一种基于PLC的FMS物流生产线实训系统的制作方法

本实用新型涉及机电控制技术领域，具体涉及一种基于PLC的FMS物流生产线实训系统。

背景技术：

FMS系统已在世界制造业领域的关键技术中占据了首要位置。自动化、柔性化、集成化已经成为技术现代化的浪潮，此股技术进步浪潮正席卷着我国的技术市场，面对于起步较晚的我们，在FMS系统方面的研究发展缓慢，人们对其认识不足，要想加快发展，必须将其推广和普及。

在国外大学，基本普遍配置了自动化实验设备，为学生提供了由简单的自动化生产线到复杂的柔性制造系统的实训平台，使学生更好地接近工业生产，更佳熟悉适于市场化竞争的柔性化制造系统。

而在国内很少有院校采用的是自主研发的教学型柔性制造系统，并且在此方面的实训科目也较少，但是随着社会的不断发展进步，市场竞争越来越激烈，企业对FMS系统化的人才需求越来越大，很多学生所学专业偏理论知识然而缺乏实践应用，学生现有的实践技能无法与市场实际需求相吻合，所以导致我国严重缺乏相关实用技能人才。

因此，类似的教学型柔性制造系统关键技术的研究与设计就显得尤为重要。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种基于PLC的FMS制造物流生产线实训系统，该系统符合FMS制造物流生产线的基本需要，可以对学生和生产人员进行基本培训，以解决传统实训教学困境，投入成本高，待培训人员的实训积极性不到的缺点。

柔性制造系统简称FMS，英文全称是Flexible Manufacture System。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于PLC的FMS物流生产线实训系统，包括：

用于控制整个系统的控制模块、用于推送物料的送料模块、用于运输物料的运输模块、用于检验物料的检测模块、用于分拣物料的分拣模块、用于存放物料的仓库模块、一个以上的底座、端子；所述一个以上的底座上分别设有控制模块、送料模块、运输模块、检测模块、分拣模块、仓库模块和端子，控制模块设有PLC200、调节皮带传送机速度的变频器，所述控制模块设有控制按钮、上位机、指示灯Ⅰ、指示灯Ⅱ和指示灯Ⅲ，控制按钮包括一个以上的按钮，控制按钮、上位机、指示灯Ⅰ、指示灯Ⅱ和指示灯Ⅲ均通过端子与PLC200连接，所述送料模块设有推送物料的伸缩机械臂Ⅰ、检测物料是否被送出的距离传感器，所述送料模块设有用于存放原始物料的原料库，运输模块设有皮带传送机Ⅰ、转角机，检测模块设有传感器Ⅰ、传感器Ⅱ、传感器Ⅲ，分拣模块设有运送待分拣物料的皮带传送机Ⅱ、用于抓取物料并将物料放置到不同仓库的旋转移动机械臂、推送废料的伸缩机械臂Ⅱ和用于检测物料是否到达指定位置的限位传感器，所述分拣模块设有可拆卸的废料库Ⅰ和废料库Ⅱ，在实际实训中可以根据需求去使用其中一个或者同时使用，仓库模块设有一个以上的材料库，变频器通过端子与PLC200连接，伸缩机械臂Ⅰ、距离传感器、传感器Ⅰ、传感器Ⅱ、传感器Ⅲ、旋转移动机械臂、伸缩机械臂Ⅱ和限位传感器通过端子与PLC200连接，皮带传送机Ⅰ、转角机和皮带传送机Ⅱ与变频器连接。

