南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）
模拟生产系统搬运站的设计
陈 权
班 级 09 机电三 专 业 机电一体化 教 学 系 机 电 系 指导老师 鲍 燕 伟
完成时间 2011 年10月16日至 2011年10月2日
南通纺织职业技术学院毕业设计（论文） 模拟生产系统搬运站的设计
摘 要
本论文所研究的内容是模块化加工系统搬运站的工作过程，并基于可编程控制器的理解和分析，采用日本三菱公司生产的FX2N系列可编程控制器对机械手进行运动控制。阐述了自动生产线搬运站的设计步骤，着重对搬运机械手的动作控制介绍。根据机械手的运动规律进行编程，使用传感器进行位置控制。
本设计共分为三部分，第一部分对模块化加工生产线系统做了简要的介绍，结合自动化生产教学系统的考察对本次设计做了简要的分析和设想；第二部分对自动化生产教学系统搬运站的软件设计以及传感器的介绍与应用；第三部分介绍了机械手的气动控制系统以及整个搬运站系统的PLC控制设计。
关键词：搬运机械手；PLC；传感器；气动系统
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目 录
摘 要 .......................................................................................................................................... I 1 前 言....................................................................................................................................... 1
1.1 MPS模块化加工系统简介 ............................................................................................. 1 1.2 MPS的基本组成 ............................................................................................................. 2 1.3 MPS的基本功能 ............................................................................................................. 3
2 搬运站单元的控制硬件 ................................................................................................... 4
2.1 可编程控制器（PLC） .................................................................................................. 4
2.1.1 PLC的概况及特点 ................................................................................................ 4 2.1.2 PLC结构及基本配置 ............................................................................................ 5 2.1.3 PLC的应用领域 .................................................................................................... 5 2.2 传感器 ............................................................................................................................. 5
2.2.1 传感器的组成 ....................................................................................................... 5 2.2.2电感式接近开关简介 ............................................................................................ 6
3 机械手 .................................................................................................................................... 7
3.1机械手的简介 .................................................................................................................. 7
3.1.1机械手的概念 ........................................................................................................ 7 3.1.2机械手的分类 ........................................................................................................ 8 3.1.3机械手主要组成 .................................................................................................... 8 3.1.4 机械手的特点 ....................................................................................................... 9 3.2MPS系统中搬运站的结构功能 ...................................................................................... 9
3.2.1搬运站组成 ............................................................................................................ 9 3.2.2搬运站气动回路图 .............................................................................................. 10 3.3搬运站单元的控制要求 ................................................................................................ 11
3.3.1 搬运站动作过程 ................................................................................................. 12 3.3.2 气动部件的选用 ................................................................................................. 13 3.4搬运站单元的I/O分配表 ............................................................................................. 13 3.5搬运站单元顺序功能流程图 ........................................................................................ 15 3.6搬运站单元梯形图 ........................................................................................................ 17
结束语 ....................................................................................................................................... 21 致 谢 ....................................................................................................................................... 22 参考文献 .................................................................................................................................. 23
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1 前 言
1.1 MPS模块化加工系统简介
模块化加工系统(MPS, Modular Production System)体现了机电一体化的技术实际应用。MPS设备是一套开放式的设备，用户可根据身产需要选择设备组成单元的数量、类型，最少时一个单元亦可自成一个独立的控制系统，而由多个单元组成的生产系统可以体现自动生产线的控制特点。
在由多个MPS工作单元组成的系统中，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）、电工电子技术、传感应用技术、PLC控制技术、组态控制技术、信息技术等。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，使学员在一个非常接近于实际的教学设备环境，使学员在学习过程中很自然地就将理论应用到了实际中，实现了理论与实践的完美结合，从而缩短了理论教学与实际应用之间的距离。
MPS控制系统搬运站简介：
搬运单元在系统中，可以从前一单元上提取工件并输出到下一单元上的输入工位。本设计是以MPS系统中搬运站单元为研究，采用日本三菱公司生产的FX2N系列可编程控制器对机械手进行运动控制，根据机械手的运动规律进行编程，使用传感器进行位置控制。
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1.2 MPS的基本组成
多个单元组成的MPS系统可以较为真实地模拟出一个自动生产加工流水线的工作过程。其中，每个工作单元都可以自成一个独立系统，同时也都是一个机电一体化的系统。各个单元的执行机构主要是气动执行机构和电机驱动机构，这些执行机构的运动位置都可以通过安装在其上面的传感器的信号来判断。
图1-1 六站拼合在一起的实物照
在MPS设备上应用多种类型的传感器，分别用于判断物体的运动位置、物体的通过状态、物体的颜色、物体的材质、物体的高度等。传感器技术是机电一体化技术中的关键技术之一，是现代工作实现高度自动化的前提之一。
在控制方面，MPS设备采用PLC进行控制，用户可根据需要原则不同厂家的PLC(例如三菱公司的FX2N系列PLC、西门子公司的S7-200系列PLC和S7-300系列PLC)。MPS设备的硬件结构是相对固定的，但学员可以根据自己对设备的理解、对生产加工工艺的理解，编写一定的生产工艺过程，然后再通过编写PLC控制程序实现该工艺过程，从而实现对MPS设备的控制。
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