TC-MPS-8八站模块化生产控制系统

一、设备概况：

现代化的自动生产设备（自动生产线）的最大特点是它的综合性和系统性，在这里，机械技术、电机驱动技术、电工电子技术、传感测试技术、接口技术、信息变换技术、网络通信技术等多种技术有机地结合，并综合应用到生产设备中；而系统性指的是，生产线的传感检测、传输与处理、控制、执行与驱动等机构在微处理单元的控制下协调有序地工作，有机地融合在一起。可编程序控制器（PLC）以其高抗干扰能力、高可靠性、高性能价格比且编程简单而广泛地应用在现代化的自动生产设备中，担负着生产线的大脑——微处理单元的角色。因此，培养掌握机电一体化技术，掌握PLC技术及PLC网络技术的技术人材是当务之急。模块化生产控制系统设备是一套开放式的设备，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个工作站组成，最少时一个站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。模块之间、模块与实训台上接线端子排之间的连接方式采用安全导线连接，最大限度地满足综合性实训的要求。总的来说，模块化生产控制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控制和组网和步进电机位置控制等。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。

二、技术指标：

1、输入电压: 220V/ 1A；

2、执行驱动电压：24V/4.5A；

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、工作环境：禁止腐蚀性，可燃性气体接触,防止导电尘埃。

三、实训内容：系统所提供的是一个综合的科技环境,在本设备上可进行多种技术的培训。在本设备上我们可进行传感器技术、气动技术、电机驱动和PLC技术等多方面的培训，通过这套设备我们介绍给大家的是一种不同的教学理念和教学方法。该设备可培训的内容：

1、传感器培训：该系统所使用的传感器数量达四十多个，电感式的、光电式的以及磁电感应式的，每一个都有着各自的特性、发挥着不同的作用， 使系统得以可靠工作。通过了解设备中各类传感器的工作特性,可加强学生对这些传感器的感性认识，再结合老师对传感器工作原理的分析和特性演示，可使学员快速掌握所学知识；

2、气动技术培训：该装置上使用了大量的气动元件，包括多种电控气动阀、多种气动缸、气动夹爪、真空吸盘、真空发生器、过滤调压阀等。 在学习这些气动元件时，学生不但可以单独学习每一种分离元件， 还可以在学习时了解各种气动元件之间以及气动元件与其它元件之间是如何配合起来进行协调工作的；

3、PLC 技术培训：系统可以分成若干个完全独立的工作单元，使二十几个学生可以同时进行学习，而且每个学员都有动手的机会。在该设备上学员不但可以学习PLC 的各种技术，而且可以学习综合科技环境下PLC 的多种应用。为灵活学习和掌握PLC 的各方面知识提供了条件；

4、电气控制系统培训:八个工作站其电控部分全部按照工业标准和习惯进行设计， 并且以附件方式提供全部设计图纸和说明书。学员在该设备上可学习电路原理图分析、PLC 各I/O 地址查对和新设备电路连线分析方法；

5、机械系统安装调试培训:系统上的八个工作站可让各组学员将机械部分全部的或部分的拆去， 再按要求将其重新组装， 并且调试至系统可正常、可靠地工作。这对提高在校学生动手能力有极大帮助；

6、电机驱动技术培训:系统中包括了工业自动化控制中常用的各类电机驱动控制，有直流电机控制、步进控制系统、交流伺服控制系统等；

7、系统维护和故障检测技术培训:部分培训重点介绍机电一体化系统日常维护的内容和方法， 以及系统常见故障分析、排除的方法；

8、计算机组态监控技术培训:随着对工业自动化的要求越来越高，以及大量控制设备和过程监控装置之间通信的需要,监控和数据采集系统越来越受到重视。掌握上位计算机监控技术也是学生的必修课程；

9、网络技术培训:该系统集成了西门子的Profinet总线通讯技术，通过Profinet网络形式传递各站信息，协调各站有序运行。学生依据控制要求配置相应的硬件网络模块，编写各单元PLC程序，通过该网络技术、把多个单元联成一套完整的现代生产物流系统。使学生在编程和控制实践中，更加直接、有效地学习和掌握该总线通讯技术，了解现场通讯在工业自动化生产中的重要作用；

