FX2N系列PLC在MPS系統(tǒng)中的應(yīng)用

羅 明

(蘇州建設(shè)交通高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 蘇州 215104)

FX2N系列PLC在MPS系統(tǒng)中的應(yīng)用

羅 明

(蘇州建設(shè)交通高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 蘇州 215104)

本文介紹了模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)MPS的基本組成和工作流程，并選取了其中的上料檢測站進(jìn)行詳細(xì)研究，以三菱FX2N系列PLC為核心，對其控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析和設(shè)計。

MPS系統(tǒng)；PLC

1 引言

自動化技術(shù)在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中起著越來越重要的作用，模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)是集電氣控制技術(shù)、可編程控制器技術(shù)、氣動技術(shù)和傳感器技術(shù)等技術(shù)于一體的自動化集成控制設(shè)備，它能夠模擬工業(yè)生產(chǎn)中各類復(fù)雜的控制過程，正成為電氣控制類專業(yè)實踐教學(xué)最為實用的實訓(xùn)設(shè)備之一。

2 系統(tǒng)概述

本文以亞德客MPS05系統(tǒng)為例，研究PLC在模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用。MPS05由上料檢測、分揀搬運(yùn)、加工處理、存儲搬運(yùn)、工件裝配、分類存儲六個工作站組成，其中上料檢測站是主站,其余各站都是從站。

MPS05的工作過程如下：

（1）系統(tǒng)動作后，由上料檢測站開展對工件的檢測，檢測完成后，上料檢測站通過總線向上料搬運(yùn)站發(fā)出動作信號。

（2）分揀搬運(yùn)站收到信號后，檢測工件，并將合格的工件搬運(yùn)，送到加工處理站去，不合格的剔除。

（3）加工處理站按照檢測站傳來的檢測數(shù)據(jù)，選擇加工程序，對工件進(jìn)行加工。當(dāng)加工工作站完成加工后,向主站發(fā)送加工完成的信號。

（4）主站收到加工處理站完成加工的信號后，向存儲搬運(yùn)站發(fā)出信號，將已加工的工件搬運(yùn)到工件裝配站，進(jìn)行裝配。裝配工作完成后,工件裝配站向主站發(fā)送裝配完成信號。

（5）主站收到裝配完成的信號后，再次向存儲搬運(yùn)站發(fā)送信號，將裝配好的工件搬運(yùn)到分類存儲站，分類存儲站按指令進(jìn)行分類存儲。

系統(tǒng)中各工作站都配有獨(dú)立的PLC作為控制器進(jìn)行控制。各從站需要把本站的功能完成信號和功能準(zhǔn)備信號發(fā)送到主站，主站則根據(jù)各從站的狀態(tài)信號來實現(xiàn)對各從站的啟停控制。

3 系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作流程

3.1 上料檢測站

上料檢測站的主要部件包括料倉機(jī)構(gòu)、推料機(jī)構(gòu)、工件檢測機(jī)構(gòu)和工件傳送機(jī)構(gòu)等，其中電氣控制部分主要有可編程控制器、按鈕盒、開關(guān)電源、檢測工件顏色的光電傳感器、檢測材質(zhì)的電感式傳感器、電磁閥、磁感應(yīng)開關(guān)和報警燈等器件組成。

上料檢測站的工作過程如下：當(dāng)開始動作后，首先送料氣缸伸出，將料倉中的工件送到滑道上，然后檢測氣缸伸出，檢測工件是正面還是反面；檢測完成后，檢測氣缸縮回，送料氣缸也縮回；推料氣缸伸出，將工件推到滑道底部，然后縮回；滑道底部的傳感器檢測工件屬性，數(shù)據(jù)傳送，并信號傳送到第二站，通知上料搬運(yùn)站來取料，動作流程結(jié)束。

