待料工位、二号钻孔工位、三号深度检测工位、四号卸料及材料检测工位，分别间隔90°转角。上一单元将工件放入待料工位后，工作台驱动电机运行，圆形工作台旋转90°，钻孔机构模拟钻孔，钻孔完成后，工作台驱动电机运行，圆形工作台再旋转90°，深度检测机构检测孔深，深度检测完成后，工作台驱动电机运行，圆形工作台再旋转90°，第四工位颜色检测传感器对加工完成的工件颜色进行检测，同时工件转至第四工位时通知下一单元的机械手实施卸料、并记录工件的材质。
4、旋转气缸搬运单元的基本功能：模拟加工单元加工完成的工件搬运到直线传输检测单元。
5、直线传输检测单元的基本功能：将模拟加工单元深度检测环节中检测出的不合格工件卸料到废料槽中，合格工件传送到输输线末端。
6、伺服电机搬运单元的基本功能：直线传输检测单元分拣合格的工件到位后，机械手气抓伸出并下降到工件位置并抓起，然后上升并缩回气爪，搬运到安装装配单元处；待安装装配单元完成后，机械手气抓伸出并下降到工件位置并抓起，然后上升并缩回气爪，搬运到立体仓库单元处。
7、安装装配单元的基本功能：伺服点击搬运单元将工件放置到装配台时，安装装配单元翻转摇臂前伸，推料气缸将待安装的小工件推出，翻转摇臂再返回，安装于摇臂末端的吸盘将工件吸取，翻转摇臂再前伸，将小工件携带到装配台上进行安装装配。
8、立体仓库单元的基本功能：根据前几站工件的状态进行分析，将放置到料盘的工件分白色和黑色进行分类仓储。
1.3系统的特点和实训项目
MES网络型模块式柔性自动化生产线实训系统是一套半开放式的设备，用户在一定程度上可根据自己的需要选择设备组成单元的数量、类型，最多可由8个单元组成，最少时一个单元即可自成一个独立的控制系统。由多个单元组成的系统，PLC 网络的控制方案可以体现出自动生产线的控制特点。
设备中的各工作单元均安放在实训台上，便于各个机械机构及气动部件的拆卸和安装，控制线路的布线、气动电磁阀及气管安装。其中，各单元采用了最为灵活的拆装式模块结构：组成该单元的按钮/指示灯模块、电源模块、PLC模块等均放置在安装支架上，最大限度地满足了综合性实训的要求。
MES网络型模块式柔性自动化生产线实训系统综合应用了多种技术知识，如气动控制技术、机械技术（机械传动、机械连接等）、传感器应用技术、PLC控制和组网、步进电机位置控制、伺服位置控制等。利用该系统，可以模拟一个与实际生产情况十分接近的控制过程，使学习者得到一个非常接近于实际的教学设备环境，从而缩短了理论教学与实际应用之间的距离。
利用模块化生产制造系统可以完成以下实训任务： 实验室相关培训项目
6
一、PLC的设计与应用 （1）数据传输功能实验
（2）定时、计数、移位指令功能实验 （3）比较指令功能实验 （4）步进指令功能的应用实验 （5）跳转功能的应用实验 （6）子程序调用功能的应用实验 二、传感器技术及应用
（1）光电传感器的特性研究及应用 （2）电感传感器的特性研究及应用 （3）电磁传感器的特性研究及应用 三、气动控制技术
（1）电控气动阀的工作原理及应用 （2）气动二联体的工作原理及应用 （3）各种气缸的工作原理及应用 四、运动控制系统
（1）直流电机的控制技术 （2）步进电机的控制技术 （3）伺服电机的控制技术 六、故障检测技术技能培训 （1）程序故障设置的排除训练 （2）参数故障设置的排除训练 （3）电气接线故障设置的排除训练 （4）机械故障设置的排除训练
1.4系统的技术参数
1、交流电源：三相五线制， AC 380V/220V±10% 50 Hz； 2、温度：-10℃~40℃；环境湿度：≤90%（25℃）； 3、整机消耗：≤1.5kVA；
4、气源工作压力：最小0.4Mbar，最大0.6Mbar；
5、安全保护措施：具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准。
7
第二章 供料传输单元的结构与控制
2.1供料传输单元的结构
2.1.1 供料传输单元的功能
供料传输单元是模块式柔性自动化生产线实训系统中的起始单元，在整个系统中起着向系统中的其他单元提供原料的作用。
组成：主要由铝合金型材基体、料仓、推料气缸、传输带、变频器、光纤传感器、磁感应开关、电磁阀及PLC控制系统等组成。
功能：为系统供料（提供毛坯零件）。
工作过程描述：当供料传输单元的料仓工件有无传感器（光纤放大器）检测到料仓内有毛坯零件时，推料气缸动作，活塞杆伸出，将毛坯零件从仓内推到传输带上，传输带开始运行，同时推料气缸活塞杆收回，准备从仓内推出下个毛坯零件。传输带将毛坯零件送到其末端阻挡机构，并将毛坯零件挡住，设在挡机构处的工件有无传感器检测到有毛坯零件，发信号给机械手工作站，来搬取毛坯零件。 2.1.2供料传输单元的结构组成 1、供料传输操作面板
