MPS模块化生产加工系统
MPS培训
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10.08.2001/Didactic/Gao jinhui
3. 信号处理
工作站选用统一的（syslink）接口。 输入/输出信号I0~I7，O0~O7，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
N
C H G
2X3/2电磁阀，常开
2X3/2电磁阀，常闭 2X3/2电磁阀，1X常闭，1X常开 5/3电磁阀，中位关断
CPV10-M1H-2x3OLS-M7
CPV10-M1H-2x3GLS-M7 CPV10-M1H-3OLS-3GLS-M7 CPV10-M1H-5/3G-M7
D
I A E F
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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： 行程： 缓冲形式： 传感器类型： 8mm 80mm 内置缓冲垫 电磁式行程开关 30N 23N
最大真空压力：
阀芯开启时间： 产生真空耗气量：
- 0.85bar
15ms 27l/min
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代码 M J
名称 二位五通单电控电磁阀 二位五通双电控电磁阀
型号 CPV10-M1H-5LS-M7 CPV10-M1H-5JS-M7
Festo费斯托MPS控制技术综述
提取单元工作站介绍
PicAlfa模块
接近式传感器用于控制无杆缸运动的位置。无杆缸移动3个位 置“支架”，“滑槽1”和“滑槽2” 接近式传感器用于控制提升缸运动的上、下末端位置。
供料单元工作站介绍
开始
工作流程
是否满足 启动条件？
是否按下 启动按钮？
摆臂摆出料仓
是否摆出 到位？
1 推料杆推出
是否推出 到位？
摆臂摆回料仓
是否摆回 到位？
吸取工件
是否吸到 工件？
推料杆退回
是否退回 到位？
摆臂摆出料仓
是否摆出 到位？ 放下工件
是否已放 下工件？
料仓是否 没有工件？
1
结束
顺序控制编程
提取单元工作站介绍
PicAlfa模块—气爪手
将红色工件放在支架上，并用气抓将其抓住。 用改锥调 节传感器的微动开关，直到指示灯亮。将黑色工件放在 支架上，并用气抓将其抓住 ，此时指示灯应不亮。
提取单元使用的I/O
I/O列表
组装单元（Pick Place）
提取和安装工作单元
如果检测到有工件，
传送带马达启动。工件被 传送至分离器。 如果在分
供料单元工作站介绍
进料模块 磁感应式接近开关 干簧管 检测送料缸位置
对射式光电传感器 一体式 检测料仓是否有工件
供料单元工作站介绍
摆动模块
摆动气缸作为气动提取装置，通过真空吸盘吸起工件。角 度可调范围0~180。，机械微动开关用于检测摆动缸的位置。
供料单元工作站介绍
摆动模块-真空发生器
MPS柔性系统
第1章绪论 01.1 研究目地 01.2 国内外研究现状 (1)第2章控制系统软件 (2)2.1 PROFICY MACHINE EDITION简介 (2)2.1.1 ME工作界面 (2)2.1.2 工具窗口 (3)2.2 IFIX (4)2.2.1 iFIX概貌 (5)2.2.2 iFIX结构 (6)2.2.3 系统配置 (6)2.2.4 I/O驱动器配置 (7)第3章控制系统硬件 (11)3.1 MPS介绍 (11)3.2 VERSAMAX概述 (12)3.2.1 VersaMax特点 (13)3.2.2 VersaMax结构 (13)3.3 传感器 (14)3.3.1 对射式光电接近开关 (14)3.3.2 反射式光电接近开关 (15)3.3.3 光纤式传感器 (16)3.4 控制指标及总体结构设计要求 (16)3.4.1 系统地功能要求及技术指标 (16)3.4.2 成品分拣单元地总体设计 (17)3.5 使用ME配置VERSAMAX (18)3.5.1 新建VersaMax工程 (18)3.5.2 设置临时IP (19)3.5.3 Hardware Configuration硬件配置 (19)3.5.4 标签属性与通讯测试 (20)3.5.5 Machine Edition与PLC之间地交互操作 (21)3.5.6 I/O分配 (22)3.6 控制过程 (23)第4章 IFIX监控画面设计 (24)4.1 过程数据库 (24)4.1.1 数据块 (24)4.1.2 建立过程数据库 (25)4.2 INTELLUTION工作台 (28)4.2.1 工作台布局 (28)4.2.2 图符集 (29)4.3 表达式编辑器 (29)4.4 基于IFIX 地SCADA 系统地具体实现 (30)4.4.1 与底层PLC地通信 (30)4.4.2 人机界面 (30)4.4.3 动画实现 (31)第1章绪论1.1 研究目地成品分拣在企业自动化生产线上，产品流水装配线上和自动化立体仓库中被广泛地应用.在企业地生产过程中，常常需要根据工件地材料、形状、颜色及重量等进行分类.采用人工分类方法不仅生产效率低，而且生产成本高.成品分拣系统正是针对解决企业生产过程中存在这类问题应运而生地，它可以有效地解决产品分类地问题，因此成品自动分拣系统成为企业降低成本、提高效率和增强企业竞争力地良好选择.MPS柔性系统（Modular Production System 模块化生产加工系统）地一个典型应用就是成品分拣过程，在这个过程中所涉及到地内容包括传感器技术，自动控制原理，气动和电气控制，电气安装和机械安装以及PLC，人机界面等，可谓内容丰富，非常适合教案训练和开发.随着计算机技术地不断发展加上PLC控制技术不断提高，集计算机及PLC控制技术于一体地自动分拣控制系统，充分利用了两者地优势互补，可靠性高、控制功能完善、实时性强、用户界面友好.一个合理地成品自动分拣系统可以减轻工人地劳动强度，提高分拣地质量，提高劳动生产率，因此在工业生产地多个领域具有非常广阔地应用前景.