KCGJD-20型光機(jī)電氣一體化控制實訓(xùn)系統(tǒng)
一、設(shè)備應(yīng)用
光機(jī)電氣一體化控制實訓(xùn)系統(tǒng)，作為現(xiàn)代機(jī)電技術(shù)教學(xué)的重要載體，主要承擔(dān)了《可編程控制器技術(shù)》、《電機(jī)拖動與控制》、《電機(jī)控制電路》以及《伺服系統(tǒng)的原理與設(shè)計》等多門核心課程的實驗教學(xué)任務(wù)。該系統(tǒng)通過一系列精心設(shè)計的實驗，使學(xué)生能夠深入理解和掌握機(jī)電一體化技術(shù)的核心原理和應(yīng)用方法。
開設(shè)的實驗項目豐富多樣，包括常規(guī)電器原理與控制實驗、可編程控制器電氣控制技術(shù)實驗、單相與三相變壓器實驗、三相同步與異步發(fā)電機(jī)實驗，以及伺服電機(jī)的安裝與應(yīng)用等。這些實驗不僅幫助學(xué)生掌握PLC編程軟件及方法、電機(jī)的拖動及控制方法，還加深了他們對機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)等多種技術(shù)的融合應(yīng)用的理解。
二、設(shè)備特點
機(jī)電一體化綜合實訓(xùn)考核裝置是光機(jī)電氣一體化控制實訓(xùn)系統(tǒng)的核心組成部分。該裝置主要由鋁合金導(dǎo)軌式實訓(xùn)臺、典型的機(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)備實訓(xùn)模塊、接線端子排和各種傳感器、計算機(jī)等關(guān)鍵部件組成。
裝置的整體結(jié)構(gòu)采用開放式和拆裝式設(shè)計，這使得機(jī)械部件的組裝變得極為靈活。用戶可以根據(jù)現(xiàn)有的機(jī)械部件組裝出所需的生產(chǎn)設(shè)備，或者添加新的機(jī)械部件來組裝其他類型的生產(chǎn)設(shè)備。這種設(shè)計使得實訓(xùn)裝置能夠完全按照教學(xué)或競賽的要求，組裝出具有實際生產(chǎn)功能的機(jī)電一體化設(shè)備。
此外，實訓(xùn)裝置的模塊設(shè)計也極具特色。模塊采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和抽屜式模塊放置架，使得模塊的互換性極強(qiáng)。模塊內(nèi)容的確定充分考慮了生產(chǎn)性和學(xué)習(xí)性的整合，使得在教學(xué)或競賽時，用戶可以方便地選擇所需的模塊。
設(shè)備還具備完全符合電工電子全國職業(yè)技能大賽要求的能力，同時具有可拓展功能，可以組成更加大型的生產(chǎn)模擬系統(tǒng)。這使得實訓(xùn)裝置能夠配合各個用戶學(xué)校不同層次、不同專業(yè)的教學(xué)及培訓(xùn)要求，為培養(yǎng)高素質(zhì)的機(jī)電控制系統(tǒng)研發(fā)人才提供了有力支持。
三、光機(jī)電一體化實訓(xùn)配置：
序號 | 名稱 | 主要元件或型號、規(guī)格 | 數(shù)量 |
1 | 實訓(xùn)桌 | 1190×800×840 mm 桌臺采用的是20*80的鋁型材。 | 1張 |
2 | 觸摸屏模塊 | 7英寸 TFT真彩mcgs7062，65K色 | 1塊 |
3 | PLC模塊 | 選用三菱FX1N-40MR 5臺 SC-09通信線、5根， FX1N-485BD通訊模塊 5塊 能完成（1）網(wǎng)絡(luò)的硬件連接、調(diào)試；（2）網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置、調(diào)試；（3）基于485現(xiàn)場總線多臺PLC的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)讀寫程序編寫與調(diào)試。 | 1套 |
4 | 變頻器模塊 | 三菱D720 功率≥0.75KW | 1塊 |
5 | 電源模塊 | 三相電源總開關(guān)（帶漏電和短路保護(hù)）1個，熔斷器3只，單相電源插座2個，安全插座5個； | 1塊 |
6 | 按鈕模塊 | 24 V/6 A、12 V/2 A各一組；急停按鈕1只，轉(zhuǎn)換開關(guān)2只，蜂鳴器1只，復(fù)位按鈕黃、綠、紅各1只，自鎖按鈕黃、綠、紅各1只，24V指示燈黃、綠、紅各2只； | 1套 |
7 | 物料傳送機(jī)部件 | 三相交流減速電機(jī)（AC380V，輸出轉(zhuǎn)速130r/min）1臺，送料盤1個，光電開關(guān)1只； | 1套 |
8 | 氣動機(jī)械手部件 | 單出雙桿氣缸2只，氣手爪1只，旋轉(zhuǎn)氣缸1只，磁性開關(guān)6只，氣流閥6只，非標(biāo)螺絲2只，雙控電磁換向閥1只；單控電磁閥2只，電磁閥和氣缸都采用日本SMC | 1套 |
