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SBWGD-1型光機電一體化控制實(shí)訓系統
一、產(chǎn)品概述
光機電氣一體化控制實(shí)訓系統"是依據機電一體化教學(xué)的要求而精心研制的。它在接近工業(yè)生產(chǎn)制造現場(chǎng)基礎上又針對教學(xué)及實(shí)訓目的進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)設計，強化了機電一體化的安裝與調試能力。實(shí)訓裝置由型材導軌式實(shí)訓臺、典型機電一體化設備機械部件、PLC
模塊、變頻器模塊、按鈕模塊、電源模塊、模擬生產(chǎn)設備實(shí)訓模塊（包含上料單元、皮帶輸送檢測單元、氣動(dòng)機械手搬運單元、物料傳送倉儲單元）、觸摸屏、接線(xiàn)端子排和各種傳感器等組成。采用開(kāi)放式和拆裝式結構，可根據現有的機械部件組裝生產(chǎn)設備，使整個(gè)裝置能夠靈活的按實(shí)訓教學(xué)或競賽要求組裝具有生產(chǎn)功能的光機電一體化設備。模塊采用工業(yè)標準結構及抽屜式模塊放置架，互換性強。
實(shí)訓系統集運動(dòng)控制、氣動(dòng)控制、變頻調速、步進(jìn)電機驅動(dòng)、傳感器檢測、可編程控制、時(shí)序邏輯控制于一體。通過(guò)基于該實(shí)訓系統的使用、訓練和培訓，能充分鍛煉操作者團隊協(xié)作能力、計劃組織能力、自動(dòng)線(xiàn)安裝與調試能力、工程實(shí)施能力等。同時(shí)適合學(xué)生進(jìn)行課程設計、畢業(yè)設計。
二、光機電一體化實(shí)訓設備主要特點(diǎn)：
1.專(zhuān)業(yè)性：整個(gè)實(shí)訓裝置囊括了機電一體化專(zhuān)業(yè)學(xué)習中所涉及的諸如電機驅動(dòng)、氣動(dòng)、PLC（可編程控制器）、傳感器等多種技術(shù)，解決了學(xué)生不能在實(shí)際生產(chǎn)線(xiàn)上操作訓練的問(wèn)題，指導教師可以對學(xué)生進(jìn)行從設計、組裝、編程、調試到檢查問(wèn)題和維護等一系列課題的不同層次的教學(xué)培訓；
2.靈活性：整個(gè)實(shí)訓裝置模塊各自獨立，每一模塊有獨立控制，整體結構臺用拆裝開(kāi)放式，用于電氣線(xiàn)路搭接、機械部件組裝等實(shí)訓科目，可以容納較多的學(xué)員同時(shí)學(xué)習；
3.開(kāi)放性：該實(shí)驗裝置PLC模塊I/O端子、變頻器的接線(xiàn)端子、各常用模塊與PLC的連接端子、傳感器、按鈕開(kāi)關(guān)、指示燈元件等端子全部開(kāi)放，均采用護套插座導線(xiàn)連接，可進(jìn)行電氣線(xiàn)路控制、電氣線(xiàn)路設計等內容實(shí)訓。
4.安全性：系統具有短路保護、急停保護、限位保護、智能保護等各種保護功能，可確保人身與設備安全；
5.模塊化概念：從不同的模塊到工作單元，從單獨的工作單元到整個(gè)系統，各工作單元之間具有柔性的組合方式。
三、功能模塊詳細說(shuō)明
1、光機電一體化實(shí)訓實(shí)訓臺
整體采用鋁合金制作，尺寸約為1200x800x800，所有工業(yè)鋁型材均采用表面亮麗氧化處理。電氣控制屏面板采用2mm厚全鋁制，表面經(jīng)氧化著(zhù)色處理，永不掉色，線(xiàn)路及標識清晰。
2、PLC系統
采用三菱新款FX3U系列PLC 48點(diǎn)I/O繼電器輸出,所有PLC對應端口引出于面板。
3、變頻器
采用380V交流變頻器，三菱FR-E740系列、0.75KW，變頻器所有接線(xiàn)
端口引出到電氣面板上。
4、觸摸屏
昆侖通態(tài)，彩色7英寸、6500色、與PLC同步通訊，
5、電氣面板模塊
集成10路按鈕且所有按鈕觸點(diǎn)教引接到面板上、帶24V電源接口、指示燈、電源開(kāi)關(guān)、急停按鈕、兩組直流繼電器、所有電氣元件觸點(diǎn)與線(xiàn)圈端子均引出到面板上。
6、送料機構
