河北科技大学学生个性化教育实训报告题目：搬运单元模块设计学生姓名：指导教师：日期：2016年1月15日目录1第一章模块化生产系统的简介 (1)1.1第1节系统的特点和作用 (1)1.2第2节系统的组成 (2)1.3第3节MPS的发展 (6)2第二章物流过程 (7)3第三章MPS单元的结构与控制 (8)3.1第1节搬运单元简介 (8)3.2第2节搬运单元的机械结构 (9)3.3第3节搬运单元的气动控制 (10)3.4第4节制定I/O表 (11)4第四章材料的选型 (23)4.1第1节气缸的选择 (23)4.2第2节传感器的选择 (25)4.3第3节电磁阀的选用 (26)5第5章参考文献 (27)第一章模块化生产系统的简介第1节系统的特点和作用模块化生产培训系统：Modular Production Training System,简称MPS。

模块化生产培训系统是应用于机电一体化、自动化等相关专业的专业技术职业培训和继续教育的模块化教学培训系统模块化生产培训系统可以从基础部分的简单功能及加工顺序，逐步扩展到复杂的集成控制系统。

模块化生产培训系统是为提高学生动手能力和实践技能而设计、生产的一套实用性实验设备。

该装置由多套各自独立而又紧密相连的工作站组成。

各个功能站分别为：上料站、检测站、上料检测站、搬运站、加工检测站安装站、操作手站、传送单元、搬运分拣站和分类存储站。

该实验装置的一大显著特点是：它具有综合性、模块化以及易扩充等特点。

它针对学员不同的技术基础进行培训，具有良好的适用性。

具有较好的柔性，即每站各有一套PLC控制系统独立控制将各个模块分开培训可以容纳较多的学员同时学习。

在基本本单元模块培训完成以后，又可以将相邻的两站三站……直至八站连在一起学习复杂系统的控制编程装配和调试技术。

由于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、PLC（可编程控制器）传感器等多种技术，给学员提供了一个典型的综合科技环境，使学生将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。

因此该套装置非常适合对在校学生和初上岗位的工程技术人员进行培训，是培养机电一体化人才的理想设备。

系统的实体图如图1-1所示图1-1在第 2 节 系统的组成MPS 系统的类型有三站到九站不等，此次设计的是八站系统，其组成如下功能简介：完成整个系统的上料工作， 将大工件输出，判断出其颜色，并将其 信息发给后一站。

此站可配合触摸屏或组 态控制而为整个系统的主站。

主机：可采用三菱系列、西门子系 列，此次设计采用的是西门子 S7-200 系 列。

扩展 模块：485 PPI MPI Profibus 网 络。

组成模块：回转料斗（采用齿轮减 速电动机控制）、提升装置（采用气缸控 制）、光电识别组件（光电传感器、行程开 关）功能简介：作用是为加工过程逐一提 供加工工由双作用气缸从料仓中逐一推 出工件，转换模块上的真空吸盘将工件 吸起， 旋转缸的驱动下将工件移动至下 一个工作站的传输位置。

主机：三菱系列、西门子系列 扩展模块：485 PPI MPI Profibus 网络。

组成模块：真空组件、旋转模块、 供料模块。

通功能简介：工件将在旋转平台上被检 测及加工。

通过具有四个工位的加工旋 转平台，进行加工模拟，并进行加工质量 的模拟检测。

主机：三菱系列、西门子 S 系列 扩展模块：485 PPI MPI Profibus 网 络。

组成模块：平台、模拟钻孔模块、 模拟检测组件。

功能介绍：该单元提供两色小工件，并能 将其输入大工件的空腔中。

气缸将料仓中的两 色小工件交替推出，由真空吸盘吸取， 过转臂 输入到大工件的空腔中。

主机：三菱 FX 系列、西门子 S 系列。

扩展模块：：485 PPI MPI Profibus 网络。

组成模块：送料模块、旋转模块、真空组 件。

功能简介：该搬运单元由无杆气缸、椭圆形活塞气缸和夹爪等部件组成，通过移动、上下伸缩、抓取等动作，将前一单元上的工件传入下一执行单元。

主机：三菱FX系列、西门子S系列。

扩展模块：：485PPI MPI Profibus网络。

组成模块：提升模块、气动夹爪组件、直线运动无杆缸。

功能简介：将工件从前一站搬运至下一站，并可在本站上完成大、小工件的组成。

主机：三菱FX系列、西门子S系列扩展模块：：485PPI MPI Profibus网络。

组成模块：直线转旋转运动模块、气动夹爪装置。

功能简介：操作手单元由不同的气动执行部件组成，通过摆动、伸缩、气动抓取等动作,将前一单元的工件传入下一执行单元的输入工位.主机：三菱FX系列、西门子S 系列。

扩展模块：485PPI MPI Profibus网络。

组成模块：伸出及提升模块、旋转模块、气动夹爪组件。

功能简介：该站为仓库存储的模拟，它将系统加工完成的合格产品，按照不同类别，进行分类立体存放。

主机：三菱FX系列、西门子S系列扩展模块：485PPI MPI Profibus网络。

步进电机及驱动器：Start组成模块：步进电机控制模块、滚珠丝杆模块、工件推出组件、立体仓库。

第3节MPS的发展模块化生产培训系统是先进工业自动化及制造的基本部分，将先进制造系统的物料供给、分拣、加工、检测、立体仓库等主要单元展现给学生，同时学生可以自己动手实践，学习编程、生产管理、流程设计等机械设计制造及自动化相关的课程学习。

