模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)中搬運(yùn)分揀站設(shè)計(jì)【5張CAD圖紙+畢業(yè)論文+程序】

模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)中搬運(yùn)分揀站設(shè)計(jì)

43頁 16000字?jǐn)?shù)+論文說明書+5張CAD圖紙【詳情如下】

GOTPLC程序.zip

MPS第六站框圖.doc

MPS系統(tǒng)操作手冊(cè).doc

分類站IN（三菱）.dwg

分類站OUT-A（三菱）.dwg

分類站OUT（三菱）.dwg

分類站氣動(dòng)原理圖.dwg

實(shí)驗(yàn)20.zip

實(shí)驗(yàn)21.zip

總裝圖.dwg

模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)論文.doc

1引言

MPS(modularize process system)即模塊化生產(chǎn)系統(tǒng), 是一個(gè)集機(jī)、電控制技術(shù)于一體的綜合性自動(dòng)化控制系統(tǒng),囊括了電機(jī)驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)、PLC(可編程控制器)、傳感器等多種技術(shù), MPS體現(xiàn)了機(jī)電一體化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。MPS設(shè)備是一套開放式的設(shè)備，最多可由9個(gè)單元組成，最少時(shí)一個(gè)單元即可自成一個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)。MPS系統(tǒng)一般有6個(gè)工作站, 它們分別為上料檢測(cè)工作站、上料搬運(yùn)工作站、加工處理工作站、工件裝配工作站、存儲(chǔ)搬運(yùn)工作站和分類存儲(chǔ)工作站。由多個(gè)單元組成的系統(tǒng)可以體現(xiàn)出自動(dòng)生產(chǎn)線的控制特點(diǎn)。

PLC是專門為工業(yè)過程控制而設(shè)計(jì)的控制設(shè)備，各工作站均采用獨(dú)立的PLC 進(jìn)行控制，在工業(yè)控制領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛。

1.1  課題研究背景

在有6個(gè)單元組成的MPS系統(tǒng)中，綜合應(yīng)用了多種技術(shù)知識(shí)，如氣動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、PLC控制技術(shù)等。利用該系統(tǒng)，可以模擬一個(gè)與實(shí)際生產(chǎn)情況十分接近的控制過程。本次的課題就是在我們學(xué)校擁有MPS設(shè)備的背景下完成的。

1.2  模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)

模塊 (module) 及模塊化 (modularity) 的概念最初來源于產(chǎn)品生產(chǎn)領(lǐng)域, Starr于1965年在 《哈佛商業(yè)評(píng)論》 上提出了一個(gè)全新的概念—模塊化生產(chǎn) (modular production) 。在有形產(chǎn)品生產(chǎn)和計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)過程中, 模塊概念得到了廣泛的應(yīng)用。Starr(1965)指出, 為滿足用戶對(duì)于產(chǎn)品種類最大化的需求, 企業(yè)要發(fā)展模塊化生產(chǎn)的能力和與之相匹配的管理能力。此后, 模塊的定義幾經(jīng)變化, 內(nèi)容逐步充實(shí)擴(kuò)大, 涵蓋范圍也越來越廣。

1.2.1  模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)的概念

所謂模塊, 引用最多的是Baldwin和Clark的定義: 指可組成系統(tǒng)的, 具有某種確定獨(dú)立功能的半自律性的子系統(tǒng), 可以通過標(biāo)準(zhǔn)化的界面結(jié)構(gòu), 與其它功能的半自律性子系統(tǒng)按照一定的規(guī)則相互聯(lián)系而構(gòu)成的更加復(fù)雜的系統(tǒng)[ 1 ]。模塊化是指把一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)或過程根據(jù)系統(tǒng)規(guī)則分解為能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)的半自律性子系統(tǒng)的過程；或者是按照某種聯(lián)系規(guī)則, 將可進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)的子系統(tǒng)統(tǒng)一起來構(gòu)成更加復(fù)雜的系統(tǒng)或過程, 這樣通過模塊化, 一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)就可以分解為一系列相互獨(dú)立的具有特定功能價(jià)值的模塊。在遵循統(tǒng)一界面規(guī)定的前提下, 各模塊進(jìn)行半自律性獨(dú)立動(dòng)作, 同類模塊之間可進(jìn)行替代, 從而可根據(jù)需要, 組成不同的復(fù)雜系統(tǒng)。青木昌彥的定義認(rèn)為, 對(duì)具有可分解性的系統(tǒng)各部件聯(lián)系規(guī)則的六種“模塊化操作”, 可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)的創(chuàng)新[ 2 ]。