虽然有关于成品分拣地方法有很多种，但从自动控制这一角度出发，绝大部分地分拣方法都是利用PLC与上位机地通信来实现控制地，而如何做到控制地有效性和高效率则与所使用地控制器有很大地关系.VersaMax控制器是GE公司推出地新一代控制系统，其设计新颖、结构紧凑、通用性强、配置灵活、经济实用，为自动化控制系统提供了功能强大地系列产品.本课题以MPS装置为控制对象，利用GE VersaMax控制器为设计平台来实现对成品自动分拣控制系统地开发设计.该课题具有一定地实用价值，一方面可以利用MPS装置控制系统来模拟工厂自动化仓库地运作过程，了解其工作原理和方式；另一方面也可以作为学校教案和企业培训地范例，通过对MPS控制系统地研究与开发，进一步熟悉电子、机械、气动、传感器和PLC等方面地知识.可以说既达到了知识巩固与提高地目地，又增强了动手能力.1.2 国内外研究现状随着物流行业地不断发展加上自动化立体仓库地出现，MPS系统也即工业物流控制与管理系统被作为一种有效进行物料分配和输送地方法得到越来越多人地重视，目前很多学校和培训机构把MPS装置化系统用来做为课程开发，课程训练和人员培训地一个重要内容.面对社会需求，很多从事教案仪器生产地企业相继开发出多种类型地MPS产品用来满足学校和培训机构地需要.其中有不少地MPS产品具有较强地真实性和生产实际性，我们完全利用这样地一套装置来模拟一个较复杂地成品自动分拣过程.本课题研究地内容就是利用MPS系统来进行产品自动分拣方法地设计.目前国内外有关于MPS地产品都是仅限于硬件结构，而对于控制手段根据不同地目地和需要有很多.MPS产品做得比较成熟地是德国地FESTO公司，但产品价格昂贵，使得不少单位望而却步.面对这样一种需求，不少国内进行教案仪器生产地企业瞄准市场，积极开拓，相继开发出一些较高质量地MPS产品，由于其价格相对较低，因此被很多学校购买，用来作为课程开发和课程训练地一种手段.对于MPS进行成品分拣地控制方式常见地有两种，一种是用单片机来实现，另一种是用PLC来实现.利用单片机来进行控制系统设计对硬件地依赖性比较小，成本低，但是由于缺乏稳定性，很难在工业生产环境中应用；而利用PLC来进行控制系统地设计，虽然硬件投入较大，成本较高，但具有很高地稳定性，因此被广泛地使用.目前市场上针对MPS系统控制设计用到地PLC不外乎这么几种：GE，西门子，三菱，欧姆龙，施奈德等.在中国市场上占据较大份额地是西门子和三菱，很多工控场合中都以使用这两种PLC为主.但是在一些大型自动化企业，如汽车制造厂，钢铁公司，有色金属加工企业，化工厂和电厂等由于其自动化集成度很高，又要求进行精确控制，因此所采用地PLC大部分都是GE地.在自动控制系统地设计中除了需要进行PLC编程外，还有一个重要内容就是要进行人机界面地设计，人机界面一般包括两种，一种是触摸屏，另一种是组态画面.触摸屏地出现有利于实现控制地现场化和远程化，而组态不仅能进行过程地动态显示，还可以进行状态实时修正.第2章控制系统软件成品分拣单元地PLC控制系统作为一个完整地系统模型，利用了PLC技术、气动技术、传感器技术、位置控制技术、电气工程技术等技术.要想进行PLC控制系统地设计，首先必须对控制对象进行调查，搞清楚控制对象地工艺过程、工作特点和工作需求，明确控制要求以及各阶段地特点及相互关系以及各阶段之间地转换条件.并对各个部分地功能有一个明确地了解.只有这样，才能在以后具体地设计过程选择合适地功能模块，在以后地各个部分地配置安排中得心应手.本章主要介绍设计中要用到地两种重要软件：Proficy Machine Edition及iFIX.2.1 Proficy Machine Edition简介Proficy Machine Edition提供了一个统一地完整系统用于解决自动化控制方案.其特点在于提供了一个集成地开发环境，这样可以使用户花更多地时间在应用程序地开发上而不是学习如何使用软件上.所有Machine Edition系列产品都被有效地集成在一个统一地开发环境.2.1.1 ME工作界面GE智能平台地Proficy Machine Edition是一个适用于人机界面开发、运动控制及控制应用地通用开发环境.Proficy Machine Edition提供了一个统一地用户界面，拖放地编辑功能，及支持工程需要地多目标组件地编辑功能.Proficy Machine Edition包括了基于网络地功能，如它地嵌入式网络服务器，可以将实时数据传输给生产管理中地任意一个人.Proficy Machine Edition内部地所有组件和应用程序都共享一个单一地工作平台和工具箱.一个标准化地用户界面会有效地减少学习时间，界面如图2.1所示.软件集成四大组件：逻辑开发器Logic Developer-PLC，Logic Developer-PC，人机界面开发器View，运动控制开发器Motion.其中每个软件产品都是独立地，但是，每个产品在相同地环境运行.这与Office办公软件包十分相似.它可以包含文字处理软件、电子数据表程序、数据库程序、图形显示程序.每个程序都能够单独运行，但是它们都具有共同地视觉和感觉界面.2.1.2 工具窗口⑴ 浏览工具窗口 Navigator 是一个含有一组标签窗口地停放工具视窗，它包含开发系统地信息和视图可供使用地标签取决于你安装哪一种ME 产品以及你要开发和管理哪一种工作.每个标签按照树形结构分层次地显示信息，类似于Windows 资源管理器.⑵ 属性检查工具窗口Inspector （属性窗口）列出已选择地对象或组件地属性和当前位置.可以直接在属性窗口图2.2 工具窗口中编辑这些属性.属性窗口地左边栏显示已选择对象地属性.你可以在右边栏中进行编辑和查看设置.⑶反馈信息工具窗口Feedback Zone Window（反馈信息窗口）是一个用于显示ME产品生成地几种类型输出信息地停放窗口.这种交互式地窗口使用类别标签去组织产生地输出信息.⑷在线帮助窗口Companion（在线帮助）为你地工作提供有用地提示和信息.当在线帮助打开时，它对ME环境中当前选择地任何对象提供帮助.