MPS系统安装搬运站单元及立体存储站的设计与PLC控制.pdf

陕西国防学院机电系毕业设计论文

MPS系统安装搬运站单元及立体存储站的设计与PLC控制

摘要

MPS（ModularProductionSystem）模块化生产加工系统，是一套开放式的设备，是

由上海英集斯自动化有限公司研制的设备，用户可根据自己的需要选择设备组成单元的数

量、类型。多个单元组成的MPS系统可较为真实的模拟出一个自动生产加工流水线的工

作过程。

本设计主要研究的是安装搬运单元及立体存储单元的动作和通信，安装单元在整个系

统中，起着向其立体存储单元搬运加工好工件的作用，它的功能是按照要求将工件放置等

待建工站加工后，并检测出工件的颜色，最后将其提升到输出工位，等待下一个工件单元

来取。其中，反射式光电接近开关用于检测工件的有无；漫反射式光电接近开关用于检测

工件颜色。该工作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电磁控制

或手动控制。各执行机构的逻辑控制功能是通过PLC控制实现的。

关键词：MPS；PLC；传感器；气动；步进电机

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1绪论

1.1MPS模块化加工系统的简介

模块化生产加工系统（MPS,ModularProductionSystem）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，用户可以根据生产需要选择设备组成单元的数

量、类型，最少是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、传感器应用技术、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的就将理

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。

1.2MPS的基本组成及其功能

多个单元组成的MPS系统可以较为真实的模拟出一个自动生产加工流水线的工作过

程。如图1.1所示。

图1.1多各单元组成的MPS系统

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其中，每个工作单元都可以自成一个独立的系统，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。

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、物体的材质和物体的高度等。传感器技术是机电一体化技术的关键技

术之一，是现代工业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，用户可以根据需要选择不同厂家的PLC（上海英集斯公司主要使用三菱公司的

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，但学生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。

MPS设备给学员提供了一个开放式的学习环境，虽然各个组成单元的结构已经固定，

但是，设备的各个执行机构按照什么样的动作顺序执行、各个单元之间如何配合、最终使

MPS模拟一个什么样的生产加工过程、MPS作为一条自动生产流水线具有怎么样的操作

运行模式等，学员都可以根据自己的理解，运用所学的理论知识，设计出PLC控制程序，

使MPS设备实现一个最符合的自动控制过程。

MPS系统中每个单元都具有最基本的功能，学员可在这些基本功能的基础上进行流程

编排设计和发挥。MPS系统的基本组

成单元主要有：上料检测单元、操作手

单元、加工单元、安装单元、安装搬运

单元、立体存储单元、机械手单元。下

面以上料检测单元为例