SBWGD-1型光機電一體化控制實訓系統(tǒng)
一、產(chǎn)品概述
光機電氣一體化控制實訓系統(tǒng)"是依據(jù)機電一體化教學的要求而精心研制的。它在接近工業(yè)生產(chǎn)制造現(xiàn)場基礎上又針對教學及實訓目的進行了專門設計，強化了機電一體化的安裝與調試能力。實訓裝置由型材導軌式實訓臺、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)設備實訓模塊（包含上料單元、皮帶輸送檢測單元、氣動機械手搬運單元、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構，可根據(jù)現(xiàn)有的機械部件組裝生產(chǎn)設備，使整個裝置能夠靈活的按實訓教學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。
實訓系統(tǒng)集運動控制、氣動控制、變頻調速、步進電機驅動、傳感器檢測、可編程控制、時序邏輯控制于一體。通過基于該實訓系統(tǒng)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、自動線安裝與調試能力、工程實施能力等。同時適合學生進行課程設計、畢業(yè)設計。
二、光機電一體化實訓設備主要特點：
1.專業(yè)性：整個實訓裝置囊括了機電一體化專業(yè)學習中所涉及的諸如電機驅動、氣動、PLC（可編程控制器）、傳感器等多種技術，解決了學生不能在實際生產(chǎn)線上操作訓練的問題，指導教師可以對學生進行從設計、組裝、編程、調試到檢查問題和維護等一系列課題的不同層次的教學培訓；
2.靈活性：整個實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放式，用于電氣線路搭接、機械部件組裝等實訓科目，可以容納較多的學員同時學習；
3.開放性：該實驗裝置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、指示燈元件等端子全部開放，均采用護套插座導線連接，可進行電氣線路控制、電氣線路設計等內容實訓。
4.安全性：系統(tǒng)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、功能模塊詳細說明
1、光機電一體化實訓實訓臺
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)氧化著色處理，永不掉色，線路及標識清晰。
2、PLC系統(tǒng)
采用三菱新款FX3U系列PLC 48點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
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教引接到面板上、帶24V電源接口、指示燈、電源開關、急停按鈕、兩組直流繼電器、所有電氣元件觸點與線圈端子均引出到面板上。
6、送料機構
放料轉盤：轉盤中共放三種物料，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：放料轉盤旋轉，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。
驅動電機：電機采用24V直流減速電機，轉速10r/min轉矩30kg/cm；用于驅動放料轉盤旋轉。
物料檢測：物料檢測為光電漫反射型傳感器。主要為PLC提供一個輸入信號，如果有物料在落料臺上，則機械手開始動作。如果運行中，光電傳感器沒有檢測到物料并保持6秒鐘，則讓系統(tǒng)停機然后報警，紅色報警燈開始閃爍。
7、機械手搬運機構
整個搬運機構能完成四個自由度動作：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：棕色線接"﹢"，藍線色接"-"、黑色線接輸出）。
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： 旋轉氣缸高速左轉和右轉到位時，起緩沖減速作用，以保持氣缸平穩(wěn)到位。
8、物料傳送及分揀機構進倉
落料光電傳感器：檢測是否有物料到傳送帶上，并給PLC一個輸入信號。當有物料時，變頻器啟動，控制電動機驅動傳送帶開始工作。無物料時，延時12秒，停止動作。（注意：棕色線接"﹢"，藍色線接"-"、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"﹢"，藍色線接"-"、黑色線接輸出）。
三相異步電動機：由變頻器控制，驅動傳送帶轉動。
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
所有模塊可單獨與其它工作模塊組合使用達到不同的組合方式，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>。當中每個工作模塊的組件接線端與對應的每一個接線端口都進行明確的標號，在接入<桌面開放端口板>上時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>進行連接，這就使得PLC與工作模塊上的組件進行連接時是可以自由選擇端口.
