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SBWGD-1型光機(jī)電一體化控制實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)
一、產(chǎn)品概述
光機(jī)電氣一體化控制實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)"是依據(jù)機(jī)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(xiàn)場基礎(chǔ)上又針對教學(xué)及實(shí)訓(xùn)目的進(jìn)行了專門設(shè)計(jì)，強(qiáng)化了機(jī)電一體化的安裝與調(diào)試能力。實(shí)訓(xùn)裝置由型材導(dǎo)軌式實(shí)訓(xùn)臺、典型機(jī)電一體化設(shè)備機(jī)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(shè)備實(shí)訓(xùn)模塊（包含上料單元、皮帶輸送檢測單元、氣動(dòng)機(jī)械手搬運(yùn)單元、物料傳送倉儲單元）、觸摸屏、接線端子排和各種傳感器等組成。采用開放式和拆裝式結(jié)構(gòu)，可根據(jù)現(xiàn)有的機(jī)械部件組裝生產(chǎn)設(shè)備，使整個(gè)裝置能夠靈活的按實(shí)訓(xùn)教學(xué)或競賽要求組裝具有生產(chǎn)功能的光機(jī)電一體化設(shè)備。模塊采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)及抽屜式模塊放置架，互換性強(qiáng)。
實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)集運(yùn)動(dòng)控制、氣動(dòng)控制、變頻調(diào)速、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、傳感器檢測、可編程控制、時(shí)序邏輯控制于一體。通過基于該實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的使用、訓(xùn)練和培訓(xùn)，能充分鍛煉操作者團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、計(jì)劃組織能力、自動(dòng)線安裝與調(diào)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(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)。
二、光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)設(shè)備主要特點(diǎn)：
1.專業(yè)性：整個(gè)實(shí)訓(xùn)裝置囊括了機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)習(xí)中所涉及的諸如電機(jī)驅(qū)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)線上操作訓(xùn)練的問題，指導(dǎo)教師可以對學(xué)生進(jìn)行從設(shè)計(jì)、組裝、編程、調(diào)試到檢查問題和維護(hù)等一系列課題的不同層次的教學(xué)培訓(xùn)；
2.靈活性：整個(gè)實(shí)訓(xùn)裝置模塊各自獨(dú)立，每一模塊有獨(dú)立控制，整體結(jié)構(gòu)臺用拆裝開放式，用于電氣線路搭接、機(jī)械部件組裝等實(shí)訓(xùn)科目，可以容納較多的學(xué)員同時(shí)學(xué)習(xí)；
3.開放性：該實(shí)驗(yàn)裝置PLC模塊I/O端子、變頻器的接線端子、各常用模塊與PLC的連接端子、傳感器、按鈕開關(guān)、指示燈元件等端子全部開放，均采用護(hù)套插座導(dǎo)線連接，可進(jìn)行電氣線路控制、電氣線路設(shè)計(jì)等內(nèi)容實(shí)訓(xùn)。
4.安全性：系統(tǒng)具有短路保護(hù)、急停保護(hù)、限位保護(hù)、智能保護(hù)等各種保護(hù)功能，可確保人身與設(shè)備安全；
5.模塊化概念：從不同的模塊到工作單元，從單獨(dú)的工作單元到整個(gè)系統(tǒng)，各工作單元之間具有柔性的組合方式。
三、功能模塊詳細(xì)說明
1、光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)實(shí)訓(xùn)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)氧化著色處理，永不掉色，線路及標(biāo)識清晰。
2、PLC系統(tǒng)
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(yīng)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
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、電源開關(guān)、急停按鈕、兩組直流繼電器、所有電氣元件觸點(diǎn)與線圈端子均引出到面板上。
6、送料機(jī)構(gòu)
放料轉(zhuǎn)盤：轉(zhuǎn)盤中共放三種物料，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(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，物料互相推擠趨向入料口，物料則從入料口順著滑槽可以落到落料臺上。
驅(qū)動(dòng)電機(jī)：電機(jī)采用24V直流減速電機(jī)，轉(zhuǎn)速10r/min轉(zhuǎn)矩30kg/cm；用于驅(qū)動(dòng)放料轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)。
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(jī)械手開始動(dòng)作。如果運(yùn)行中，光電傳感器沒有檢測到物料并保持6秒鐘，則讓系統(tǒng)停機(jī)然后報(bào)警，紅色報(bào)警燈開始閃爍。
7、機(jī)械手搬運(yùn)機(jī)構(gòu)
整個(gè)搬運(yùn)機(jī)構(gòu)能完成四個(gè)自由度動(dòng)作：手臂伸縮、手臂旋轉(zhuǎn)、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：紅色線接"﹢"，黑色線接"-"）。
手爪：抓緊或松開物料。