所述控制模块中的三个指示灯可根据需求设定其功能，可设置指示灯Ⅰ为正常工作指示灯，指示灯Ⅱ为待机指示灯，指示灯Ⅲ为报警指示灯。

所述控制模块中的控制按钮中的一个以上的按钮可根据需求设定其功能。

所述送料模块的数量为一个以上，所述运输模块中皮带传送机Ⅰ和转角机的数量为一个以上。

所述仓库模块设有材料A库、材料B库、材料C库和材料D库，所述仓库模块中设置的四个仓库可以根据实训的需求进行增减。

所述一个以上的底座拼接在一起。

所述传感器Ⅰ为电感传感器，传感器Ⅱ为电容传感器，传感器Ⅲ为光纤传感器。

基于PLC的FMS物流生产线实训系统的工作原理如下：

首先将控制模块中的上位机编写好的指令下载到核心控制器PLC200中，对变频器进行转速的设置，然后按下控制按钮的开始按钮启动系统，启动系统后距离传感器会检测原料库内有无物料，若无物料，则报警，添加物料后距离传感器检测到物料，PLC200控制指示灯亮，PLC200控制伸缩机械臂Ⅰ将物料送至运输模块的皮带传送机上，皮带传送机的转速由变频器进行控制，检测模块的传感器Ⅰ、传感器Ⅱ、传感器Ⅲ对物料进行完整性、材料和颜色的检测，检测后皮带传送机Ⅰ将物料运输至转角机上，转角机将物料运输至分拣模块的皮带传送机上，检测模块的传感器将结果反馈给PLC200中，若物料不符合要求，则PLC200控制推送废料的伸缩机械臂Ⅱ和皮带传送机Ⅱ将物料运输至废料库中，若物料符合要求，PLC200控制旋转移动机械臂将合格物料运输至仓库模块的材料库中，限位传感器检测物料是否到达指定位置并将数据反馈给PLC200，运输物料结束后，按下关闭按钮，关闭系统。

本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型采用模块化设计，提供多种模拟柔性生产线现场的生产模块；每个模块相互独立，方便拆装；并且提供与实机一致的仿真程序，进而可以在模拟环境中进行操作。

2、本实用新型针对我国院校的教学特点，选用性能优良的设备，采用自动化技术，采用模块化设计方法，做到简易化，可充分学习柔性生产线的应用技术，掌握相关实操技能，尽可能保留了在真实生产环境下的内容。

3、本实用新型不仅可以对在校学生进行实训学习，同时也可以对相关企业员工进行实训学习。

附图说明

图1为本实用新型实训系统所含模块示意图；

图2为本实用新型实训系统模块组成图；

图3为本实用新型实训系统连接关系示意图；

图4为本实用新型实施例1总体布局图；

图5为本实用新型实施例1工作流程图；

图6为本实用新型实施例2总体布局图；

图7为本实用新型实施例2工作流程图；

图1中：1-控制模块，1-1-控制按钮，1-2-上位机，1-3-PLC3002，1-4-变频器，1-5-指示灯Ⅰ，1-6-指示灯Ⅱ，1-7-指示灯Ⅲ，2-送料模块，2-1-伸缩机械臂Ⅰ，2-2-原料库，2-3-距离传感器，3-运输模块，3-1-皮带传送机Ⅰ，3-2-转角机，4-检测模块，4-1传感器Ⅰ，4-2传感器Ⅱ，4-3传感器Ⅲ，5-分拣模块，5-1-皮带传送机Ⅱ，5-2-旋转移动机械臂，5-3-伸缩机械臂Ⅱ，5-4-限位传感器，5-5-废料库Ⅰ，5-6-废料库Ⅱ，6-仓库模块，6-1-材料A库，6-2-材料B库，6-3-材料C库，6-4-材料D库，7-底座，8-端子。

图4中：4-11为电感传感器，4-12为电容传感器，4-13为光纤传感器。

图6中：20-为送料模块Ⅰ，20-1-伸缩机械臂Ⅰ，20-2-原料库Ⅰ，20-3-距离传感器Ⅰ，21-送料模块Ⅱ，21-1为伸缩机械臂Ⅱ，21-2为原料库Ⅱ，21-3为距离传感器Ⅱ，3-11为皮带传送机Ⅲ，3-12为转角机Ⅲ，3-13为皮带传送机Ⅳ，3-14为转角机Ⅳ。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的保护范围不局限于所述内容。

