成绩
南京工程学院
实训实习报告
实训课程名称现场总线及人机界面应用
专业自动化（系统集成）
班级D自集成092
小组第二小组
姓名吴娟（233090211）
组员姓名杨进萍、严云娟
设计地点基础实验楼C315
指导教师盛国良、程啟华
工程基础实验与训练中心
设计起止时间：2012年12月10日至2012年12月21日
目录
一、摘要 (3)
二、模块化生产制造系统概述 (3)
2.1模块化生产制造系统各单元的基本功能 (3)
2.2模块化生产制造系统结构图 (4)
三、供料单元设计过程 (4)
3.1供料单元的工作过程描述： (4)
3.2、器件选型 (4)
3.3、I/O点分配表 (7)
3.5、状态流程图 (9)
3.6、程序 (9)
四、安装、调试说明 (9)
4.1通电前设备检查 (9)
4.2设备调试 (9)
4.3通电调试过程中故障分析 (10)
六、注意事项 (10)
6.1安全注意事项 (10)
6.2使用注意事项 (11)
七、主要参考资料 (11)
一、摘要
现代化的自动生产设备最大特点是综合性和系统性，机械技术、微电子技术，电工电子技术、传感测试技术、接口技术，信息变换技术等多种技术有机结合，并应用到生产设备中，系统性指的是，生产线的传感检测，传输与处理、控制、执行与驱动机构在PLC单元的控制下协调有序的工作。M601模块化生产制造系统由供料传输单元、搬运单元、加工单元、装配搬运单元、装配单元、分拣单元等组成。综合运用了PLC控制、气动驱动技术，多种传感器，构成一个典型的自动生产线的机械平台。各工作单元有按钮/指示灯模块、电源模块、PLC模块、步进电机驱动模块等，模块之间、模块与实训台上接线端子排之间的连接方式采用导线连接，模块化生产制造系统综合应用了多种技术知识，如气动控制技术。机械技术、传感器应用技术、PLC控制和组网，步进电机位置控制等。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，使学习者得到一个非常接近于现实的教学设备环境，从而缩短了理论教学与实际应用之间的距离。MPS实验室培训项目包括PLC的设计与应用、传感器技术与应用、气动控制技术、运动控制系统、故障检测技术等相关训练。
二、模块化生产制造系统概述
模块化生产系统装备由供料传输单元、搬运单元、加工单元、装配搬运单元、装配单元、分拣单元等组成。每一工作单元都可自成一个独立系统，同时也都是一个机电一体化的系统。各个单元的执行机构基本上以气动执行机构为主，单输送单元的机械手装置整体运动则采用步进电机驱动、紧密定位的位置装置，该驱动系统具有长行程、多定位的特点。在模块化生产系统设备上应用了多种类型的传感器，分别用于判别物体的运动位置、物体通过的状态、物体的颜色等。
在控制方面，每个单元单独使用总线+通信标准进行控制，每一工作单元均可以通过不同总线方便快捷将两站或三站联机调试。
2.1模块化生产制造系统各单元的基本功能
1、供料检测单元的基本功能：是提供毛胚件，在管状料仓中可存放多个毛胚件，在管状料仓中可存放多个毛胚件。供料过程中，推料气缸从料仓中将毛胚件逐一推出至传送带的起始端，对工件进行属性区分并记录，传输带启动将工件移动至传输带末端停止。
2、搬运单元（机械手单元）的基本功能：搬运单元是模块化生产制造中起着搬运原料，将毛胚零件搬运至加工单元指定位置。在气动搬运单元，摆臂气缸伸出到检测单元一侧，气抓伸出并下降到工件位置并抓起，然后上升并缩回气抓，旋转
180后将工件搬运到单元第一个工位处。
3、加工单元的基本功能：上单元之合格工件通过滑道进入四工位转台机构，分别设置为一号待料工位、二号钻孔工位、三号深度检测工位、四号卸料工位，分别间隔转角90度。当检测分拣单元的工件通过滑道落入待料工位后，转台机构逐次旋转90度，钻孔机构模拟钻孔，深度检测机构检测孔深。当工件转至第四工位时通知下一单元的机械手实现卸料工作。
装配搬运单元的基本功能：首先判断加工零件的合格与否，将不合格工件从卸料工位直接提取到废料槽，而将合格的加工工件输送至装配单元，当装配完成后再将装配好的总成送到分成装配过程。
4、装配搬运单元的基本功能：首先载有工件的装配平台旋转90度后，定位气缸推出并使工件贴紧装配料仓，推料缸将圆柱稍推出装配到工件的柱型孔中，装配平台恢复到平行状态，完成装配过程。
5、装配搬运单元的基本功能：首先载有工件的装配平台旋转90度后，定位气缸推出并使工件贴紧装配料仓，推料缸将圆柱稍推出装配到工件的柱型孔中，装配平台恢复到平行状态，完成装配过程。
6、分拣单元的基本功能：进入分拣单元的加工工件将被分别放置在二根不同的滑槽上，当加工好的工件被送到检测机构上，直流电机带动皮带转动通过分拣判断高低，黑白件，导向气缸根据记录的工件属性分别动作，完成分拣入槽。 2.2模块化生产制造系统结构图 下图2.1模块化生产制造系统结构图。
2.1模块化生产制造系统结构图
三、供料单元设计过程
3.1供料单元的工作过程描述：
主要作用是提供毛胚件，在管状料仓中可存放多个毛胚件，供料过程中，推料气缸从料仓中将毛胚件逐一推出至传送带的起始端。其基本组成主要有铝合金型材料工作台，出料机构、送料机构、PLC 等组成。
3.2、器件选型
1）PLC 选型
根据设计要求选用S7-200系列。 2）限出型气缸节流阀
供料单元
检测单元
搬运单元
传输单元
加工检测单元
机械手单
元立体库单
元
其作用是调节气缸的动作速度，节流阀上带有气管的快速接头，实验室提供的型号是CDJ2B16-75-B ，图2.3是一个双动气缸有两个限出型气缸节流阀的连接和调节原理示意图。当调节节流阀A 时，是调整气缸的伸出速度，调节B 时，是调整气缸的缩回速度。
图2.3气缸原理示意图 3）磁感应接近开关
工作原理是当磁性物质接近传感器时，传感器便会动作并发出信号。用这两个传感器分别标识气缸运动的两个极限位置。当气缸的活塞杆运动到哪一端时，哪一端的磁感应式接近开关就会动作并发出信号，PLC 利用该信号判断推料及顶料缸的运动状态或所处的位置，以确定工件是否被推出或气缸是否返回。传感器动作输出信号时“1”，LED 亮，不动作时，输出信号为“0”。实验室提供的型号是D-C73。 4）数字式真空压力开关
工作原理是当系统中的真空压力大于设定点，则压力开关会动作，发出信号以保证系统的正常工作。压力调节范围是-1~0bar ，最小压差是小于等于0.2bar 。实验室给的型号是PSA-V01。接线如图2.4
图2.4数字式真空压力开关接线图 5）漫射式接近开关
漫射式光电接近开关是利用光照射到被测物体上后反射回来的光线而工作的。它的光发射器与光接收器处于同一侧位置，且为一体化结构。在工作时，光发射器始终发射检测光，若接近开关前方一定距离内没有物体，则没有光被反射到接收器，接近开关处于常态而不动作，反之若接近开关的前方一定距离内出现物体，只要反射回来的光强度足够，则接收器接收到足够的漫射光就会使接近开关动作而改变输出的状态。 实验室提供的型号是BF-3RX 。 6）摆动气缸
节流阀B
节流阀A
主
回路
负载
DC(+)
黑OUT (模拟输出)
蓝DC(-)
摆动气缸是利用压缩空气驱动输出轴在一定角度范围内作往复回转运动的气动执行元
件。用于物体的转位、翻转、分类、夹紧、阀门的开闭以及机器人的手臂动作等。实验室选择的型号是CDRBU2WU40。
7）SMC 空气过滤减压阀
顺时针调节手轮，调压弹簧被压缩，推动膜片组件下移，通过阀杆，打开阀芯，则入口气压力经阀芯节流降压，压力输出；出口压力气体经反馈管进入膜片下腔，在膜片产生一个向上的推力。当此推力与调压弹簧力平衡时，出口压力便稳定一定在值。 实验室选择的型号是A W20-02G 。 8）气缸
当二位五通电磁阀线圈不得电时，二位五通电磁阀右侧气路通，气缸活塞带动阀杆退回，当二位五通电磁阀线圈得电，左侧气路通，气缸活塞带动阀杆推料。其结构如图2.5。 图2.5气缸原理示意图 9）技术指标 项目 技术参数
备注 尺寸
mm
H D W )(1055)(750)(500??