手爪傳感器：抓取物料由雙向電控氣閥控制，當(dāng)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。
旋轉(zhuǎn)氣缸： 控制機(jī)械手臂的左右轉(zhuǎn)，由雙向電控氣閥控制。
接近傳感器：機(jī)械手臂左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)到位的檢測。當(dāng)左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)到位后，接近傳感器輸出信號。（注意：棕色線接"﹢"，藍(lán)線色接"-"、黑色線接輸出）。
雙桿氣缸：機(jī)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：紅色線接"﹢"，黑色線接"-"）。
緩 沖 器： 旋轉(zhuǎn)氣缸高速左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)到位時(shí)，起緩沖減速作用，以保持氣缸平穩(wěn)到位。
8、物料傳送及分揀機(jī)構(gòu)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(dāng)有物料時(shí)，變頻器啟動(dòng)，控制電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)傳送帶開始工作。無物料時(shí)，延時(shí)12秒，停止動(dòng)作。（注意：棕色線接"﹢"，藍(lán)色線接"-"、黑色線接輸出）。
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：棕色線接"﹢"，藍(lán)色線接"-"、黑色線接輸出）。
光電傳感器：檢測黑色塑料物料。（注意：棕色線接"﹢"，藍(lán)色線接"-"、黑色線接輸出）。
電容式傳感器：用于檢測白色塑料物料。（注意是：棕色線接"﹢"，藍(lán)色線接"-"、黑色線接輸出）。
三相異步電動(dòng)機(jī)：由變頻器控制，驅(qū)動(dòng)傳送帶轉(zhuǎn)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
所有模塊可單獨(dú)與其它工作模塊組合使用達(dá)到不同的組合方式，滿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方式為:<工作模塊>→→<組件接口>→→<集裝接線端>→→<桌面開放端口板>→→<PLC開放接口>。當(dāng)中每個(gè)工作模塊的組件接線端與對應(yīng)的每一個(gè)接線端口都進(jìn)行明確的標(biāo)號，在接入<桌面開放端口板>上時(shí)采用外開放式接線端子、這樣從集裝接線端引接過來的各個(gè)連接線可以輕松的接入到<桌面開放面板>上可自行任意的連接和更換，叢而使得整套系統(tǒng)相對復(fù)雜的線路變得簡單、清晰而且具有很好靈活性和開放性。系統(tǒng)控制線由<PLC開放接口>通過連接線與<桌面開放端口板>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(xùn)項(xiàng)目
光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置提供的是一種綜合應(yīng)用設(shè)計(jì)的教學(xué)培訓(xùn)平臺，培訓(xùn)內(nèi)容涉及機(jī)、電、液、氣一體化專業(yè)的多學(xué)科知識。
1.傳感器培訓(xùn)
該系統(tǒng)所使用的傳感器有電感式、光電式、電磁式等，每個(gè)都有著各自的特性、發(fā)揮著不同的作用，使系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定的工作。學(xué)員可通過學(xué)習(xí)各個(gè)工作站的工作特點(diǎn)、工作使命、工作狀況來加強(qiáng)對這些傳感器的感性認(rèn)識，再結(jié)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(yīng)用的層次上來。
2.氣動(dòng)技術(shù)培訓(xùn)
該系統(tǒng)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、過濾調(diào)壓器、節(jié)流閥等，結(jié)合該系統(tǒng)的實(shí)際典型應(yīng)用以及每個(gè)氣動(dòng)元器件的應(yīng)用實(shí)際，可單獨(dú)的學(xué)習(xí)每一種氣動(dòng)元器件的工作原理、應(yīng)用場合等，包括各個(gè)氣動(dòng)元器件的之間是如何配合起來進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和應(yīng)用的。
3.PLC 技術(shù)培訓(xùn)
開放式的PLC控制方式，每個(gè)學(xué)員都可進(jìn)行拆裝、調(diào)試、電器連接、PLC編程等親自動(dòng)手的機(jī)會，對調(diào)動(dòng)學(xué)員的積極性、愛好都有很好的作用，為學(xué)員學(xué)習(xí)PLC、靈活應(yīng)用PLC提供了良好的培訓(xùn)平臺。
4.電氣控制系統(tǒng)培訓(xùn)
電控部分全部按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和習(xí)慣進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且以附件方式提供全部設(shè)計(jì)圖紙和說明書。 學(xué)員在該設(shè)備上可學(xué)習(xí)電路原理圖分析、PLC 各I/O 地址查對和新設(shè)備電路連線分析方法。
5.機(jī)械系統(tǒng)安裝調(diào)試培訓(xùn)
該實(shí)訓(xùn)裝置可進(jìn)行機(jī)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(diào)試至系統(tǒng)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(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)培訓(xùn)
該實(shí)訓(xùn)裝置中涉及到多種電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及控制器，在這里可以得到切實(shí)的應(yīng)用。此外，系統(tǒng)中還有其它電機(jī)，對于各種電機(jī)的特點(diǎn)、驅(qū)動(dòng)方式及應(yīng)用，學(xué)生都會有所了解和認(rèn)識。
7.系統(tǒng)維護(hù)和故障檢測技術(shù)培訓(xùn)