3.2 分揀搬運(yùn)站

分揀搬運(yùn)站的主要部件有機(jī)械手機(jī)構(gòu)、廢料倉機(jī)構(gòu)、開關(guān)電源、可編程控制器、按鈕、電磁閥及氣缸等。

分揀搬運(yùn)站的初始狀態(tài)為無桿氣缸在左位并保持，下降氣缸縮回，氣爪打開，推廢料工件縮回。開始工作后，首先下降氣缸伸出，手爪閉合抓取工件，下降氣缸縮回，對工件進(jìn)行分揀，若是合格工件，則無桿氣缸運(yùn)行到右位，將工件放到第三站的工位上；如是不合格工件，則無桿氣缸運(yùn)行到中位，將工件放置在廢料倉。并向下一站傳送工件信息，然后下降氣缸再次伸出，手爪打開，無桿氣缸返回到左位，動作流程結(jié)束。

3.3 加工處理站

加工處理站由加工機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)、傳感器、開關(guān)電源、可編程控制器、按鈕、電磁閥及氣缸等部件組成，它的主要功能是使用氣動分度盤來實現(xiàn)工件在四個工位之間的轉(zhuǎn)換。

加工處理站的工作過程如下：初始狀態(tài)下開始動作，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動90度，鉆孔氣缸上升，固定工件氣缸縮回，測量孔深氣缸上升；當(dāng)三氣缸上升、縮回到位，轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動，鉆孔氣缸下降，固定工件氣缸伸出，測量孔深氣缸下降；當(dāng)三氣缸下降、伸出到位，鉆孔氣缸上升，固定工件氣缸縮回，測量孔深氣缸上升；轉(zhuǎn)盤再次轉(zhuǎn)過一個工位，停止轉(zhuǎn)動，一個工作循環(huán)結(jié)束，待工件搬走后重復(fù)上述動作。

3.4 存儲搬運(yùn)站

存儲搬運(yùn)站由氣動機(jī)械手、輸送帶工作站（包括旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、傳送帶機(jī)構(gòu)、開關(guān)電源、可編程控制器、按鈕、電磁閥及氣缸等）組成，本站將上一站工件抓起，旋轉(zhuǎn)角度放入傳送工位，并傳送到下一站。

本站工作過程如下：從初始狀態(tài)開始動作，回轉(zhuǎn)氣缸左移到第三站的工件位置，雙軸氣缸伸出，然后多位置固定氣缸伸出，氣動爪夾緊工件，多位置固定氣缸縮回，雙軸氣缸縮回，回轉(zhuǎn)氣缸右移，多位置固定氣缸伸出，然后氣動爪松開工件，多位置固定氣缸縮回，傳送帶將工件傳送到第五站，待第五站收到工件返回信號后，傳送帶停止轉(zhuǎn)動，動作流程結(jié)束。

3.5 工件裝配站

工件裝配站主要由裝配機(jī)構(gòu)、裝料機(jī)構(gòu)、推料機(jī)構(gòu)、傳送機(jī)構(gòu)、開關(guān)電源、可編程控制器、按鈕、電磁閥和氣缸等組成，本站的主要功能是選擇要安裝工件的料倉，將工件從料倉中推出，完成裝配，然后傳送到下站去。

本站的工作過程如下：開始動作后氣墊滑道輸入工位檢測到有工件后，氣墊通氣并吹氣，將工件吹至裝配平臺，縱向夾緊氣缸伸出并保持，裝配平臺提升氣缸伸出并保持，橫向夾緊氣缸伸出并保持，擺動氣缸擺到裝配平臺位置，推小工件氣缸伸出并保持，擺動氣缸擺到小工件料倉位置，真空打開，推小工件氣缸縮回，擺動氣缸擺到裝配平臺位置，真空關(guān)，擺動氣缸擺到小工件料倉位置，縱向和橫向夾緊氣缸縮回，工件裝配好后等待取走，工件取走，裝配平臺缸下降，動作流程結(jié)束。

3.6 分類入庫站

分類入庫站由入庫機(jī)構(gòu)、倉庫機(jī)構(gòu)、開關(guān)電源、可編程控制器、觸摸屏、按鈕、電磁閥及氣缸等組成，本站按類型對工件進(jìn)行分類，將其推入倉庫存儲。