四、實訓項目
光機電一體化實訓裝置提供的是一種綜合應用設計的教學培訓平臺，培訓內容涉及機、電、液、氣一體化專業(yè)的多學科知識。
1.傳感器培訓
該系統(tǒng)所使用的傳感器有電感式、光電式、電磁式等，每個都有著各自的特性、發(fā)揮著不同的作用，使系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定的工作。學員可通過學習各個工作站的工作特點、工作使命、工作狀況來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，使學員快速接收傳感器的相關知識，并最終上升到應用的層次上來。
2.氣動技術培訓
該系統(tǒng)上使用了的大量的氣動元件，包括了多種電氣控制閥、多種氣缸、氣動夾具、過濾調壓器、節(jié)流閥等，結合該系統(tǒng)的實際典型應用以及每個氣動元器件的應用實際，可單獨的學習每一種氣動元器件的工作原理、應用場合等，包括各個氣動元器件的之間是如何配合起來進行優(yōu)化設計和應用的。
3.PLC 技術培訓
開放式的PLC控制方式，每個學員都可進行拆裝、調試、電器連接、PLC編程等親自動手的機會，對調動學員的積極性、愛好都有很好的作用，為學員學習PLC、靈活應用PLC提供了良好的培訓平臺。
4.電氣控制系統(tǒng)培訓
電控部分全部按照工業(yè)標準和習慣進行設計，并且以附件方式提供全部設計圖紙和說明書。 學員在該設備上可學習電路原理圖分析、PLC 各I/O 地址查對和新設備電路連線分析方法。
5.機械系統(tǒng)安裝調試培訓
該實訓裝置可進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(tǒng)可正常、可靠地工作，這對提高在校學生動手能力有極大幫助。
6.電機驅動技術培訓
該實訓裝置中涉及到多種電機驅動器及控制器，在這里可以得到切實的應用。此外，系統(tǒng)中還有其它電機，對于各種電機的特點、驅動方式及應用，學生都會有所了解和認識。
7.系統(tǒng)維護和故障檢測技術培訓
這部分培訓重點介紹機電一體化系統(tǒng)日常維護的內容和方法，以及系統(tǒng)常見故障分析、排除的方法。
8.計算機組態(tài)技術培訓
隨著對工業(yè)自動化的要求越來越高，以及大量控制設備和過程監(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，掌握上位計算機監(jiān)控技術也是學生的必修課程。該系統(tǒng)采用的是國內流行的典型工業(yè)控制組態(tài)監(jiān)控軟件。通過該軟件的學習可了解通信網(wǎng)絡的基本結構，組態(tài)監(jiān)控軟件的基本構架，組態(tài)軟件基本使用方法，以及了解實際工程中的常見問題及處理方法。
9.氣動系統(tǒng)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等氣動控制元件，可完成下列氣動技術的工作任務：
氣動方向控制回路的安裝
氣動速度控制回路的安裝
擺動控制回路的安裝
氣動順序控制回路的安裝
氣動機械手裝置的安裝
氣動系統(tǒng)安裝與調試；
10.電氣控制電路的安裝和PLC程序編寫項目：
選用該裝置配置的PLC模塊、變頻器模塊和指令開關、傳感器等，可完成下列PLC應用技術工作任務：
電動機正反轉控制電路的連接與控制程序編寫
電動機調速控制電路的連接與控制程序編寫
氣動方向控制程序編寫
氣動順序動作控制程序編寫
氣動機械手控制程序編寫
皮帶輸送機控制程序編寫
機電一體化設備控制程序編寫
自動生產(chǎn)線控制程序編寫
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關、傳感器等，可完成下列機電設備安裝和機電一體化技術的工作任務：
傳動裝置同軸度的調整
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
自動生產(chǎn)線設備安裝與調試
12.自動控制系統(tǒng)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關、傳感器等，可完成下列機電設備安裝和機電一體化技術的工作任務：
多種傳感器的安裝與調試
機械手的自動控制
皮帶輸送機的自動控制
機電一體化設備的自動控制
PLC控制系統(tǒng)的安裝與調試
自動生產(chǎn)線的安裝與調試
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
氣動系統(tǒng)的安裝與調試能力
機電一體化設備的控制程序的編寫能力
自動控制系統(tǒng)的安裝與調試能力
三、光機電一體化實訓設備特點
該實訓考核裝置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線進行電路連接；各指令開關、光電開關、傳感器和指示元件的電路，則通過端子排進行連接。插拔線連接電路與端子排連接電路相結合，既保證學生基本技能的訓練、形成和鞏固，又保證電路連接的快速、安全和可靠。
四、光機電一體化實訓設備配置清單
|
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 |
鋁質面板 |
1 |
塊 |
|
|
8 |
控制功能模塊 |
鋁質面板 |
1 |
套 |
|
|
9 |
物料傳送機部件 |
|
1 |
套 |
|
|
10 |
氣動機械手部件 |
|
1 |
套 |
|
|
11 |
皮帶輸送機部件 |
|
1 |
套 |
|
|
12 |
物件分揀部件 |
|
1 |
套 |
|
|
13 |
接線端子模塊 |
接線端子和安全插座 |
1 |
塊 |
|
|
14 |
物料 |
金屬3個，尼龍黑白各3個 |
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)鋁型材框架結構 |
1 |
臺 |
|
|
22 |
空氣壓縮機 |
0.6～0.8MPa（按教室配） |
1 |
室 |
|
|
模塊式柔性自動環(huán)形生產(chǎn)線實驗系統(tǒng)、FMS柔性生產(chǎn)制造實驗系統(tǒng) |