MPS模块化生产系统.ppt

模块化生产加工系统培训,一、MPS模块化生产加工系统简介,工厂生产线由多个独立的加工单元构成，每个加工单元都有其特定的功能，将其中的一个或多个组合可以实现您理想的生产加工系统。,MPS中最小的机电一体化组合，供料和成品分装工作单元,MPS总线一体化和总线技术，带有AS-i接口的供料工作单元，检测工作单元，带Profibus DP的成品分装工作单元。,MPS满足常规项目作业的机电一体化组合，供料、检测、提取&安装、工件压紧和成品分装工作单元。,气源处理,二、MPS工作站的结构特点,统一的过滤减压装置，安装在工作站的左/右上角。通常工作压力设定在6bar。蓝色旋钮在调整压力时须轻轻提起，压力设定完毕，将旋钮端盖扣紧。使用过程中注意观察滤杯中的积水情况，及时排水。3/2旋钮开关控制工作站回路中的压力输出。图形符号,执行元件工作站硬件选用标准工业元器件，种类的多样性充分满足教学与实践相统一的需求。每个工作站基本上包含34个机械动作，在数量上满足编程的需求。动作涉及直线、摆动、真空、抓取及电机的控制等。,信号处理工作站选用统一的（syslink）接口。输入/输出信号I0I7，O0O7，另有电源信号0VA/0VB，24VA/24VB，A/B以区分输入/输出。注意PNP/NPN的选择开关，选择PNP位置。输入信号以各种传感器为主，输出信号以阀岛电磁线圈为主。另有握手协议信号一对，在后面的章节具体介绍。,三、MPS工作站的控制方式 每个工作站小车上，安装了统一的控制面板，用于控制工作站的启动、停止、复位等。每个工作站配有一台西门子300系列PLC，用于工作站的程序编辑。,小结！,四、MPS工作站供料站 Distribution Station供料站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，旋转气缸上的真空吸盘将工件吸起，在旋转气缸的驱动下将工件移至下一个工作站的传输位置。,进料模块 进料模块通过双作用气缸，实现对料仓中工件的逐一分离。,双作用气缸：DSNU-8-80-P-A图形符号：缸径：8mm行程：80mm缓冲形式：内置缓冲垫传感器类型：电磁式行程开关6bar下有效力（活塞杆伸出）:30N6bar下有效力（活塞杆缩回）:23N,气缸的运动位置由磁感应传感器检测。舌簧开关：SME-8-S-LED-24舌簧开关是电磁驱动的接近开关。它由两片接触片组成，这两片接触片被安装在填充有保护气体的玻璃圆管里。通过电磁场的影响，两片接触片闭合，电流从中流过。舌簧开关被证明具有高寿命和短开关时间的特点（大约0.2ms）。它们免维护，但不允许在带有高磁场的地方使用（如电阻式焊接机周围环境）。舌簧开关有多种外形样式，便于安装在气缸的钢筒外壁或T型槽内。,电子舌簧式行程开关1-永久磁环 2-舌簧片 3-保护电路 4-指示灯,开关断开开关接通,气缸的运动速度靠单向节流阀调节单向节流阀：GRLA-M5-QS-4-LF-C是由单向阀和节流阀组合而成的流量控制阀，常用作气缸的速度控制，又称为速度控制阀。这种阀仅对一个方向的气流进行节流控制，旁路的单向阀关闭，在反方向上气流可以通过开启的单向阀自由流过（满流）。这种阀用于气动执行元件的速度调节时应尽可能直接安装在气缸上。,对射式光电传感器检测料仓中工件有无！对射式传感器：SOEG-L-Q30-P-A-S-2L对射式光电传感器的发射器发出一束可调制的不可见红外光（880mm），由接收器接收。当光线被物体遮断时，传感器便有电信号。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。