TC-MPS-8八站模塊化生產(chǎn)控制系統(tǒng)

一、設(shè)備概況：

現(xiàn)代化的自動生產(chǎn)設(shè)備（自動生產(chǎn)線）的最大特點(diǎn)是它的綜合性和系統(tǒng)性，在這里，機(jī)械技術(shù)、電機(jī)驅(qū)動技術(shù)、電工電子技術(shù)、傳感測試技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多種技術(shù)有機(jī)地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到生產(chǎn)設(shè)備中；而系統(tǒng)性指的是，生產(chǎn)線的傳感檢測、傳輸與處理、控制、執(zhí)行與驅(qū)動等機(jī)構(gòu)在微處理單元的控制下協(xié)調(diào)有序地工作，有機(jī)地融合在一起。可編程序控制器（PLC）以其高抗干擾能力、高可靠性、高性能價格比且編程簡單而廣泛地應(yīng)用在現(xiàn)代化的自動生產(chǎn)設(shè)備中，擔(dān)負(fù)著生產(chǎn)線的大腦——微處理單元的角色。因此，培養(yǎng)掌握機(jī)電一體化技術(shù)，掌握PLC技術(shù)及PLC網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的技術(shù)人材是當(dāng)務(wù)之急。模塊化生產(chǎn)控制系統(tǒng)設(shè)備是一套開放式的設(shè)備，用戶在一定程度上可根據(jù)自己的需要選擇設(shè)備組成單元的數(shù)量、類型，最多可由8個工作站組成，最少時一個站即可自成一個獨(dú)立的控制系統(tǒng)。由多個單元組成的系統(tǒng)，PLC網(wǎng)絡(luò)的控制方案可以體現(xiàn)出自動生產(chǎn)線的控制特點(diǎn)。設(shè)備中的各工作單元均安放在實(shí)訓(xùn)臺上，便于各個機(jī)械機(jī)構(gòu)及氣動部件的拆卸和安裝，控制線路的布線、氣動電磁閥及氣管安裝。模塊之間、模塊與實(shí)訓(xùn)臺上接線端子排之間的連接方式采用安全導(dǎo)線連接，最大限度地滿足綜合性實(shí)訓(xùn)的要求。總的來說，模塊化生產(chǎn)控制系統(tǒng)綜合應(yīng)用了多種技術(shù)知識，如氣動控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)（機(jī)械傳動、機(jī)械連接等）、傳感器應(yīng)用技術(shù)、PLC控制和組網(wǎng)和步進(jìn)電機(jī)位置控制等。利用該系統(tǒng)，可以模擬一個與實(shí)際生產(chǎn)情況十分接近的控制過程，使學(xué)習(xí)者得到一個非常接近于實(shí)際的教學(xué)設(shè)備環(huán)境，從而縮短了理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用之間的距離。

二、技術(shù)指標(biāo)：

1、輸入電壓: 220V/ 1A；

2、執(zhí)行驅(qū)動電壓：24V/4.5A；

3、環(huán)境溫度：0-55℃（工作） -20-70℃（保存）；

4、相對濕度：35-85%（無冷凝）；

5、接地：第三種接地；

6、工作環(huán)境：禁止腐蝕性，可燃性氣體接觸,防止導(dǎo)電塵埃。

三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容：系統(tǒng)所提供的是一個綜合的科技環(huán)境,在本設(shè)備上可進(jìn)行多種技術(shù)的培訓(xùn)。在本設(shè)備上我們可進(jìn)行傳感器技術(shù)、氣動技術(shù)、電機(jī)驅(qū)動和PLC技術(shù)等多方面的培訓(xùn)，通過這套設(shè)備我們介紹給大家的是一種不同的教學(xué)理念和教學(xué)方法。該設(shè)備可培訓(xùn)的內(nèi)容：