10、设备故障解决培训：每站设备故障设置模块，老师可根据题目对设备的元器件进行故障设备，通过让学生解决故障来提高学生综合能力。

四、设备组成：

1、上料检测单元：按照需要将放置在料仓中待加工的工件自动送出到传送带上，通过颜色检测装置区分出待加工工件的颜色，并由传送带把工件传送至出料位，以便伺服机械手单元的抓取机械手装置将工件抓取送往其他工作单元，进入下一个工序。该装置出料稳定且符合学生拆装调试时间。尺寸 (长×宽×高): 720mm×350mm×1500mm。

机械部分：

1）金属推车带4个万向轮；                 

2）20*80铝型材台面；

3）金属电气挂板；

4）井式储存料仓；

5）自动推料装置；

6）传送带机构；

7）自动拦截颜色检测机构；

8）声光报警装置。

控制部件:

1）PLC：S7-1200-1214及编程电缆；

2）开关电源：AC 220输入输出DC 24V/4.5A；

3）按钮控制面板: 八个按钮；

4）检测工件和颜色的光电传感器；

5）两组电控气阀及其执行器件；

6）8输入8输出，I/O转接板2个；

7）DC24V齿轮减速电机驱动的；

8）调虑组合1个。

2、搬运单元：该单元主要完成工件的抓取和搬运，负责把上料检测单元出料位的工件搬运至加工单元的上料位。尺寸 (长宽高):720mm×350mm×1500mm  

机械部分：

1）金属推车带4个万向轮；

2）20*80铝型材台面；

3）小型气动机械手；

4）气动伸缩横臂；

5）交流伺服电机与蜗轮减速箱驱动的回转台；

6）机械手爪；

7）金属电气挂板。

控制部件:

1）PLC：S7-1200-1214及编程电缆；

2）伺服电机以及伺服驱动器；

3）双联气缸；

4）平行气夹；

5）提升气缸；

6）开关电源模块：AC 220输入输出DC 24V/4.5A；

7）按钮控制面板:八个按钮；

8）三组电控气阀及其执行器件；

9）8输入8输出，I/O转接板2个；

10）调虑组合。

3、加工单元：主要完成工件的加工和深度检测。四工位回转工作台把前一单元送来的工件送至加工位加工，加工完成后再送至检测检测深度，最后送至出料位由下一单元取走。尺寸 (长×宽×高): 720mm×350mm×1500mm 。  

机械部分：

1.金属推车带4个万向轮；

2）20*80铝型材台面；

3）四工位回转工作台；

4）换刀加工机构（步进电机控制）；

5）升降式加工系统及加工组件；

6）升降式检测系统及检测组件；

7）金属电气挂板。

控制部件: 

1） PLC：S7-1200-1214及编程电缆；

2）开关电源：AC 220输入输出DC 24V/4.5A；

3）控制面板: 八个按钮；

4）检测工件和转台到位传感器；

5）三组电控气阀及其执行器件；

6）24V直流电机与蜗轮减速机驱动的；

7）步进电机及驱动器。

4、传送单元：提取装置上的气爪手将工件从前一站提起，并将工件根据前站的工件信息结果传送到下一单元。本工作单元可以与其他工作单元组合并定义其他的分类标准，工件可以被直接传输到下一个工作单元。尺寸 (长×宽×高): 720mm×350mm×1300mm 。  

机械部分：

1）金属推车带4个万向轮；

2)20*80铝合金台面；

3)直线移动机构；

4)工业导轨；

5)金属电气挂板。

控制部件: 

