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自動(dòng)生產(chǎn)線拆裝與調(diào)試實(shí)訓(xùn)裝置
一、 產(chǎn)品概述
本系統(tǒng)是一種最為典型的機(jī)電與自動(dòng)化產(chǎn)品，是為職業(yè)院校、職業(yè)教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)而研制的，它適合機(jī)電一體化、電氣自動(dòng)化等相關(guān)專業(yè)的教學(xué)和培訓(xùn)。它在接近工業(yè)生產(chǎn)制造現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)上又針對(duì)教學(xué)及實(shí)訓(xùn)目的進(jìn)行了專門設(shè)計(jì)，強(qiáng)化了自動(dòng)化生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試能力。 該系統(tǒng)由六部分組成，分別為：供料機(jī)構(gòu)、搬運(yùn)機(jī)構(gòu)、加工與檢測(cè)機(jī)構(gòu)、搬運(yùn)分揀機(jī)構(gòu)、裝配機(jī)構(gòu)、成品分揀機(jī)構(gòu)，完成工件上料、搬運(yùn)、加工、檢測(cè)、輸送、裝配、分揀等功能。涵蓋了自動(dòng)化類中機(jī)電一體化和電氣自動(dòng)化專業(yè)中所涉及的PLC控制、變頻調(diào)速、傳感檢測(cè)、氣動(dòng)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)與調(diào)速、機(jī)械結(jié)構(gòu)安裝與系統(tǒng)調(diào)試等內(nèi)容。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、職業(yè)素養(yǎng)、交流溝通能力、效率、成本和安全意識(shí)，引導(dǎo)高職院校自動(dòng)控制類專業(yè)教學(xué)改革發(fā)展方向，促進(jìn)工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式改革與創(chuàng)新，培養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展的滿足企業(yè)需求的自動(dòng)化控制高技能人才。
二、 產(chǎn)品特點(diǎn)
1. 該裝置融機(jī)械部件安裝與調(diào)試、氣動(dòng)系統(tǒng)的安裝與調(diào)試、電氣控制電路的安裝和PLC編程、機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試、自動(dòng)控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試于一體，滿足實(shí)訓(xùn)教學(xué)、工程培訓(xùn)及職業(yè)競(jìng)賽的需要； 2. 該實(shí)訓(xùn)考核裝置PLC模塊I/O端子、變頻器接線端子、各常用模塊接線端子，均采用安全型插座，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。
三、 技術(shù)性能
1. 輸入電源：三相四線（或三相五線）～380V±10% 50Hz
2. 工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對(duì)濕度≤85%（25℃）海拔＜4000m
3. 裝置容量：＜1.5kVA
4. 外形尺寸：2400mm×800mm×1500mm
5. 安全保護(hù)：具有漏電壓、漏電流保護(hù)，安全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)
四、 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
（一） 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
1. 傳感器應(yīng)用技術(shù)實(shí)訓(xùn) 該系統(tǒng)所使用的傳感器數(shù)量達(dá)四十多個(gè)，有電容式的、電感式的、光電式以及電磁式的，每一個(gè)都有著各自的特性、發(fā)揮著不同的作用，使系統(tǒng)得以可靠工作。學(xué)員可通過了解工作中各類傳感器的工作特性來加強(qiáng)對(duì)這些傳感器的感性認(rèn)識(shí)，再結(jié)合拆裝式技能實(shí)訓(xùn)，可使學(xué)員快速掌握所學(xué)知識(shí)。
2. 氣動(dòng)應(yīng)用技術(shù)實(shí)訓(xùn) 該裝置上使用了大量的SMC氣動(dòng)元件，包括多種電控氣動(dòng)閥、多種氣動(dòng)缸、氣動(dòng)夾爪、真空吸盤、真空發(fā)生器、過濾減速閥等。在學(xué)習(xí)這些氣動(dòng)元件時(shí)，我們不但可以單獨(dú)學(xué)習(xí)每一種分離元件，而且還可以在學(xué)習(xí)時(shí)了解各種氣動(dòng)元件之間以及氣動(dòng)元件與其它元件之間是如何配合起來進(jìn)行協(xié)調(diào)工作的。