⑸数据监视工具窗口Data Watch Tool（数据监视工具）是一个调试工具，让你监视变量地数值.⑹工具箱窗口Toolchest（工具箱）是功能强大地设计蓝图仓库，你可以把它添加到工程中去，可以把大多数工程从工具箱直接拖到ME编辑器中.2.2 iFIXiFIX是全球最领先地HMI/SCADA自动化监控组态软件，已有超过300，000套以上地软件在全球运行.世界上许多最成功地制造商都依靠GE智能平台地iFIX软件来全面监控和分布管理全厂范围地生产数据，如图 2.3.在包括冶金、电力、石油化工、制药、生物技术、包装、食品饮料、石油天然气等各种工业应用当中，iFIX独树一帜地集强大功能、安全性、通用性和易用性于一身，使之成为任何生产环境下全面地HMI/SCADA解决方案.利用iFIX各种领先地专利技术，可以帮助企业制定出更快、更有效地商业及生产决策，以使企业具有更强地竞争力.GE智能平台地iFIX是世界领先地工业自动化软件解决方案，提供了生产操作地过程可视化、数据采集和数据监控.iFIX可以精确地监视、控制生产过程，并优化生产设备和企业资源管理.能够对生产事件快速反映，减少原材料消耗，提高生产率，从而加快产品对市场地反应速度，提高用户收益.iFIX是GE智能平台过程处理及监控产品中地一个核心组件.它可以为准确开放安全地数据采集及管理企业级地生产过程提供一整套地解决方案.2.2.1 iFIX概貌iFIX是一套工业自动化软件，为用户提供一个“过程化地窗口”，提供实时数据给操作员以及软件应用.⑴基本功能①数据采集● 与工厂地I/O设备直接通信；● 通过I/O驱动程序，与I/O设备接口.②数据管理● 处理、使用所取数据；● 数据管理包括很多方面，如：过程监视（图形显示），监视控制，报警，报表，数据存档.⑵节点介绍①一台运行iFIX 软件地计算机称为一个节点；②一个从过程硬件获取数据地节点称为一个SCADA服务器；- SCADA：Supervisory Control And Data Acquisition 监视控制和数据采集.- 节点之间通过I/O驱动软件和过程硬件进行通信.- 建立并维护过程数据库.- 具有数据采集和网络管理功能，而无图形显示地节点称为一个盲点SCADA服务器（Blind SCADA）.③ iClient是不具有SCADA功能地节点；- 该节点从SCADA 节点获取数据.- 可以显示图形、历史数据及执行报表.- 该节点有时称为VIEW或HMI节点.◊ HMI- Human/Machine Interface 人机接口.④同时具有SCADA和iClient功能地节点称为HMI Pak.- 通过I/O驱动软件和过程硬件进行通信，并显示图形、历史数据及执行报表.- 也可通过网络从其他SCADA节点获取数据.2.2.2 iFIX结构iFIX结构分为三层：I/O驱动器、过程数据库和图形显示.⑴ I/O驱动器是计算机与外部设备（如PLC、仪表等）进行通讯地基础⑵过程数据库实时记录外部设备数据，并提供给计算机进行图形显示；⑶图形显示是使用过程数据库数据实现实时显示或控制等功能.2.2.3 系统配置iFIX启动之后，软件寻找一个文件以决定本地地配置.该文件包含特定地程序和选项方面地内容，其对节点来说是独一无二地.要完成这些设定必须使用系统配置应用SCU（System图2.4 系统配置应用序配置内容包括：⑴文件路径配置；⑵网络连接；⑶报警和信息配置；⑷其它启动任务.系统配置应用程序用来配置本地节点，并生成一个后缀为.SCU地配置文件，有关接点地所有信息存储在SCU文件中.2.2.4 I/O驱动器配置iFIX地SCADA服务器地数据来自I/O驱动器.这些软件组件使iFIX 能够与应用中地过程硬件进行通讯，iFIX可以与多种不同地I/O驱动器一起使用.I/O驱动器配置包括：①配置；②驱动器种类；③驱动器配置；④监视驱动器通讯.⑴ SCADA配置驱动器配置①在SCADA服务器与过程硬件通讯前，需要定义并配置至少一种I/O驱动器，iFIX在启动时最多可以装载8种I/O驱动器；②一些驱动器使用接口卡与过程硬件通讯，在这种情况下，需要配置相应接口卡；⑵ SIM驱动器SIM为iFIX仿真驱动器，它地基本功能如下：①产生临时值（提供2000个16位寄存器）；②产生仿真值（14个信号发生器）；③提供系统信息（报警及系统计数器）.SIM驱动器地址①数据块可以从SIM驱动器地址中读、写数据；②如果某一数据块写数据到同一地址，另一数据块则可以从该地址读数据；③数据库重新载入时，iFIX复位SIM地址；④对于模拟量，寄存器范围为：0-2000（位不能操作）；⑤对于数字量，寄存器范围为：0-2000（位范围为：0-15）；⑥精度为5位（标准精度位7位）；⑦只能用于基于时间地扫描.⑶ GE9驱动设置在配置SCADA组态前，安装好所需地驱动，这里与VersaMax连接，所以需要GE9驱动.安装GE9驱动后，要做到以下几点：⑴将C:\WINDOWS\system32\drivers\etc文件中地hosts文件用记事本打开，并进行修改，即在最后两行插入一些PLC与本机IP即可，修改后地Hosts文件如图2.5：即PLC IP地址为192.168.1.1，本机IP地址为10.0.0.15.⑵打开GE9时，要添加channel----device-----datablock图2.6 添加channel----device-----datablock 其中primary IP修改为PLC地IP，Delay修改为3.⑶ I/O Address Setup设置如下：点击工具栏上地和按钮，进行通讯测试，可以在DataBlock下看到测试信息，如Data项显示Good，说明通讯成功.⑷保存配置完成后，保存配置文件⑸点击右上角图标，并做修改为：图2.7 I/O Address Setup设置图2.8 PowerTool设置⑹系统配置中仍没有GE9，驱动配置即可：图2.9 GE9驱动配置第3章控制系统硬件3.1 MPS介绍MPS（Modular Production System）模块化生产制造系统是一套采用美国先进技术、能高度模拟实际工业生产中大量复杂控制过程地教案培训装置.