模块化生产系统中搬运分拣站设计
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模块化生产系统硬件设计论文.doc
1引言
MPS(modularize process system)即模块化生产系统, 是一个集机、电控制技术于一体的综合性自动化控制系统,囊括了电机驱动、气动、PLC(可编程控制器)、传感器等多种技术, MPS体现了机电一体化技术的实际应用。MPS设备是一套开放式的设备，最多可由9个单元组成，最少时一个单元即可自成一个独立的控制系统。MPS系统一般有6个工作站, 它们分别为上料检测工作站、上料搬运工作站、加工处理工作站、工件装配工作站、存储搬运工作站和分类存储工作站。由多个单元组成的系统可以体现出自动生产线的控制特点。
PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，各工作站均采用独立的PLC 进行控制，在工业控制领域中应用非常广泛。
1.1 课题研究背景
在有6个单元组成的MPS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、电工电子技术、传感器技术、PLC控制技术等。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。本次的课题就是在我们学校拥有MPS设备的背景下完成的。
1.2 模块化生产系统
模块 (module) 及模块化 (modularity) 的概念最初来源于产品生产领域, Starr于1965年在 《哈佛商业评论》 上提出了一个全新的概念—模块化生产 (modular production) 。在有形产品生产和计算机软件开发过程中, 模块概念得到了广泛的应用。Starr(1965)指出, 为满足用户对于产品种类最大化的需求, 企业要发展模块化生产的能力和与之相匹配的管理能力。此后, 模块的定义几经变化, 内容逐步充实扩大, 涵盖范围也越来越广。
1.2.1 模块化生产系统的概念
所谓模块, 引用最多的是Baldwin和Clark的定义: 指可组成系统的, 具有某种确定独立功能的半自律性的子系统, 可以通过标准化的界面结构, 与其它功能的半自律性子系统按照一定的规则相互联系而构成的更加复杂的系统[ 1 ]。模块化是指把一个复杂系统或过程根据系统规则分解为能够独立设计的半自律性子系统的过程；或者是按照某种联系规则, 将可进行独立设计的子系统统一起来构成更加复杂的系统或过程, 这样通过模块化, 一个复杂的系统就可以分解为一系列相互独立的具有特定功能价值的模块。在遵循统一界面规定的前提下, 各模块进行半自律性独立动作, 同类模块之间可进行替代, 从而可根据需要, 组成不同的复杂系统。青木昌彦的定义认为, 对具有可分解性的系统各部件联系规则的六种“模块化操作”, 可以实现复杂系统的创新[ 2 ]。
1.2.2 模块化生产系统的发展史
人类对柔性制造模式的探索, 从最初的组合机床生产线到20世纪70年代兴起的柔性化制造系统(FMS), 再到80年代的柔性化制造工厂(FA)、计算机集成制造(CIM)和后来在日本广为流行的细胞式生产系统(Cell Production System), 都已经经历了几十年[ 3 ]。每一种制造方式的研究都能找到大量的相关文献。
20世纪90年代以后, 模块化生产受到瞩目。哈佛大学商学院的Ballwin和Clark于1997年在哈佛商业评论上发表一篇题为“模块化时代的管理”的文章, 模块和模块化的研究日益引起学者重视。Ballwin和Clark于2000年指出, 模块化具有时代的革命性意义, 当今产业已经步入模块化技术快速发展时期。近年来, 模块化理论越来越应用到工业领域, 尤其是制造业, 出现了“模块化的生产”的概念。在传统生产模式下, 市场需求的多品种、小批量的特点给企业造成很大压力, 企业在增加柔性的同时, 又往往不得不接受成本上升的事实。但在模块化生产方式下, 企业只需在统一的产品界面标准上安插不同的产品模块就能实现目的, 不仅成本低, 而且最大限度地实现了顾客价值, 提升企业竞争力。模块化的思想给柔性制造带来新的理念, 它打破了传统柔性制造的一贯做法, 将对制造业的发展带来深刻影响[ 4 ]。
1.2.3 模块化生产系统的关键技术
我们实验室的MPS生产系统是以电感应式传感器、光电传感器、漫射式光电传感器为辅助元件，用这些元件来采集开关数字信号。然后把这些数字信号输入核心部件PLC的输入印象寄存器，通过里面的程序处理输入信号，最后把处理的结果送给输出印象寄存器，来驱动电机、气动控制元件、气动执行元件和机械手等。