随着技术的发展，工控技术的不断完善，自动化技术人员在原有的MPS系统加入了触摸屏控制系统、组态监控系统和生产管理执行系统，进一步提升的模块化生产培训系统的科技含量，使学员在“用最先进的技术培训今天的学员，为未来而服务！”这样的理念下前进。

触摸屏是一个智能化操作部件，是极富吸引力的全新多媒体操作装置，用户只要用手指轻轻地触摸显示屏上的图符或文字就能实现对设备操作，可显示设备运行状况和运行参数。

组态监控程序的应用解决了人机界面控制中的动画显示问题，监控信息将以更加形象、生动的动画方式显示出来。

触摸屏和组态监控软件的出现至今只有短短的几年间就已经证明，触摸屏和组态监控软件可以取代过往设备的操作面板和批仪表。

生产管理执行系统（MES）的应用是模块化生产培训系统的一次飞跃，它引入信息管理技术，真正实现了对生产的有效管理。

第二章物流过程在明白了系统的组成之后，通过下图可以了解系统的工作过程第三章MPS单元的结构与控制第1节立体存储单元简介立体存储单元可作为MPS系统中的最后单元，在整个系统中接受并存储前方单元加工处理后的工件，他的具体功能是：接受工位前一单元送来的工件，按照工件信息而自动运送至相应仓位，并将工件推入立体车库存储。

第2节立体存储单元的机械结构检测单元的结构装配图如下所示装配图主视图：装配图俯视图：装配图左视图：第3节搬运单元的气动控制控制回路优化的关鍵是合併減少排除干扰信号所需的辅助控制信号元件和用原有的辅助控制信号元件代替所需的辅助控制信号元件来排除干扰信号的干扰段。

程序控制是根据生产过程中的位移、压力、时间、温度、液位等物理量的变化，使被控制的执行元件按预先规定好的程序协调动作的种自动控制方式。

气动系统由气源、控制元件、执行元件和辅助元件组成，并完成规定的动作。

任何复杂的气压传动系统，都是由一些具有特定功能的气动基本回路组成。

该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4节制定I/O表第5节、控制面板示意图控制面板示意图第6节、PLC电气控制的接线简图根据前面提到的工作要求写出程序流程框图如下：PLC控制梯形图如下所示子程序1：第四章材料的选型第1节气缸的选择关于气缸过滤减压阀的选择，因为过滤减压阀只有AW10-60系列，故从下列表格中看。

第2节传感器的选择我们选择的传感器为光电传感器，根据传感器的用途是用来检测工件的颜色和工作台上是否有工件，还有传感器能感应到最大作用长度。

选择型号E3F-DS10P1和E3F-R2N1。

光电开关结构分类E3F外形编号漫反射型漫反射型对射型漫反射型外形图列外形尺寸NO E3F-DS10C4E3F-DS30C4E3F-D5DN1、5L E3F3-DS50C4 NPN NC E3F-DS10C2E3F-DS30C2E3F-D5DN2、5L E3F3-DS50C2直流6-36三线NO+NC E3F-DS10C3E3F-DS30C3E3F3-DS50C3 V制NO E3F-DS10P1E3F-DS30P1E3F-D5DP1、5L E3F3-DS50P1 E3F-DS10P2E3F-DS30P2E3F-D5DP2、5L E3F3-DS50P2 PNP NCNO+NC E3F-DS10P3E3F-DS30P3E3F3-DS50P3交流二线制NO E3F-DS10Y1E3F-DS30Y1E3F-D5DY1、5LY E3F3-DS50Y1 NC E3F-DS10Y2E3F-DS30Y2E3F-D5DY2、5LY E3F3-DS50Y2继电器输出NO12-24V,90-250V NC检测距离10cm30cm（可调）5m50cm输出电流交直流200mA，继电器触电输出电流：1A、2A应答频率DC：＜2.5ms，AC：＜30mc工作环境-20℃～+55℃标准检测物透明或不透明实体壳体材料塑料塑料塑料塑料加工定制是品牌OMRON/欧姆龙型号E3F-R2N1结构类电源内藏型检测方漫反射式电源电10-30VDC（V）型输出方式式PNP使用环境温度压24cm（℃）产品认证CE用途电工电气第3节电磁阀的选用品牌SMC型号SY3120-5LZD-C4材质铸铁类型(通道位置)适用介质先导式连接形式空气流动方向快装公称通径双向零部件及配件4（mm）配件实习总结不知不觉历时一个月的课程设计就结束了，在这忙忙碌碌的一个月我们组按时保质的完成了指导老师给我们分配的任务。

第一节课老师给我们MPS的相关内容，使我们对MPS有一个初步的认识，也使我们对自己本次课程设计内容有了大致把握。

老师给我们分配了小组，每个小组都有具体的任务，而我们要完成搬运模块。

首先，我们对设计的机械部分画三维图形和运动分析。

之前没学过三维画图软件，通过这次课程设计使我也有了一次学习三维软件的机会，使我对三维软件有了初步的学习，对一般的零件图和装配图的电脑作图都能胜任。

其次，我们要对所做的机械图PLC编程使其能够按照程序运动，本次课程设计使我对PLC相关的知识重新温习一下。

电气图不太会，但是在范世奇老师的悉心教导下很快的把电气图搞明白。

顺利用梯形图编好了程序。

总之，本次课程设计使我学到许多新的知识和温习了以前学过的知识，此次设计也是在组员互帮互助的情况下完成的，是我们更加重视团队合作。