9 | 皮帶輸送機(jī)部件 | 三相減速電機(jī)（380 V，輸出轉(zhuǎn)速40r/min）1臺，平皮帶1355×49×2 mm 1條； | 1套 |
10 | 加工機(jī)構(gòu) | 主要由物料臺、物料夾緊裝置、龍門式二維運(yùn)動裝置、主軸電機(jī)、刀具以及相應(yīng)的傳感器、磁性開關(guān)、電磁閥（日本SMC）、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動器、主軸電機(jī)、滾珠絲桿副、支架、機(jī)械零部件構(gòu)成。 | 1套 |
11 | 物件包裝機(jī)構(gòu) | 主要由井式供料單元、三工位旋轉(zhuǎn)工作臺、平面軸承、沖壓裝配單元、光電傳感器磁性開關(guān)（歐姆龍）、電磁閥、電機(jī)及驅(qū)動器、支架、機(jī)械零部件構(gòu)成。 | 1套 |
12 | 物件分揀部件 | 單出桿氣缸3只，金屬傳感器1只，光傳感器2只，磁性開關(guān)6只，物件導(dǎo)槽3個，單控電磁換向閥3只，氣缸和電磁閥均采用日本SMC | 1套 |
13 | 物料倉儲機(jī)構(gòu) | 4自由度機(jī)械手，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，單出桿氣缸1只，氣動手指1只，電磁閥，光電開關(guān)，磁性開關(guān)，倉儲支架 | 1套 |
14 | 接線端子模塊 | 接線端子和安全插座 | 1塊 |
15 | 物料 | 金屬5個，尼龍黑白各5個 | 15個 |
16 | 安全插線 | 1套 | |
17 | 氣管 | Φ4Φ6，氣管為藍(lán)色，每臺配有足量氣管 | 1套 |
18 | PLC編程線纜 | 1條 | |
19 | 觸摸屏與計算機(jī)通信線 | 1條 | |
20 | 觸摸屏與PLC通信線 | 1條 | |
21 | 配套工具 | 1套 | |
22 | 產(chǎn)品配套光盤 | 1套 | |
23 | 電腦推車 | 1臺 | |
24 | 塑料泡沫盒 | 1套 | |
25 | 靜音空氣壓縮機(jī) | 0Mpa-1.0Mpa，氣泵噪音≦65分貝，符合國家標(biāo)準(zhǔn) | 1臺 |
四、設(shè)備詳細(xì)說明：
1.電源配置：設(shè)備采用三相五線交流電源，電壓為AC 380V±10%，頻率為50 Hz，確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。
2.環(huán)境條件：設(shè)備適應(yīng)于-10～40 ℃的溫度范圍，環(huán)境濕度不超過90%（在25℃時），展現(xiàn)出出色的環(huán)境適應(yīng)性。
3.外觀與尺寸：設(shè)備的外形尺寸為長×寬×高=1200×800×1500 mm，緊湊的設(shè)計使得其占用空間更為經(jīng)濟(jì)。
4.功耗與節(jié)能：整機(jī)的功耗不超過1.5 kW，有效降低了能源消耗，符合現(xiàn)代節(jié)能要求。
5.安全保護(hù)：設(shè)備配備接地保護(hù)和漏電保護(hù)功能，確保使用安全。采用高絕緣的安全型插座和帶絕緣護(hù)套的高強(qiáng)度安全型實驗導(dǎo)線，進(jìn)一步增強(qiáng)了安全性。
6.實訓(xùn)裝置臺架：采用鋁合金導(dǎo)軌式設(shè)計，便于安裝和拆卸各種實訓(xùn)模塊。PLC模塊的I/O端子、變頻器接線端子等關(guān)鍵部件均與安全插座連接，確保電路連接的安全性和便捷性。
7.觸摸屏模塊：選用MCG7062型號，具備高清晰度和良好的操作體驗，便于學(xué)生進(jìn)行編程和監(jiān)控操作。
8.PLC與變頻器模塊：采用西門子品牌的PLC模塊，具有40點以上的I/O端口，滿足復(fù)雜控制需求。變頻器同樣選用西門子品牌，確保穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。
9.電源與按鈕模塊：電源模塊配備總開關(guān)、熔斷器、單相電源插座和安全插座，滿足多種電源需求。按鈕模塊包含多種開關(guān)和指示燈，方便學(xué)生進(jìn)行電路控制和狀態(tài)監(jiān)測。
10.一體化接線排：采用獨特設(shè)計，將初級接線區(qū)和次級接線區(qū)分別設(shè)置于接線排殼體的兩側(cè)，通過導(dǎo)電彈性件連接，實現(xiàn)快速、安全的電路連接。同時，接線排可固定在實訓(xùn)桌上，便于管理和使用。