PLC直接与MPS自动线相连，处理从自动线输入的各种位置及检测信号，同时根据自动线的运行情况，输出各种控制信号，控制自动线上的各种气缸工作，吸盘的吸放和电机的起、停等。
1.2.4 模块化生产系统的特点
传统的柔性制造模式都致力于单个企业内部设计和制造过程效率的提高, 在缩短响应时间方面非常有限, 而模块化生产能在更大程度上提高响应速度, 表现在:
(1) 模块化生产往往突破了单个企业的限制, 在更大范围内实现资源整合, 各个模块制造商和模块整合商为了在竞争中取胜, 都专注于提高各自模块的核心竞争力, 集中力量, 不断提高产品质量、缩短设计和制造周期。
(2) 模块化生产使同步化操作成为可能, 从而缩短总的交货时间。
(3) 产品的模块被生产出来之后, 再根据所接到客户订单要求, 在模块组装企业或再下游环节进行组装, 从而实现延迟生产。
(4) 创新: 就是设计者能够修改模块。在增量创新中, 模块的核心技术和模块之间的界面规则都没有重大变化。
(5) 核心: 就是要模块内部的核心技术发生变化, 但界面规则并没有变化。
（6）焦点: 成为关注的重点, 而产品的制造过程则被放到了关注的次要位置, 于是简化了生产环节, 从而降低了成本, 降低了价格, 增强了产品竞争力。随着模块化技术的革新, 模块化的产品生产被转移到了劳动力低廉的发展中国家, 劳动力成本大大降低。
结束语
本设计以我们实验室的MPS系统为基础，对该系统的硬件进行了系统的论述。在老师的指导和自己的努力之下，我对MPS系统有了进一步的了解。对该系统分析完了之后与编程员协作进行现场调试，该系统的运行得到了良好的实际效果，模拟了一个与实际生产情况十分接近的控制过程，使我在学习的过程中很自然地就将理论应用到了实际中。
本设计主要完成了以下几方面的工作：
(1) 完成MPS生产系统的总体方案的设计和总体布局；
(2) 编制MPS系统的信号流程图；
(3) 完成系统硬件的设计；
(4) 完成通讯接线板PCB板设计；
(5) 给出编程定义地址并配合软件设计人员完成系统整合。
致 谢
本课题的研究工作是在陆宝春教授和王荣林老师的关怀和指导下完成的。在毕业设计的三个月的时间里，王老师在学习上给了我悉心的指导，生活上给了我深切的关怀，使我在各方面能力都有了很大提高。两位老师严谨、求实的治学态度，深邃的洞察力，高度的责任心和敬业精神，平易近人的工作作风，一直深深的影响和激励着我，使得我在学习和生活上受益匪浅。在毕业设计完成之时，谨向恩师们表示最衷心的感谢，并致以崇高的敬意。
同时，我要感谢学校给我们提供了良好的工作平台和工作环境。
其次，我要感谢我的同学刘玄和顾俊峰在学习和生活上都给了我无微不至的关怀和照顾，我所取得的成绩与他们的支持和帮助是分不开的。最后，要特别感谢我的家人在精神和物质上的关心、支持和帮助，使得我能够安心致力于学习和工作
参 考 文 献
[1] BULDW INC. CLARKB the Power of Modularity [M]. M IT Press, Cambridge MA. Design Rules, 2000, 1 (1).
[2] 青木昌彦. 模块化- 新产业结构的本质[M]. 北京: 中信出版社, 2002: 113 -1261.
[3] 张进秋,等. 可编程控制器原理及应用实例[M]. 北京：机械工业出版社，2004.
[4] 胡学林. 可编程控制器教程（基础篇）[M]. 北京：电子工业出版社，2003.
[5] 张万忠,等. 电器技术[M]. 北京：化学工业出版社，2003.
[6] 詹友刚. Pro/ENGINEER英文野火版3.0 [M] 北京：机械工业出版，2006.
[7] 李桂. 电器及控制[M]. 重庆：重庆大学出版社，1993.
[8] 郑萍. 现代电器控制技术[M]. 重庆：重庆大学出版社，2000.
[9] 方承远. 工厂电器控制技术[M]. 北京：机械工业出版社，1994.
[10] 安玉景等. 电子技术[M]. 北京：人民邮电出版社，1998.
[11] 唐竞新. 模拟电子基础[M]. 北京：清华大学出版社，2001.
[12] 王远. 模拟电子技术[M]. 北京：机械工业出版社，2002.
[13] 王兆以. 传感器技术[M]. 北京：科学技术出版社，2001.
[14] 王国中. 液压与气压传动[M]. 广州：华南理工大学出版社，2002.
[15] 吕炳仁. Protel99 SE[M]. 天津：天津科学技术出版社，2006.