1、傳感器培訓(xùn)：該系統(tǒng)所使用的傳感器數(shù)量達(dá)四十多個，電感式的、光電式的以及磁電感應(yīng)式的，每一個都有著各自的特性、發(fā)揮著不同的作用， 使系統(tǒng)得以可靠工作。通過了解設(shè)備中各類傳感器的工作特性,可加強(qiáng)學(xué)生對這些傳感器的感性認(rèn)識，再結(jié)合老師對傳感器工作原理的分析和特性演示，可使學(xué)員快速掌握所學(xué)知識；

2、氣動技術(shù)培訓(xùn)：該裝置上使用了大量的氣動元件，包括多種電控氣動閥、多種氣動缸、氣動夾爪、真空吸盤、真空發(fā)生器、過濾調(diào)壓閥等。 在學(xué)習(xí)這些氣動元件時，學(xué)生不但可以單獨(dú)學(xué)習(xí)每一種分離元件， 還可以在學(xué)習(xí)時了解各種氣動元件之間以及氣動元件與其它元件之間是如何配合起來進(jìn)行協(xié)調(diào)工作的；

3、PLC 技術(shù)培訓(xùn)：系統(tǒng)可以分成若干個完全獨(dú)立的工作單元，使二十幾個學(xué)生可以同時進(jìn)行學(xué)習(xí)，而且每個學(xué)員都有動手的機(jī)會。在該設(shè)備上學(xué)員不但可以學(xué)習(xí)PLC 的各種技術(shù)，而且可以學(xué)習(xí)綜合科技環(huán)境下PLC 的多種應(yīng)用。為靈活學(xué)習(xí)和掌握PLC 的各方面知識提供了條件；

4、電氣控制系統(tǒng)培訓(xùn):八個工作站其電控部分全部按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和習(xí)慣進(jìn)行設(shè)計， 并且以附件方式提供全部設(shè)計圖紙和說明書。學(xué)員在該設(shè)備上可學(xué)習(xí)電路原理圖分析、PLC 各I/O 地址查對和新設(shè)備電路連線分析方法；

5、機(jī)械系統(tǒng)安裝調(diào)試培訓(xùn):系統(tǒng)上的八個工作站可讓各組學(xué)員將機(jī)械部分全部的或部分的拆去， 再按要求將其重新組裝， 并且調(diào)試至系統(tǒng)可正常、可靠地工作。這對提高在校學(xué)生動手能力有極大幫助；

6、電機(jī)驅(qū)動技術(shù)培訓(xùn):系統(tǒng)中包括了工業(yè)自動化控制中常用的各類電機(jī)驅(qū)動控制，有直流電機(jī)控制、步進(jìn)控制系統(tǒng)、交流伺服控制系統(tǒng)等；

7、系統(tǒng)維護(hù)和故障檢測技術(shù)培訓(xùn):部分培訓(xùn)重點(diǎn)介紹機(jī)電一體化系統(tǒng)日常維護(hù)的內(nèi)容和方法， 以及系統(tǒng)常見故障分析、排除的方法；

8、計算機(jī)組態(tài)監(jiān)控技術(shù)培訓(xùn):隨著對工業(yè)自動化的要求越來越高，以及大量控制設(shè)備和過程監(jiān)控裝置之間通信的需要,監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)越來越受到重視。掌握上位計算機(jī)監(jiān)控技術(shù)也是學(xué)生的必修課程；

9、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)培訓(xùn):該系統(tǒng)集成了西門子的Profinet總線通訊技術(shù)，通過Profinet網(wǎng)絡(luò)形式傳遞各站信息，協(xié)調(diào)各站有序運(yùn)行。學(xué)生依據(jù)控制要求配置相應(yīng)的硬件網(wǎng)絡(luò)模塊，編寫各單元PLC程序，通過該網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、把多個單元聯(lián)成一套完整的現(xiàn)代生產(chǎn)物流系統(tǒng)。使學(xué)生在編程和控制實(shí)踐中，更加直接、有效地學(xué)習(xí)和掌握該總線通訊技術(shù)，了解現(xiàn)場通訊在工業(yè)自動化生產(chǎn)中的重要作用；