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的光纤材料和低折射率护套内表面，由此形成的光线在光纤里传递。,对射式光电传感器,发射器,接收器,转换模块 转换模块在系统中作为气动提取装置使用。旋转气缸可将工件在 0 180范围内旋转，接触式传感器用来进行终端位置的检测。旋转气缸：DSR-16-180-P驱动形式：双作用气缸旋转/摆动原理：旋转叶片缓冲形式：内置缓冲垫角度调整范围：01806bar下扭矩：1 Nm4bar下的最大摆动频率：3 Hz,1-叶片 2-挡块 3-定子,电子限位开关用于检测末端位置限位开关：S-3 E常开触点：位置调整方式：内六角扳手松开限位档块螺钉，调整到合适角度，拧紧。,通过真空吸盘吸起加工工件，机械式真空开关，开关点可调，LED显示开关状态。真空吸盘：VAS-8 M5 PUR吸盘直径：8mm有效直径：5.5mm-0.7bar下吸力：1.6N真空开关：VPEV-W-S-LED-GH最小工作压力0 bar最大工作压力1 bar最小压力设置-0.25 bar最大压力设置-0.8 bar,真空阀：CPV10-M1H-V170-2GLS-M7最小工作压力：2bar最大工作压力：10bar最大真空压力：-0.85bar阀芯开启时间：15ms产生真空耗气量：27l/min,真空过滤器：VAF-PK-4真空过滤器用于去除空气中的固体颗粒污染。在初次安装时，安装方向为任意，如果重复使用，请不要改变安装方向。最小输入压力：-0.9 bar最大输入压力：7 bar额定流速：70l/min 齿形带式摆臂设计，确保吸盘始终与水平面垂直。,检测站Testing Station检测工作单元的主要作用是检测工件的特性。电容式传感器检测工作站初始位置是否有工件；光电式传感用于区分工件的颜色；反射式光电传感器确保工件在提升的过程中不受外界干扰；模拟量传感器检测工件高度。无杆缸与双作用气缸组成的提升模块将合格的工件传送至上层的气动滑槽，并将不合格的工件捡出至下层滑槽。,识别模块 电容式传感器，用于检测托盘上是否有工件，如果有，工作站开始工作！漫射式光电传感器，用于区分工件，“黑色”和“非黑色”。电容式传感器额定检测距离：28mm切换电流：200mA切换频率：300mA 工作原理：电容式传感器的感应面由两个同轴金属电极构成，很象“打开的”电容器电极，该两个电极构成一个电容，串接在RC振荡电路内。,电源接通时，RC振荡器不振荡，当一个目标朝着电容器的电极靠近时，电容器的容量增加，使振荡器开始振荡。通过后级电路的处理，将停振和振荡两种信号转换成开关信号，从而起到了检测有无物体存在的目的。该传感器能检测金属物体，也能检测非金属物体，对金属物体可以获得最大的动作距离，对非金属物体动作距离决定于材料的介电常数，材料的介电常数越大，可获得的动作距离越大。,振荡回路解调器触发极开关状态显示带保护电路的输出极外部电压内部恒定电压电容开关输出,漫射式光电传感器漫射式传感器集发射器和接收器于一体，内置保护电路和LED。发射器发出一束可调制的不可见红外光（880mm）。当被测物体经过光束时，光线被物体表面反射回接受器，传感器便有电信号输出。它的检测距离取决于被检测物体的表面反射率。,发射器,接收器,漫射式光电传感器,提升模块 磁耦合式无杆气缸用于提升工件至检测高度的位置。另一只双作用气缸将工件推向滑道。磁耦合式无杆气缸：DGO-12-P-A-B活塞尺寸：12mm缓冲形式：内置缓冲垫 行程：x最小行程：10mm最大行程：4000mm最小操作压力：2bar最大操作压力：7bar,工作原理：磁性耦合的无活塞杆气缸，在活塞上安装了一组高磁性的稀土永久磁环，磁力线通过薄壁缸筒（不锈钢或铝合金非导磁材料）与套在外面的另一组磁环作用。