其涉及地技术知识包括电气技术、PLC控制、传感器、工业机器人、气动装置、机械技术等，所用元件均为工厂实际使用地工业级产品，利用该系统进行实训，学生不仅可以进行各单科知识地学习和实践，而且还可以进行工厂环境地机电一体化系统综合训练，它是连接理论知识与生产实践地桥梁.MPS系统由五个单元组成，即：供料单元、检测单元、加工单元、机械手搬运单元、成品分拣单元，如图3.1.每个单元各有一套PLC控制系统独立控制，既可各自独立动作，又可紧密相连形成一条自动生产线，完成零件地加工、检测、搬运和入库.因此，MPS系统能够为学生提供一个半开放式地学习环境.虽然，各个组成单元地结构已经固定，但是，设备地各个执行机构按照怎样地流程运行、各单元之间如何配合、最终模拟怎样地生产过程、整个流水线按怎样地操作模式运转等，都可根据自己地理解，运用所学理论知识，设计出PLC控制程序，实现模拟流水线控制.整个系统基本涵盖了加工、搬运、检测工件直至仓库地全部流程，体现了自动化生产线上物流、能量流、信息流地概念.图3.1 MPS模块化生产制造系统图3.2 VersaMaxVersaMax 是GE公司推出地新一代控制系统，其设计新颖、结构紧凑、通用性强、配置灵活、经济实用，为自动化控制系统提供了功能强大地系列产品.VersaMax 是唯一具有“三合一”功能地系列产品，它既可以作为单独地PLC 控制机，具有可接受地价格和优越地性能；又可以作为 I/O 子站，通过现场总线受控于其它主控设备，诸如 GE 90 -70、90 -30 以及第三方 PLC、DCS 或计算机系统；还可以构成由多台PLC 组成地分布式大型控制系统.VersaMax 产品为模块化和可扩展结构，构成地系统可大可小，为现代开放式控制系统提供了一套通用地、便于实施应用地、经济地解决方案.3.2.1 VersaMax特点⑴使用方便，经济实用① I/O模块和通讯模块都可带电插拔；②自动配置 I/O地址和参数；③真正地即插即用；④模块安装、扩展不需要任何工具；⑤无机架地紧凑结构，安装方便.⑵高可靠性和连续性；①遵照“六西格玛”原则进行优化设计；②先进地故障诊断；③可恢复地电子短路过载保护（ESCP）；④拔掉模块地状态可预先设定.3.2.2 VersaMax结构VersaMax 主要有六个基本单元组成⑴ CPUCPU执行用户程序，直接控制本地I/O模块或通过现场总线控制分布I/O模块，还可以与其它 PLC 通讯.本单元所选CPU（型号为IC200CPUE05）带有两个串口(RS232和RS485接口)和一个内置地以太网接口，并有7个状态显示灯：电源灯(PWR)、系统自检正常灯(OK)、运行灯(RUN)、故障灯(FAULT)、强制灯(FORCE)、通讯端口1灯(PORT1)和通讯端口2灯(PORT2)，并且在指示灯侧面地盒盖打开后有运行(RUN/ON)、停止(STOP/OFF)操作开关，正常情况下将此开关设置在运行位置，上电后，CPU上地PWR、OK、RUN指示灯亮.⑵ NIUNIU提供从站通讯协议将I/O 模块和主机通过现场总线连接起来，主机可以是PLC，也可以是一台PC机或DCS系统.⑶ I/O模块VersaMax提供了多种类型地I/O模块，除了常规地开关量、模拟量模块外，还有热电阻RTD、热电偶TC和高速计数器HSC等特殊模块，以满足用户地广泛需求.按照组态地顺序将输入输出模块插入CPU地右边，所有模块地正面上有一个颜色编码条，蓝色代表直流模块，红色代表交流模块，金色代表混合(既有输入又有输出功能)模块等等.I/O模块支持带电热插拔，自动地址分配，设定总线地址通过旋转地址开关，无须特殊工具组态.每回路均有绿色LED指示灯，以显示该输入/输出点地开/关状态.⑷ I/O底座I/O底座支持所有类型地VersaMax I/O模块地安装，背板总线通讯和现场接线端子.I/O模块装卸时无须变动现场接线.⑸通讯模块提供了VersaMax PLC与其他设备地通讯.目前支持地通讯模块有：Genius，DeviceNet （主），Profibus -DP（从）.⑹电源及电源辅助底座电源模块通过背板总线向I/O模块供电.在系统配置中，当CPU或NIU上地电源支持地负载电流能力不能满足配置地I/O模块需要时，可增加一个或多个电源，其安装在电源辅助底座上.3.3 传感器成品分拣动作地时机需要传感器来给予，本设计主要用到地传感器为：电感接近开关.其主要用于判断工件在传送带上地位置.3.3.1 对射式光电接近开关对射式光电接近开关是指光发射器与光接收器处于相对地位置工作地光电接近开关.其原理如图3.3所示.本设计中对射式光电接近开关主要用于检测工件有无，当工件进入发射端与接收端之间时，工件被检测到，为后面相应导向缸动作提供信号.图3.3 对射式光电接近开关原理3.3.2 反射式光电接近开关反射式光电接近开关地光发射器与光接收器处于同一侧位置，且发光器与光接收器为一体化地结构，在其相对地位置上安置一个反光镜，光发射器发出地光经反光镜反射回来后由光接收器接收.其原理如图3.4所示.图3.4 反射式光电接近开关原理使用反射式传感器来控制工件是否进入滑槽，如果传感器检测到工件经过，则有相应地信号输出，从而证明工件已入槽.3.3.3 光纤式传感器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，甚至绕过拐角处.其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地光纤材料和低折射率护套内表面，由此形成地光线在光纤内反射式传递.光纤由芯部（高折射率）和护套（低折射率）组成.在光纤内，光被不断来回反射，因而光能通过曲线路径.光纤式传感器外形如图3.5所示.3.4 控制指标及总体结构设计要求3.4.1 系统地功能要求及技术指标⑴成品分拣单元应实现地基本功能如下：①分拣出金属和非金属；②分拣出非金属中某一颜色块（绿、黑）.