11.實訓(xùn)模塊：包括井式上料機(jī)構(gòu)、氣動機(jī)械手裝置、加工機(jī)構(gòu)、物件包裝機(jī)構(gòu)和物料分揀裝置等，模擬真實生產(chǎn)線上的各種動作和流程，為學(xué)生提供豐富的實踐體驗。這些模塊的設(shè)計充分考慮了生產(chǎn)實際和教學(xué)需求，使得學(xué)生在實訓(xùn)過程中能夠更好地掌握機(jī)電一體化技術(shù)。
五、裝置實訓(xùn)內(nèi)容：
1.氣動系統(tǒng)的安裝與調(diào)試項目：
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)等氣動控制元件，可完成下列氣動技術(shù)的工作任務(wù)：
項目一 氣動方向控制回路的安裝；
項目二 氣動速度控制回路的安裝；
項目三 擺動控制回路的安裝；
項目四 氣動順序控制回路的安裝；
項目五 氣動機(jī)械手裝置的安裝；
項目六 氣動系統(tǒng)安裝與調(diào)試；
2.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(guān)、傳感器等，可完成下列PLC應(yīng)用技術(shù)工作任務(wù)：
項目七 電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路的連接與控制程序編寫；
項目八 電動機(jī)調(diào)速控制電路的連接與控制程序編寫；
項目九 氣動方向控制程序編寫；
項目十 氣動順序動作控制程序編寫；
項目十一 氣動機(jī)械手控制程序編寫；
項目十二 皮帶輸送機(jī)控制程序編寫；
項目十三 機(jī)電一體化設(shè)備控制程序編寫；
項目十四 自動生產(chǎn)線控制程序編寫。
3.機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試項目
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)：
項目十五 傳動裝置同軸度的調(diào)整；
項目十六 皮帶輸送機(jī)的安裝與調(diào)整；
項目十七 搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)備安裝與調(diào)試；
項目十八 物件分揀設(shè)備的安裝與調(diào)試；
項目十九 送料設(shè)備的安裝與調(diào)試；
項目二十 自動生產(chǎn)線設(shè)備安裝與調(diào)試。
4.自動控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試項目
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)：
項目二十一 多種傳感器的安裝與調(diào)試；
項目二十二 機(jī)械手的自動控制；
項目二十三 皮帶輸送機(jī)的自動控制；
項目二十四 機(jī)電一體化設(shè)備的自動控制；
項目二十五 PLC控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試；
項目二十六 自動生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試。
5.PLC工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)的安裝及調(diào)試
系統(tǒng)選用三菱PLC主控制器，配合FX1N-485BD網(wǎng)絡(luò)模塊，基于本網(wǎng)絡(luò)通信功能，可完成下列工業(yè)現(xiàn)場總線通信技術(shù)訓(xùn)練任務(wù)：
項目二十七 N:N網(wǎng)絡(luò)的硬件連接、調(diào)試
項目二十八 N:N網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置、調(diào)試
項目二十九 基于多臺PLC的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)讀寫程序編寫與調(diào)試
6.物料倉儲的安裝及調(diào)試
項目三十 氣動組件的應(yīng)用與裝調(diào)
項目四十 步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置與應(yīng)用
項目四十一 單軸運(yùn)動系統(tǒng)應(yīng)用
項目四十二 雙軸運(yùn)動系統(tǒng)應(yīng)用
項目四十三 絲桿傳動系統(tǒng)裝調(diào)與應(yīng)用
項目四十四 出入倉管理程序的應(yīng)用
項目四十五 貨倉分配管理應(yīng)用
項目四十六 倉庫統(tǒng)計與分類管理
項目四十七 脈沖定位控制應(yīng)用
項目四十八 步進(jìn)系統(tǒng)控制與應(yīng)用
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