由于两组磁环极性相反，具有很强的吸力。当活塞在两侧输入气压作用下移动时，则在磁力线作用下，带动缸筒外的磁环套与负载一起移动。它的特点：小型，重量轻，无外部空气泄漏，维修保养方便。当速度快、负载大时，内外磁环易脱开，即负载大小受速度影响，且磁性耦合的无杆气缸中间不可能增加支撑点，最大行程受到限制。,磁性无活塞杆气缸 1-卡环 2-压盖 3-外磁环（永久磁铁）4-外磁导板 5-内磁环（永久磁铁）6-内磁导板 7-活塞 8-活塞轴 9-套筒（移动支架）10-气缸筒 11-端盖 12-进排气口,双作用气缸:ADVU-16-10-P-A传感器类型：电磁式行程开关缓冲形式：内置缓冲垫 活塞尺寸：16mm行程：10mm活塞杆直径：8mm最小工作压力：1.2bar最大工作压力：10bar6bar下有效力（活塞杆伸出）：121N6bar下有效力（活塞杆缩回）：90N,测量模块 滑动模块通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，对工件的高度进行判断。位移传感器：TRS 50 S测量距离：025mm对应电压值:1、3之间电压值的 0100%线性：0.2%,比较器将位移传感器的模拟量输出转换为数字量输出，分为3种情况：1：测量值低于极限值12：测量值介于极限值1、2之间 3：测量值大于极限值2 极限值可通过电位计LEVEL1和LEVEL2调节。输出状态由LED灯指示。电源电压：24V参考电压：10V DC 模拟量输入：010V比较器输出有迟滞：80mm,气动滑槽模块 滑槽固定在铝合金支架上，通过调整气垫来调整滑槽的性能。应用：作为传送带的上升送料滑槽或工作单元间的传送滑槽。长度：220 mm工作压力：600 kPa(6 bar)调整：通过安装在滑槽下部的流量控制阀调整。,反射式光电传感器确保提升模块在工作时不受外界干扰!反射式传感器:SOEG-RSP-Q30-PS-S-2L工作原理：反射式传感器的发射器发出一束可见的偏振红外光（660mm），光线被附加的反射板反射，并由接收器接收。当光线被检测物体遮断时，传感器便有电信号输出。传感器的检测距离同样受附加的反射板表面反射率影响，如对于SOEZ-RFS-80型反射板，传感器的最大检测距离为2000mm。,反射板,发射器,接收器,加工站Processing Station在加工工作单元，工件将在旋转平台上被检测及加工。本单元是唯一一个只使用电器驱动器的工作单元。旋转平台由直流电机驱动。平台的定位由电感式传感器及继电器回路完成。工件在平台平行地完成检测及钻孔的加工。检测环节，安装在电磁执行装置上的电感传感器检测工件是否被放置在正确位置，在加工环节，电磁执行件加紧工件，加工完的工件通过电器分支传送到下一个工作站。,检测模块 检测模块由一个电磁驱动装置构成，该装置安有电感式传感器用于检测。由于受到电感式传感器的检测距离限制，电磁驱动装置的被测体，在电磁驱动装置完全动作时，可触发电感传感器。如果电磁驱动装置的运动受阻，则电感传感器没有检测信号输出。电磁驱动装置:工作行程：10 mm电压：24 V DC功率：7 W,电感式传感器:SIEN-M8NB-PS-S-L触点类型：常开额定检测距离：2.5mm实际检测最小距离：2.25mm实际检测最大距离：2.75mm最小有效开关距离：2.03mm最大有效开关距离：3.03mm额定工作电压：24V最小工作电压：15V最大工作电压：34V,工作原理:电感式传感器由三大部分组成1、振荡器2、触发电路3、开关输出装置接通电源，振荡器开始振荡并且产生一个特定的电流安装在铁氧体的振荡线圈产生电磁场，有效的磁场集中在传感器感应面的表面。