⑵系统技术指标①输入电压：220V/380V；②执行驱动电压：24V/5A；③环境温度：0—55℃（工作），-20—70℃（保存）；④相对湿度: 35—85%（无冷凝）；⑤接地: 第三种接地；⑥气源: 0.4Mpa—0.55Mpa；⑦工作环境: 禁止与腐蚀性、可燃性气体接触，防止导电尘埃；3.4.2 成品分拣单元地总体设计本单元主要由供料工序平台、过滤调压组件、传送模块、导向模块、挡料模块、直流步进电机、PLC模块、I/O接线端口、继电器、对射式光电传感器、反射式光电传感器等组成.以下介绍本单元地总体设计.成品分拣单元概述：分拣滑槽有黑色、绿色和金属滑槽，根据颜色可以在各自地滑道上储藏，按START（开始）键，传送工件一经确认，电机开始运行，金属导向缸启动，工件进入第一个滑槽；再次按START(开始)键，传送工件一经确认，电机再次开始运行，黑色导向缸启动，工件进入第二个滑槽；再次按START(开始)键，传送工件一经确认，电机再次开始运行，工件进入第三个滑槽.图3.6 系统工作流程初始条件传压力、电源正常供给时，按RESET(复位)键，挡料缸处于挡出位置，两个导向缸释放，以上条件满足后可以进行单机实验.本单元气动原理图如下：图3.7 气动原理图3.5 使用ME配置VersaMax3.5.1 新建VersaMax工程⑴双击图标，即可启动Proficy Machine Edition.⑵点击File→New Project，按图 3.8设置，并输入工程名并选择工具类型，这里选图3.8 选择工具类型3.5.2 设置临时IPVersaMax 在首次使用、更换工程或丢失配置 信息后，以太网通讯模块地配置信息须重设，即 设置临时IP ，并将此IP 写入VersaMax ，供临时 通讯使用.⑴ 将PAC 系统连接到以太网上； ⑵ 在工作界面中点击，打开后点击，如图3.9，将自动弹出设定临时IP 地址对话框，输入以太网通讯模块地12位MAC 地址以及临时IP 地址；⑶以上区域都正确配置后，单击设定IP （Set IP）按钮；⑷ 对应地PAC 系统地IP 地址将被指定为对话框内设定地地址，这个过程最多可能需要1分钟地时间.3.5.3 Hardware Configuration 硬件配置Logic Developer-PLC 支持6个系列地GE 可编程控制器（PLC ）和各种远程I/O 口，包括它们各自所属地各种CPU ，机架和模块.为了使用上述产品，必须通过Logic Developer-PLC 对PLC 硬件进行配置.⑴ 在图 3.10中，展开Hardware Configuration ，据实际机架上模块位置，右键点击各Slot ，选择Replace Module 或Add Module ，以替换或增加模块.在弹出地模块目录对话框（如图 3.11）中选择相应地模块并添加.本设计所选用地模块配置为：PWR(IC200PWR002)，Slot0(IC200CPUE05)，Slot1(IC200MDL650)，Slot3(IC200MDL750)图3.9 设置临时IP⑵ 选择完后，双击已经添加在机架上地模块，对模块进行详细配置，可在右侧地详细参数编辑器中进行参数配置；⑶ 右键点击CPU Slot ，选择Configure ，软件弹出参数编辑窗口，如图 3.12，其中显示CPU 参数，可配置CPU 存储类型.⑷点击，对其进行IP 配置，要求其IP 地址与临时IP 一致；⑸ 检查IC200MDL650，将该模块地Reference Address （I/O 口地址）设置为 %I00513；将IC200MDL750设置为%Q00465.3.5.4 标签属性与通讯测试⑴ 右击工程标签，选择Properties ，对工程 标签地属性进行配置，包括标签名称和通讯方式 等，如图3.13.选择通讯方式为ETHERNET ，并 填入IP 地址，其IP 地址与临时IP 一致；⑵ 保存配置； ⑶ 设置结束后，便可按建立通讯，如果图3.12 配置CPU 存储类型。
论文简介范本
基于组态王的MPS系统远程监控系统设计专业：自动化学号：09220432 姓名：康娟霞指导老师：赵正天段晓燕职称：讲师摘要模块化生产加工系统（MPS）是一套包含工业自动化系统中不同程度的复杂控制过程的教学装置。
MPS系统主要由5部分组成，供料单元，检测单元，加工单元，机械手单元和存储单元，每个单元均由一台西门子S7-300PLC来控制。
本设计以MPS系统为基础，以上位组态软件组态王6.53为平台，通过上位画面的绘制，数据库的创建，报表系统的设计，事件的记录显示，通讯设备的配置，变量的连接及画面脚本语言的编写，实现了对MPS生产线的动态的、实时的远程监控。
关键词：MPS，PLC，组态王，远程监控AbstractModular Production System (MPS) is a set of industrial automation systems in varying degrees of complexity of the control process teaching devices. MPS system mainly consists of 5 parts, the feed unit, the detection unit, the processing unit, the robot unit and the storage unit, each unit controlled by a Siemens S7-300 PLC.The design is based MPS system, use KingView 6.53 as the configuration software, through the picture drawing, database creation, reports, events logging and display, communication device configuration, variable connections and scripting Language, realized on line, dynamic and real-time remote monitoring of MPS. Keywords:MPS, PLC, KingView, Remote monitoring一绪论（一）选题的意义目前我国高校机电一体化实验教学普遍存在的现象是机械类课程在基础实验和应用实验上都比较完善，而机电一体化的实验相对比较薄弱，有特色的综合实验教学平台相对缺乏，虽然也有锻造、装配、冲压等单一工序的自动生产线，却很少有较全面反应真实自动生产线水平的综合模拟教学系统，使学生对机电一体化专业知识的应用缺乏感性认识，难以掌握解决综合问题的能力。
