教學(xué)設(shè)備

光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置
一、概述
光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)設(shè)備,光機(jī)電一體化plc控制實(shí)訓(xùn)裝置，光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置囊括了機(jī)電一體化等專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)中所涉及的機(jī)械、傳動(dòng)、氣動(dòng)、傳感器、編程控制、電氣控制、通訊等多種應(yīng)用技術(shù)，是專(zhuān)門(mén)為職業(yè)教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)等而設(shè)計(jì)的典型的機(jī)電一體化培訓(xùn)產(chǎn)品，該產(chǎn)品適合于機(jī)械制造及其自動(dòng)化、機(jī)電一體化、機(jī)械電子工程、電氣工程及自動(dòng)化、自動(dòng)化工程、控制工程、測(cè)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等教學(xué)和培訓(xùn)。

光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)設(shè)備由一些典型機(jī)械部件和電氣控制部件組成，有PLC模塊、輸入按鈕模塊、電源模塊、變頻器模塊、接線(xiàn)面板模塊、機(jī)械部件模塊……等工作站構(gòu)成，是一個(gè)以現(xiàn)代工業(yè)現(xiàn)設(shè)備為原型的機(jī)電一體化生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)訓(xùn)考核裝置。整體結(jié)構(gòu)臺(tái)用拆裝開(kāi)放式，用于電氣線(xiàn)路搭接、機(jī)械部件組裝等實(shí)訓(xùn)科目，可對(duì)現(xiàn)有的機(jī)械部件進(jìn)行組裝不相同的生產(chǎn)流程，也可對(duì)設(shè)備添加其它模塊進(jìn)行擴(kuò)展，模塊采用標(biāo)準(zhǔn)化接口具有很好的互換性，能夠靈活的適應(yīng)各種教學(xué)要求。
二、主要特點(diǎn)：
1.專(zhuān)業(yè)性：整個(gè)實(shí)訓(xùn)裝置囊括了機(jī)電一體化專(zhuān)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(xiàn)上操作訓(xùn)練的問(wèn)題，指導(dǎo)教師可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行從設(shè)計(jì)、組裝、編程、調(diào)試到檢查問(wèn)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(tái)用拆裝開(kāi)放式，用于電氣線(xiàn)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(kāi)放性：該實(shí)驗(yàn)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(hù)套插座導(dǎo)線(xiàn)連接，可進(jìn)行電氣線(xiàn)路控制、電氣線(xiàn)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(shuō)明
1、電一體化實(shí)訓(xùn)考核臺(tái)
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(xiàn)路及標(biāo)識(shí)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(duì)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(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(jī)構(gòu)

放料轉(zhuǎn)盤(pán)：轉(zhuǎn)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(zhuǎn)盤(pán)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(tái)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(pán)旋轉(zhuǎn)。
物料檢測(cè)：物料檢測(cè)為光電漫反射型傳感器。主要為PLC提供一個(gè)輸入信號(hào)，如果有物料在落料臺(tái)上，則機(jī)械手開(kāi)始動(dòng)作。如果運(yùn)行中，光電傳感器沒(méi)有檢測(cè)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(kāi)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(cè)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(dāng)雙向電控氣閥得電，手爪夾緊，手爪傳感器有信號(hào)輸出，指示燈亮。雙向電控氣閥另一端通電，手爪松開(kāi)。
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(cè)。當(dāng)左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)到位后，接近傳感器輸出信號(hào)。（注意：棕色線(xiàn)接"﹢"，藍(lán)線(xiàn)色接"-"、黑色線(xiàn)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(cè)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(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(cāng)

落料光電傳感器：檢測(cè)是否有物料到傳送帶上，并給PLC一個(gè)輸入信號(hào)。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(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(lán)色線(xiàn)接"-"、黑色線(xiàn)接輸出）。
落 料 孔：物料落料孔。
金屬料倉(cāng)：放置金屬物料。
黑色塑料料倉(cāng)：放置黑色塑料物料。
白色塑料料倉(cāng)：放置白色塑料物料。
電感式傳感器：檢測(cè)金屬材料。（注意：棕色線(xiàn)接"﹢"，藍(lán)色線(xiàn)接"-"、黑色線(xiàn)接輸出）。
光電傳感器：檢測(cè)黑色塑料物料。（注意：棕色線(xiàn)接"﹢"，藍(lán)色線(xiàn)接"-"、黑色線(xiàn)接輸出）。
電容式傳感器：用于檢測(cè)白色塑料物料。（注意是：棕色線(xiàn)接"﹢"，藍(lán)色線(xiàn)接"-"、黑色線(xiàn)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(cāng)，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(cāng)，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(cāng)，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(dú)與其它工作模塊組合使用達(dá)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(dāng)中每個(gè)工作模塊的組件接線(xiàn)端與對(duì)應(yīng)的每一個(gè)接線(xiàn)端口都進(jìn)行明確的標(biāo)號(hào)，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(tǒng)相對(duì)復(fù)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(tǒng)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、電一體化實(shí)訓(xùn)裝置項(xiàng)目
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(tái)，培訓(xùn)內(nèi)容涉及機(jī)、電、液、氣一體化專(zhuān)業(yè)的多學(xué)科知識(shí)。
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(guò)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(lái)加強(qiáng)對(duì)這些傳感器的感性認(rèn)識(shí)，再結(jié)合老師對(duì)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(shí)，并最終上升到應(yīng)用的層次上來(lái)。
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(guò)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(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(shè)計(jì)和應(yīng)用的。
3.PLC 技術(shù)培訓(xùn)
開(kāi)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(huì)，對(duì)調(diào)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(xí)PLC、靈活應(yīng)用PLC提供了良好的培訓(xùn)平臺(tái)。
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(shuō)明書(shū)。 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(duì)和新設(shè)備電路連線(xiàn)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(duì)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(duì)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(huì)有所了解和認(rèn)識(shí)。
7.系統(tǒng)維護(hù)和故障檢測(cè)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(jiàn)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(duì)工業(yè)自動(dòng)化的要求越來(lái)越高，以及大量控制設(shè)備和過(guò)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(lái)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(guó)內(nèi)流行的典型工業(yè)控制組態(tài)監(jiān)控軟件。通過(guò)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(jiàn)問(wèn)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(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(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(xiě)項(xiàng)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(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(xiě)
電動(dòng)機(jī)調(diào)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(jī)械手控制程序編寫(xiě)
皮帶輸送機(jī)控制程序編寫(xiě)
機(jī)電一體化設(shè)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(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(kāi)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(xiàn)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(kāi)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(xiàn)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(xiě)能力
自動(dòng)控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試能力
三、電一體化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)特點(diǎn)
電一體化實(shí)訓(xùn)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(dǎo)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(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、電一體化實(shí)訓(xùn)設(shè)備配置清單

序號(hào)	名稱(chēng)	主要元件或型號(hào)、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(tái)
5	三菱編程電纜		1	根
6	變頻器模塊	FR-E740  0.75KW	1	臺(tái)
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(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	Φ4Φ6Φ8	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(jié)構(gòu)	1	臺(tái)
22	空氣壓縮機(jī)	0.6～0.8MPa（按教室配）	1	室