如果测试目标是由导电材料制成，当其靠近感应面时目标内就产生涡流，消耗振荡器能量，导致电路的衰减，振荡器振幅因此而下降，一旦达到某一振幅，后级触发电路工作，并且产生一个开关输出。由于振荡电路的Q值和振荡器的振幅与接近开关离导电目标的距离有关，所以到达某一感应范围时可得到开关输出。,钻孔模块 钻孔模块的组成部分是一个由直流电机驱动的带有钻头的线性传动装置。终端位置的检测由微型开关完成。齿形带驱动：DGE-12-100-ZR-KF-GK尺寸：12mm行程：100mm驱动方式：直流电机驱动齿形带导向：循环球轴承（KF）直流电机额定电流:0.3 A钻头额定电流：0.5 A,旋转平台模块 旋转平台共有6个工作位置，由直流电机驱动。起始位置、检测位置、加工位置下分别安装一个电容式传感器，用于检测工件，如起始位置有工件，旋转平台开始工作，检测位置和加工位置如有工件，检测模块和钻孔模块工作。电感传感器用于旋转平台的分度，依赖于精确安装于平台背面的检测螺钉。,电容传感器,电感传感器,夹钳/推出模块 安装在旋转平台的加工位置，与钻孔模块配合使用，由于钻孔过程中除去轴向力外还会产生径向力，需要夹钳固定工件。电气分支模块 安装在旋转平台的分离位置，平台每分度一次停止后，分支模块动作，目的是将分离工作位置的工件推出。由于分支模块的存在，旋转平台有2个工作位置无法利用，且在这两个位置下没有安装电容传感器。,提取站Handling Station操作手单元配置了柔性2自由度操作装置。提取装置上的气抓手将工件从该位置提起，气抓手上装有漫射式光电传感器用于区分“黑色”及“非黑色”工件，并将工件根据检测结果放置在不同滑槽中，或者工件也可以被直接传输到下一个工作单元。,摆放平台模块 平台模块配置有安装支架，可固定在铝合金底板上。安装过程中注意平台的位置调整，既要起到承接前站的作用，在高度上又要适合接下来的抓取工作。漫射式光电传感器在加工站以光纤的形式出现，便于安装在平台的检测孔中。光电传感器用于识别平台上的工件，是整个工作站逻辑程序的起始条件，因此在这个环节光电传感器不需要区分“黑色”与“非黑色”，而是将工件全部识别出来。,PicAlfa模块 通用型2自由度操作手装置，完成“提取和摆放”操作。行程长度、轴的倾斜角度、终端位置传感器的安排以及安装位置全部可调。漫射式光电传感器的光纤头安装在爪手的检测孔里。根据程序设计需求不同，光电传感器可以调节为区分“黑色”和“非黑色”，或将全部工件识别出来。,无杆气缸：DGPL-12 P-A-GF-B传感器类型：电磁式行程开关缓冲形式：内置缓冲垫 活塞直径：12mm行程：x最小行程：10mm最大行程：1500mm最小工作压力：2.5bar最大工作压力：8bar6bar时有效力（理论值）：68N,工作原理：图为无杆气缸结构原理图。在气缸筒轴向开有一条槽，与普通气缸一样，在气缸两端设置空气缓冲装置。活塞带动与负载相连的滑块一起在槽内移动，且借助缸体上的一个管状沟槽防止其产生旋转。为了防泄漏及防尘需要，在开口部采用聚氨酯密封带和防尘不锈钢带，并固定在两端盖上。这种气缸占据的空间小，不需要设置防转动机构。适用缸径880mm最大行程在缸径40mm时可达6m。气缸运动速度高，可达2m/s。由于负载与活塞是由在气缸槽内运动的滑块连接的，因此在使用中必须考虑径向和轴向负载。为了增加负载能力，必须增加导向机构。