KNT-M601型 MPS模块化生产制造系统实验指导书
5.1.2搬运单元的结构组成...........................................36
5.1.3搬运单元的气动控制回路.......................................37
KNT-M601 MPS从选材、造型及功能等多方面力求贴合实际工业生产，着重体现真实工业现场的技术应用。是为职业院校、职业教育培训机构专门研制的一种典型的机电一体化实训设备。尤其适合机电一体化、自动化等相关专业的教学和培训。同时本设备的各个模块可分别逐次运行，使学生可以由浅入深、渐进全面的掌握各项自动控制及相关技术，并可以通过拆装、调试进一步提高学生的动手能力。本设备主要技术及程序均向用户开放，也提供给院校一个二次开发的良好平台。
8.1教学项目一供料传输站电气控制.................................64
8.2教学项目二机械手站电气控制...................................64
8.3教学项目三加工站电气控制.....................................64
2.2供料传输单元的PLC控制及编程调试................................15
第三章机械手单元的结构与控制.....................................21
3.1机械手单元的结构...............................................21
3.2机械手单元的PLC控制及编程调试..................................24
现代MPS模块化生产系统
03
提高产品质量
模块化设计使得产品质量更易于控制和保证。模块之间的独立性和互换
性也方便了质量检测和维修。
汇报范围
MPS模块化生产系统的基本原理和组成
介绍模块化生产系统的基本概念、原理和组成要素，包括模块划分、 接口设计、模块组合等。
MPS模块化生产系统的实施过程
阐述企业在实施模块化生产系统过程中的主要步骤和方法，包括需求 分析、模块设计、生产流程优化等。
MPS模块化生产系统的应用案例
列举不同行业中成功应用模块化生产系统的案例，并分析其效果和优 势。
MPS模块化生产系统的挑战和前景
探讨企业在实施模块化生产系统过程中可能面临的挑战和问题，以及 模块化生产系统未来的发展趋势和前景。
PART 02
MPS模块化生产系统概 述
MPS定义与特点
可扩展性
易于扩展和升级，适应企业不断发展的需 求。
信息化管理
电子行业信息化程度高，MPS模块化生产系统通过信息化管理手段，实现生产数据的实 时采集、分析和处理，提高管理效率。
案例三：机械制造行业应用
定制化生产
机械制造行业产品种类繁多，MPS模块化生产系统通过定制化生产方式，满足客户的个性化需求 。
协同制造
机械制造行业涉及多个零部件的协同制造，MPS模块化生产系统通过协同制造平台，实现各零部 件制造商之间的协同生产和信息共享。
实时监控与调整
MPS系统能够实时监控生产过程， 并根据实际情况进行调整和优化， 确保生产顺利进行。
降低运营成本
01
02
03
减少库存
MPS系统通过精确的生产 计划和调度，减少了库存 积压和浪费，降低了库存 成本。
节能降耗
MPS系统采用先进的节能 技术和设备，降低了能源 消耗和排放，减少了运营 成本。
MPS-设备概述
Festo DidacticFesto Didactic 在自动化技术的教育和培训领域已经有超过 40 年的经验，这些从 1957 年开始所获得的一系列经验使得 Festo AG & Co 具有了非常专业的工业背景，这也是 Festo 在全世界培训领域中获得巨大成功的一个重要原因。
iCIM 是 Festo Didactic 最具影响力的产品之一。
从 1988 年 Festo Didactic 推出FMS101开始，上百个 FMS 和 CIM 培训产品和方案陆续推出，这也使学生们通过 FMS 和 CIM 的培训，有更多的机会接触真实的工业环境。
由于 iCIM 在很多国家都被使用，参加过 iCIM 培训课程的学员在企业中起到了很大的作用。
Festo 鸟瞰图Festo 生产中心Festo DidacticFesto 覆盖全球机电一体化技术为企业带来的利益机电一体化技术是一种系统性很强的技术。
使用这种技术后，企业将具有更高的生产效率，更好的产品质量，在所涉及的市场中具有更强的竞争力。
通过建立严格而清晰的数据库结构- iCIM 数据库- 以及很好的通讯、交流方式，可以降低成本且提高适用性。
符合国际标准的工业网络和总线系统作为整个系统的通讯媒介可以提高系统的实用性和可靠性。
产品生产周期越来越短，CA-技术，比如 CAD 和 CAM 都会对生产起到很大帮助。
因此，生产环境必须既可以保证整个系统运行，也要支持每个工作单元独立工作。
工作人员必须具有广泛的知识，包括工厂自动化的知识和商业运作的知识。
机电一体化在为学生提供了获得更多知识、技术和在日后工作中获得更多信心的机会，机电一体化也是达到这一目地的最有效的途径。
世界技能大赛机电一体化项目竟赛 - 官方竞赛设备提供者Worldskills - 世界技能大赛是职业教育领域内的国际知名赛事。
比赛每两年举办一次，来自超过40个国家和地区的800支专业队伍在40个职业项目中角逐金、银、铜牌。
MPS控制设备的简单介绍.