10、設(shè)備故障解決培訓(xùn)：每站設(shè)備故障設(shè)置模塊，老師可根據(jù)題目對設(shè)備的元器件進(jìn)行故障設(shè)備，通過讓學(xué)生解決故障來提高學(xué)生綜合能力。

四、設(shè)備組成：

1、上料檢測單元：按照需要將放置在料倉中待加工的工件自動送出到傳送帶上，通過顏色檢測裝置區(qū)分出待加工工件的顏色，并由傳送帶把工件傳送至出料位，以便伺服機(jī)械手單元的抓取機(jī)械手裝置將工件抓取送往其他工作單元，進(jìn)入下一個工序。該裝置出料穩(wěn)定且符合學(xué)生拆裝調(diào)試時間。尺寸 (長×寬×高): 720mm×350mm×1500mm。

機(jī)械部分：

1）金屬推車帶4個萬向輪；                 

2）20*80鋁型材臺面；

3）金屬電氣掛板；

4）井式儲存料倉；

5）自動推料裝置；

6）傳送帶機(jī)構(gòu)；

7）自動攔截顏色檢測機(jī)構(gòu)；

8）聲光報警裝置。

控制部件:

1）PLC：S7-1200-1214及編程電纜；

2）開關(guān)電源：AC 220輸入輸出DC 24V/4.5A；

3）按鈕控制面板: 八個按鈕；

4）檢測工件和顏色的光電傳感器；

5）兩組電控氣閥及其執(zhí)行器件；

6）8輸入8輸出，I/O轉(zhuǎn)接板2個；

7）DC24V齒輪減速電機(jī)驅(qū)動的；

8）調(diào)慮組合1個。

2、搬運(yùn)單元：該單元主要完成工件的抓取和搬運(yùn)，負(fù)責(zé)把上料檢測單元出料位的工件搬運(yùn)至加工單元的上料位。尺寸 (長寬高):720mm×350mm×1500mm  

機(jī)械部分：

1）金屬推車帶4個萬向輪；

2）20*80鋁型材臺面；

3）小型氣動機(jī)械手；

4）氣動伸縮橫臂；

5）交流伺服電機(jī)與蝸輪減速箱驅(qū)動的回轉(zhuǎn)臺；

6）機(jī)械手爪；

7）金屬電氣掛板。

控制部件:

1）PLC：S7-1200-1214及編程電纜；

2）伺服電機(jī)以及伺服驅(qū)動器；

3）雙聯(lián)氣缸；

4）平行氣夾；

5）提升氣缸；

6）開關(guān)電源模塊：AC 220輸入輸出DC 24V/4.5A；

7）按鈕控制面板:八個按鈕；

8）三組電控氣閥及其執(zhí)行器件；

9）8輸入8輸出，I/O轉(zhuǎn)接板2個；

10）調(diào)慮組合。

3、加工單元：主要完成工件的加工和深度檢測。四工位回轉(zhuǎn)工作臺把前一單元送來的工件送至加工位加工，加工完成后再送至檢測檢測深度，最后送至出料位由下一單元取走。尺寸 (長×寬×高): 720mm×350mm×1500mm 。  

機(jī)械部分：

1.金屬推車帶4個萬向輪；

2）20*80鋁型材臺面；

3）四工位回轉(zhuǎn)工作臺；

4）換刀加工機(jī)構(gòu)（步進(jìn)電機(jī)控制）；

5）升降式加工系統(tǒng)及加工組件；

6）升降式檢測系統(tǒng)及檢測組件；

7）金屬電氣掛板。

控制部件: 

1） PLC：S7-1200-1214及編程電纜；

2）開關(guān)電源：AC 220輸入輸出DC 24V/4.5A；

3）控制面板: 八個按鈕；

4）檢測工件和轉(zhuǎn)臺到位傳感器；

5）三組電控氣閥及其執(zhí)行器件；

6）24V直流電機(jī)與蝸輪減速機(jī)驅(qū)動的；

7）步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動器。

4、傳送單元：提取裝置上的氣爪手將工件從前一站提起，并將工件根據(jù)前站的工件信息結(jié)果傳送到下一單元。本工作單元可以與其他工作單元組合并定義其他的分類標(biāo)準(zhǔn)，工件可以被直接傳輸?shù)较乱粋€工作單元。尺寸 (長×寬×高): 720mm×350mm×1300mm 。  

