SBWGD-1型光机电一体化控制实训系统
光机电气一体化控制实训系统"是依据机电一体化教学的要求而精心研制的。它在接近工业生产制造现场基础上又针对教学及实训目的进行了专门设计,强化了机电一体化的安装与调试能力。实训装置由型材导轨式实训台、典型机电一体化设备机械部件、PLC 模块、变频器模块、按钮模块、电源模块、模拟生产设备实训模块（包含上料单元、皮带输送检测单元、气动机械手搬运单元、物料传送仓储单元）、触摸屏、接线端子排和各种传感器等组成。采用开放式和拆装式结构,可根据现有的机械部件组装生产设备,使整个装置能够灵活的按实训教学或竞赛要求组装具有生产功能的光机电一体化设备。模块采用工业标准结构及抽屉式模块放置架,互换性强。
实训系统集运动控制、气动控制、变频调速、步进电机驱动、传感器检测、可编程控制、时序逻辑控制于一体。通过基于该实训系统的使用、训练和培训,能充分锻炼操作者团队协作能力、计划组织能力、自动线安装与调试能力、工程实施能力等。同时适合学生进行课程设计、毕业设计。
二、光机电一体化 主要特点：
1.专业性：整个实训装置囊括了机电一体化专业学习中所涉及的诸如电机驱动、气动、PLC（可编程控制器）、传感器等多种技术,解决了学生不能在实际生产线上操作训练的问题,指导教师可以对学生进行从设计、组装、编程、调试到检查问题和维护等一系列课题的不同层次的教学培训；
2.灵活性：整个实训装置模块各自独立,每一模块有独立控制,整体结构台用拆装开放式,用于电气线路搭接、机械部件组装等实训科目,可以容纳较多的学员同时学习；
3.开放性：该实验装置PLC模块I/O端子、变频器的接线端子、各常用模块与PLC的连接端子、传感器、按钮开关、指示灯元件等端子全部开放,均采用护套插座导线连接,可进行电气线路控制、电气线路设计等内容实训。
4.安全性：系统具有短路保护、急停保护、限位保护、智能保护等各种保护功能,可确保人身与设备安全；
5.模块化概念：从不同的模块到工作单元,从单独的工作单元到整个系统,各工作单元之间具有柔性的组合方式。
三、功能模块详细说明
1、光机电一体化实训实训台
整体采用铝合金制作,尺寸约为1200x800x800,所有工业铝型材均采用表面亮丽氧化处理。电气控制屏面板采用2mm厚全铝制,表面经氧化着色处理,永不掉色,线路及标识清晰。
2、PLC系统
采用三菱新款FX3U系列PLC 48点I/O继电器输出,所有PLC对应端口引出于面板。
3、变频器
采用380V交流变频器,三菱FR-E740系列、0.75KW,变频器所有接线
端口引出到电气面板上。
4、触摸屏
昆仑通态,彩色7英寸、6500色、与PLC同步通讯,
5、电气面板模块
集成10路按钮且所有按钮触点教引接到面板上、带24V电源接口、指示灯、电源开关、急停按钮、两组直流继电器、所有电气元件触点与线圈端子均引出到面板上。
6、送料机构
放料转盘：转盘中共放三种物料,一种金属物料、一种黑色塑料物料、一种白色塑料物料。
物料滑槽：放料转盘旋转,物料互相推挤趋向入料口,物料则从入料口顺着滑槽可以落到落料台上。
驱动电机：电机采用24V直流减速电机,转速10r/min转矩30kg/cm；用于驱动放料转盘旋转。
物料检测：物料检测为光电漫反射型传感器。主要为PLC提供一个输入信号,如果有物料在落料台上,则机械手开始动作。如果运行中,光电传感器没有检测到物料并保持6秒钟,则让系统停机然后报警,红色报警灯开始闪烁。
7、机械手搬运机构
整个搬运机构能完成四个自由度动作：手臂伸缩、手臂旋转、手爪上下、手爪紧松。
手爪提升气缸：提升气缸采用双向电控气阀控制,气缸伸出缩回可任意定位。
磁性传感器：用于检测气缸处于伸出或缩回位置。（注意：红色线接"﹢",黑色线接"-"）。
手爪：抓紧或松开物料。
手爪传感器：抓取物料由双向电控气阀控制,当双向电控气阀得电,手爪夹紧,手爪传感器有信号输出,指示灯亮。双向电控气阀另一端通电,手爪松开。