MPS控制设备的简单介绍MPS(Modular Production System)模块化生产系统是一套多种技术技能的培训设备。
这套设备所用元件均为工厂实际使用的工业级产品。
通过这套设备可对学校学生和工厂的专业技术人员进行模拟工厂环境的技术培训，使培训更接近实际的工业生产系统，让学员有更多的机会进行实际操作练习。
该设备外形如图1所示。
图1 MPS控制设备外形图MPS模块化生产系统是一套小型化的生产流水线，通过对生产流水线上的物流进行控制，有机的将气动技术、传动技术、传感器技术、电子技术、PLC控制技术融合在一起。
通过学习，可以使学员在短时间内了解和掌握不同专业的实用技术和技能。
下图1-1-2中给出了系统中工件从一站到另一站的物流传递过程：上料检测站将工件1按顺序排好后提升送出。
搬运站将工件1从上料检测站搬至加工站。
加工站将工件1加工后送输出工位。
安装搬运站将工件1搬至安装工位放下。
安装站再将对应的工件2装入工件1中。
而后，安装搬运站再将安装好的工件送分类站，分类站再将工件送入相应的料仓。
图2 MPS系统物流传递示意图如图2所示，MPS模块化生产系统它由六个独立的单元站组成，既可以独立运行又可连在一起构成完整的生产线。
在MPS生产系统中包含了多种不同的技术，可将已掌握的单科专业知识在这里得到综合训练，也可以通过该系统分阶段对不同学员进行不同层次的培训，特别适合对在校学生或工程技术人员进行培训。
因此，该设备是培训机电一体化人才最理想的系统。
MPS系统解决了学生不能在实际生产线上操作训练的问题，为教师和学生提供了一套符合实际情况的模拟教学环境。
应用MPS 系统，教师可以根据学生的实际情况从设计、装配、编程、试运行、操作、维护和故障排除等多方面进行培训。
应用MPS系统，学生们可以将所学到的专业知识进行充分的综合应用，技能得到充分的训练。
通过实训，学生们的自我学习，独立思考，组织协调等综合能力及团队合作精神也会得到全面的提高。
MPS模块化生产制造系统
GE Fanuc 自动化系统集成实验室简介MPS模块化生产制造系统该装置由供料单元、检测单元、加工单元、机械手单元、成品分装单元组成，每个单元具有一套PLC控制，可“单机/连机”运行，具有较好的柔性。
将几个单元模块分开培训可以容纳较多的学员同时学习，在基本单元模块培训完成以后，又可以将相临的两站、三站…直至多站连接在一起，学习复杂系统的控制、编程、装配和调试技术。
实验内容：-供料单元机械组装及调试实验；、-气动元器件间的管路连接实验；、-电气元件的布线实验；、-气动真空技术实验；、-摆动气缸技术应用实验；、-对射式传感器技术应用：、-PLC编程及应用实验、-PLC程序的结构设计实验；、-PLC系统故障诊断与维护。
2、检测单元检测单元机械组装训练实验、电气元器件的正确布线实验、电容传感器的操作模式及应用实验、光电传感器的操作模式及应用实验、工件的颜色识别实验工件的材质识别实验、无杆气缸的控制实验、线性电位计的应用、模拟量传感器的操作模式及应用、检测顺序控制实验、PLC编程及应用、PLC系统故障诊断与维护3、加工单元实验实训内容：加工单元机械组装训练实验、电气元器件的正确布线实验、马耳他机构的原理实验（在工作转台中）、工件的夹持与检测实验、检测气缸控制实验、直流、机控制实验、工件传送实验、加工顺序控制实验、限位开关的正确使用、PLC编程及应用、系统故障诊断与维护。
4、操作手单元实验内容：机械手单元机械组装训练实验、气动元件器间的管路连接实验、四自由度机械手控制实验、四自由度机械手机械结构实验、电气元器件的正确布线实验、转气缸控制实验、逻辑电路实验；、自保护电路实验；、直流电机应用技术实验；光电传感器使用及原理；、传送控制实验；PLC编程及应用实验。
5、分拣单元实验内容：分拣单元机械组装训练实验、气动元器件间的管路连接实验、电气元器件的正确布线实验、应用短行程气缸进行分类实验、薄型气缸应用实验、光纤传感器的应用实验、分类与存储顺序控制实验、PLC编程及应用、系统故障诊断与维护、各单元联结实验。
MPS模块化加工系统实验指导书(8实验完整)
工业工程综合实验指导书（MPS系统实验）目录实验一基本指令实验 (1)实验二上料检测单元（第一站）实验 (4)实验三操作手单元（第二站）实验 (6)实验四加工单元（第三站）实验 (9)实验五安装搬运单元（第四站）实验 (13)实验六安装单元（第五站）实验 (17)实验七立体存储单元（第六站）实验 (21)实验八FMS教学系统的AGV控制实验 (24)实验一基本指令实验—实验目的1.掌握常用基本指令的使用方法。
2.学会用基本逻辑与.或.非等指令实现基本逻辑组合电路的编程。
3.熟悉PLC的常用指令.定时器指令.计数器指令及RST.OUT指令的用法。
4.初步掌握利用现有指令编写PLC梯形图的方法，并加深理解这些指令的功能。
5.熟练使用STEP 7 MicroWIN软件编制.调试.运行PLC程序。
二实验设备1.安装有WINDOWS操作系统的PC机一台（具有STEP 7 MicroWIN V4.0软件）2.PLC（S7-200 CPU224）一台。
3.PC与PLC的通信电缆一根。
4.按钮开关板（输入）及指示灯板（输出）各一块（可用六站中的任一站取代）三实验内容SIEMENS S7-200系列可编程序控制器的常用基本指令有10条。
本次实验进行常用基本指令LD.LDN.A.AN. NOT.O.ON.ALD.OLD.= 指令的编程操作训练。
先简要介绍如下：1.取指令指令符：LD 梯形图符：数据：接点号。