機(jī)械部分：

1）金屬推車帶4個萬向輪；

2)20*80鋁合金臺面；

3)直線移動機(jī)構(gòu)；

4)工業(yè)導(dǎo)軌；

5)金屬電氣掛板。

控制部件: 

1)PLC：S7-1200-1214及編程電纜；

2)開關(guān)電源：AC 220輸入輸出DC 24V/4.5A；

3)按鈕控制面板: 八個按鈕；

4)直流電機(jī)；

5)2個光電傳感器；

6)8輸入8輸出，I/O轉(zhuǎn)接板2個；

7)調(diào)慮組合。

5、廢料分揀單元：主要完成將加工不合格的工件分揀出來，同時將合格產(chǎn)品傳送至下一站。尺寸 (長×寬×高): 720mm×350mm×1300mm 。 

機(jī)械部分：

1）金屬推車帶4個萬向輪；

2）20*80鋁合金臺面；

3）傳送帶機(jī)構(gòu)；                   

4）廢料分揀機(jī)構(gòu)；

5）分揀料槽；

6）金屬電氣掛板。

控制部件:  

1）PLC：S7-1200-1214及編程電纜；

2）開關(guān)電源：AC 220輸入輸出DC 24V/4.5A；

3）按鈕控制面板: 八個按鈕；

4）氣動夾爪；

5）模組傳送機(jī)構(gòu)配置步進(jìn)電機(jī)；

6）8輸入8輸出，I/O轉(zhuǎn)接板2個；

7）調(diào)慮組合。

6、安裝搬運(yùn)單元：氣爪手將工件從前一站提起，并將工件根據(jù)前站的工件信息結(jié)果傳送到下一單元。本工作單元可以與其他工作單元組合并定義其他的分類標(biāo)準(zhǔn)，工件可以被直接傳輸?shù)较乱粋€工作單元。本工作單元設(shè)置了一個安裝位，可把前一工作站的工件搬運(yùn)至安裝位，供安裝單元安裝小工件。尺寸 (長×寬×高): 720mm×350mm×1400mm。   

機(jī)械部分：

1）金屬推車帶4個萬向輪；

2）20*80鋁合金平臺；

3）機(jī)械手；

4）移動滑臺；

5）安裝工作臺；

6）金屬電氣掛板；

7）工業(yè)導(dǎo)軌及支架。

控制部件:

1）PLC：S7-1200-1214及編程電纜；

2）開關(guān)電源：AC 220輸入輸出DC 24V/4.5A；

3)按鈕控制面板: 八個按鈕；

4)平行氣夾；

5)單桿氣缸；

6)薄型氣缸2只；

7)四組電控氣閥及其執(zhí)行器件；

8)8輸入8輸出，I/O轉(zhuǎn)接板2個；

9)調(diào)慮組合。

7、安裝單元：供料過程中，由雙作用氣缸從料倉中逐一推出小工件，轉(zhuǎn)換模塊的轉(zhuǎn)臂在旋轉(zhuǎn)缸的驅(qū)動下將工件移動至下一個工作單元的傳輸位置。尺寸 (長×寬×高): 720mm×350mm×1500mm。    

機(jī)械部分：

1)金屬推車帶4個萬向輪；

2)20*80鋁型材臺面；

3)模組送料機(jī)構(gòu)；

4)換料機(jī)構(gòu)；

5)推料機(jī)構(gòu)；

6)工業(yè)導(dǎo)軌及支架；

7)金屬電氣掛板；

8)上下?lián)u臂部件；

9)真空吸盤。

控制部件:

1)PLC：S7-1200-1214及編程電纜；

2)開關(guān)電源：AC 220輸入輸出DC 24V/4.5A；

3)按鈕控制面板: 八個按鈕；

4)單桿氣缸3只；

5)真空發(fā)生器；

6)四組電控氣閥及其執(zhí)行器件；

7)8輸入8輸出，I/O轉(zhuǎn)接板2個；

8)調(diào)慮組合。

8、分類單元：把已安裝好的工件進(jìn)行分類，在把分類好的工件運(yùn)送到指定的倉庫。尺寸 (長×寬×高): 720mm×350mm×1300mm。   

機(jī)械部分：

1)金屬推車帶4個萬向輪；

2)20*80鋁型材臺面；

3)水平滑臺，滾珠絲桿傳動；

4)垂直滑臺，滾珠絲桿傳動；

5)氣動驅(qū)動的推出部件；

6)分類料倉；

7)金屬電氣掛板。

控制部件:

1)PLC S7-1200-1214及編程電纜；

2)開關(guān)電源：AC 220輸入輸出DC 24V/4.5A；

3)按鈕控制面板: 八個按鈕；

4)單桿氣缸；

5)X與Y軸原點(diǎn)傳感器（電感傳感器）；

6)單電控氣閥及其執(zhí)行器件；

7)步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動器；

8)8輸入8輸出，I/O轉(zhuǎn)接板2個；

9)調(diào)慮組合。

9、故障設(shè)置排除模塊：每站設(shè)備具有故障設(shè)置排除模塊，可根據(jù)題目對設(shè)備的原件設(shè)置故障，方便教學(xué)。

10、配套軟件：

1)自動化控制實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)安裝在鋁合金導(dǎo)軌式實(shí)訓(xùn)臺上；

2)自動化控制實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)由送料單元、加工單元、裝配單元、輸送單元和分揀單元5個單元組成；

3)電氣布局采用機(jī)電分離的格式并符合工業(yè)實(shí)際情況，用雙抽屜式；

4)各個單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu)以氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)為主；

5)分揀單元的傳送帶驅(qū)動采用通用變頻器驅(qū)動三相異步電動機(jī)的交流傳動裝置；

6)用多種類型的傳感器，分別用于判斷物體的運(yùn)動位置、物體通過的狀態(tài)、物體的顏色及材質(zhì)等；

7)控制方案的標(biāo)準(zhǔn)配置為基于RS485并行通信的PLC網(wǎng)絡(luò)控制方案，即每一工作單元由一臺PLC承擔(dān)其控制任務(wù)，各PLC之間通過RS485并行行通訊實(shí)現(xiàn)互連的分布式控制方式。用戶可根據(jù)需要選擇不同廠家的PLC及其所支持 的RS485通信模式，組建成一個小型的PLC網(wǎng)絡(luò)。

  一款功能強(qiáng)大的機(jī)電一體化仿真平臺，集合氣動液壓、電工電子、數(shù)字電路、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械自動化等多學(xué)科領(lǐng)域知識，實(shí)現(xiàn)功能多元化的仿真系統(tǒng)；可開展機(jī)電一體化的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)課程，如氣動液壓，產(chǎn)品設(shè)計與自動化控制，程序優(yōu)化，故障排除等。對程序的正確性檢測，大學(xué)生競賽，PLC教學(xué)，開放性實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)新大賽，畢業(yè)設(shè)計，課程設(shè)計或者用于課題開展，項(xiàng)目研發(fā)等；可用于商業(yè)開發(fā)，設(shè)備產(chǎn)品設(shè)計，虛實(shí)結(jié)合，作業(yè)仿真，系統(tǒng)優(yōu)化，方案改進(jìn)，虛擬調(diào)試，工業(yè)4.0智能工廠，實(shí)際系統(tǒng)的可行性驗(yàn)證；實(shí)時３Ｄ模擬，包括模擬物理效果，傳輸管道連接，鏈傳動，傳感器模擬，可以通過ＯＰＣ服務(wù)器通訊，連接ＰＬＣ控制器．虛擬再現(xiàn)真實(shí)的控制信號下的運(yùn)動結(jié)果。