1.2.2  模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)的發(fā)展史

　人類對(duì)柔性制造模式的探索, 從最初的組合機(jī)床生產(chǎn)線到20世紀(jì)70年代興起的柔性化制造系統(tǒng)(FMS), 再到80年代的柔性化制造工廠(FA)、計(jì)算機(jī)集成制造(CIM)和后來在日本廣為流行的細(xì)胞式生產(chǎn)系統(tǒng)(Cell Production System), 都已經(jīng)經(jīng)歷了幾十年[ 3 ]。每一種制造方式的研究都能找到大量的相關(guān)文獻(xiàn)。

 20世紀(jì)90年代以后, 模塊化生產(chǎn)受到矚目。哈佛大學(xué)商學(xué)院的Ballwin和Clark于1997年在哈佛商業(yè)評(píng)論上發(fā)表一篇題為“模塊化時(shí)代的管理”的文章, 模塊和模塊化的研究日益引起學(xué)者重視。Ballwin和Clark于2000年指出, 模塊化具有時(shí)代的革命性意義, 當(dāng)今產(chǎn)業(yè)已經(jīng)步入模塊化技術(shù)快速發(fā)展時(shí)期。近年來, 模塊化理論越來越應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域, 尤其是制造業(yè), 出現(xiàn)了“模塊化的生產(chǎn)”的概念。在傳統(tǒng)生產(chǎn)模式下, 市場(chǎng)需求的多品種、小批量的特點(diǎn)給企業(yè)造成很大壓力, 企業(yè)在增加柔性的同時(shí), 又往往不得不接受成本上升的事實(shí)。但在模塊化生產(chǎn)方式下, 企業(yè)只需在統(tǒng)一的產(chǎn)品界面標(biāo)準(zhǔn)上安插不同的產(chǎn)品模塊就能實(shí)現(xiàn)目的, 不僅成本低, 而且最大限度地實(shí)現(xiàn)了顧客價(jià)值, 提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。模塊化的思想給柔性制造帶來新的理念, 它打破了傳統(tǒng)柔性制造的一貫做法, 將對(duì)制造業(yè)的發(fā)展帶來深刻影響[ 4 ]。

1.2.3  模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

我們實(shí)驗(yàn)室的MPS生產(chǎn)系統(tǒng)是以電感應(yīng)式傳感器、光電傳感器、漫射式光電傳感器為輔助元件，用這些元件來采集開關(guān)數(shù)字信號(hào)。然后把這些數(shù)字信號(hào)輸入核心部件PLC的輸入印象寄存器，通過里面的程序處理輸入信號(hào)，最后把處理的結(jié)果送給輸出印象寄存器，來驅(qū)動(dòng)電機(jī)、氣動(dòng)控制元件、氣動(dòng)執(zhí)行元件和機(jī)械手等。

PLC直接與MPS自動(dòng)線相連，處理從自動(dòng)線輸入的各種位置及檢測(cè)信號(hào)，同時(shí)根據(jù)自動(dòng)線的運(yùn)行情況，輸出各種控制信號(hào)，控制自動(dòng)線上的各種氣缸工作，吸盤的吸放和電機(jī)的起、停等。

1.2.4  模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)的特點(diǎn)

傳統(tǒng)的柔性制造模式都致力于單個(gè)企業(yè)內(nèi)部設(shè)計(jì)和制造過程效率的提高, 在縮短響應(yīng)時(shí)間方面非常有限, 而模塊化生產(chǎn)能在更大程度上提高響應(yīng)速度, 表現(xiàn)在:

(1) 模塊化生產(chǎn)往往突破了單個(gè)企業(yè)的限制, 在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源整合, 各個(gè)模塊制造商和模塊整合商為了在競(jìng)爭(zhēng)中取勝, 都專注于提高各自模塊的核心競(jìng)爭(zhēng)力, 集中力量, 不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短設(shè)計(jì)和制造周期。

(2) 模塊化生產(chǎn)使同步化操作成為可能, 從而縮短總的交貨時(shí)間。

 (3) 產(chǎn)品的模塊被生產(chǎn)出來之后, 再根據(jù)所接到客戶訂單要求, 在模塊組裝企業(yè)或再下游環(huán)節(jié)進(jìn)行組裝, 從而實(shí)現(xiàn)延遲生產(chǎn)。

 (4) 創(chuàng)新: 就是設(shè)計(jì)者能夠修改模塊。在增量創(chuàng)新中, 模塊的核心技術(shù)和模塊之間的界面規(guī)則都沒有重大變化。