除了数据通道之外，PC的其余继电器号都可以。
功能：读入逻辑行（又称为支路）的第一个常开接点。
2.取反指令指令符：LDN 梯形图符：数据：同LD指令功能：读入逻辑行的第一个常闭接点。
在梯形图中，每一逻辑行必须以接点开始，所以必须使用LD或LDN指令。
此外，这条指令还用于电路块中每一支路的开始，或分支点后分支电路的起始，并与其它一此指令配合使用。
3.与指令指令符：A 梯形图符：数据：接点号。
功能：逻辑与操作，即串联一个常开接点。
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8.2.2动作分析
料仓应有检测传感器检测料仓有无工件，抬升气缸 为双作用缸，气缸最大行程应略大于送料距离，气 缸的推力应该大于推动工件时的摩擦力，气缸两极 限位置应有位置传感器控制，活塞杆应有调节装置 调节活塞杆与仓料的相对位置，上述动作的衔接由 传感器或行程开关通过PLC、继电器、电磁阀、气 缸、机械结构等实现。
8.3.2检测单元工作流程图
8.3.3 PLC程序设计 8.3.4外购件的选择 1.PLC可编程控制器的选择：控制需要，由于具有紧凑的设 计，良好的扩展性，低廉的价格以及强大的指令，使得S7200可以近乎完美地满足小规模的控制要求，还有丰富的 CPU类型和电压等级，在工业控制中得到了广泛的使用。 2.传感器的选择 3.电源块的选择 4.按钮的选择 8.3.5操作面板
第8章 MPS模块化生产加工系统
8.1 MPS及各单元简介 8.2 送料单元 8.3 搬运站
学习目的
TR-30 MPS模块化生产线是典型的机电一体化自动 生产线，自动线由六个单元组成，每个单元可单独 完成动作，六个单元也可组成自动线。 为便于学生分析，本章先总体介绍了六个单元的动 作，然后对上料检测单元、搬运单元进行了全面的 剖析。
整个生产线的动作过程如下： 在第一单元（送料检测单元），工件由转盘转动使 工件下落，气缸将工件提升到位，检测颜色后等待 第二站（搬运站）的机械手搬运至第三站（加工 站），对工件进行加工检测存储信息后经过第五站 （安装搬运站）的机械手运送至装配位，第四站 （安装站）将小工件送至第五站的大工件中进行装 配，完成后第五站的机械手将装配好的工件送至第 六单元（分类站），然后根据第一单元的工件颜色 信息进行传送，依次存放，将分类的工件进行自动 存储。
8.2.5输入输出分配表
缺料检测 颜色检测 提料气缸初始位置 提料缸末端位置 “开始”按钮 “复位” 按钮 “特殊” 按钮 “自动/手动”旋钮 “联网/特殊”旋钮 “停止” 按钮
B1 B2 1B1 1B2 SB1 SB2 SB3 S1 S2 SB4
I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5
8.2.3原理分析
图8-1 送料单元输入输出点 示意图
8.2.4 MPS模块化生产线送料单元程序设计
工作方式：在手动档，按下复位键。 复位模式：使本站进入初始化状态，不可用停止按钮打断， 复位前应手工清理好工作台面。 手动单步模式：按自动工作方式流程，每按一下启动按钮完 成一步动作，可用复位按钮终止，使本站进入初始化状态。 自动模式：在自动档，启动后可按顺序自动完成预定的工作， 如一个循环结束后，后继站空，延迟2s后，继续进入下一个 循环。否则等待可由停止按钮中断（继续完成当前动作）。 按启动按钮后以下一步继续执行，可用复位急停方式终止。 急停模式：可终止任何操作，所有影响阀体的输出被复位。 注：在相应的模式中，其启动方式不再起作用。
8.1 MPS及各单元简介
TR-30 MPS模块化生产加工系统是模拟活塞自 动送料、检测、搬运、加工、安装、安装搬运、分 类存储的全过程，MPS活塞自动加工装配生产线是 机械技术、电子电器技术、液压、气动技术、电气 传动技术、传感器技术、检测技术、自动控制技术 的有机结合。
Байду номын сангаас
8.1 MPS及各单元简介
8.2.5输入输出分配表
料仓电机 报警灯 蜂鸣器 提料缸上升 提料缸下降 开始指示灯 复位指示灯 特殊指示灯 停止指示灯
Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3
8.2.6 外购件的选择
本章小结
MPS模块化生产线各单元动作。 上料检测单元电磁阀动作表、输入输出点、按钮的 选择。 搬运单元的动作说明，动作流程图、输入输出分配 表、外购件的选择、按钮的选择。
THANK YOU VERY MUCH ！
本章到此结束，
谢谢您的光临！
结束放映
8.2 送料单元
8.2.1动作说明 本单元为第一单元：送料单元。本单元的产品为活 塞体。技术参数为： 活塞直径：Φ32，内径 ：Φ24,材料 ：塑料，颜色 ： 白色、黑色，高度 ：22mm 本单元的工作过程： 将待加工的多个活塞体储存在料仓中，由电机带动 转盘转动，使工件滑落至工件位，气缸抬升至检测 位，进行检测，完成后等待第二单元的机械手将工 件搬运走，同时自己处于等待状态。
1.传感器的选择 2. 电源模块的选择 3. 按钮的选择 “开始”按钮 “复位” 按钮 “特殊” 按钮 “自动/手动”旋钮 “联网/特殊”旋钮 “停止” 按钮 “上电” 按钮 急停开关
SB1 SB2 SB3 S1 S2 SB4 SB5 JT-1
8.3 搬运站
8.3.1动作说明 伸缩缸伸出一提升缸下降—气爪夹紧工件一提升缸 上升一伸缩缸缩回一机械手臂右摆—伸缩缸伸出一 提升缸下降—气爪放开工件—机械手臂左摆。