11、教學(xué)資源庫：擁有成套的虛擬設(shè)備教學(xué)資源，可由用戶自由選擇所需的虛擬設(shè)備進(jìn)行教學(xué)，也可根據(jù)用戶的實(shí)際需求進(jìn)行定制開發(fā)，提供高度個性化的虛擬教學(xué)設(shè)備。提供經(jīng)典案例庫（包括氣缸控制案例、電機(jī)控制案例、搶答器控制案例、MPS控制案例、電機(jī)綜合實(shí)訓(xùn)設(shè)備案例、二維機(jī)械手控制案例案例等經(jīng)典案例）。

特點(diǎn)：

1）真實(shí)的3D渲染環(huán)境；

2）直觀的仿真體驗(yàn)；

3）完整的內(nèi)部原理回路；

4）開放的CAD數(shù)據(jù)導(dǎo)入功能；

5）具有內(nèi)部PLC編程模塊，方便調(diào)試PLC程序；

6)可用腳本語言設(shè)定動作并進(jìn)行控制，支持外部C語言；

7)可對模型設(shè)定各種動作：驅(qū)動、傳感器等；

8)牛頓力學(xué)物理引擎；

9)實(shí)現(xiàn)真實(shí)的物理仿真效果；

10)在虛擬環(huán)境內(nèi)還原實(shí)際的設(shè)備運(yùn)行情況；

11)與實(shí)際的硬件控制器進(jìn)行通訊連接；

12)組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互，而不是單純的動畫模擬；

13)調(diào)試完成的PLC控制器可用于控制實(shí)際硬件；

  具有強(qiáng)大的模型讀取功能，可以按需求智能讀取模型，調(diào)節(jié)模型的精細(xì)程度，實(shí)現(xiàn)模型輕量化，且具有良好兼容性，基于針對外部 CAD 系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)入過濾器：STEP、IGES、VRML 和 STL 的導(dǎo)入過濾器；多視角實(shí)時觀測功能，在進(jìn)行大型生產(chǎn)線仿真時，便于同時觀測多個設(shè)備點(diǎn)，方便對系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行評估；區(qū)別于其它同類產(chǎn)品的一大特點(diǎn)在于其可以模擬真實(shí)環(huán)境的物理引擎，該引擎可計算用戶設(shè)定的各項(xiàng)參數(shù)，反映實(shí)際的物理效果，如：設(shè)定物體重力之后，物體會以重力加速度下落；設(shè)置兩個接觸物體的摩擦系數(shù)，會有相對摩擦力的效果。具有高度的人機(jī)交互功能，可在虛擬設(shè)備上直接設(shè)計具有實(shí)際功能的控制面板、各種控制按鈕等，鼠標(biāo)在仿真過程中可以模擬人手的功能對虛擬設(shè)備進(jìn)行操作，如抓取、搬運(yùn)貨物等；在導(dǎo)入CAD模型的基礎(chǔ)上，用戶可對模型進(jìn)行二次開發(fā)，設(shè)計完全符合用戶的各項(xiàng)功能參數(shù)；支持與PLC編程軟件鏈接，可以在不需要實(shí)際硬件PLC的情況下做PLC的編程訓(xùn)練，此種情況下不需要下載程序，可對程序進(jìn)行實(shí)時調(diào)試，編程語言支持梯形圖、順序功能圖與功能塊圖等多種格式；為實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合的仿真理念，軟件具有與實(shí)際PLC硬件的通訊功能，可以用實(shí)際的PLC控制虛擬設(shè)備，使得所開發(fā)的虛擬設(shè)備更具實(shí)際意義，該模式調(diào)試的PLC程序可用于控制虛擬設(shè)備對應(yīng)的真實(shí)設(shè)備，達(dá)到虛擬調(diào)試的功能，可節(jié)省設(shè)備開發(fā)時間與成本。可支持各主流品牌PLC。