1)PLC：S7-1200-1214及编程电缆；

2)开关电源：AC 220输入输出DC 24V/4.5A；

3)按钮控制面板: 八个按钮；

4)直流电机；

5)2个光电传感器；

6)8输入8输出，I/O转接板2个；

7)调虑组合。

5、废料分拣单元：主要完成将加工不合格的工件分拣出来，同时将合格产品传送至下一站。尺寸 (长×宽×高): 720mm×350mm×1300mm 。 

机械部分：

1）金属推车带4个万向轮；

2）20*80铝合金台面；

3）传送带机构；                   

4）废料分拣机构；

5）分拣料槽；

6）金属电气挂板。

控制部件:  

1）PLC：S7-1200-1214及编程电缆；

2）开关电源：AC 220输入输出DC 24V/4.5A；

3）按钮控制面板: 八个按钮；

4）气动夹爪；

5）模组传送机构配置步进电机；

6）8输入8输出，I/O转接板2个；

7）调虑组合。

6、安装搬运单元：气爪手将工件从前一站提起，并将工件根据前站的工件信息结果传送到下一单元。本工作单元可以与其他工作单元组合并定义其他的分类标准，工件可以被直接传输到下一个工作单元。本工作单元设置了一个安装位，可把前一工作站的工件搬运至安装位，供安装单元安装小工件。尺寸 (长×宽×高): 720mm×350mm×1400mm。   

机械部分：

1）金属推车带4个万向轮；

2）20*80铝合金平台；

3）机械手；

4）移动滑台；

5）安装工作台；

6）金属电气挂板；

7）工业导轨及支架。

控制部件:

1）PLC：S7-1200-1214及编程电缆；

2）开关电源：AC 220输入输出DC 24V/4.5A；

3)按钮控制面板: 八个按钮；

4)平行气夹；

5)单杆气缸；

6)薄型气缸2只；

7)四组电控气阀及其执行器件；

8)8输入8输出，I/O转接板2个；

9)调虑组合。

7、安装单元：供料过程中，由双作用气缸从料仓中逐一推出小工件，转换模块的转臂在旋转缸的驱动下将工件移动至下一个工作单元的传输位置。尺寸 (长×宽×高): 720mm×350mm×1500mm。    

机械部分：

1)金属推车带4个万向轮；

2)20*80铝型材台面；

3)模组送料机构；

4)换料机构；

5)推料机构；

6)工业导轨及支架；

7)金属电气挂板；

8)上下摇臂部件；

9)真空吸盘。

控制部件:

1)PLC：S7-1200-1214及编程电缆；

2)开关电源：AC 220输入输出DC 24V/4.5A；

3)按钮控制面板: 八个按钮；

4)单杆气缸3只；

5)真空发生器；

6)四组电控气阀及其执行器件；

7)8输入8输出，I/O转接板2个；

8)调虑组合。

8、分类单元：把已安装好的工件进行分类，在把分类好的工件运送到指定的仓库。尺寸 (长×宽×高): 720mm×350mm×1300mm。   

机械部分：

1)金属推车带4个万向轮；

2)20*80铝型材台面；

3)水平滑台，滚珠丝杆传动；

4)垂直滑台，滚珠丝杆传动；

5)气动驱动的推出部件；

6)分类料仓；

7)金属电气挂板。

控制部件:

1)PLC S7-1200-1214及编程电缆；

2)开关电源：AC 220输入输出DC 24V/4.5A；

3)按钮控制面板: 八个按钮；

4)单杆气缸；

5)X与Y轴原点传感器（电感传感器）；

6)单电控气阀及其执行器件；

7)步进电机及驱动器；

8)8输入8输出，I/O转接板2个；

9)调虑组合。

9、故障设置排除模块：每站设备具有故障设置排除模块，可根据题目对设备的原件设置故障，方便教学。

10、配套软件：

1)自动化控制实训系统安装在铝合金导轨式实训台上；

2)自动化控制实训系统由送料单元、加工单元、装配单元、输送单元和分拣单元5个单元组成；

3)电气布局采用机电分离的格式并符合工业实际情况，用双抽屉式；

4)各个单元的执行机构以气动执行机构为主；

5)分拣单元的传送带驱动采用通用变频器驱动三相异步电动机的交流传动装置；

6)用多种类型的传感器，分别用于判断物体的运动位置、物体通过的状态、物体的颜色及材质等；

7)控制方案的标准配置为基于RS485并行通信的PLC网络控制方案，即每一工作单元由一台PLC承担其控制任务，各PLC之间通过RS485并行行通讯实现互连的分布式控制方式。用户可根据需要选择不同厂家的PLC及其所支持 的RS485通信模式，组建成一个小型的PLC网络。

