摘 要

随着我国制造业水平的提高、现代工业的产业升级，各个产业对生产线的柔性水平也提出了更高的要求。当前，现代制造业呈现出品种多、规模大的特点，这也使得生产线的自动化显得极为重要。

本文在分析了国内外一些常见的自动化生产线之后，首先基于模块化的方法，对模拟生产线的加工模块、搬运模块、分拣模块的总体工艺流程进行了分析，初步确定了系统的运行要求和结构布局，明确了各模块系统对应的功能要求及实现方案。在此基础上，设计了三个模块的气动系统和控制系统。最后，采用西门子S7-300PLC与传感器相结合的方法实现了对各模块的有序控制，以此来实现各模块的模拟操控。模块间的通讯通过PROFIBUS现场总线技术实现。

关键词：MPS自动生产线；作业流程模拟；气动技术；PLC控制

Abstract

With the progress and upgrade of the modern manufacturing technology in industry, the flexibility of processing line are required to be in a higher standard. At present, the modern manufacturing industry presents to be rich in kinds and large of scale, which also makes the automation of production line extremely important.

Basing on the approach of modular, this thesis analyzes the whole process flow of the production line which includes processing unit, handling unit and sorting unit after analyzing some common automated production lines at home and abroad. The operational requirements and structural layout of the system are initially determined, and the corresponding functions and implementation methods of each part are clarified, too. On the basis, the pneumatic system and the control system of three modules are designed. Finally, the combination of sensors and Siemens S7-300 PLC is used to achieve the orderly control of each module, which also achieves the simulation control of the module. The communication between modules is realized by PROFIBUS.

Key Words：MPS automatic processing line; simulation of working process; pneumatic technology; PLC control

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题研究意义及国内外现状 1

1.1.1 研究意义 1

1.1.2 国内外研究现状 1

1.2 课题研究目的及主要内容 2

1.2.1 研究目的 2

1.2.2 主要内容 2

第2章 MPS自动生产线模拟系统总体设计 4

2.1 MPS自动化生产线加工搬运和分拣模块总体方案设计 4

2.1.1 加工模块功能设计 5

2.1.2 搬运模块功能设计 7

2.1.3 分拣模块功能设计 8

2.2 控制系统设计 8

2.3 本章小结 8

第3章 各模块气动系统设计 10

3.1 气动回路设计 10

3.1.1 加工模块气动回路设计 10

3.1.2 搬运模块气动回路设计 11

3.1.3 分拣模块气动回路设计 11

3.2 运动过程分析 12

3.3 气动执行元件 12

3.3.1 吸盘及真空发生器组件选型计算 13

3.3.2 加工模块气缸的选型计算 14

3.3.3 搬运模块气缸的选型计算 17

3.3.4 分拣气缸G1、G2的选型计算 18

3.4 控制元件选择 19

3.4.1 方向控制阀 19

3.4.2 流量控制阀 20

3.4.3 压力控制阀 20

3.5 辅助元件选择 20

3.5.1 消声器的选择 20

3.5.2 管件及管接头的选择 21

3.5.3 传感器 21

3.6 气源部分选择 21

3.6.1 空压机选择 21

3.6.2 气动三联件的选择 23

3.7 本章小结 23

第4章 MPS自动化生产线控制系统设计 24

4.1 PLC硬件选型及模块间通讯 24

4.1.1 PLC硬件选型 24

4.1.2控制系统通讯实现 24

4.2 加工模块控制系统设计 25

4.2.1 加工模块控制流程设计 25

4.2.2 加工模块监控点设计 25

4.3 搬运模块控制系统设计 25

4.3.1搬运模块控制流程设计 25

4.3.2 监控点设计 26

4.4 分拣模块控制系统设计 26

4.4.1分拣模块控制流程设计 26

4.4.2 监控点设计 26

4.5 本章小结 27

第5章 MPS自动化生产线模拟系统经济性分析 28

第6章 总结与展望 29

6.1 总结 29

6.2 展望 29

参考文献 30

附录A 31

附录B 34

附录C 35

附录D 38

附录E 41

致谢 42

第1章 绪论

1.1 课题研究意义及国内外现状

1.1.1 研究意义

当下，MPS自动化生产线显然是当今工业生产必然研究趋势。MPS自动化生产线已然被全球范围内的车企、电子信息以及电子器件制造公司、货物运输及存储公司广泛使用。这种技术所带来的便捷、高效为公司所看重。具体代表为重吨位车辆的冲压自动化系统以及与之匹配的器件、机器人自检车辆及启动器安装自动化系统以及与之匹配的器件、AGV货品运输及存储自动化系统以及与之匹配的器件等，以上所提及的器械由于MPS自动化生产线的存在，对其相关行业的发展有着极为深远的影响和显而易见的促进作用。

但是当下我国模块化自动化生产线还没有成型，有许多产业的自动化生产线柔性不高，很难有较高的效率，因此，关于模块化自动化生产线必须要进行进一步的探究。

1.1.2 国内外研究现状

1. 自动生产系统的研究现状

当下，随着各行各业的发展，其自动化的程度也越来越高，尤其对于食品行业，药物制造行业，电子设备生产行业，更是极为重要的一环。自动化生产线的使用使得这些单位在运转上更为快捷，降低了人为因素带来的干扰同时也保证了商品及货物的安全性。现在的自动化水平不断提升，对于自动化系统的研究也不止国内在做。就拿德国的FESTO当成范例，它对于自动化系统及相关技术作了较为深入的研究，保留了工业生产的特点，并且将传感器相关技术，机械控制及相关技术融为一体，互为引用，使之能够相辅相成，给予研究者新的思路和更加广阔的研究空间。