重量 50kg
电源
AC 220V ，50HZ
气深
单电控二位五通阀
单向节流阀（排气）
单向节流阀（排气）
标准气缸
工作电压DC 24V，5A 工作压力 4.0~4.5bar
组件工作台尺寸mm
825
750
500?
?
材料铝型材架体、T型槽铝板
空气单元压力范围0.5~0.85MPa 带润滑器和过滤
器
过滤精度5um
联结器尺寸G1/4
额定流量550/min
推料气缸缸程16mm 带磁性传感器和
流量控制
行程50mm
传送带模块带式传送，直流电机
光电传感器工作电源DC24V 光纤漫反射型
电磁阀组二位五通单电控电磁阀一个
控制方式S7-200PLC控制
3.3、I/O点分配表
功能说明输入地址注释
启动按钮I0.0
停止按钮I0.1
手自动转换按钮I0.2
功能按钮I0.3
联机按钮I0.4
复位按钮I0.5
急停按钮I0.6
供料气缸传感器1 I0.7 判断推料杆的位置
供料气缸传感器2 I1.0 判断推料杆的位置
料仓货物传感器I1.1 判断料仓中是否有工件
压力阀门信号I1.2 判断是否吸到了工件
旋转气缸料仓位置传感器II.3 摆臂气缸到料仓的位置传感器旋转气缸检测台位置传感器I1.4 摆臂气缸到检测台的位置传感器
输出地址
启动指示灯Q0.0
停止指示灯Q0.1
功能指示灯Q0.2
联机指示灯Q0.3
复位指示灯Q0.4
报警指示灯Q0.5 供料汽缸电磁阀Q0.6 吸气ON Q0.7 吸气OFF Q1.0 旋转汽缸至料仓位置Q1.1 旋转汽缸至输送台位置Q2.0
3.4、电气原理图
3.5、状态流程图
3.6、程序
四、安装、调试说明
4.1通电前设备检查 1）气路检查
检查气源是否引入装置，空气组合原件是否有作用，且压力表调至0.4Mpa,检查气路是否接错，手动动作电磁阀，调节流阀流量，使汽缸动作正常。 2）传感器检查
气缸到位后，磁性开关是否动作，数字式压力开关设定值是否正确，压力到达设定值，开关是否动作，灵敏度调整是否合乎要求，各传感器接线是否正确。 3）按钮检查
动作按钮，触点是否动作，接线是否正确。 4.2设备调试
可首先通过仿真软件，模拟设备控制过程进行调试，确定程序是否合乎工艺要求。再连至检
启动工件检测
气缸推动
吸盘放气
摆臂向左吸盘吸气摆臂向右动作
工件到位摆臂复位
是否检测到工件
通电初始化及复位Y
N
测单元设备上进一步调试。
程序下载
将已编写好的程序编译后，通过以太网通信线将程序下载到PACRx3i系统中。
程序运行
PLC投到“RUN”状态，可通过开关或编程软件。
操作设备
设备送气、送电、手自动切换开关置于自动位置，联机切换开关置于非联机位置，按下复位按钮，设备处于准备状态，按启动按钮，设备运行，出现紧急情况，按下急停按钮。
程序监控
设备运行过程监控程序，监测各输入输出点状态是否正确，编程逻辑是否能实现控制要求。编写程序
在监控过程中，如发现控制要求不能满足，可修改程序再进入1）步骤，直至合乎要求。
4.3通电调试过程中故障分析
可能出现的故障：设备动作不到位，PLC不能正常运行。
设备动作不到位
可能是机械位置配合不准确，传感器出现故障，安装不正确或未调整好，触点不动作，气缸卡或气路不通等。
程序故障
程序语法不正确，编译不了，程序上传，下载错误，程序控制逻辑不正确。
3）操作错误。
五、设计总结
通过本次实训了解MPS模块化生产实训考核设备的基本结构，工作原理和工作过程。学会了在知识的学习和综合应用，PLC的编程，设备的安装与调试等方面能收到较好的效果。通过本系统的学习，获得了气动，工程控制，传感器，可编程控制器等工业现场综合技术和专业知识。锻炼了创造性的思维和动手能力。
六、注意事项
6.1安全注意事项
严禁散落长发，衣冠不整操作设备。
安装设备时严禁不要损坏各种阀件及气动元件。
请勿使用损坏的插座或电缆，以防发生触电及火灾。
安装时请在清洁平坦的位置，以防发生意外事故。
请使用额度电压，以防发生意外事故。
必须使用带有接地端子的多功能插座，确认主要插座的接地端子有没有漏电，导电。
为了防止机械的差错或故障，请勿在控制器和电磁阀附近放置磁性物品。
设备的安装或移动时，请切断电源。
6.2使用注意事项
长时间不使用设备时请切断电源。
在光线直射，灰尘，震荡，冲击严重的场所请勿使用。
在湿度较大或容易溅到水的场所，以及导电器械，易燃性物品附近请勿使用。
请勿用湿手触摸电源插头，防止触电或火灾。
用户在任意分解，修理，改造下无法享有正常的保修权利。
注意切勿将手以及衣物夹进电机或气缸操作部位。
七、主要参考资料
1、西门子PLC高级培训教程（第二版）孙书芳，柴瑞娟编著人民邮电出版社；
2、图解西门子S7-300/400PLC编程技术阳胜峰，吴志敏编著中国电力出版社；
3、西门子S7-300/400PLC系列PLC自学手册陈忠平编著人民邮电出版社。
摘要 在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。随着工业现代化的进一步发展,自动化已经成为现代企业中的重要支柱,无人车间、无人生产流水线等等，已经随处可见。同时，现代生产中，存在着各种各样的生产环境，如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作。 工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。 本题采用日本三菱公司的FX2N系列PLC，对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。该装置机械部分有滚珠丝杠、滑轨、机械抓手等；电气方面由交流电机、变频器、操作台等部件组成。我们利用可编程技术，结合相应的硬件装置，控制机械手完成各种动作。 关键词：PLC；控制；机械手；
第一章可编程控制PLC 1．1 PLC简介 自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。 作为离散控的制的首选产品，PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，世界范围内的PLC年增长率保持为20%～30%。随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大，近年来PLC在工业发达国家的增长速度放缓。但是，在中国等发展中国家PLC的增长十分迅速。综合相关资料，2004年全球PLC的销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。 PLC是由摸仿原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的PLC 只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为END指令），然后再返回起始步循环运算。PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的PLC，循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算1K逻辑程序不到1毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算。把计算结果送给PLC的控制器。