实施例1：如图1~5所示，根据图2和图3可以对图1中所述所有模块组合为图4所示的总体布局；

基于PLC的FMS物流生产线实训系统包括用于控制整个系统的控制模块1、用于推送物料的送料模块2、用于运输物料的运输模块3、用于检验物料的检测模块4、用于分拣物料的分拣模块5、用于存放物料的仓库模块6、6个底座7、端子8；所述6个底座7上分别设有控制模块1、送料模块2、运输模块3、检测模块4、分拣模块5、仓库模块6和端子8，6个底座7连接在一起为底座7-1，控制模块1设有PLC200型1-3、调节皮带传送机速度的变频器1-4，设有控制按钮1-1、上位机1-2、正常工作指示灯Ⅰ1-5、待机指示灯指示灯Ⅱ1-6和报警指示灯Ⅲ1-7，控制按钮1-1包括开关按钮、关闭按钮和解除报警按钮，控制按钮1-1、上位机1-2、正常工作指示灯Ⅰ1-5、待机指示灯指示灯Ⅱ1-6和报警指示灯Ⅲ1-7均通过端子8与PLC200型1-3连接，送料模块2设有推送物料的伸缩机械臂Ⅰ2-1、用于存放原始物料的原料库2-2，检测物料是否被送出的距离传感器2-3，运输模块3设有皮带传送机Ⅰ3-1、转角机3-2，检测模块4设有电感传感器Ⅰ4-11、电容传感器Ⅱ4-12、光纤传感器Ⅲ4-13，分拣模块5设有运送待分拣物料的皮带传送机Ⅱ5-1、用于抓取物料并将物料放置到不同仓库的旋转移动机械臂5-2、推送废料的伸缩机械臂Ⅱ5-3、用于检测物料是否到达指定位置的限位传感器5-4，还设有废料库Ⅰ5-5、废料库Ⅱ5-6，仓库模块6设有材料A库6-1、材料B库6-2、材料C库6-3和材料D库6-4，变频器1-4通过端子8与PLC200型1-3连接，伸缩机械臂Ⅰ2-1、距离传感器2-3、电感传感器Ⅰ4-11、电容传感器Ⅱ4-12、光纤传感器Ⅲ4-13、旋转移动机械臂5-2、伸缩机械臂Ⅱ5-3和限位传感器5-4通过端子8与PLC200型1-3连接，皮带传送机Ⅰ3-1、转角机3-2和皮带传送机Ⅱ5-1与变频器1-4连接。

基于PLC的FMS物流生产线实训系统的工作流程如图5所示，具体操作如下：

首先将控制模块1中的上位机1-2编写好的指令下载到核心控制器PLC200型1-3中，对变频器1-4进行转速的设置，然后按下控制按钮1-1的开始按钮启动系统，启动系统后距离传感器2-3会检测原料库2-2内有无物料，若无物料，则报警指示灯1-7亮，添加物料后距离传感器2-3检测到物料，PLC200型1-3控制工作指示灯1-5亮，PLC200型1-3控制伸缩机械臂Ⅰ2-1将物料送至运输模块3的皮带传送机Ⅰ3-1上，皮带传送机Ⅰ3-1的转速由变频器1-4进行控制，检测模块4的电容传感器4-11、电感传感器4-12和光纤传感器4-13分别检测物料的完整度，材料和颜色，检测后皮带传送机Ⅰ3-1将物料运输至转角机3-2上，转角机3-2将物料运输至分拣模块5的皮带传送机5-1上，检测模块4的传感器将结果反馈给PLC200型1-3中，不符合要求的物料， PLC200型1-3控制推送废料的伸缩机械臂Ⅱ5-3和皮带传送机Ⅱ5-1将物料运输至废料库Ⅰ5-5、废料库Ⅱ5-6中，符合要求的物料，PLC200型1-3控制旋转移动机械臂5-2将合格物料运输至仓库模块6的材料A库6-1、材料B库6-2、材料C库6-3和材料D库6-4中，限位传感器5-4检测物料是否到达指定位置并将数据反馈给PLC200型1-3，运输物料结束后，按下关闭按钮，关闭系统，完成运输。