旋转气缸：控制机械手臂的左右转,由双向电控气阀控制。
接近传感器：机械手臂左转和右转到位的检测。当左转或右转到位后,接近传感器输出信号。（注意：棕色线接"﹢",蓝线色接"-"、黑色线接输出）。
双杆气缸：机械手臂伸出、缩回,由双向电控气阀控制。气缸上装有两个磁性传感器,检测气缸伸出或缩回位置（注意：红色线接"﹢",黑色线接"-"）。
缓 冲 器：旋转气缸高速左转和右转到位时,起缓冲减速作用,以保持气缸平稳到位。
8、物料传送及分拣机构进仓
落料光电传感器：检测是否有物料到传送带上,并给PLC一个输入信号。当有物料时,变频器启动,控制电动机驱动传送带开始工作。无物料时,延时12秒,停止动作。（注意：棕色线接"﹢",蓝色线接"-"、黑色线接输出）。
落 料 孔：物料落料孔。
金属料仓：放置金属物料。
黑色塑料料仓：放置黑色塑料物料。
白色塑料料仓：放置白色塑料物料。
电感式传感器：检测金属材料。（注意：棕色线接"﹢",蓝色线接"-"、黑色线接输出）。
光电传感器：检测黑色塑料物料。（注意：棕色线接"﹢",蓝色线接"-"、黑色线接输出）。
电容式传感器：用于检测白色塑料物料。（注意是：棕色线接"﹢",蓝色线接"-"、黑色线接输出）。
三相异步电动机：由变频器控制,驱动传送带转动。
推料一气缸：将金属物料推入料仓,由单向电控气阀控制。
推料二气缸：将黑色塑料物料推入料仓,由单向电控气阀控制。
推料三气缸：将白色塑料物料推入料仓,由单向电控气阀控制。
9、电气控制模块接线
所有模块可单独与其它工作模块组合使用达到不同的组合方式,满足不同的功能组合需求。所有的工作模块的电器组件连接线方式为:<工作模块>→→<组件接口>→→<集装接线端>→→<桌面开放端口板>→→
四、实训项目
光机电一体化实训装置提供的是一种综合应用设计的教学培训平台,培训内容涉及机、电、液、气一体化专业的多学科知识。
1.传感器培训
该系统所使用的传感器有电感式、光电式、电磁式等,每个都有着各自的特性、发挥着不同的作用,使系统可靠、稳定的工作。学员可通过学习各个工作站的工作特点、工作使命、工作状况来加强对这些传感器的感性认识,再结合老师对传感器的工作原理的讲解、分析和演示,使学员快速接收传感器的相关知识,并最终上升到应用的层次上来。
2.气动技术培训
该系统上使用了的大量的气动元件,包括了多种电气控制阀、多种气缸、气动夹具、过滤调压器、节流阀等,结合该系统的实际典型应用以及每个气动元器件的应用实际,可单独的学习每一种气动元器件的工作原理、应用场合等,包括各个气动元器件的之间是如何配合起来进行优化设计和应用的。
3.PLC技术培训
开放式的PLC控制方式,每个学员都可进行拆装、调试、电器连接、PLC编程等亲自动手的机会,对调动学员的积极性、爱好都有很好的作用,为学员学习PLC、灵活应用PLC提供了良好的培训平台。
4.电气控制系统培训
电控部分全部按照工业标准和习惯进行设计,并且以附件方式提供全部设计图纸和说明书。 学员在该设备上可学习电路原理图分析、PLC各I/O地址查对和新设备电路连线分析方法。
5.机械系统安装调试培训
该实训装置可进行机械部分全部的或部分的拆去,再按要求将其重新组装,并且调试至系统可正常、可靠地工作,这对提高在校学生动手能力有极大帮助。
6.电机驱动技术培训
该实训装置中涉及到多种电机驱动器及控制器,在这里可以得到切实的应用。此外,系统中还有其它电机,对于各种电机的特点、驱动方式及应用,学生都会有所了解和认识。
7.系统维护和故障检测技术培训
这部分培训重点介绍机电一体化系统日常维护的内容和方法,以及系统常见故障分析、排除的方法。
8.计算机组态技术培训
随着对工业自动化的要求越来越高,以及大量控制设备和过程监控装置之间的通信的需要,监控和数据采集系统越来越受到重视,掌握上位计算机监控技术也是学生的必修课程。该系统采用的是国内流行的典型工业控制组态监控软件。通过该软件的学习可了解通信网络的基本结构,组态监控软件的基本构架,组态软件基本使用方法,以及了解实际工程中的常见问题及处理方法。