,偏平气缸：DZF-18-80-P-A活塞形状：椭圆（抗扭转）传感器类型：电磁式行程开关缓冲形式：内置缓冲垫 活塞直径：18mm行程：80 mm最小工作压力：1bar最大工作压力：10 bar6bar时有效力（活塞杆伸出）：153N6bar时有效力（活塞杆缩回）：123N最大扭矩：0.2Nm,平行抓手：HGP-10-A B手指功能：平行抓取手指数量：2驱动方式：2只平行气缸传感器类型：电磁式行程开关活塞直径：10 mm最小工作压力：2 bar最大工作压力：8 bar额定力，关闭：40N额定力，张开：47N额定时间，张开：22ms额定时间，关闭：31ms,滑槽模块 提取站包含两个滑槽模块，分别通过可调节支架安装在铝合金底板上。两个滑槽起到物料分装或存贮的作用。当工作站单独使用时，“黑色”和“非黑色”工件被放置在不同的滑槽内。配合其他工作站使用时，可根据程序设计要求利用滑槽。,分拣站Sorting Station进入成品分装工作单元的加工工件将被分别放置在三根不同的滑槽上。漫射式光电传感器在传送带起始位置检测工件。制动器前方的光电传感器和电感传感器组合检测工件的特性（黑色、红色、金属色）。由双作用气缸通过分离器将工件分捡到正确的滑槽上。,传送带模块 传送带模块安装在铝合金底板上，由直流电机驱动，通过蜗轮改变传动方向。齿轮马达-传送带额定电压：24 V额定电流：1.5 A驱动轴额定转速：减速比：1额定扭矩：1Nm正反转：可以启动扭矩：7Nm连接方式：扁销,启动电流限制器 该模块将一个继电器和一个电子电流限制器集成在一块电路板上，当浪涌电流超过2A时，限制器工作，平时它等同于一个继电器。该限流器只适用于工作电流为1A的执行器，且不能做持续的电流限制使用。控制电压：24V电流：1A限制电流：2A最大限流时间：50ms最大切换频率：1/s,分支模块 通过一个凸轮机构，把短行程气缸的直线运动转变成旋转运动。短行程气缸：ADVU-16-10-P-A6bar时有效力（活塞杆伸出）：?N6bar时有效力（活塞杆缩回）：?N,传感器模块 安装在传送带最前端的漫射式光电传感器，用于检测被输送到传送带上的工件，或者说它是传送带启动的条件，因此在调节时需要让传感器检测出所有工件。调节包括，传感器位置及开关的灵敏度。漫射式光电传感器与电感式传感器的组合用于区分工件的类型，阻挡气缸是为了保证检测的时间足够长。,填写下表，做出正确的判断 反射式光电传感器跨过三条滑道安装在靠上的位置，其作用有二。当有工件从滑道滑落的瞬间，反射式光电传感器会有一个检测信号输出，这个信号标志着工作站一个工作循环的结束。当分拣站分出的某一种工件足够多时，即存放这种工件的滑道满了，那么最上面的工件始终处于反射式光电传感器的检测区域内，传感器会一直输出一个检测信号。这个时候系统要做出相应的提示并终止工作站运行，提示操作人员清除滑道上工件，之后才可以重新启动该工作站。,控制面板,完整的控制面板包括：控制面板组件 通讯面板组件 备用面板组件 SYSLINK接口支架 控制面板同样包含8I/8O信号，通过标准的syslink电缆连接到PLC上。,关于工作站的地址!“位”和“字节”:一个二进制的信号，比如一个传感器，在PLC控制中我们称之为一“位”，如果用数学的模式表达出来就是“.X”。X是从0开始的自然数，07放在一起表示一个字节。字节的地址也是从0开始的自然数，那么0.0就是表示0字节的第0位。如果想表示一个字节，那么在字节的地址前加大写的英文字母B（Byte），比如B1表示1字节，即1.01.7的内容。“输入”和“输出”的表达，I表示输入，O表示输出。例如：I0.0，O0.0，OB0。在西门子编程时，用Q表示输出。