本站的工作過程如下：收到開始信號，伺服電缸移動到與第五站裝配平臺橫向位置，機(jī)械手?jǐn)[到第五站位置，伸出缸伸出，提升缸下降，氣爪夾緊，提升缸伸出，伸出缸縮回，機(jī)械手?jǐn)[到料倉位置，伺服電缸根據(jù)工件的類型移動到對應(yīng)的料倉位置，伸出缸伸出，氣爪松開，伸出缸縮回，伺服電缸移動到原點(diǎn)位置，動作流程結(jié)束。

3.7 通訊總線

MPS05使用DeviceNet Builder總線進(jìn)行通訊，總線如圖1所示：

圖1 通訊總線

4 上料檢測站的電氣控制設(shè)計

本節(jié)以上料檢測站為例，研究其控制系統(tǒng)的設(shè)計。根據(jù)系統(tǒng)輸入、輸出信號的性質(zhì)、點(diǎn)數(shù)和輸出元件工作電壓，可以選用三菱FX2N-48MR型PLC。

4.1 I/O元件地址分配表

在PLC接線和編程中，需要對I/O地址進(jìn)行定義，以便完成檢測站工作任務(wù)。根據(jù)上料檢測站的結(jié)構(gòu)和工作過程，可以確定輸入和輸出信號的性質(zhì)及點(diǎn)數(shù)，故上料檢測站的I/O元件地址分配表如下方表1所示。

表1 I/O地址分配

4.2 端口接線圖

根據(jù)上料檢測站I/O元件地址分配表的設(shè)定以及本站的工作任務(wù)，可以開展PLC系統(tǒng)I/O端口和其他電氣部件的接線。具體的端口接線圖如圖2所示。

圖2 I/O端口接線圖

4.3 工作流程圖

根據(jù)對上料檢測站的工作過程分析可知，本站的動作基本為順序控制，故可采用多種形式實現(xiàn)，本文僅以圖3所示方式來繪制工作流程圖。

圖3 工作流程圖

4.4 程序設(shè)計

根據(jù)4.3小節(jié)所設(shè)計的工作流程圖，本節(jié)采用繪制梯型圖的方式來實現(xiàn)編程，具體程序如圖4所示。經(jīng)過實際調(diào)試，圖4所示的梯形圖程序可以順利地完成本站的工作任務(wù)。

圖4 程序梯形圖

5 結(jié)語

本文對MPS系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作流程進(jìn)行了詳細(xì)分析，并對系統(tǒng)的第一站——上料檢測站，使用三菱FX2N系列PLC對其中的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，繪制了流程圖、編寫了程序，并進(jìn)行了驗證，經(jīng)現(xiàn)場調(diào)試，程序運(yùn)行正常穩(wěn)定，可以實現(xiàn)控制要求。

[1]劉增輝．模塊化生產(chǎn)加工系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2005．

[2]徐滬萍．基于MPS的自動加工線在線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計[J]．交通與計算機(jī)，2006，24(4)：105-107．

[3]牛麗，丁海波．基于PLC及現(xiàn)場總線的MPS系統(tǒng)控制[J]．工業(yè)控制計算機(jī)，2008，21(9)：85-86．

[4]王莉莉，馬云龍．基于DeviceNet通訊的亞德客MPS模塊化自動生產(chǎn)線的控制[J]．設(shè)計與研發(fā)，2013(19)：74-76．

Application of FX2N Series PLC in MPS

Luo Ming
(Suzhou Institute of Construction and Communications,Suzhou 215104,Jiangsu)

This paper introduces the basic composition and working process of the MPS.It selectes the material testing station for a fully study.Then it makes a detailed analysis and design on the control system by using FX2N series PLC which is made by MITSUBISHI.

MPS;PLC

TP273.5

A

1008-6609(2016)05-0071-03

羅明，男，江蘇蘇州人，碩士，講師，研究方向：單片機(jī)開發(fā)、PLC應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)、計算機(jī)應(yīng)用等。