BJ-EPM240T100学习板实验教程 模块化设计方法的设计流程 将这种模块化设计思路运用于FPGA/CPLD设计，将大规模复杂系统按照一定规则划分成若干模块，然后对每个模块进行设计输入、综合，并将实现结果约束在预先设置好的区域内，最后将所有模块的实现结果有机地组织起来，就能完成整个系统的设计。 （1）顶层模块的设计：项目管理者需要完成顶层模块的设计输入与综合，为进行Modular Design实现阶段的第一步—初始预算阶段（Initial Budgeting Phase）做准备。 （2）子模块的设计：每个项目成员相对独立地并行完成各自子模块的设计输入和综合，为进行Modular Design实现阶段的第二步—子模块的激活模式实现（ActiveModule Implementation）做准备。 模块化设计的实现步骤是整个模块化设计流程中最重要、最特殊的，它包含： （1）初始预算–本阶段是实现步骤的第一步，对整个Modular Design起着指导性的作用。在初始预算阶段，项目管理者需要为设计的整体进行位置布局，只有布局合理，才能够在最大程度上体现Modular Design的优势；反之，如果因布局不合理而在较后的阶段需要再次进行初始预算，则需要对整个实现步骤全面返工。 （2）子模块的激活模式实现（Active ModuleImplementation）--在该阶段，每个项目成员并行完成各自子模块的实现。 （3）模块的最后合并（Final Assembly）--在该阶段项目管理者将顶层的实现结果和所有子模块的激活模式实现结果有机地组织起来，完成整个设计的实现步骤。 模块化设计中模块划分的基本原则为： 子模块功能相对独立，模块内部联系尽量紧密，而模块间的连接尽量简单。
可重构模块化机器人现状和发展 摘要：由于市场垒球化的竞争，机器人的应用范围要求越来越广．而每种机器人的构形仅船适应一定的有限范围，因此机器人的柔性不船满足市场变化的要求．解决这一问题的方法就是开发可重构机器人系统．本文介绍了可重构机器人的发展状况，分析了可重构机器人的研究内容和发展方向． 关键词：重构性、机器人、摸块 1 引言 从理论上来讲，机器人是一种柔性设备，它能通过编程来适应新的工作，然而实际应用中很少使用这种情况．但传统的机器人都是根据特定的应用范围来开发的，虽然对那些任务明确的工业应用来讲，这种机器人已经足够满足实际需要了，然而由于市场全球化的竞争，机器人的应用范围要求越来越广，而每种机器人的构形仅能适应一定的有限范围，因此机器人的柔性不能满足市场变化的要求，解决这一问题的方法就是开发可重构机器人系统，它是由一套具有各种尺寸和性能特征的可交换的模块组成，能够被装配成各种不同构形的机器人，以适应不同的工作．因此可重构机器人系统的研究已引起越来越多的研究者和工业应用的兴趣，本文在分析了可重构模块化机器人的发展状况后提出了今后需要研究的方向。 2 国内外研究状况 国外对可重构机器人系统已经进行了大量的研究，目前已经开发的模块化机器人系统或可重构机器人系统主要有两类：一类是动态可重构机器人系统，另一类是静态可重构机器人系统．动态可重构机器人系统有：Pamecha 和Chirikjian～“的构形变化机器人系统（MetamorphicRobotic System）．它是由一套独立的机电模块组成的，每个模块都有连接．脱开及越过相邻模块的功能，每个模块设有动力，但允许动力和信息输入且可 通过它输到相邻模块，构形改变是通过每个模块在相邻模块上的移动来实现的，这种系统具有动态自重构的能力．KotayC21]等人提出了分子（Mo[ecu[e）的概念，自重构机器人的模块称为分子，分子是建立自重构机器人的基础，分子和其它分子相连接且分子 能够在其它分子上运动形成任意的三维结构，是一种动态的自重构系统．YimE 研究了一种动态可重构移动机器人，不用轮子和履带．而是通过称为多边形杆结构的
1.什么事产品全生命周期，包括哪些阶段？ 答：产品全生命周期是指一个产品从构想到出生、从报废到再生产的全过程。它可分为六个阶段：产品计划、产品设计、产品制造、产品销售、产品使用和产品报废（包括处理与再制造）。 2.我国制造业的问题 （1）制造系统的问题：1）劳动生产率及增加值率低；2）处于全球产业链的低端；3）技术创新能力十分薄弱；4）制造业的结构不尽合理 （2）制造模式的问题：1）企业体制的不适应；2）经济理念的不适应；3）生产管理手段的不适应；4）企业组织结构的不适应 （3）制造技术的问题：1）设计技术；2）制造工艺与装备；3）制造过程自动化 3.先进制造系统的定义是什么？ 答：先进制造系统是指在时间、质量、成本、服务和环境诸方面很好地满足市场需求，采用了先进制造技术和先进制造模式，协调运行，获取系统资源投入的最大增值，具有良好社会效益，达到整体最优的制造系统。 4、什么是先进制造模式？ 答：是应用先进制造技术的生产组织和技术系统的形态和运作的方式。它是以获取生产有效性为首要目标，以制造资源快速有效集成为基本原则，以人-组织-技术相结合为实施途径，使制造系统获得精益、敏捷、优质与高效的特征，以适应市场变化对时间、质量、成本、服务和环境的新要求。 5、工业工程师在生产领域能解决那些问题？ 答：1）研究方法改进和工作测定的企业微观诊断技术；2）人因工程；3）设施规划与物流分析技术;3）质量管理与质量工程技术;4)成本控制技术;5)人力资源管理与开发的技术. 1.比较推动式生产与拉动式生产方式有何区别？ 推动式生产是由前一工作岗位的任务驱动后一工作岗位的任务，而拉动式生产是用后一岗位的任务来拉动前一岗位的工作。 2.你认为企业及制造系统的制造过程有几种运动流？为什么？ 物料流：与三运动流比较，企业级的物料流包含了单元级的物料流和能量流。 信息流：是指制造系统与环境和系统内部各单元间传递与交换各种数据、情报和知识的运动过程。 资金流：又称为价值流。物料是有价值的，物料的流动引发资金的流动。 工作流：是指制造系统中有关人员的安排、技术的组织与分布等业务活动。决定了各种流的流速和流量。 3、制造系统的决策属性有哪些？ 1.AMS的决策模型 2.AMS的时间属性与生产率 3.AMS的质量属性与质量管理 4.AMS的服务属性与顾客满意度 5.AMS的成本属性与经济性 6.AMS的环境属性与科学发展观。 4、制造系统的质量系统包括哪些子系统？ 质量策划：质量目标、实现过程和相关资源 质量控制：满足质量要求 质量保证：质量信任 质量改进：增强质量能力 5、MRP与MRPⅡ与ERP的功能有何差异？ MRPⅡ：Manufacturing Resource Planning MRP：Material Requirement Planning MRP现在只是MRPⅡ中的一个子系统。MRPⅡ可以精确的编制企业生产计划、供应计划、