(5) 核心: 就是要模塊內(nèi)部的核心技術(shù)發(fā)生變化, 但界面規(guī)則并沒有變化。

   （6）焦點(diǎn): 成為關(guān)注的重點(diǎn), 而產(chǎn)品的制造過程則被放到了關(guān)注的次要位置, 于是簡(jiǎn)化了生產(chǎn)環(huán)節(jié), 從而降低了成本, 降低了價(jià)格, 增強(qiáng)了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。隨著模塊化技術(shù)的革新, 模塊化的產(chǎn)品生產(chǎn)被轉(zhuǎn)移到了勞動(dòng)力低廉的發(fā)展中國(guó)家, 勞動(dòng)力成本大大降低。

結(jié)束語

本設(shè)計(jì)以我們實(shí)驗(yàn)室的MPS系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對(duì)該系統(tǒng)的硬件進(jìn)行了系統(tǒng)的論述。在老師的指導(dǎo)和自己的努力之下，我對(duì)MPS系統(tǒng)有了進(jìn)一步的了解。對(duì)該系統(tǒng)分析完了之后與編程員協(xié)作進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，該系統(tǒng)的運(yùn)行得到了良好的實(shí)際效果，模擬了一個(gè)與實(shí)際生產(chǎn)情況十分接近的控制過程，使我在學(xué)習(xí)的過程中很自然地就將理論應(yīng)用到了實(shí)際中。

本設(shè)計(jì)主要完成了以下幾方面的工作：

(1) 完成MPS生產(chǎn)系統(tǒng)的總體方案的設(shè)計(jì)和總體布局；

(2) 編制MPS系統(tǒng)的信號(hào)流程圖；

(3) 完成系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)；

(4) 完成通訊接線板PCB板設(shè)計(jì)；

(5) 給出編程定義地址并配合軟件設(shè)計(jì)人員完成系統(tǒng)整合。

致  謝

本課題的研究工作是在陸寶春教授和王榮林老師的關(guān)懷和指導(dǎo)下完成的。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的三個(gè)月的時(shí)間里，王老師在學(xué)習(xí)上給了我悉心的指導(dǎo)，生活上給了我深切的關(guān)懷，使我在各方面能力都有了很大提高。兩位老師嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的治學(xué)態(tài)度，深邃的洞察力，高度的責(zé)任心和敬業(yè)精神，平易近人的工作作風(fēng)，一直深深的影響和激勵(lì)著我，使得我在學(xué)習(xí)和生活上受益匪淺。在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成之時(shí)，謹(jǐn)向恩師們表示最衷心的感謝，并致以崇高的敬意。

同時(shí)，我要感謝學(xué)校給我們提供了良好的工作平臺(tái)和工作環(huán)境。

其次，我要感謝我的同學(xué)劉玄和顧俊峰在學(xué)習(xí)和生活上都給了我無微不至的關(guān)懷和照顧，我所取得的成績(jī)與他們的支持和幫助是分不開的。最后，要特別感謝我的家人在精神和物質(zhì)上的關(guān)心、支持和幫助，使得我能夠安心致力于學(xué)習(xí)和工作

參 考 文 獻(xiàn)

[1] BULDW INC. CLARKB the Power of Modularity [M]. M IT Press, Cambridge MA. Design Rules, 2000, 1 (1).

[2] 青木昌彥. 模塊化- 新產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的本質(zhì)[M]. 北京: 中信出版社, 2002: 113 -1261.

[3] 張進(jìn)秋,等. 可編程控制器原理及應(yīng)用實(shí)例[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[4] 胡學(xué)林. 可編程控制器教程（基礎(chǔ)篇）[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2003.

[5] 張萬忠,等. 電器技術(shù)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[6] 詹友剛. Pro/ENGINEER英文野火版3.0 [M] 北京：機(jī)械工業(yè)出版，2006. 

[7] 李桂. 電器及控制[M]. 重慶：重慶大學(xué)出版社，1993.

[8] 鄭萍. 現(xiàn)代電器控制技術(shù)[M]. 重慶：重慶大學(xué)出版社，2000.

[9] 方承遠(yuǎn). 工廠電器控制技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.

[10] 安玉景等. 電子技術(shù)[M]. 北京：人民郵電出版社，1998.

[11] 唐競(jìng)新. 模擬電子基礎(chǔ)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2001.

[12] 王遠(yuǎn). 模擬電子技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[13] 王兆以. 傳感器技術(shù)[M]. 北京：科學(xué)技術(shù)出版社，2001.

[14] 王國(guó)中. 液壓與氣壓傳動(dòng)[M]. 廣州：華南理工大學(xué)出版社，2002.

[15] 呂炳仁. Protel99 SE[M]. 天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，2006.