3. PLC 編程實(shí)訓(xùn) 自動(dòng)線中六個(gè)機(jī)構(gòu)由兩套PLC控制器單獨(dú)控制，這使得自動(dòng)化生產(chǎn)教學(xué)系統(tǒng)可以分成若干完全獨(dú)立的工作機(jī)構(gòu)，使十幾個(gè)學(xué)生可以同時(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)，而且每個(gè)學(xué)員都有動(dòng)手的機(jī)會(huì)。在該設(shè)備上學(xué)員不但可以學(xué)習(xí)PLC的各種技術(shù)，而且可以學(xué)習(xí)綜合科技環(huán)境下PLC的多種應(yīng)用。為靈活學(xué)習(xí)和掌握PLC的各方面知識(shí)提供了條件。
4. 電氣控制電路實(shí)訓(xùn) 自動(dòng)化教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)六個(gè)工作機(jī)構(gòu)其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(duì)和設(shè)備電路連線方法。
5. 機(jī)械系統(tǒng)安裝與調(diào)試實(shí)訓(xùn) 自動(dòng)化生產(chǎn)教學(xué)系統(tǒng)上的六個(gè)工作機(jī)構(gòu)可讓各組學(xué)員將機(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. 系統(tǒng)維護(hù)和故障檢測(cè)技術(shù)實(shí)訓(xùn) 設(shè)備日常維護(hù)的內(nèi)容和方法，以及系統(tǒng)常見故障分析、排除的方法。
（二） 工作任務(wù)
1. 自動(dòng)線機(jī)構(gòu)安裝 提供的設(shè)備功能部件和元器件裝配工業(yè)自動(dòng)生產(chǎn)線； （1） 供料機(jī)構(gòu)的安裝與調(diào)整 （2） 搬運(yùn)機(jī)構(gòu)安裝與調(diào)整 （3） 加工機(jī)構(gòu)安裝與調(diào)整 （4） 搬運(yùn)分揀機(jī)構(gòu)安裝與調(diào)整 （5） 裝配機(jī)構(gòu)安裝與調(diào)整 （6） 成品分揀機(jī)構(gòu)安裝與調(diào)整 （7） 自動(dòng)生產(chǎn)線設(shè)備系統(tǒng)安裝與調(diào)整
2. 氣動(dòng)系統(tǒng)的安裝與調(diào)試 通過配置的氣缸、電磁閥和磁性開關(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)； （1） 氣動(dòng)方向控制回路的安裝 （2） 氣動(dòng)速度控制回路的安裝 （3） 擺動(dòng)控制回路的安裝 （4） 氣動(dòng)順序控制回路的安裝 （5） 氣動(dòng)機(jī)械手裝置的安裝 （6） 氣動(dòng)系統(tǒng)安裝與調(diào)試
3. 電氣控制電路的安裝和PLC編程 通過配置的PLC、變頻器、步進(jìn)電機(jī)、指令開關(guān)和傳感器等，可完成下列PLC應(yīng)用技術(shù)工作任務(wù)； （1） 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路的連接與程序編寫 （2） 電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制電路的連接與控制程序編寫 （3） 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的連接與程序編寫 （4） 氣動(dòng)方向控制程序編寫 （5） 氣動(dòng)順序動(dòng)作控制程序編寫 （6） 氣動(dòng)機(jī)械手控制程序編寫 （7） 自動(dòng)生產(chǎn)線控制程序編寫
4. 自動(dòng)控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試 通過配置的供料機(jī)構(gòu)、搬運(yùn)機(jī)構(gòu)、加工與檢測(cè)機(jī)構(gòu)、搬運(yùn)分揀機(jī)構(gòu)、裝配機(jī)構(gòu)、成品分揀機(jī)構(gòu)，可進(jìn)行機(jī)構(gòu)重組，完成自動(dòng)生產(chǎn)線的安裝、接線、編程、調(diào)試；
五、 系統(tǒng)配置
該系統(tǒng)由型材實(shí)訓(xùn)臺(tái)、供料機(jī)構(gòu)、搬運(yùn)機(jī)構(gòu)、加工與檢測(cè)機(jī)構(gòu)、搬運(yùn)分揀機(jī)構(gòu)、裝配機(jī)構(gòu)、成品分揀機(jī)構(gòu)、電源模塊、按鈕模塊、PLC模塊、變頻器模塊、步進(jìn)模塊、各種傳感器、警示燈、電磁閥和I/O接口板等組成，完成工件上料、檢測(cè)、搬運(yùn)、輸送、加工、裝配、分揀等功能。整體結(jié)構(gòu)采用開放式和拆裝式設(shè)計(jì)，學(xué)生可以對(duì)各零件、部件、單元、直至整體機(jī)構(gòu)進(jìn)行零部件拆裝、調(diào)試、運(yùn)行。
