對機電體化自動裝配教學(xué)生產(chǎn)線的應(yīng)用探析

1、對機電體化自動裝配教學(xué)生產(chǎn)線的應(yīng)用探析 機電一體化自動裝配教學(xué)生產(chǎn)線的應(yīng)用概要我校2004年建成的me093399機、光、電一體化自動裝配教學(xué)系統(tǒng),4年多來為機電一體化、電氣自動化、機械制造與自動化專業(yè)的1000多學(xué)生進(jìn)行了實驗和實訓(xùn),對機電一體化專業(yè)學(xué)生還進(jìn)行了畢業(yè)實習(xí)、綜合實訓(xùn)等實踐環(huán)節(jié),多年的運行實踐證明,該教學(xué)生產(chǎn)線建設(shè)符合實際、達(dá)到了專業(yè)能力培養(yǎng)的要求,尤其對各種技術(shù)的綜合應(yīng)用是一個很好的平臺。me093399機、光、電一體化自動裝配教學(xué)系統(tǒng)是一套完整、靈活、模塊化易擴(kuò)展的教學(xué)實訓(xùn)系統(tǒng),根據(jù)教學(xué)和生產(chǎn)需要,從簡單到復(fù)雜,從零部件到整機。系統(tǒng)利用多種機械傳動方式,模擬完成現(xiàn)代化裝配過程

2、的柔性生產(chǎn)系統(tǒng),實現(xiàn)電氣控制、各種傳感器的應(yīng)用和現(xiàn)代生產(chǎn)中的組態(tài)控制、工業(yè)總線控制等。 2機電一體化自動裝配教學(xué)生產(chǎn)線組成和工藝流程機電一體化自動裝配教學(xué)生產(chǎn)線(見圖1),它的組成框圖(見圖2),其作用是通過對一個簡單部件的裝配、模擬噴漆、烘干和通風(fēng)、集中檢測、分揀、升降電梯、多層貨架等實現(xiàn)手動和自動的運行來模擬實際生產(chǎn)線的過程,整個生產(chǎn)線的控制分為8個模塊和一個總控平臺,自動運行時用profibus總線連接總控和各分站的通訊。實現(xiàn)自動裝配。 整個控制系統(tǒng)由八個移動平臺模塊和一個主控平臺組成。工藝流程包括(1)備料機械手單元;(2)下料單元;(3)加蓋單元;(4)穿銷釘單元;(5)模擬單元;(

3、6)檢測單元;(7)分揀單元與廢料單元;(8)升降電梯及疊層倉庫單元。 控制系統(tǒng)(見圖2)由一個主控平臺組成,主站和從站之間采用profibus總線通訊連接,主站和上位機pc機串行總線連接可以進(jìn)行組態(tài)控制。pc機和各個從站采用pc/pci轉(zhuǎn)接電纜進(jìn)行編程、調(diào)試和維修。主站主要由西門子研一300;profibus連接器profibusdp 20,主控平臺還包含空氣壓縮機、空氣凈化裝置、壓力調(diào)節(jié)與控制閥電源控制與保護(hù)電器等組成。八個單元的電氣系統(tǒng)控制由八個移動平臺控制,主要包括西門子研一200plc,profibus dp模塊em277與主站進(jìn)行通訊,移動平臺還包括自動厚動旋鈕開關(guān)、啟動/停止、急

4、停按鈕和電源插座和指示燈,模擬和集中檢測單元還擴(kuò)展了模擬量輸入模塊,模擬量輸出模塊;移動平臺還對輸入和輸出的狀態(tài)進(jìn)行了u、d顯示。 每個單元的plc輸入設(shè)備可分為兩類:一類是本機的輸入信號包括移動控制平臺的旋鈕、開關(guān)和急停信號以及該單元機械本體的各種傳感器信號和起限位和超程、位置檢測的微動開關(guān)信號等,另一類就是通過profibus總線通訊的上位機有關(guān)變量信號;每個單元的plc輸出大多是繼電器輸出形式,對比較輕的負(fù)載如控制氣缸的電磁閥、指示燈和地層傳送帶電機和多層貨架的傳送帶電機等可以由plc的輸出繼電器直接驅(qū)動,但對負(fù)載比較重的各種機械手的運動,有正、反轉(zhuǎn)控制需要的電機等電路設(shè)計由plc輸出驅(qū)