实施例2：如图6所示，根据图2和图3可以对图1中所述所有模块组合为图6所示的总体布局图，图7为本实施例的工作流程图，本实施例结构同实施例1，不同之处在于包括两个送料模块，即送料模块Ⅰ20和送料模块Ⅱ21，且送料模块Ⅰ20和送料模块Ⅱ21可单独工作也可同时工作，控制按钮1-1中设置了四个按钮，四个按钮的功能分别为控制仅以送料模块20工作来启动系统、控制仅以送料模块21工作来启动系统、关闭系统和解除报警四种，且只有当系统处于待机状态时，按下关闭按钮，送料模块Ⅰ20和送料模块Ⅱ21同时工作，再按关闭按钮停止工作，若只需要一个送料模块工作，按下控制相应模块工作的按钮即可，此时关闭按钮只起到关闭作用，只有送料模块Ⅰ20工作时，指示灯Ⅰ1-5亮，只有送料模块Ⅱ21工作时，指示灯Ⅱ1-6亮，送料模块Ⅰ20和送料模块Ⅱ21同时工作，指示灯Ⅲ1-7亮，无物料，指示灯Ⅰ1-5和指示灯Ⅱ1-6交替闪烁，运输模块3设有两个皮带传送机，分别为皮带传送机Ⅲ3-11和皮带传送机Ⅳ3-13，两个转角机，分别为转角机Ⅲ3-12和转角机Ⅳ3-14，且均通过导线连接至端子8，端子8通过导线连接至PLC200型1-3，将分拣模块5中的废料库Ⅰ5-5拆除，只用废料库Ⅱ5-6。

利用该系统实现送料模块Ⅰ20和送料模块Ⅱ21同时工作的方法，具体操作如下：

首先将控制模块1中的上位机1-2编写好的指令下载到核心控制器PLC200型1-3中，在系统处于待机状态下，按下控制按钮1-1的关闭按钮送料模块Ⅰ20和送料模块Ⅱ21将同时工作，启动系统后距离传感器20-3和21-3会检测原料库20-2和21-2内有无物料，若无物料，则指示灯Ⅰ1-5和指示灯Ⅱ1-6会交替闪烁，添加物料后距离传感器20-3和21-3检测到物料，PLC200型1-3控制指示灯Ⅰ1-5和指示灯Ⅱ1-6亮，PLC200型1-3控制伸缩机械臂20-1和21-1将物料送至运输模块3的皮带传送机3-11和3-13上，带传送机Ⅲ3-11和皮带传送机Ⅲ3-13的转速由变频器1-4进行控制，检测模块4的电容传感器4-11、电感传感器4-12和光纤传感器4-13分别检测物料的完整度，材料和颜色，检测后皮带传送机Ⅲ3-11和皮带传送机Ⅳ3-13，将物料运输至转角机Ⅲ3-12和转角机Ⅳ3-14，转角机Ⅲ3-12和转角机Ⅳ3-14将物料运输至分拣模块5的皮带传送机5-1上，检测模块4的传感器将结果反馈给PLC200型1-3中，不符合要求的物料，PLC200型1-3控制推送废料的伸缩机械臂Ⅱ5-3和皮带传送机Ⅱ5-1将物料运输至废料库5-6中，符合要求的物料，PLC200型1-3控制旋转移动机械臂5-2将合格物料运输至仓库模块6的材料A库6-1、材料B库6-2、材料C库6-3和材料D库6-4中，限位传感器5-4检测物料是否到达指定位置并将数据反馈给PLC200型1-3，运输物料结束后，按下关闭按钮，关闭系统，完成运输。

利用本系统实现仅以送料模块Ⅰ20工作，操作如下：

按下控制按钮1-1中控制送料模块Ⅰ20工作按钮，检测到物料时PLC200型1-3控制指示灯Ⅰ1-5亮，关闭时按下关闭按钮，其余操作同送料模块Ⅰ20和送料模块Ⅱ21同时工作的步骤。

利用本系统实现仅以送料模块Ⅱ21工作，操作如下：按下控制按钮1-1中控制送料模块Ⅱ21工作按钮，检测到物料时PLC200型1-3控制指示灯Ⅱ1-6亮，关闭时按下关闭按钮，其余操作同送料模块Ⅰ20和送料模块Ⅱ21同时工作的步骤。