家具模块化设计方法实例分析 1前言 当前，消费者对家具的个性化需求日益凸显，如何满足这种需求已经成为越来越多家具企业发展的关键。要做到既符合现代机械化生产的发展主流，又节约成本，且能提高产品的市场竞争力。这确实为难了不少的家具企业。有一坐企业尝试通过从销售终端满足个性化，但众多形态各异、尺寸繁多的家具定单从销售端传送至生产和设计部门，却带来了新的矛盾：设计任务艰巨、生产设计难排、产品质量难以保证，甚至由于部件尺寸的相近导致出错率增加、生产效率低下。有一些敢于吃螃蟹的企业尝试从设计入手，通过标准零部件的设计、组合成新产品来满足这种“个性化”“的需求。但遗憾的是，这种做法并未带来预期的效果，单一的产品导致了销售客额和顾客满意率的下降。所以，如何实现产品的个性化？是从销售端，还是从设计与生产端着手呢？这是家具企业必须根据企业现状做出回答的问题。定制是从销售端解决问题，而模块化设计是从设计端解决问题，旨在通过设计具有标准性和通用性的功能模块，达到组合成多样化的家具的目的。毫无疑问，模块化设计在家具业具有很大的发展潜力，它既能解决个性化需求的问题，还能做到低成本与高效率。 模块化设计属于方法学的范畴，在其他工业行业中已经得到了长足的发展。由于家具消费环塘和制造环境的变化，模块化设计以其特有的优势，开始在家具行业尤其是办公家具中应用。而对于民用家具，
近年来个性化需求与家具企业的生产矛盾日益突出，有关模块化设计的探索才刚刚开始。鉴于国内尚无系统的家具模块化设计理论来指导企业的实践，本文着重以衣橱为例，详细具体地分析单个家具的非模块化设计过程，以进一步明确家具模块化设计的必要性和可操作性。 2 设计概念及设计方法 家具模块化设计指的是在对家具进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列的家具功能模块，通过功能模块的选择与组合构成不同的家具，以满足市场多样化需求的设计方法。与传统的设计方法相比较，家具模块化设计呈现出许多新特征。首先，它是针对模块和家具产品系统的设计，既要设计模块，又要设计家具成品。其次，它以标准化、通用化的零部件快速组合成家具，能实现家具的多样化。模块化设计不同于标准化设计，标准化设计带来的是单一的产品，而模块化设计则不然，在设计之初就考虑模块可组合成产品的多样性。因此模块化设计是在标准化设计基础之上，实现产品多样化的一种方法。 根据家具模块化设计的概念，笔者提出从三个层次展开家具的模块化设计。第一层次是家具模块化总体设计。这个阶段主要是进行模块化系统的总体策划，确定模块化实施的范围。良好的模块化总体设计，是模块化设计得以实现的基础。第二层次是家具模块设计，这是模块化设计系统具体化的过程，是承上启下的环节。模块化设计的好坏，直接影响到模块化家具组合的最终效果。第三层次是家具模块化产品设计。这个阶段主要是选择模块，评价模块可能组合方式的合理
论文关键词：模块化生产方式大规模定制 论文摘要：模块化生产已引起人们的广泛关注。本文在借鉴国内外学者研究成果的基础上，提出了模块化生产方式的概念，从专业化、规模经济、需求的多样化和个性化、模块化设计和制造四个方面分析了模块化生产方式的形成演化，从模块划分、基于功能模块的模块化设计、基于虚拟企业的模块化制造网络、基于多品种流水线的模块化装配四个方面探讨了模块化生产方式的实现。模块化生产方式的研究对大规模定制的实现以及企业满足市场多样化、个性化需求有着重要意义，为提升企业的竞争力提供了一种新型生产方式。 模块化生产方式的形成演化 技术的进步、经济的发展及企业对利润的追求，使生产方式由单件小批生产、批量生产、大批量生产向模块化生产演化。传统生产方式的弊端促使企业不断寻求既能够快速应对市场多样化、个性化需求，又能够低成本为顾客提供定制产品的新的生产方式。在这种背景下，模块化生产方式应运而生。因此，模块化生产方式的产生有其必然性。 （一）专业化是模块化生产方式形成的前提条件 传统生产方式下，专业化是企业提高生产效率的有效手段。随着市场竞争的加剧，产品生命周期、交货期的缩短及顾客消费需求从数量消费、质量消费向个性化消费的转变，传统的专业分工不再适应竞争的需要。模块化是在传统分工的基础上进一步将各个细分部分按照功能原则重新聚合的过程，这种思想体现在模块化生产方式中就是：产品被分解成独立的模块，这些模块可以在不同的专业化企业中独立地被设计、制造，而这种“独立性”正好可以使各模块生产企业的核心竞争力得到强化。因此，专业化使模块化生产方式具备了产生的可能性，是模块化生产方式形成的前提条件。 （二）规模经济是模块化生产方式形成的动力 提高规模经济效益，降低单位产品成本，是企业实现良好经济效益的基础。但在当今竞争日益激烈、市场需求日趋多样化、个性化的市场环境下，满足顾客需求与实现规模经济往往是矛盾的，即要满足顾客多样化、个性化需求就难以实现企业的规模经济。因此，如何解决这一矛盾是企业面临的一大问题。模块化尤其是模块化设计的广泛应用是企业在技术、产品上的一大创新，模块化生产方式正是利用模块的标准化及通用化，通过模块化设计、模块化制造、模块化装配，通过产品的多变性与零部件标准化的有效结合，通过模块的批量生产，在满足顾客定制需求的同时实现了规模经济，降低了企业成本。因此，模块化生产方式是一种更能适应当今市场竞争的生产方式，是企业追求规模经济的有力手段。 （三）需求的多样化与个性化是模块化生产方式形成的必要条件 大规模定制是当前满足顾客多样化、个性化需求的一种方式，当在单个企业内部实施大规模定制会造成企业成本增加，效率降低。因此，应用模块化生产方式，通过模块化设计、模块化制造、模块化装配可实现大规模定制的高效、低成本生产。首先，通过对产品进行合理的功能模块划分，利用模块的相似性来减少产品结构和制造结构的变化，最终借助模块的选择和模块间的组合达到在保持产品多样性的同时控制产品成本的目的；其次，通过将顾客的个性化需求渗透到产品的设计阶段，从开始的设计阶段到最后的交付阶段，整个生产过程都体现了顾客的个性化需求，大大提高了顾客满意度；最后，模块化制造、模块化装配缩短了产品的生命周期，缩短了产品上市的时间。因此，快速满足顾客多样化、个性化的需求是模块化生产方式追求的主要目标，是模块化生产方式形成的必要条件。 制造网络中，核心企业根据不断变化的产出需求和新市场的出现重新配置生产要素。成员企业根据其核心能力、优势资源承担相应模块的制造，因此，各成员企业作为组成虚拟企业制