（1）操作面板：开始按钮、复位按钮、手/自动旋钮、单/联机旋钮、停止按钮、上电按钮、急停按钮组成。
（2）按钮功能
开始按钮：启动供料传输单元PLC及外围设备工作。 复位按钮：设备回准备工作状态。
手/自动旋钮：设备自动运行及手动操作切换开关。 单/联机旋钮：设备单站工作与多站联网工作切换开关。 停止按钮：停止设备运行。 上电按钮：设备弱电供电开关。
急停按钮：系统运行出现意外，停止设备并切断设备的弱电供应。 2、传感器
（1）传感器种类：磁感应接近开关、光纤传感器。 （2）传感器作用
a气缸及磁感应接近开关：为了使气缸的动作平稳可靠，气缸的作用气口都安装了限出型气缸截流阀。气缸截流阀的作用是调节气缸的动作速度。截流阀上带有气管的快速接头，只要将合适外径的气管往快速接头上一插就可以将管连接好了，使用时十分方便。图2-1是安装了带快速接头的限出型气缸截流阀的气缸外观。
8
图2-1安装了带快速接头的限出型气缸截流阀的气缸
图2-2是一个双动气缸装有两个限出型气缸节流阀的连接和调节原理示意图，当调节节流阀A 时，是调整气缸的伸出速度，而当调节节流阀B 时，是调整气缸的缩回速度。
图2-2 气缸原理示意图
从图2-1上可以看到，气缸两端分别有缩回限位和伸出限位两个极限位置，这两个极限位置都分别装有一个磁感应接近开关，如图2-3所示。磁感应接近开关的基本工作原理是：当磁性物质接近传感器时，传感器便会动作，并输出传感器信号。若在气缸的活塞（或活塞杆）上安装上磁性物质，在气缸缸筒外面的两端位置各安装一个磁感应式接近开关，就可以用这两个传感器分别标识气缸运动的两个极限位置。当气缸的活塞杆运动到哪一端时，哪一端的磁感应式接近开关就动作并发出电信号。在PLC的自动控制中，可以利用该信号判断推料及顶料缸的运动状态或所处的位置，以确定工件是否被推出或气缸是否返回。在传感器上设置有LED 显示用于显示传感器的信号状态，供调试时使用。传感器动作时，输出信号“1”，LED 亮；传感器不动作时，输出信号“0”，LED 不亮。传感器（也叫做磁性开关）的安装位置可以调整，调整方法是松开磁性开关的紧定螺钉，让磁性开关在气缸的滑轨里滑动，到达指定位置后，再旋紧紧定螺钉。
图2-3 磁感应接近开关
9
b光纤传感器：光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光信号经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质（如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等）发生变化，成为被调制的信号源，在经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数。
图2-4 光纤结构示意图
图2-5光纤传感器工作原理
光纤传感器的优点是与传统的各类传感器相比，光纤传感器用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质，具有光纤及光学测量的特点，有一系列独特的优点。电绝缘性能好，抗电磁干扰能力强，非侵入性，高灵敏度，容易实现对被测信号的远距离监控，耐腐蚀，防爆，光路有可挠曲性。
光纤传感技术及其相关技术的迅速发展，满足了各类控制装置及系统对信息的获取与传输提出的更高要求，使得各领域的自动化程度越来越高，作为系统信息获取与传输核心器件的光纤传感器的研究非常重要。光纤传感器技术发展的主要方向是：（1）多用途。即一种光纤传感器不仅只针对一种物理量，要能够对多种物理量进行同时测量。（2）提高分布式传感器的空间分辨率、灵敏度，降低其成本，设计复杂的传感器网络工程。注意分布式传感器的参数，即压力、温度，特别是化学参数（碳氢化合物、一些污染物、湿度、PH值等）对光纤的影响。（3）新型传感材料、传感技术等的开发。（4）在恶劣条件下（高温、高压、化学腐蚀）低成本传感器（支架、连接、安装）的开发和应用。（5）光纤连接器及与其它微技术结合的微光学技术。 2.1.3 气动控制回路
1、气动回路组成：过滤减压阀、手动阀、标准气缸、电磁阀、单向节流阀等组成。 2、气动回路动作分析：当二位五通电磁阀线圈不得电时，二位五通电磁阀右侧气路通，气缸活塞带动阀杆退回，当二位五通电磁阀线圈得电，左侧气路通，汽缸活塞带动阀杆推料。图2-4供料传输单元气动原理图。
10