MPS工作站是0字节 控制面板是1字节,五、工作站I/O表-,-控制面板,-供料单元,-检测单元,-加工单元,-提取单元,-分拣单元,六、流程图在熟悉了工作站的硬件之后，需要进一步学习他的工作流程。在这个环节手控盒有很大的帮助作用。通过驱动执行元件，观察传感器的变化，那么你应该对工作站的工作流程有一个初步的想法了。将你构思的流程图用语言表达出来。,3,2,X,顺序执行加跳转,n,条件 1,条件 2,S,动作 1,动作 2,3,2,X,n,料仓中有工件,推料气缸在伸出位置,S,摆动气缸离开料仓,推料气缸缩回,举例:,并列执行,3,2,X,n,条件 1,条件 2,S,动作 1,动作 2,4,动作 1,满足同一条件的情况下，同时执行多个任务。,3,2,X,n,条件 1,条件 2,S,动作 1,动作 2,5,4,动作 4,选择执行,条件 4,条件 5,动作 5,不同条件下，执行不同的任务。,七、SIEMENS300系列S7-300 PLC硬件简述 针对低性能要求的模块化中小控制系统 不同档次的CPU 可选择不同类型的扩展模块 可以扩展多达32个模块 模块内集成背板总线 网络连接:多点接口(MPI)，PROFIBUS 或工业以太网 通过编程器PG访问所有的模块 无插槽限制 借助于“HWConfig”工具可以进行组态和设置参数。,S7-300 的模块,S7-300的扩展能力,组态举例,S7-300的CPU设计,八、STEP7 使用STEP BY STEP启动软件,初始界面,输入项目名称，此处可以修改项目存储路径,新建项目,在新建项目下插入工作站,工作站添加完毕，开始硬件设置,HW config,插入机架(RACK-300),在第2号槽内插入CPU,不考虑网络连接问题，直接点击“确认”,取消系统默认，自行安排I/O地址,保存+编译,编译完成区分保存、保存+编译,各种程序块含义及用法,FB块编程时可以选择GRAPH语言,通讯接口设置,程序下传通过下拉菜单，或窗口的快捷键 将整个程序文件下传。,九、编程练习在FB1块中输入工作站流程在OB1主程序块中调用FB1下传程序，运行，测试，发现问题！如何让程序连续运行？如何停止程序？重新开始运行时，工作站如何复位？标准程序中的几个状态寄存器：F_Start、Init_Pos、Reset_OK、CycleEnd、Init_Bit.,十、工作站的握手协议以供料站和检测站为例，学习工作站间的握手协议。,信号传感器,接收器,发射器,供料站：作为MPS系统的第一站为后续工作环节输送工件，当摆动气缸的摆臂在向下一工作环节旋转的时候，它需要知道，后面的情况，即后面的工作环节是否已经准备好了，可以接收供料站送来的工件。检测站：作为供料站的后续环节，当其一切复位、准备工作完成的时候，需要给前面的工作站发出一个“准备好的信号”，而当自己工作的时候，也要告诉前面的工作站“我正处于工作状态”！,信号的传递由一对光电传感器实现，注意：这两只传感器型号不同，分别为接收器和发射器。安装在后一站的为发射器，用于说明本站的工作状况（Q0.7）；安装在前一站的为接收器，该接收信号（I0.7）与后站发来的信号互为相反，即，当Q0.7=1时I0.7=0；当Q0.7=0时I0.7=1；而对于前一工作站，当I0.7=1时可以向下一工作站输送工件；换句话说，当下一工作站处于运行状态时请给Q0.7 置1，当工作站处于复位完成状态时请给Q0.7置0。,供料站：接收器：输入信号，3根线，棕色-24V，蓝色-0V，黑色-信号线检测站：发射器：输出信号，3根线 棕色-信号线 蓝色-0V 黑色-未使用在这里，接收器相当于一个线圈。,