模块化理论的发展及其应用 摘要：本文结合实习经历，在大量文献的基础上，综述了模块化理论的发展及其应用，对模块化制造系统的特点、设计方法和在中国的应用前景进行了分析。 关键词：模块化；发展及应用；实习经历 随着时代的进步，市场的国际化，用户呈现的需求越来越多样化和个性化。企业面临着既要满足客户需求又要保证经济利益的问题。大批量定制生产(Mass Customization)作为一种正在迅速发展的制造模式，正在试图解决这一问题。大批量定制生产采用的基本方法是将定制产品的制造问题通过产品重组和过程重组转化为或部分转化为批量制造问题，即提供给用户的是全新的、定制的个性化产品，而实际产品则主要由标准的模块组成。【1】 1 模块化理论及其发展 20世纪80年代特别是90年代以来，模块化的理念和方法逐渐引入企业的生产和管理，进而成为推动产业结构调整和升级的革命性力量。【2】 从福特制到丰田制再到温特制的过程，是产业标准化不断升级的过程，也是模块化原理在产业发展过程中不断具体化和程序化的过程。模块化思想最早的出发点就是通过简便的设计、生产和维修一个个具有独立完整功能的模块，达到降低各个环节成本的目标。每个模块事先已经确定了设计规则和功能，并在此范围内被做到优化。同时，它具有一定的自由度，只要符合事前标准或规则，可采用任何方法或零部件组合模块。 通过把原来大规模生产的标准化产品系统分解，把其中具有相同或相似功能的单元分离出来，用标准化原理进行归并、简化，使其成为通用的标准模块。【3】当有一个新产品投产时，标准化的模块可以快速组成一个新的制造系统。当产品生产完成后，组成制造系统的模块可以拆下来用于其它新产品的制造系统。 2模块化思想的应用及实习经历结合 顾新建【1】的研究表明模块化制造系统具有高生产率和高柔性的特点，投资小、效益高，有效降低了生产成本，比较适合中国的国情。 梁军【2】提出在模块化市场方式中，模块系统都是“即插即用”的模块，产业升级只需更换系统的某个模块，每个模块又是独立设计、生产的。通过产业重组和流程重组，形成专注于核心价值模块开发的品牌制造商和能为国内外品牌厂商提供专业化服务的模块供应商。 胡晓鹏【3】提出产业模块化是以功能标准为其本质特征，它不仅保持了产业标准化的优势，也有效地克服了其内在的劣势。所谓产业模块化就是将产业链中的每个工序分别按一定的“块”进行调整和分割。因此，产业模块化实质就是一种基于某个产品体系的流程再造。模块化生产平台已经在线体历练中看到过，每种产品的生产效率都相当可观。 曹江涛等【4】通过建立企业模块化的数学模型，对模块的分解与整合、替代、去除、增加等模块化操作做了解释。结论认为，在模块化时代，企业边界变动的实质是围绕企业核心能力模块进行的一系列模块化操作。 焦志伦【5】将模块化理论应用到汽车行业供应链领域，分析了模块化结构的子
当今制造业企业一方面必须利用产品的批量化、标准化和通用化来缩短上市周期、降低产品成本、提高产品质量，另一方面还要不断地进行产品创新使产品越来越个性化，满足客户的定制需求。这样，如何平衡产品的标准化、通用化与定制化、柔性化之间的矛盾，成为赢得竞争的关键能力。平台化、模块化的产品设计和生产可以在保持产品较高通用性的同时提供产品的多样化配置，因此平台化、模块化的产品是解决定制化生产和批量化生产这对矛盾的一条出路。 以下总结了推行模块设计过程需要关注的要点： 1 产品模块化设计各个部门远景目标： 1）产品开发：产品开发过程分解为平台开发和产品开发过程，专门的团队进行平台的设计和优化，新产品的开发由平台通过 变量配置实现； 2）产品制造：产品制造部门按照产品平台分配产线和装配资源； 3）供应链管理：实现零库存，根据模块的要求选择能够承接模块设计和开发的供应商； 4）市场部门：实现按订单制定产品开发和制造计划。 2 模块化实施过程： 1）产品系列平台划分，采用“产品型号组方法”则是对整个目标 市场划分所进行的全部变型型号的规划和开发。新产品规划要
定义一组变型型号。配置应当与市场定位关联，其实际定义应 当与产品性能的部分关联，并体现出不同变型型号之间的差异。 2)产品模块划分，可以采用MFD方法进行模块划分，步骤包括： a 定义客户需求,利用卡诺模型区分客户需求与满意度关 系、使用QFD方法定义客户需求与产品性能的对应关系； b 选择技术方法，定义产品功能树，使用波氏方法选择 技术方法；使用DPM矩阵描述技术方法与产品性能的对 应关系； c 产生模块概念，定义模块驱动与技术解决方案的对应关 系，最理想的模块技术解决方法是可以自己组合成一个模 块，至少可以作为一个模块的基础; 不够优化的技术解决 方法应该和其他技术解决方法整合在一起组成模块。 d 评估模块概念,定义模块接口，优化模块接口。 e 模块优化，创建模块规格说明，进行模块优化，进行 经济和技术上的评价。 3）选项变量定义；在一个平台上定义许可的选项/选项集，定义选项之间的关系和约束。 3 模块化设计考核指标 1）部署通用产品结构的型号组/ 全部型号组； 2）通用模块实例/ 全部的模块实例； 3）CAD/PDM系统中零部件族的利用率；
南京工程学院 自动化学院 本科毕业设计（论文）开题报告题目：MPS模块化自动生产线设计与应用 专业：自动化（数控技术） 班级：数控102学号：203100606 学生姓名：班业兴 指导教师：郁汉琪/钱厚亮 2014年3月10日
本科毕业设计(论文)开题报告 学生姓名班业兴学号203100606专业自动化（数控技术） 指导教师 姓名 郁汉琪职称教授所在院系工业中心 课题来源D（自拟课题）课题性质A（工程设计） 课题名称MPS模块化自动生产线设计与应用 毕业设计的内容和意义 这次毕业设计我做的是MPS模块化自动生产线。M即为Modular,是将整个生产线分为几个模块的意思，此次毕业设计将供料单元、检测单元、加工单元、工业机器人单元、分拣单元这五个单元通过总线的方式联系起来，可通过人机界面实现远程控制；PS即为Production line，是将这五个模块结合为一个整体的生产线，具有高度的柔性。 毕业设计的具体内容如下： 1、熟练使用GX-Works2软件、RT-Toolbox2软件； 2、完成MPS模块化自动生产线机械结构的设计与调整； 3、完成MPS各个模块电气原理图的设计及制作； 4、完成MPS模块化自动生产线电气安装接线图的设计及制作； 5、完成MPS五个模块程序的编写及调试； 6、完成MPS模块化自动生产线的联调； 7、完成人机界面的制作并加入进行调试。 