  一款功能强大的机电一体化仿真平台，集合气动液压、电工电子、数字电路、机械设计、机械自动化等多学科领域知识，实现功能多元化的仿真系统；可开展机电一体化的各项实验课程，如气动液压，产品设计与自动化控制，程序优化，故障排除等。对程序的正确性检测，大学生竞赛，PLC教学，开放性实验，创新大赛，毕业设计，课程设计或者用于课题开展，项目研发等；可用于商业开发，设备产品设计，虚实结合，作业仿真，系统优化，方案改进，虚拟调试，工业4.0智能工厂，实际系统的可行性验证；实时３Ｄ模拟，包括模拟物理效果，传输管道连接，链传动，传感器模拟，可以通过ＯＰＣ服务器通讯，连接ＰＬＣ控制器．虚拟再现真实的控制信号下的运动结果。

11、教学资源库：拥有成套的虚拟设备教学资源，可由用户自由选择所需的虚拟设备进行教学，也可根据用户的实际需求进行定制开发，提供高度个性化的虚拟教学设备。提供经典案例库（包括气缸控制案例、电机控制案例、抢答器控制案例、MPS控制案例、电机综合实训设备案例、二维机械手控制案例案例等经典案例）。

特点：

1）真实的3D渲染环境；

2）直观的仿真体验；

3）完整的内部原理回路；

4）开放的CAD数据导入功能；

5）具有内部PLC编程模块，方便调试PLC程序；

6)可用脚本语言设定动作并进行控制，支持外部C语言；

7)可对模型设定各种动作：驱动、传感器等；

8)牛顿力学物理引擎；

9)实现真实的物理仿真效果；

10)在虚拟环境内还原实际的设备运行情况；

11)与实际的硬件控制器进行通讯连接；

12)组成闭环控制系统，可以进行数据的交互，而不是单纯的动画模拟；

13)调试完成的PLC控制器可用于控制实际硬件；

  具有强大的模型读取功能，可以按需求智能读取模型，调节模型的精细程度，实现模型轻量化，且具有良好兼容性，基于针对外部 CAD 系统的标准化导入过滤器：STEP、IGES、VRML 和 STL 的导入过滤器；多视角实时观测功能，在进行大型生产线仿真时，便于同时观测多个设备点，方便对系统的运行进行评估；区别于其它同类产品的一大特点在于其可以模拟真实环境的物理引擎，该引擎可计算用户设定的各项参数，反映实际的物理效果，如：设定物体重力之后，物体会以重力加速度下落；设置两个接触物体的摩擦系数，会有相对摩擦力的效果。具有高度的人机交互功能，可在虚拟设备上直接设计具有实际功能的控制面板、各种控制按钮等，鼠标在仿真过程中可以模拟人手的功能对虚拟设备进行操作，如抓取、搬运货物等；在导入CAD模型的基础上，用户可对模型进行二次开发，设计完全符合用户的各项功能参数；支持与PLC编程软件链接，可以在不需要实际硬件PLC的情况下做PLC的编程训练，此种情况下不需要下载程序，可对程序进行实时调试，编程语言支持梯形图、顺序功能图与功能块图等多种格式；为实现虚实结合的仿真理念，软件具有与实际PLC硬件的通讯功能，可以用实际的PLC控制虚拟设备，使得所开发的虚拟设备更具实际意义，该模式调试的PLC程序可用于控制虚拟设备对应的真实设备，达到虚拟调试的功能，可节省设备开发时间与成本。可支持各主流品牌PLC。