放料轉盤(pán)：轉盤(pán)中共放三種物料，一種金屬物料、一種黑色塑料物料、一種白色塑料物料。
物料滑槽：放料轉盤(pán)旋轉，物料互相推擠趨向入料口，物料則從入料口順著(zhù)滑槽可以落到落料臺上。
驅動(dòng)電機：電機采用24V直流減速電機，轉速10r/min轉矩30kg/cm；用于驅動(dòng)放料轉盤(pán)旋轉。
物料檢測：物料檢測為光電漫反射型傳感器。主要為PLC提供一個(gè)輸入信號，如果有物料在落料臺上，則機械手開(kāi)始動(dòng)作。如果運行中，光電傳感器沒(méi)有檢測到物料并保持6秒鐘，則讓系統停機然后報警，紅色報警燈開(kāi)始閃爍。
7、機械手搬運機構
整個(gè)搬運機構能完成四個(gè)自由度動(dòng)作：手臂伸縮、手臂旋轉、手爪上下、手爪緊松。
手爪提升氣缸：提升氣缸采用雙向電控氣閥控制，氣缸伸出縮回可任意定位。
磁性傳感器：用于檢測氣缸處于伸出或縮回位置。（注意：紅色線(xiàn)接"﹢"，黑色線(xiàn)接"-"）。
手爪：抓緊或松開(kāi)物料。
手爪傳感器：抓取物料由雙向電控氣閥控制，當雙向電控氣閥得電，手爪夾緊，手爪傳感器有信號輸出，指示燈亮。雙向電控氣閥另一端通電，手爪松開(kāi)。
旋轉氣缸： 控制機械手臂的左右轉，由雙向電控氣閥控制。
接近傳感器：機械手臂左轉和右轉到位的檢測。當左轉或右轉到位后，接近傳感器輸出信號。（注意：棕色線(xiàn)接"﹢"，藍線(xiàn)色接"-"、黑色線(xiàn)接輸出）。
雙桿氣缸：機械手臂伸出、縮回，由雙向電控氣閥控制。氣缸上裝有兩個(gè)磁性傳感器，檢測氣缸伸出或縮回位置（注意：紅色線(xiàn)接"﹢"，黑色線(xiàn)接"-"）。
緩 沖 器： 旋轉氣缸高速左轉和右轉到位時(shí)，起緩沖減速作用，以保持氣缸平穩到位。
8、物料傳送及分揀機構進(jìn)倉
落料光電傳感器：檢測是否有物料到傳送帶上，并給PLC一個(gè)輸入信號。當有物料時(shí)，變頻器啟動(dòng)，控制電動(dòng)機驅動(dòng)傳送帶開(kāi)始工作。無(wú)物料時(shí)，延時(shí)12秒，停止動(dòng)作。（注意：棕色線(xiàn)接"﹢"，藍色線(xiàn)接"-"、黑色線(xiàn)接輸出）。
落 料 孔：物料落料孔。
金屬料倉：放置金屬物料。
黑色塑料料倉：放置黑色塑料物料。
白色塑料料倉：放置白色塑料物料。
電感式傳感器：檢測金屬材料。（注意：棕色線(xiàn)接"﹢"，藍色線(xiàn)接"-"、黑色線(xiàn)接輸出）。
光電傳感器：檢測黑色塑料物料。（注意：棕色線(xiàn)接"﹢"，藍色線(xiàn)接"-"、黑色線(xiàn)接輸出）。
電容式傳感器：用于檢測白色塑料物料。（注意是：棕色線(xiàn)接"﹢"，藍色線(xiàn)接"-"、黑色線(xiàn)接輸出）。
三相異步電動(dòng)機：由變頻器控制，驅動(dòng)傳送帶轉動(dòng)。
推料一氣缸：將金屬物料推入料倉，由單向電控氣閥控制。
推料二氣缸：將黑色塑料物料推入料倉，由單向電控氣閥控制。
推料三氣缸：將白色塑料物料推入料倉，由單向電控氣閥控制。
9、電氣控制模塊接線(xiàn)
所有模塊可單獨與其它工作模塊組合使用達到不同的組合方式，滿(mǎn)足不同的功能組合需求。所有的工作模塊的電器組件連接線(xiàn)方式為:<工作模塊>→→<組件接口>→→<集裝接線(xiàn)端>→→<桌面開(kāi)放端口板>→→<PLC開(kāi)放接口>。當中每個(gè)工作模塊的組件接線(xiàn)端與對應的每一個(gè)接線(xiàn)端口都進(jìn)行明確的標號，在接入<桌面開(kāi)放端口板>上時(shí)采用外開(kāi)放式接線(xiàn)端子、這樣從集裝接線(xiàn)端引接過(guò)來(lái)的各個(gè)連接線(xiàn)可以輕松的接入到<桌面開(kāi)放面板>上可自行任意的連接和更換，叢而使得整套系統相對復雜的線(xiàn)路變得簡(jiǎn)單、清晰而且具有很好靈活性和開(kāi)放性。系統控制線(xiàn)由<PLC開(kāi)放接口>通過(guò)連接線(xiàn)與<桌面開(kāi)放端口板>進(jìn)行連接，這就使得PLC與工作模塊上的組件進(jìn)行連接時(shí)是可以自由選擇端口.