目前，MPS自动化生产线成套装备已成为主流发展方向。国外汽车行业、电子和电器行业、物流与仓储行业等已大量使用机器人自动化生产线，保证了其产品的质量和生产的高效。典型的有大型轿车壳体冲压自动化系统技术和成套装备、大型机器人车体焊装自动化系统技术和成套装备、电子和电器等的机器人柔性自动化装配及检测成套技术和装备、机器人整车及发动机装配自动化系统技术和成套装备、AGV物流与仓储自动化成套技术及装备等,这些含有机器人设备的使用大大推动了这些行业的快速发展,提升了制造技术的先进性。 利用传感器和总线技术，实现大型生产线的在线检测和监控，确保产品质量，并且实现产品的主动质量控制。利用自动化生产线模块化及可重构技术，实现生产线的快速调整及重构，大大的提高了生产系统的柔性，从而提高了设备的利用率及生产效率。 然而目前国内的自动化生产技术还尚不发达，大部分公司的自动化生产线柔性较差，设备利用率较低。所以，模块化自动生产线的研究就体现出它的势在必行及重要意义。
可重构制造装备及应用 王志坚 冯雄峰 中国科学院宁波工业技术研究院 宁波 315201 摘要 可重构制造装备技术是一种支持可持续发展的技术，是企业实施绿色制造的关键技术和方法之一。中科院宁波工业技术研究院先进制造所在这一领域进行了大量的研究工作。本文阐述了可重构制造装备工作的基本原理、结构和分类，总结了国内外关于可重构制造装备的研究现状，并对可重构制造装备的最新动态及未来发展作了展望。 关键词：可重构制造装备 夹具 模具 低成本制造 1 可重构制造装备基本原理与特征 1.1基本原理 可重构成形模的概念如图1所示，它由几百个甚至一、二千个左右的高度方向可以调节的单元体组成，因此它是形状可变的。不同的可重构模具，有不同的可重构单元形状及其调控和夹紧方式。根据不同的产品模型，通过计算机控制各可调单元体的高度，形成相应的产品形状，再对其表面进行处理得到成型面，并以此实现任意曲面形状板类零件的快速成形。这一方法既能省去大量的模具制造费用，又能同时解决单件、小批量零件的生产问题。 图1 可重构模具概念 [1] 1.2结构组成 可重构装备的基本结构由5部分组成[1]：可重构单元模块、可重构单元的调控机构、可重构单元的支撑和夹紧机构、可重构表面处理单元以及支撑软件模块。根据具体应用的不同，其机构的各部分也有较大的差异。 可重构单元是可重构模具的基本组成部分，在可重构制造装备设计过程中，可重构单元截面形状是必须考虑的重要因素。最常用的截面形状有四种，它们是：方形、六角形、圆形和螺纹形，如图2所示。方形和六角形的可重构单元，相邻单元之间可以实现无缝拼接；圆 形和螺纹形的可重构单元之间存在细小缝隙，采用圆形单元通常是因为需要在其中植入液压或气压缸以驱动可重构单元；螺纹形的可重构单元之间能实现自然啮合，可承受较大的成型压力。 可重构单元的调控机构是实现可重构模具柔性的执行机构，国内外研究人员开发出用CNC 调控、液压调控、丝杆调控等方法。选择或设计调控机构时，一般从可重构单元的调整精度和速度、可重复性、加工难易程度、制造成本等方面考虑。可重构单元的支撑和夹紧通过液
一,引言 由于现代通信、数字信号处理、计算机和微电子等种高新技术的迅猛发展, 无线通信装备的技术越来越先进, 也越来越复杂。采用通用模块的设计方法, 可以最大限度地继承与利用已有的硬件和软件研究成果, 从而降低研制风险, 避免同一水平上的重复研制, 缩短研制周期, 节省研制费用, 并且, 采用开放性的模块结构, 便于实现网络互连、信息互通和功能互操作。无线通信装备模块化设计的初衷是为了满足人们追求多品种小批量要求下实现最佳效益和质量的要求, 它的第一受益方是研制厂商, 第二受益方是军队。无线通信装备模块化设计最终将有利于博采家所长, 推进无线通信装备模块化设计研制, 是无线通信发展的催化剂。 二、模块化设计分析 1工厂级模块化设计 工厂级的无线通信装备模块化设计指的是无线通信装备厂拥有自己的模块化结构设计、模块划分原则和总线母板等。随着技术进步和为了便于组织生产, 国内无线通信装备厂已逐步将电路板的织生产, 国内无线通信装备厂已逐步将电路板的大板结构改成按功能划分的小板结构, 并设计了本厂专有的母板。对于目前已有的通信装备而言, 这些措施在一定程度上体现了模块化设计思想, 并且是切实可行的。通信装备模块的划分是工厂级模块化设计的关键。为使划分的模块合理, 首先应对该类装备有充分了解, 然后采取系统工程和功能分解的方法, 对装备组成进行分析和功能分解, 最后划分出级模块。 工厂级模块化设计是以现有技术体制和技术形式, 在对一定范围内的采用传统方式生产的不同型号装备进行功能分析和分解的基础上, 划分并设计、生产理器出一系列通用模块或标准模块, 然后, 从这些模块中选取相应的模块, 并补充新设计的专用模块或零部件一起进行相应组合, 以构成满足各种不同需要的装备。 工厂级模块化设计包括建立模块体系和组合形成新装备这两个基本步骤。 ( 1) 建立模块体系 正确合理地划分特定功能和接口的模块, 既是建立通信装备模块体系和组合形成新装备的关键, 也是今后拟制模块总体规划进行有效开发和应用的关键。因此, 模块的划分、设计、研制、生产以及模块体系的建立, 应是建立在对所有同类装备及组成部分充分了解的基础上, 并对现役装备的改造和新装备的开发等进行综合分析和组合的基础上, 采用系统工程和标准化的原理及方法去处理。根据使用需求, 从顶层向下按功能分解的方法, 将装备分解成不同等级的单元, 同时从底层单元向上进行模块需求分析, 按标准化原理对同类和相似装备进行对比、归类、简化、统一, 合理划分模块, 确定技术指标和质量要求, 然后进行设计、研制和生产, 从而建立起模块体系。 ( 2) 组合形成新装备 工厂级模块化设计应采用组合化设计方法, 充分利用种通用模块、专用模块和零件进行组合或派生种不同要求和用途的新装备。组合设计的关键在于总体方案设计, 这是一个多因素综合权衡的过程。 2设备级模块化设计 设备级的无线通信装备模块化设计指的是, 为了实现互通, 将一些功能模块设计成为个无线通信装备厂都能接受和采用的通用模块, 同时对一些影响互通的部件模块强制实现体制和功能上统一的设计。设备级的无线通信装备模块化设计必须首先抓好顶层设计, 在顶层设计的基础上, 制定设备级的无线通信装备模块化设计的模块化标准, 再以标准为指南, 才有可能实现无线通信装备的互连互通和模块化。 设备级模块化设计包括硬件模块设计和软件模块设计这两方面基本内容。 ( 1) 硬件模块设计
