单位文秘网 2021-07-05 08:24:52 点击: 次
摘要:文中首先分析了上料检测单元的结构与功能、气动控制回路,然后设计出该单元的控制任务,分配了PLC输入输出地址,进而编写流程图和梯形图程序,最后上机调试,验证了基于PLC的MPS上料检测单元控制系统设计的可行性。
关键词:模块化生产培训系统;可编程序控制器;设计
1引言
近年来,各国为达到提高系统的定位精度以适应工业需要,尝试了各种控制方式和控制策略,并对气动伺服系统做了大量工作。当临时需要对各个单元进行新的分配任务或产品变化时,可以很方便的改动或重新设计其新部件,当位置改变时,只要重新编程,就能很快地投产,从而降低了安装和转换工作的费用[1]。模块化生产培训系统(MPS,Modular Production training System)是一种模拟自动化生产加工单元,它由德国FESTO公司结合现代工业企业的特点开发研制而成。它可以大量代替单调往复或高精度的工作,用以满足前沿产品和自动化设备更新的需要[2]。本文所研究的内容,国际上以德国、日本、韩国等最具代表性,技术上已经趋于成熟,但其产品价格昂贵,且在技术上对用户封锁,致使用户无法结合自己的需要进行二次开发。
目前,国内已有几家教学设备生产企业开始仿造国外的MPS部分产品,主要有上海英集斯自动化技术有限公司生产的“MPS/FMS模块化生产培训系统”;浙江亚龙教仪有限公司生产的“亚龙 YL-MPS模块化生产培训系统”。本文将采用上海英集斯自动化技术有限公司生产的MPS教学设备,结合本实验室(国家示范性中央财政支持重点建设实验室)的实际需求,给出了基于PLC的MPS上料检测单元PLC控制系统设计的完整解决方案。
2上料检测单元的结构、功能与气动控制回路
上料检测单元可作为MPS系统中的起始单元,向系统中的其它单元提供原料。
2.1上料检测单元的结构、功能
上料检测单元主要由I/O接线端口、料盘模块、气源处理组件、工件检测组件、提升模块等部件组成[4]。它的具体功能是:将放置在料盘中的待加工工件按照需要自动地取出,并检测出工件的黑白颜色,最后将其提升到输出工位,等待下一个工作单元来取[3]。
2.2上料检测单元的气动控制回路
上料检测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手动控制或电磁控制。在上料检测单元的气动控制原理图中,1A为双作用提升气缸; 1Y1为双作用气缸电磁阀的控制信号;1B1和1B2为磁感应式接近开关。气动控制回路如图1所示。
3基于PLC的MPS上料检测单元控制系统的设计方案
基于PLC的MPS上料检测单元控制系统的控制任务设计:接通设备电源与气源、运行PLC后,首先执行复位动作,即提升气缸驱动的工件平台下降到位。料盘旋转输出工件,当料盘检测到工件平台中有工件后停止旋转,提升气缸动作,将工件平台提升至输出工位,检测工件的颜色并保存下来。按下“特殊”按钮,表示工件被取走。随后工件平台下
图1 上料检测单元气动控制回路 降到位,料盘继续旋转输出工件,重复以上流程。
下面介绍该方案的关键环节。
3.1分配上料检测单元PLC输入输出地址
PLC的输入输出与执行机构的对应关系如表1所示。
3.2编写程序并调试
上料检测单元的手动控制程序框图如图2所示。
上料检测单元的PLC梯形图程序如图3所示。
经调试,该程序能顺利完成本单元的控制任务。
4结束语
本文对上料检测单元的结构与功能、气动控制回路分别进行了详细分析,然后对上料检测单元的PLC控制系统进行二次设计与实现,首先编写了PLC输入、输出分配表,进而编写出其程序流程图及梯形图,最后上机调试,验证了基于PLC的MPS上料检测单元控制系统的二次设计与实现的可行性。并总结出两点结论:(1)在设计各单元的控制任务时,要根据各单元的基本功能,编写符合实际的控制任务,最大限度的合理开发其使用功能,但一定要符合其机械设计,否则会让设备之间发生冲突,造成元器件的损坏;(2)在设计梯形图程序时,移位指令和数据传送指令的合理配合使用,以及RS触发器指令的巧妙使用,会大大缩短梯形图程序设计时间,又会达到良好的控制效果。从而快速对上料检测单元的PLC控制系统进行二次设计与实现。
参考文献:
[1] 工业机械手编写组.工业机械手——机械结构.上海:上海科学技术出版社,1978.
[2] 宋旦锋.模块化气动装卸机械手的研究与开发.南京:南京理工大学,2004:6-8.
[3] (德)德泊特,斯托尔著.李宝仁译.气动技术——低成本综合自动化.北京:机械工业出版社,1999:1-3.
[4] 李建藩.气压传动系统动力学.广东:华南理工大学出版社,1991:23-51.
[5] 余达太,马香峰等.工业机器人应用工程.北京:冶金工业出版社,1999:16-18.
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