搬运单元模块设计

1、河北科技大学河 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.62 第二章 物流过程.73 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.114 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

2、 4.3 第3节 电磁阀的选用.265 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

3、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

4、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

5、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，在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。 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

6、空吸盘吸取，通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：485 PPI 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：485 PPI MPI Profib

7、us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：485 PPI 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：485 PPI 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

8、 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

9、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安装搬运单元传送带单元搬运单元上料检测单元操作手单元加工单元立体存储单元安装单元第三章 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，

10、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

11、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表序号地址设备符号设备名称设备功能1I0.01B1磁感应式接近开关无杆气缸左移限位2I0.11B2磁感应式接近开关无杆气缸右移限位3I0.22B1磁感应式接近开关手爪松开限位4I0.33B1磁感应式接近开关薄型活塞杆气缸上升限位5I0.43B2磁感应式接近开关薄型活塞杆气缸下降限位6I2.0SB1按钮开始7I2.1SB2按钮复位8I

12、2.2SB3按钮特殊（手动单步运行）9I2.3SA1切换开关手动(0)/自动(1)切换10I2.4SA2切换开关单站(0)/联网(1)切换11I2.5SB4按钮停止12I2.6KM继电器触头上电信号13Q0.01Y1电磁阀控制无杆气缸左移14Q0.11Y2电磁阀控制无杆气缸右移15Q0.22Y1电磁阀控制气动手爪松开16Q0.32Y2电磁阀控制气动手爪夹紧17Q0.43Y1电磁阀控制薄型活塞杆气缸下降18Q1.6HL1绿色指示灯开始指示19Q1.7HL2蓝色指示灯复位指示第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

13、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对射型外形图列外形尺寸直流6-36V三线制NPNNOE3F-DS10C4E3F-DS30C4E3F-D5DN1、5LE3F3-DS50C4E3F3-D10DN1、10LNCE3F-DS10C2E3F-DS3

14、0C2E3F-D5DN2、5LE3F3-DS50C2E3F3-D10DN2、10LNO+NCE3F-DS10C3E3F-DS30C3E3F3-DS50C3PNPNOE3F-DS10P1E3F-DS30P1E3F-D5DP1、5LE3F3-DS50P1E3F3-D10DP1、10LNCE3F-DS10P2E3F-DS30P2E3F-D5DP2、5LE3F3-DS50P2E3F3-D10DP2、10LNO+NCE3F-DS10P3E3F-DS30P3E3F3-DS50P3交流二线制NOE3F-DS10Y1E3F-DS30Y1E3F-D5DY1、5LYE3F3-DS50Y1E3F3-D10DY1、1

15、0LYNCE3F-DS10Y2E3F-DS30Y2E3F-D5DY2、5LYE3F3-DS50Y2E3F3-D10DY2、10LY继电器输出NO12-24V,90-250VNC检测距离10cm30cm（可调）5m50cm10m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塑料加工定制是品牌OMRON/欧姆龙型号E3F-R2N1结构类型电源内藏型检测方式漫反射式电源电压10-30VDC（V）输出方式PNP使用环境温度24cm（）产品认证CE用途电工电气 第3节 电磁阀的选用品牌

16、SMC型号SY3120-5LZD-C4材质铸铁类型(通道位置)先导式连接形式快装公称通径4（mm）适用介质空气流动方向双向零部件及配件配件接管口径4 气压范围:0.15-0.7Mpa介质要求:空气(无任何杂质水油)启动电压:21V-26V(24V电压)频率:3次/秒出线方式:L型插座式带导线(表准:线长300MM),线长可按客户要求生产使用寿命:3000万次以上功率:0.55W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