可重构制造系统（RMS）研究现状及发 展趋势 可重构制造系统（RMS，Reconfigurable Manufacturin g System）是指为能适应市场的需求变化，按系统规划的要求，以重排、重复利用、革新组元或子系统的方式，快速调整制造过程、制造功能和制造生产能力的一类新型可变制造系统。它是基于现有的或可获得的新机床设备和其它组元的、可动态组态的新一代制造系统。一般一条可重构制造系统相当于几条传统的制造系统。 RMS，Reconfigurable Manufacturing System）是指为能适应市场的需求变化，按系统规划的要求，以重排、重复利用、革新组元或子系统的方式，快速调整制造过程、制造功能和制造生产能力的一类新型可变制造系统。它是基于现有的或可获得的新机床设备和其它组元的、可动态组态的新一代制造系统。一般一条可重构制造系统相当于几条传统的制造系统。 1 发展现状概述 可重构制造系统是继承20年代的自动化流水线、50年代的NC机床、60年代的FMS和80年代的CIMS之后，由国外一些实施先进制造的企业首先创造的又一类新型可变制造系统。其
目的在于：大大缩短适应产品品种与产量变化的制造系统的规划、设计和建造时间及新产品的上市时间，大幅度地压缩系统建造的投资、降低生产成本、保证质量、合理利用资源、提高企业的市场竞争力和利润率。它涉及：先进的制造战略、营销、新产品创新与改进的设计与开发、系统工程与分析、随机动态规划与决策论、质量工程、系统可靠性和运行跟踪与诊断、计算机技术、自治与协同控制、硬软件接口与协议技术、经济可承受性、系统集成管理和生产运作管理等多学科、多种技术的交叉融合。 20年代的自动化流水线、50年代的NC机床、60年代的FMS 和80年代的CIMS之后，由国外一些实施先进制造的企业首先创造的又一类新型可变制造系统。其目的在于：大大缩短适应产品品种与产量变化的制造系统的规划、设计和建造时间及新产品的上市时间，大幅度地压缩系统建造的投资、降低生产成本、保证质量、合理利用资源、提高企业的市场竞争力和利润率。它涉及：先进的制造战略、营销、新产品创新与改进的设计与开发、系统工程与分析、随机动态规划与决策论、质量工程、系统可靠性和运行跟踪与诊断、计算机技术、自治与协同控制、硬软件接口与协议技术、经济可承受性、系统集成管理和生产运作管理等多学科、多种技术的交叉融合。 RMS是适应今天和明天先进制造发展的新一代技术群体中一种重要而适用的技术，对我国制造企业增强竞争力有重要意义。它与传统的制造系统规划、设计和建造的区别在于：企业可
1 DLRB-900A 模块化柔性生产线实训系统 技术文件 一、设备概述： 现代工业是计算机、信息技术、现代管理技术、先进工艺技术的综合与集成，涵盖了产品设计、生产准备、制造执行等多方面内容，是国家建设和社会发展的重要支柱之一。为了加强学生面向社会的挑战能力，提高机、光、电一体化的理论水平与实践能力刻不容缓，重点建设机电类工程柔性加工系统的实验平台，更具有迫切性和现实意义。 DLRB-900A 柔性制造系统是将微电子学、计算机信息技术、控制技术、机械制造和系统工程有机地结合起来，是一种复杂技术、高度自动化系统， 柔性制
造技术更是当前机械制造业适应市场动态需求及产品不断迅速更新的主要手段，是先进制造技术的基础。 DLRB-900A柔性制造系统是一套完整，灵活、模块化，易扩展的教学系统，根据学生的实际水平研发并制造，从简单到复杂，从零部件到整机。采用铝合金结构件为系统的基本操作平台，利用多种机械传动方式模拟完成现代化装配过程的柔性加工系统，把实际工业生产中的电气控制部分、各种传感器和现代化生产中的组态控制，工业总线，充分展示在该系统中。 DLRB-900A柔性制造系统是基于三菱工业自动化PLC控制系统的基础上开发而成的。该模块化柔性生产线，是针对高等教育及科研机构而开发的综合性的实训平台，适用于各类高等院校的机电一体化、自动化、网络化、系统化、先进制造业行业等专业的教学和从事相关专业的技术人员的综合应用，对工业现场设备进行提炼和浓缩，并针对实训教学活动进行专门设计，有机地融全了光、机、电、气、液于一体。该系统不仅可以作为自动化及网络的教学实训系统，还可以与子系统相配合组成网络化平台，并从中作为拓展使用。 传统的自动化教学系统大多是以单一模块设备为核心进行监测与控制的，这种模块可以完成一些简单的执行动作，但各模块之间缺乏复杂的连接和信息沟通，教师若想及时了解并指导每台设备的操作也存在一定困难，因此各台模块设备之间容易形成“自动化孤岛效应”。随着信息技术的不断发展，网络化的教学设备已经成为发展方向。同样，在工业现场的各种生产设备和检测系统都已经形成了网络化的通讯和管理调度。因此，对自动化网络通讯的学习已经成为自动化教学非常重要的组成部分。DLRB-900A模块化柔性生产线正是以自动化网络通讯实训为主体，并且有机地融合了电工、电力拖动、传感技术、气动技术、机械手装 2
模块化生产加工系统（MPS） （加工单元） 姓名：王琦 专业：机电一体化 学号：31 济南铁道职业技术学院
目录 概论 (3) 1.1MPS模块化加工系统简介 (3) 1.1.1概述 (3) 1.1.2 MPS的基本组成及基本功能 (3) 1.1.3 控制技术 (4) 1.1.4工件特征 (5) 1.2课题研究的目的、意义及目前国内外的研究现状 (6) 1.3设计的主要研究内容 (6) 2 加工检测站的机械部分设计 (6) 2.1加工检测站的基本功能 (7) 2.2加工检测站的基本结构 (7) 3 加工检测站的气动回路和电气控制设计 (14) 3.1气动控制的基本回路介绍 (14) 3.2气动回路设计顺序 (15) 3.3加工检测站的气动回路原理………………………………………… 3.4利用气动仿真软件FluidSIM模拟实际运动过程 (7) 4 加工检测站的PLC控制 (22) 4.1 PLC基础知识 (22) 4.2加工检测站的可编程控制器的程序设计…………………………… 5 元器件的选择 (46) 5.1元器件选择依据 (46) （1）
概论 自动控制实训系统（MPS机电一体化、西门子主机）由供料单元、搬运单元、加工单元、安装单元、搬安装单元、传送带单元、搬运分拣单元、分类单元等8套各自独立而又紧密相连的工作站组成，具有较好的柔性，即主站采用S7-300-313C 2DP通过通信模块EM277与S7-200 PLC之间实现相互通信。 该系统囊括了机电一体化专业学习中所涉及的诸如电机驱动、气动、可编程控制器、传感器等多种控制技术，给学生提供了一个典型的综合实训环境，使学生学过的诸多单科专业知识在这里得到全面认识、综合训练和相互提升 （2）
成绩 南京工程学院 实训实习报告 实训课程名称现场总线及人机界面应用 专业自动化（系统集成） 班级D自集成092 小组第二小组 姓名吴娟（233090211） 组员姓名杨进萍、严云娟 设计地点基础实验楼C315 指导教师盛国良、程啟华 工程基础实验与训练中心 设计起止时间：2012年12月10日至2012年12月21日