這部分培訓(xùn)重點(diǎn)介紹機(jī)電一體化系統(tǒng)日常維護(hù)的內(nèi)容和方法，以及系統(tǒng)常見故障分析、排除的方法。
8.計(jì)算機(jī)組態(tài)技術(shù)培訓(xùn)
隨著對工業(yè)自動(dòng)化的要求越來越高，以及大量控制設(shè)備和過程監(jiān)控裝置之間的通信的需要，監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)越來越受到重視，掌握上位計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)也是學(xué)生的必修課程。該系統(tǒng)采用的是國內(nèi)流行的典型工業(yè)控制組態(tài)監(jiān)控軟件。通過該軟件的學(xué)習(xí)可了解通信網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)，組態(tài)監(jiān)控軟件的基本構(gòu)架，組態(tài)軟件基本使用方法，以及了解實(shí)際工程中的常見問題及處理方法。
9.氣動(dòng)系統(tǒng)的安裝與調(diào)試項(xiàng)目：
選用該裝置配置的單出桿氣缸、單出雙桿氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸等氣動(dòng)執(zhí)行元件和單控電磁換向閥、雙控電磁換向閥和磁性開關(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(jī)械手裝置的安裝
氣動(dòng)系統(tǒng)安裝與調(diào)試；
10.電氣控制電路的安裝和PLC程序編寫項(xiàng)目：
選用該裝置配置的PLC模塊、變頻器模塊和指令開關(guān)、傳感器等，可完成下列PLC應(yīng)用技術(shù)工作任務(wù)：
電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路的連接與控制程序編寫
電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制電路的連接與控制程序編寫
氣動(dòng)方向控制程序編寫
氣動(dòng)順序動(dòng)作控制程序編寫
氣動(dòng)機(jī)械手控制程序編寫
皮帶輸送機(jī)控制程序編寫
機(jī)電一體化設(shè)備控制程序編寫
自動(dòng)生產(chǎn)線控制程序編寫
11.機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試項(xiàng)目：
選用該裝置配置的機(jī)電一體化設(shè)備部件、PLC模塊、變頻器模塊和指令開關(guān)、傳感器等，可完成下列機(jī)電設(shè)備安裝和機(jī)電一體化技術(shù)的工作任務(wù)：
傳動(dòng)裝置同軸度的調(diào)整
皮帶輸送機(jī)的安裝與調(diào)整
搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)備安裝與調(diào)試
物件分揀設(shè)備的安裝與調(diào)試
送料設(shè)備的安裝與調(diào)試
自動(dòng)生產(chǎn)線設(shè)備安裝與調(diào)試
12.自動(dòng)控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試項(xiàng)目：
選用該裝置配置的機(jī)電一體化設(shè)備部件、PLC模塊、變頻器模塊和指令開關(guān)、傳感器等，可完成下列機(jī)電設(shè)備安裝和機(jī)電一體化技術(shù)的工作任務(wù)：
多種傳感器的安裝與調(diào)試
機(jī)械手的自動(dòng)控制
皮帶輸送機(jī)的自動(dòng)控制
機(jī)電一體化設(shè)備的自動(dòng)控制
PLC控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試
自動(dòng)生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試
13.用于考核或技能訓(xùn)練，可考察的職業(yè)能力：
機(jī)械構(gòu)件的裝配與調(diào)整能力
機(jī)電設(shè)備的安裝與調(diào)試能力
電路安裝能力
氣動(dòng)系統(tǒng)的安裝與調(diào)試能力
機(jī)電一體化設(shè)備的控制程序的編寫能力
自動(dòng)控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試能力
三、光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)設(shè)備特點(diǎn)
該實(shí)訓(xùn)考核裝置PLC模塊的I/O 端子、變頻器的接線端子、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(dǎo)線進(jìn)行電路連接；各指令開關(guān)、光電開關(guān)、傳感器和指示元件的電路，則通過端子排進(jìn)行連接。插拔線連接電路與端子排連接電路相結(jié)合，既保證學(xué)生基本技能的訓(xùn)練、形成和鞏固，又保證電路連接的快速、安全和可靠。
四、光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)設(shè)備配置清單
|
序號 |
名稱 |
主要元件或型號、規(guī)格 |
數(shù)量 |
單位 |
備注 |
|
1 |
實(shí)訓(xùn)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(jī)部件 |
|
1 |
套 |
|
|
10 |
氣動(dòng)機(jī)械手部件 |
|
1 |
套 |
|
|
11 |
皮帶輸送機(jī)部件 |
|
1 |
套 |
|
|
12 |
物件分揀部件 |
|
1 |
套 |
|
|
13 |
接線端子模塊 |
接線端子和安全插座 |
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 |
|
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 |
|
1 |
只 |
|
|
19 |
產(chǎn)品配套光盤 |
|
1 |
套 |
|
|
20 |
說明書 |
|
1 |
本 |
|
|
21 |
電腦推車 |
工業(yè)鋁型材框架結(jié)構(gòu) |
1 |
臺 |
|
|
22 |
空氣壓縮機(jī) |
0.6～0.8MPa（按教室配） |
1 |
室 |
|
|
電機(jī)及拖動(dòng)實(shí)訓(xùn)臺、電機(jī)控制技術(shù)及智能化實(shí)訓(xùn)平臺 |