表1：基本配置表
序號(hào) 名稱 規(guī)格 數(shù)量 單位 備注
工作臺(tái) 1200mm×800mm×800mm 2 張 PLC模塊 松西門子、三菱 2 臺(tái) 三種品牌選配，詳見表2 變頻器模塊 西門子、三菱 1 臺(tái) 步進(jìn)模塊 1 臺(tái) 電源模塊 三相電源總開關(guān)（帶漏電和短路保護(hù)）1個(gè)、熔斷器3只、單相三極電源插座2個(gè)、安全插座5只。 2 塊 按鈕模塊 開關(guān)電源（24V/6A、12V/5A）各1組、轉(zhuǎn)換開關(guān)2只、復(fù)位按鈕紅、黃、綠各1只、自鎖按鈕紅、黃、綠各1只、24V指示燈紅黃綠各2只、急停按鈕1只、蜂鳴器1只。 2 塊 供料機(jī)構(gòu) 井式工件庫(kù)1只、工件鎖緊定位裝置、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器各一只（三相/5A）、工件推出直線氣缸1只、調(diào)壓過濾器1只、電磁閥1只、磁性開關(guān)1只、光電傳感器1個(gè)、電感傳感器1個(gè)、極限開關(guān)2個(gè)、安裝支架2個(gè)。 1 套 工件庫(kù)、工件推出、直線移動(dòng)裝置、 搬運(yùn)機(jī)構(gòu) 機(jī)械手安裝基架1只、擺臺(tái)（旋轉(zhuǎn)氣缸）1只、雙導(dǎo)桿氣缸（薄型氣缸）1只、單出桿氣缸1只、氣動(dòng)手指1只、調(diào)壓過濾器1只、行程開關(guān)2只、磁性開關(guān)5只、電磁閥4只。 1 套 工件取送裝置 加工與檢測(cè)機(jī)構(gòu) 直流減速電機(jī)4只、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器各一只（三相/5A）、、加工刀具庫(kù)（3種刀具）、平面推力軸承1個(gè)、工件移位裝置1臺(tái)、雙導(dǎo)桿氣缸（薄型氣缸）1只、單出桿直線氣缸1只、工件夾緊氣缸1只、調(diào)壓過濾器1只、電感式傳感器2只、光電傳感器2只、磁性開關(guān)4只、極限開關(guān)2個(gè)、安裝支架3只。 1 套 工件加工、檢測(cè)裝置 搬運(yùn)分揀機(jī)構(gòu) 工件搬運(yùn)裝置1臺(tái)、氣動(dòng)手指1只、單出桿直線氣缸1只、薄型氣缸2只、磁性開關(guān)7只、電磁閥4只。 1 套 工件搬運(yùn)裝置 裝配 機(jī)構(gòu) 裝配工件庫(kù)1只、單出桿直線氣缸1只、工件搬運(yùn)裝置（真空吸盤）1只、調(diào)壓過濾器1只、磁性開關(guān)3只、電磁閥2只、擺動(dòng)同步帶輪各1只。 1 套 裝配工件庫(kù)、裝配工件搬運(yùn)裝置 成品分揀 機(jī)構(gòu) 輸送帶底座1只、皮帶輸送線1條、輸送輪2只、光電傳感器1只、光纖傳感器1只、對(duì)射傳感器1只、三相異步電動(dòng)機(jī)1臺(tái)、成品分揀料槽3只單出桿氣缸3只、旋轉(zhuǎn)氣缸1只、磁性開關(guān)5只。 1 套 皮帶輸送線、成品分揀裝置 接線端子排 接線端子排及安全型插座 2 套 工件 Ф38白色工件 10 只 Ф38黑色工件 10 只 Ф28白色工件 10 只 Ф18黑色工件 10 只 Ф38白色廢料 2 只 Ф38黑色廢料 2 只 物料盒 藍(lán)色物料盒 1 只 電源線 單相三芯電源線 4 根 安全型導(dǎo)線 3#安全型導(dǎo)線 250 根 4#安全型導(dǎo)線 9 根 3#-4#安全型導(dǎo)線 3 根 導(dǎo)線架 滑輪式，可自由移動(dòng) 1 個(gè) PU氣管 Ф6、橙色 10 米 Ф4、橙色 5 米 Ф4、黑色 5 米 PLC編程 電纜 西門子、三菱 1 根 PLC編程 軟件 西門子、三菱 1 套 DEMO版 配套工具 工具箱：十字長(zhǎng)柄螺絲刀，大、中、小號(hào)一字螺絲刀，中、小號(hào)十字螺絲刀，鐘表螺絲刀，剝線鉗，尖嘴鉗，剪刀，電烙鐵，驗(yàn)電筆，鑷子，活動(dòng)扳手，內(nèi)六角扳手（8把） 1 套 配套光盤 使用手冊(cè)、程序等 1 套 導(dǎo)線架 SY-JD20 1 個(gè) 型材電腦桌 SY-JD21 1 臺(tái) 計(jì)算機(jī) 品牌機(jī) 1 臺(tái) 學(xué)校自備 空氣壓縮機(jī) 0.6～0.8MPa 1 臺(tái) 靜音 氣動(dòng)接頭 氣動(dòng)快插式三通接頭EPE6 5 只
表2：PLC及變頻器選配表（二選一）
序號(hào) 名稱 型號(hào)及規(guī)格 數(shù)量 備注
1 西門子PLC主機(jī) CPU226CN(AC/DC/繼電器)+EM222CN 1臺(tái) CPU226CN(DC/DC/晶體管)+EM222CN 1臺(tái) 西門子變頻器 MM420,三相AC380V輸入,0.75KW 1臺(tái) 2 三菱PLC主機(jī) FX2N-48MR(繼電器輸出) 1臺(tái) FX2N-48MT(晶體管輸出) 1臺(tái) 三菱變頻器 FR-E740，三相AC380V輸入，0.75KW 1臺(tái)
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