目录 一、摘要 (3) 二、模块化生产制造系统概述 (3) 2.1模块化生产制造系统各单元的基本功能 (3) 2.2模块化生产制造系统结构图 (4) 三、供料单元设计过程 (4) 3.1供料单元的工作过程描述： (4) 3.2、器件选型 (4) 3.3、I/O点分配表 (7) 3.5、状态流程图 (9) 3.6、程序 (9) 四、安装、调试说明 (9) 4.1通电前设备检查 (9) 4.2设备调试 (9) 4.3通电调试过程中故障分析 (10) 六、注意事项 (10) 6.1安全注意事项 (10) 6.2使用注意事项 (11) 七、主要参考资料 (11)
一、摘要 现代化的自动生产设备最大特点是综合性和系统性，机械技术、微电子技术，电工电子技术、传感测试技术、接口技术，信息变换技术等多种技术有机结合，并应用到生产设备中，系统性指的是，生产线的传感检测，传输与处理、控制、执行与驱动机构在PLC单元的控制下协调有序的工作。M601模块化生产制造系统由供料传输单元、搬运单元、加工单元、装配搬运单元、装配单元、分拣单元等组成。综合运用了PLC控制、气动驱动技术，多种传感器，构成一个典型的自动生产线的机械平台。各工作单元有按钮/指示灯模块、电源模块、PLC模块、步进电机驱动模块等，模块之间、模块与实训台上接线端子排之间的连接方式采用导线连接，模块化生产制造系统综合应用了多种技术知识，如气动控制技术。机械技术、传感器应用技术、PLC控制和组网，步进电机位置控制等。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，使学习者得到一个非常接近于现实的教学设备环境，从而缩短了理论教学与实际应用之间的距离。MPS实验室培训项目包括PLC的设计与应用、传感器技术与应用、气动控制技术、运动控制系统、故障检测技术等相关训练。 二、模块化生产制造系统概述 模块化生产系统装备由供料传输单元、搬运单元、加工单元、装配搬运单元、装配单元、分拣单元等组成。每一工作单元都可自成一个独立系统，同时也都是一个机电一体化的系统。各个单元的执行机构基本上以气动执行机构为主，单输送单元的机械手装置整体运动则采用步进电机驱动、紧密定位的位置装置，该驱动系统具有长行程、多定位的特点。在模块化生产系统设备上应用了多种类型的传感器，分别用于判别物体的运动位置、物体通过的状态、物体的颜色等。 在控制方面，每个单元单独使用总线+通信标准进行控制，每一工作单元均可以通过不同总线方便快捷将两站或三站联机调试。 2.1模块化生产制造系统各单元的基本功能 1、供料检测单元的基本功能：是提供毛胚件，在管状料仓中可存放多个毛胚件，在管状料仓中可存放多个毛胚件。供料过程中，推料气缸从料仓中将毛胚件逐一推出至传送带的起始端，对工件进行属性区分并记录，传输带启动将工件移动至传输带末端停止。 2、搬运单元（机械手单元）的基本功能：搬运单元是模块化生产制造中起着搬运原料，将毛胚零件搬运至加工单元指定位置。在气动搬运单元，摆臂气缸伸出到检测单元一侧，气抓伸出并下降到工件位置并抓起，然后上升并缩回气抓，旋转 180后将工件搬运到单元第一个工位处。 3、加工单元的基本功能：上单元之合格工件通过滑道进入四工位转台机构，分别设置为一号待料工位、二号钻孔工位、三号深度检测工位、四号卸料工位，分别间隔转角90度。当检测分拣单元的工件通过滑道落入待料工位后，转台机构逐次旋转90度，钻孔机构模拟钻孔，深度检测机构检测孔深。当工件转至第四工位时通知下一单元的机械手实现卸料工作。
浅析模块化设计 摘要：模块化设计是指在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，以满足市场的不同需求的设计方法，。通过对减速器结构设计的分析, 更形象具体的阐述什么是模块化设计。 关键词: 模块化设计；功能分析；设计方法 Analysis of the modular design Abstract:Modular design is refers to the analytical basis functions in different function in a certain range or same function but different performance, different specifications of the product, divide and design a series of functional modules, consisting of different products through the selection and combination of modules, to meet the different needs of design method of the market,. Through the analysis on the structure design of deceleration, more specifically on what is modular design. Keywords: module design; functional analysis; ways of design 1.产生的背景 第一次工业革命后, 机械加工逐步成为产品加工成型的主要手段, 特别是机械工业产品。机械加工以产品的系列化, 加工的标准化, 形成零、部件具有通用化、互换性, 显示了它强大的生命力。 系列化的目的在于用有限品种和规格的产品来最大限度、且较经济合理地满足需求方对产品的要求。组合化是采用一些通用系列部件与较少数量的专用部件、零件组合而成的专用产品。通用化是借用原有产品的成熟零部件, 不但能缩短设计周期, 降低成本, 而且还增加了产品的质量可靠性[1]。标准化零部件实际上是跨品种、跨厂家甚至跨行业的更大范围零部件通用化。由于这种高度的通用化, 使得该零部件可以由工厂的单独部门或专门的工厂去单独进行专业化制造。 一般产品设计都具有一个明确的使用功能, 机械产品的总体使用功能是通过各个结构来实现的。由于机械产品的结构与功能之间并非是一一对应的关系, 一个结构实体通常可以实现若干种功能, 一个功能往往又可通过若干种结构实体予以实现。可以视机械产品中的实体结构为结构模块, 将机械产品的总体功能分解若干个子功能, 功过结构模块将功能模块转化成实体模块, 从而实现总体功能，因此，采用结构模块化方法进行方案设计较为合适。 产品系列化、组合化、通用化和标准化孕育了模块化设计技术 2.模块化设计的原则 机械产品的模块设计，是以功能化的产品结构为基础，引用已有的产品通用零、部件等，