5、動中間繼電器再驅(qū)動直流電機。 3項目設(shè)計及應(yīng)用該教學(xué)生產(chǎn)線的實際運行證明,系統(tǒng)以自動化的物料傳輸和裝配為對象,體現(xiàn)了常用的控制方法、機械傳動原理的應(yīng)用、驅(qū)動裝置的選擇、各個模塊的調(diào)試及利用plc軟件進(jìn)行編程、在線監(jiān)控、故障診斷與維修。 系統(tǒng)涵蓋電工電子技術(shù)、機床電氣與plc、機械設(shè)計基礎(chǔ)、自動檢測技術(shù)、液壓與氣動技術(shù)、伺服驅(qū)動與控制、機電一體化技術(shù)和現(xiàn)代制造技術(shù)、過程控制技術(shù)課程的實驗實訓(xùn)。 解決了學(xué)生掌握常見機械零件的設(shè)計、測繪和零、部件及整機的裝配調(diào)試技能;培養(yǎng)機電一體化中的機構(gòu)和整機的設(shè)計與創(chuàng)新能力;掌握按設(shè)備的工藝流程選用控制方法、plc編程控制能力;培養(yǎng)學(xué)生自動生產(chǎn)線的故障分析和排除

6、能力;掌握多種技術(shù)的綜合應(yīng)用能力;熟悉先進(jìn)制造技術(shù)的組成和過程;使學(xué)生在較短的時間內(nèi)熟悉現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)過程,快速適應(yīng)實際生產(chǎn),對更新現(xiàn)代教學(xué)手段起到了示范性作用。 該教學(xué)生產(chǎn)線的實際運行,使學(xué)生在機械傳動原理、氣壓傳動與控制、電氣傳動與控制、組態(tài)與計算機控制、軟件的應(yīng)用方面應(yīng)用能力得到提高。該教學(xué)生產(chǎn)線的實際運行,通過有關(guān)傳感器、光電編碼器、光柵尺位置檢測裝置,滿足自動檢測課程的實驗實訓(xùn)需求;實現(xiàn)了直流電機速度、三相交流異步電機的變頻調(diào)速和全數(shù)字交流伺服電機、步進(jìn)電機等驅(qū)動系統(tǒng)的應(yīng)用;靜音壓縮機、空氣過濾和減壓控制閥、單向截流閥、雙作用氣缸、無桿氣缸、擺動氣缸和真空發(fā)生器,滿足了氣動傳動系統(tǒng)的

7、實驗和實訓(xùn)。 4 profibus總線應(yīng)用通過對系統(tǒng)中西門子profibus總線和step/win32編程軟件的長期使用,通過在該教學(xué)生產(chǎn)線上的長期教學(xué)實踐,使我們對profibus總線應(yīng)用有了比較深刻的認(rèn)識和體會。 (1)profibus總線實現(xiàn)了現(xiàn)場設(shè)備和中央控制器之間的雙向、高速和實時通訊,編程簡潔方便。 從站分配地址后,在主站直接引用從站的vw,不需另外編程。 (2)應(yīng)用profibus總線控制,硬件連線簡單,只需采用一根通訊線就可以將8個從站和一個變頻器連接起來,硬件組態(tài)簡單,在設(shè)備安裝和調(diào)試過程中,大大減少了接線的工作量,同時使設(shè)備運行更加可靠,提高了整個系統(tǒng)的性能,大大降低了設(shè)備因線路引起的故障率。 (3)各模塊之間通過profibus總線將各自的狀態(tài)和檢測單元的信息告訴到相關(guān)單元,信息傳送速度快,準(zhǔn)確無誤,保證了生產(chǎn)線的正常運行。 (4)每個工位都采用各自的s7200控制,大部分功能在本地實現(xiàn),都有手動和自動選擇,方便對每個模塊的工藝流程掌握和分析,若該模塊出現(xiàn)異常時能及時停機,并將情況傳到主站,即使網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障,也能完成本次的控制,不會出現(xiàn)誤動作,保護(hù)了設(shè)備和人身安全。 (5)采用p