四、實(shí)訓項目
光機電一體化實(shí)訓裝置提供的是一種綜合應用設計的教學(xué)培訓平臺，培訓內容涉及機、電、液、氣一體化專(zhuān)業(yè)的多學(xué)科知識。
1.傳感器培訓
該系統所使用的傳感器有電感式、光電式、電磁式等，每個(gè)都有著(zhù)各自的特性、發(fā)揮著(zhù)不同的作用，使系統可靠、穩定的工作。學(xué)員可通過(guò)學(xué)習各個(gè)工作站的工作特點(diǎn)、工作使命、工作狀況來(lái)加強對這些傳感器的感性認識，再結合老師對傳感器的工作原理的講解、分析和演示，使學(xué)員快速接收傳感器的相關(guān)知識，并最終上升到應用的層次上來(lái)。
2.氣動(dòng)技術(shù)培訓
該系統上使用了的大量的氣動(dòng)元件，包括了多種電氣控制閥、多種氣缸、氣動(dòng)夾具、過(guò)濾調壓器、節流閥等，結合該系統的實(shí)際典型應用以及每個(gè)氣動(dòng)元器件的應用實(shí)際，可單獨的學(xué)習每一種氣動(dòng)元器件的工作原理、應用場(chǎng)合等，包括各個(gè)氣動(dòng)元器件的之間是如何配合起來(lái)進(jìn)行優(yōu)化設計和應用的。
3.PLC 技術(shù)培訓
開(kāi)放式的PLC控制方式，每個(gè)學(xué)員都可進(jìn)行拆裝、調試、電器連接、PLC編程等親自動(dòng)手的機會(huì )，對調動(dòng)學(xué)員的積極性、愛(ài)好都有很好的作用，為學(xué)員學(xué)習PLC、靈活應用PLC提供了良好的培訓平臺。
4.電氣控制系統培訓
電控部分全部按照工業(yè)標準和習慣進(jìn)行設計，并且以附件方式提供全部設計圖紙和說(shuō)明書(shū)。 學(xué)員在該設備上可學(xué)習電路原理圖分析、PLC 各I/O 地址查對和新設備電路連線(xiàn)分析方法。
5.機械系統安裝調試培訓
該實(shí)訓裝置可進(jìn)行機械部分全部的或部分的拆去，再按要求將其重新組裝，并且調試至系統可正常、可靠地工作，這對提高在校學(xué)生動(dòng)手能力有極大幫助。
6.電機驅動(dòng)技術(shù)培訓
該實(shí)訓裝置中涉及到多種電機驅動(dòng)器及控制器，在這里可以得到切實(shí)的應用。此外，系統中還有其它電機，對于各種電機的特點(diǎn)、驅動(dòng)方式及應用，學(xué)生都會(huì )有所了解和認識。
7.系統維護和故障檢測技術(shù)培訓
這部分培訓重點(diǎn)介紹機電一體化系統日常維護的內容和方法，以及系統常見(jiàn)故障分析、排除的方法。
8.計算機組態(tài)技術(shù)培訓
隨著(zhù)對工業(yè)自動(dòng)化的要求越來(lái)越高，以及大量控制設備和過(guò)程監控裝置之間的通信的需要，監控和數據采集系統越來(lái)越受到重視，掌握上位計算機監控技術(shù)也是學(xué)生的必修課程。該系統采用的是國內流行的典型工業(yè)控制組態(tài)監控軟件。通過(guò)該軟件的學(xué)習可了解通信網(wǎng)絡(luò )的基本結構，組態(tài)監控軟件的基本構架，組態(tài)軟件基本使用方法，以及了解實(shí)際工程中的常見(jiàn)問(wèn)題及處理方法。
9.氣動(dòng)系統的安裝與調試項目：
選用該裝置配置的單出桿氣缸、單出雙桿氣缸、旋轉氣缸等氣動(dòng)執行元件和單控電磁換向閥、雙控電磁換向閥和磁性開(kāi)關(guān)等氣動(dòng)控制元件，可完成下列氣動(dòng)技術(shù)的工作任務(wù)：
氣動(dòng)方向控制回路的安裝
氣動(dòng)速度控制回路的安裝
擺動(dòng)控制回路的安裝
氣動(dòng)順序控制回路的安裝
氣動(dòng)機械手裝置的安裝
氣動(dòng)系統安裝與調試；
10.電氣控制電路的安裝和PLC程序編寫(xiě)項目：
選用該裝置配置的PLC模塊、變頻器模塊和指令開(kāi)關(guān)、傳感器等，可完成下列PLC應用技術(shù)工作任務(wù)：
電動(dòng)機正反轉控制電路的連接與控制程序編寫(xiě)
電動(dòng)機調速控制電路的連接與控制程序編寫(xiě)
氣動(dòng)方向控制程序編寫(xiě)