9.气动系统的安装与调试项目：
选用该装置配置的单出杆气缸、单出双杆气缸、旋转气缸等气动执行元件和单控电磁换向阀、双控电磁换向阀和磁性开关等气动控制元件,可完成下列气动技术的工作任务：
气动方向控制回路的安装
气动速度控制回路的安装
摆动控制回路的安装
气动顺序控制回路的安装
气动机械手装置的安装
气动系统安装与调试；
10.电气控制电路的安装和PLC程序编写项目：
选用该装置配置的PLC模块、变频器模块和指令开关、传感器等,可完成下列PLC应用技术工作任务：
电动机正反转控制电路的连接与控制程序编写
电动机调速控制电路的连接与控制程序编写
气动方向控制程序编写
气动顺序动作控制程序编写
气动机械手控制程序编写
皮带输送机控制程序编写
机电一体化设备控制程序编写
自动生产线控制程序编写
11.机电设备安装与调试项目：
选用该装置配置的机电一体化设备部件、PLC模块、变频器模块和指令开关、传感器等,可完成下列机电设备安装和机电一体化技术的工作任务：
传动装置同轴度的调整
皮带输送机的安装与调整
搬运机械手设备安装与调试
物件分拣设备的安装与调试
送料设备的安装与调试
自动生产线设备安装与调试
12.自动控制系统安装与调试项目：
选用该装置配置的机电一体化设备部件、PLC模块、变频器模块和指令开关、传感器等,可完成下列机电设备安装和机电一体化技术的工作任务：
多种传感器的安装与调试
机械手的自动控制
皮带输送机的自动控制
机电一体化设备的自动控制
PLC控制系统的安装与调试
自动生产线的安装与调试
13.用于考核或技能训练,可考察的职业能力：
机械构件的装配与调整能力
机电设备的安装与调试能力
电路安装能力
气动系统的安装与调试能力
机电一体化设备的控制程序的编写能力
自动控制系统的安装与调试能力
三、光机电一体化 特点
该实训考核装置PLC模块的I/O端子、变频器的接线端子、各常用模块与PLC的连接端子,均与安全插座连接,使用带安全插头的导线进行电路连接；各指令开关、光电开关、传感器和指示元件的电路,则通过端子排进行连接。插拔线连接电路与端子排连接电路相结合,既保证学生基本技能的训练、形成和巩固,又保证电路连接的快速、安全和可靠。
四、光机电一体化 配置清单
序号 |
名称 |
主要元件或型号、规格 |
数量 |
单位 |
备注 |
1 |
实训桌 |
1 |
张 |
||
2 |
触摸屏模块 |
7寸 |
1 |
块 |
|
3 |
触摸屏通讯电缆 |
1 |
根 |
||
4 |
三菱PLC模块 |
FX3U-48MR |
1 |
台 |
|
5 |
三菱编程电缆 |
1 |
根 |
||
6 |
变频器模块 |
FR-E740? 0.75KW |
1 |
台 |
|
7 |
电源模块 |
铝质面板 |
1 |
块 |
|
8 |
控制功能模块 |
铝质面板 |
1 |
套 |
|
9 |
物料传送机部件 |
1 |
套 |
||
10 |
气动机械手部件 |
1 |
套 |
||
11 |
皮带输送机部件 |
1 |
套 |
||
12 |
物件分拣部件 |
1 |
套 |
||
13 |
接线端子模块 |
接线端子和安全插座 |
1 |
块 |
|
14 |
物料 |
金属3个,尼龙黑白各3个 |
1 |
套 |
|
15 |
安全插线 |
1 |
套 |
||
16 |
气管 |
Φ4\Φ6\Φ8 |
1 |
套 |
|
17 |
三菱PLC编程软件 |
GX Developer |
1 |
套 |
拷贝版 |
18 |
推车 |
1 |
只 |
||
19 |
产品配套光盘 |
1 |
套 |
||
20 |
说明书 |
1 |
本 |
||
21 |
电脑推车 |
工业铝型材框架结构 |
1 |
台 |
|
22 |
空气压缩机 |
0.6～0.8MPa（按教室配） |
1 |
室 |
