工作中的MPS教程设计与构思-精品文档.docx

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1、工作中的MPS教程设计与构思基于工作经过的教学设计以供料站(图2)为例来介绍整体的教学经过。该课程的总体目的是使学生能根据机电一体化项目的要求，本人完成系统的安装、控制程序设计、系统运行调试以及故障诊断和排除。同时训练学生建立完好的系统概念，为毕业后从事机电一体化相关工作打下扎实的基础。在完成该目的时，可基于工作经过的思想从以几个方面来实现:(一)机械构造对于上料站来讲，其功能是将工件从料仓中搬运出来，并为下个工序做准备。该工作站由底板、PLC及控制面板、料仓模块、传输模块来组成。在学习和实践这部分的知识技能时，要求学生能分清每个部件的组成、构造、工作的基本原理。要求学生能用常用的绘图软件如A

2、UTOCAD等将机构绘制出来，同时根据绘图标准标出尺寸及装配要求等。(二)气动回路图首先提示学生找到执行元件，然后再找出各执行元件对应的控制元件，进而画出对应的气动回路。常见的执行元件有:单/双作用气缸、摆缸、吸盘、气爪等。在电气动中的控制元件有:5/2单控电磁阀、5/2双控电磁阀及5/3双控电磁阀等。这些元件不仅要求从外形上区分和识别出来，还要求熟悉这些元件的工作原理。如5/2单控电磁阀与5/2双控电磁阀的特性，5/3“O型电磁阀与5/2单控或双控阀的区别。在绘制气动回路时要求把握常见的气动回路软件的使用，如FESTO公司的FluidSIM软件。上料站的气动回路如图3。(三)电气控制接线在考

3、虑电气控制接线时，必须考虑PLC的品牌为三菱系列，其输入输出均为低电平有效。对于PLC的输入信号，常见的有按钮、行程开关、各种传感器等。按钮、行程开关类的信号，在接入PLC时，重点关注PLC的输入特性即可。而对于传感器来讲，要注意区分该传感器输出特性是PNP还是NPN的类型。由于PNP输出为高电平有效，不能够直接将其输出接到三菱PLC的输入口，必须借助于中间继电器来进行转换。而NPN的传感器输出为低电平有效，所以能够直接将其输出端口接到PLC的输入口。在FESTO公司的的MPS中，传感器均为FESTO传感器，为PNP类型，必须经过中间继电器来进行转换。接线如图4。在该MPS中，输出设备主要有电

4、磁阀线圈、指示灯、直流电机等。下面图5为例来讲明FX2NPLC与输出设备的连接方法。对于电机类的驱动设备，PLC不能直接进行驱动，必须通过中间继电器来进行转换，其他输出点的连接方法类似。在绘制输入/输出接线图时，要求学会使用常用的电气图绘制软件，如PCschematic软件(由丹麦开发的基于WINDOWS环境的CAD软件)、AutoCADElctrical软件等。PLC输入/输出地址表对于输入部分，主要有传感器信号和按钮信号，而传感器信号又可分为执行元件上(如气缸、摆缸、吸盘)的位置检测信号，工件属性的检测信号两种。对于气缸的位置信号，可手动操作气缸，拉动气缸或让气缸运动，观察PLC输入口的指

5、示灯来识别地址。对于工件的检测传感器来讲，用相应工件使传感器信号发生变化，观察PLC输入口的指示灯来识别。对于输出部分，主要有电磁阀的线圈信号，直流电动机(利用中间继电器进行转换)，指示灯等。输出地址的检测，可利用编程软件采用“强迫Y输出的方式来检测。地址如下表1:控制要求及程序控制在实际的生产流水线上，机电系统的运行方式，有手动方式和自动方式之分，手动方式主要是检查系统接线能否正确，或对系统进行人为控制、或对系统进行点动工作(JOG)，在手动时，每按一下开场按钮，工序将逐一向前推进的形式。自动形式:主要是对系统进行单循环控制或对系统进行多循环控制。单循环:在原点位置按下开场按钮后，实现一个循

6、环的自动运转，然后从原点停止运作的形式。中途按下停止按钮后，此工序停止。再次按下开场按钮后，从此工序开场继续运作，直到原点自动停止。连续循环:在原点位置按下开场按钮后，开场重复地连续运转。按下停止按钮后，一直运转到原点，停止动作。例如给定条件如下:1启动条件:料仓中有工件;2初始位置:推动缸伸出;摆动缸在左侧;真空泵关闭;3给定动作顺序:摆动缸右摆推动缸回缩摆动缸左摆吸气推动缸伸出摆动缸右摆放气摆动缸左摆等待2秒根据以上要求，根据STL(StateTransferLanguage)编程思路，可先画出单循环的SFC(SequentialFunctionChart)，如图6，然后将SFC转化为ST

7、L，进行程序的调试。在该经过中，学生能够亲身体会STL编程，并且在实验装置动作的经过中更深地体会该编程方法。所以，在指导学生利用MITSUBISHIFX2N48MRPLC进行编程控制时，首先引导学生进行单循环的控制，然后在单循环的基础上进行手动控制。将单循环程序改良为手动控制程序时，只需在每一步条件转移的地方加上手动控制的按钮信号即可。而将单循环程序改良为连续循环程序时，第1步将单循环的启动信号变成一个保持的长信号即可，然后还能够在这个连续循环的基础上加上计数器，使其能连续运行一定的次数，或者在每两次的循环之间加上一个定时器，这样能够循序渐进地教会学生考虑:怎样使用计数器?怎样使用定时器?避免

8、了先讲纯理论然后再做实践的脱节感。除了采用STL编程外，还可在此基础上引导学生直接利用SFC编程，或者利用SHIFT指令、STEPBYSTEP等编程方法进行程序的编写和调试。在调试程序经过中，还能够人为设置故障，如松开某个传感器让其检测不到信号、调解某个节流阀让气缸没法运行、变更电气接线地址等，培养学生在整个实践经过中灵敏应变，加强分析问题和解决问题的能力。小结根据工作经过中的思路对学生进行机械构造、气动回路、电气接线、编程及调试运行能力的培养，使学生能站在系统的角度去分析问题、考虑问题进而解决问题。由于该系统涵盖了机电一体化专业学习中所涉及的气动技术、电机的控制、传感器的使用、PLC(可编程控制器)等多种技术，给学生提供了一个典型的综合实践环境。使学生将曾学过的众多单科专业知识在这里得到全面认识和使用，并使其获得综合训练和互相提升。采用基于工作经过的方法来设计该课程的教学，符合学生的认知规律和职业成长需求，学生兴趣较浓，能够边学边操作，对于有疑问的地方可亲身操作来检验。同时，PLC的编程几乎没有固定的答案，实现同一种目的能够采用多种不同的方法，因而在该课程的教学中老师应鼓励学生自由探索、大胆质疑，及时提出本人的看法和见解，只要学生分析得有道理，即便与原方案有相违犯的地方，也应该予以肯定。当学生完成了某一任务后，能够相互沟通探索，汲取别人的长处，总结并共同提高。