氣動(dòng)順序動(dòng)作控制程序編寫(xiě)
氣動(dòng)機械手控制程序編寫(xiě)
皮帶輸送機控制程序編寫(xiě)
機電一體化設備控制程序編寫(xiě)
自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)控制程序編寫(xiě)
11.機電設備安裝與調試項目：
選用該裝置配置的機電一體化設備部件、PLC模塊、變頻器模塊和指令開(kāi)關(guān)、傳感器等，可完成下列機電設備安裝和機電一體化技術(shù)的工作任務(wù)：
傳動(dòng)裝置同軸度的調整
皮帶輸送機的安裝與調整
搬運機械手設備安裝與調試
物件分揀設備的安裝與調試
送料設備的安裝與調試
自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)設備安裝與調試
12.自動(dòng)控制系統安裝與調試項目：
選用該裝置配置的機電一體化設備部件、PLC模塊、變頻器模塊和指令開(kāi)關(guān)、傳感器等，可完成下列機電設備安裝和機電一體化技術(shù)的工作任務(wù)：
多種傳感器的安裝與調試
機械手的自動(dòng)控制
皮帶輸送機的自動(dòng)控制
機電一體化設備的自動(dòng)控制
PLC控制系統的安裝與調試
自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的安裝與調試
13.用于考核或技能訓練，可考察的職業(yè)能力：
機械構件的裝配與調整能力
機電設備的安裝與調試能力
電路安裝能力
氣動(dòng)系統的安裝與調試能力
機電一體化設備的控制程序的編寫(xiě)能力
自動(dòng)控制系統的安裝與調試能力
三、光機電一體化實(shí)訓設備特點(diǎn)
該實(shí)訓考核裝置PLC模塊的I/O 端子、變頻器的接線(xiàn)端子、各常用模塊與PLC的連接端子，均與安全插座連接，使用帶安全插頭的導線(xiàn)進(jìn)行電路連接；各指令開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、傳感器和指示元件的電路，則通過(guò)端子排進(jìn)行連接。插拔線(xiàn)連接電路與端子排連接電路相結合，既保證學(xué)生基本技能的訓練、形成和鞏固，又保證電路連接的快速、安全和可靠。
四、光機電一體化實(shí)訓設備配置清單
|
序號 |
名稱(chēng) |
主要元件或型號、規格 |
數量 |
單位 |
備注 |
|
1 |
實(shí)訓桌 |
|
1 |
張 |
|
|
2 |
觸摸屏模塊 |
7寸 |
1 |
塊 |
|
|
3 |
觸摸屏通訊電纜 |
|
1 |
根 |
|
|
4 |
三菱PLC模塊 |
FX3U-48MR |
1 |
臺 |
|
|
5 |
三菱編程電纜 |
|
1 |
根 |
|
|
6 |
變頻器模塊 |
FR-E740 0.75KW |
1 |
臺 |
|
|
7 |
電源模塊 |
鋁質(zhì)面板 |
1 |
塊 |
|
|
8 |
控制功能模塊 |
鋁質(zhì)面板 |
1 |
套 |
|
|
9 |
物料傳送機部件 |
|
1 |
套 |
|
|
10 |
氣動(dòng)機械手部件 |
|
1 |
套 |
|
|
11 |
皮帶輸送機部件 |
|
1 |
套 |
|
|
12 |
物件分揀部件 |
|
1 |
套 |
|
|
13 |
接線(xiàn)端子模塊 |
接線(xiàn)端子和安全插座 |
1 |
塊 |
|
|
14 |
物料 |
金屬3個(gè)，尼龍黑白各3個(gè) |
1 |
套 |
|
|
15 |
安全插線(xiàn) |
|
1 |
套 |
|
|
16 |
氣管 |
Φ4\Φ6\Φ8 |
1 |
套 |
|
|
17 |
三菱PLC編程軟件 |
GX Developer |
1 |
套 |
拷貝版 |
|
18 |
推車(chē) |
|
1 |
只 |
|
|
19 |
產(chǎn)品配套光盤(pán) |
|
1 |
套 |
|
|
20 |
說(shuō)明書(shū) |
|
1 |
本 |
|
|
21 |
電腦推車(chē) |
工業(yè)鋁型材框架結構 |
1 |
臺 |
|
|
22 |
空氣壓縮機 |
0.6～0.8MPa（按教室配） |
1 |
室 |
|
