 得分
指导教师签字ຫໍສະໝຸດ 日期返回信号为0：夹爪上升
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图11-2 安装搬运单元控制程序框图
返回
表11-2 “手/自”、“单/联”模拟工 件的材质及颜色
按钮 金属、银白 色
手/自
1
材质及颜色 尼龙、白色
1
尼龙、黑色 0
单/联
1
0
0
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表11-3 实验操作技能训练测试记录
学生姓名
学号
专业
班级
课程
指导老师
下列清单为测评依据，用于判断学生是否通过测评已经达到所需能力标准
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11.3 实验操作训练
2. 编制程序框图 在理解上述控制任务后，写出程序控制流程图。 3. 编写程序 按编写的程序框图编写PLC程序。 4. 下载调试 将编辑好的程序下载到PLC中运行，调试通过，完成控制任
务。实验操作技能训练测试记录如表11-3所示。
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图11-1 安装搬运单元气动控制原理 图
第一阶段 测量数据
测评项目
是否熟悉原理图中各气动元件的基本工作原理
是否熟悉原理图的基本工作原理
是否正确搭建安装搬运单元控制实验回路
气源开关、控制旋钮的调节是否正确（开、闭、调节）
控制回路是否正常运行
是否正确拆卸所搭接的气动回路
第二阶段 处理、分析、整理数据
测评项目
是否利用现有元件拟定其他方案，并进行比较
安装小工件时，气动控制过程如下：首先当有小工件时，令 线圈4Y1通电，手臂下降，直到4B2有输出，此时使线圈3Y2 通电，实现夹紧工件，经延时后，4Y1断电，实现手臂抬启 动作，直到4B2有输出，令1Y2通电，手臂转下一个工位，直 到1B1有输出；之后，令4Y1通电，气缸换向，实现手臂下降， 等4B2有输出时，令3Y1通电，实现夹爪释放工件；当3B1有 输出时，4Y1断电，实现手臂抬起，直到4B2有输出，令2Y1 通电，手臂返回。
2. 气动控制回路仿真
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11.2 安装搬运单元的PLC控制及编 程
用FluidSIM-P软件设计制作气动控制和仿真模拟。通过该软 件，学生在计算机上分别画出气动回路图11-1和根据图11-2设 计电气控制回路，然后进行测试和模拟仿真。通过仿真的实 时显示与软件连接的实际控制回路的动作，逐步解决控制回 路中的问题，直到最后实现图10-2要求的控制过程。
表11-1为安装搬运单元I/O设备编号与说明。
11.2.2 安装搬运单元的编程要点
1. 控制任务 当设备接通电源与气源、PLC运行后，首先执行复位动作，
夹爪打开、摆臂上抬到位，两个直线气缸驱动摆臂左转到最 左端。进入工作运行模式，按启动按钮，摆臂下降夹取工件， 抬起后转安装工位，摆臂下降后释放大工件，
3. 工件平台 工件平台安装在安装工位上，用于实现大、小工件的组装。 4.I/O接线端口 它是该工作单元与PLC之间进行通信的线路连接端口。该工
作单元中的所有电信号（直流电源、输入、输出）线路都接 到该端口上，再通过信号电缆线连接到PLC上。
11.1.3 气动控制回路
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。
第十一章 安装搬运单元的结构与控 制
11.1 安装搬运单元的结构 11.2 安装搬运单元的PLC控制及编程 11.3 实验操作训练
11.1 安装搬运单元的结构
11.1.1 安装搬运单元的功能
安装搬运单元可以模拟提取工件、按照要求将工件分流的过 程，同时能提供一个安装工位，实现大、小工件的组装。
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表11-1 安装搬运单元I/O端口分配 说明表
序号 1 2 3 4
设备符号
设备名称
1B1
磁感应式接近开关
1B2
磁感应式接近开关
2B1
磁感应式接近开关
2B2
磁感应式接近开关
5
3B1
磁感应式接近开关
6
4B1
磁感应式接近开关
7
4B2
磁感应式接近开关
8
1Y1 电磁阀
9
1Y2 电磁阀
10
2Y1 电磁阀
11
只能上下摆动，它由一个安装在下方的直线气缸驱动，在摆 臂的前端安装有一个气动夹爪，用于抓取工件。 2. 直线转圆周运动装置
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11.1 安装搬运单元的结构
提取模块的左右移动及旋转由两个直线气缸所控制，它通过 一定的机械转换装置，在实现直线运动的同时还能提供圆周 运动，这样在本单元上可提供四个工位，分别为左工位（提 取工位）、左上工位（安装工位）、右上工位（未用）和右 工位（输出工位）。
2. 参考本地控制程序
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11.2 安装搬运单元的PLC控制及编 程
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11.2 安装搬运单元的PLC控制及编 程
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11.2 安装搬运单元的PLC控制及编 程
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11.2 安装搬运单元的PLC控制及编 程
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11.3 实验操作训练
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11.2 安装搬运单元的PLC控制及编 程
11.2.1 PLC的I/O接线
MPS中的每个部件上的输入、输出信号与PLC之间的通信电 路连接是通过I/O接线端口实现的。
各接口地址已经固定。各单元中需要与PLC进行通信连接的 线路（包括各个传感器的线路、各个电磁阀的控制线路及电 源线路）都已事先连接到了各自的I/O接线端口上，在与PLC 连接时，只需使用一根专用电缆即可实现快速连接。