工業自動化及網絡實訓平臺，機電一體化實訓裝置
2024-05-08 07:04一、概述
工業自動化及網絡實訓平臺是一種典型的機電一體化與自動化產品，是為職業院校、職業教育培訓機構而研制的， 裝置適合機電一體化、電氣自動化等相關專業的教學和培訓。裝置在接近工業生產制造現場基礎上又針對教學及實訓目的進行了專門設計的實訓教學設備，強化了自動化生產線的安裝與調試能力。
工業自動化及網絡實訓平臺由六部分組成，分別為：供料機構、搬運機構、加工與檢測機構、搬運分揀機構、裝配機構、成品分揀機構，完成工件上料、搬運、加工、檢測、輸送、裝配、分揀等功能。裝置涵蓋了自動化類中機電一體化和電氣自動化專業中所涉及的PLC控制、變頻調速、傳感檢測、氣動、步進電機驅動與調速、機械結構安裝與系統調試等內容。通過基于該實訓系統的使用、訓練和培訓，能充分鍛煉操作者團隊協作能力、計劃組織能力、自動線安裝與調試能力、工程實施能力、職業素養、交流溝通能力、效率、成本和安全意識，引導高職院校自動控制類專業教學改革發展方向，促進工學結合人才培養模式改革與創新，培養可持續發展的滿足企業需求的自動化控制高技能人才。
一、裝置的構成：
工業自動化及網絡實訓平臺由由鋁合金導軌式實訓臺、典型的機電一體化設備的機械部件、PLC模塊、變頻器模塊、按鈕模塊、電源模塊、模擬生產設備實訓模塊、接線端子排和各種傳感器、計算機等組成。整體結構采用開放式和拆裝式，實訓裝置用于機械部件組裝，可根據現有的機械部件組裝生產設備，也可添加機械部件組裝其他生產設備，使整個裝置能夠靈活的按教學要求組裝具有生產功能的機電一體化設備。模塊采用標準結構和抽屜式模塊放置架，互換性強；按具有生產性功能和整合學習功能的原則確定模塊內容，使教學或競賽時可方便的選擇需要的模塊。設備需完全符合電工電子全國職業技能大賽所要求，同時還要求具有可拓展功能，可以組成更加大型的生產模擬系統，以配合各個用戶學校不同層次，不同專業的教學及培訓要求。
二、裝置的配置：
技術參數 ：
1. 交流電源：三相五線 AC 380V±10% 50 Hz或單相三線AC220V±5% 50Hz；
2. 溫度：-10～40 ℃；環境濕度：≤90%（25℃）；
3. 外形尺寸：長×寬×高=2100×1000×840 mm；
4. 整機功耗：≤1.5 kW；
5. 安全保護措施：具有接地保護、漏電保護功能，安全性符合相關的國家標準。采用高絕緣的安全型插座及帶絕緣護套的高強度安全型實驗導線。
四、設備結構：
實訓裝置臺架為鋁合金導軌式，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牌連接電路相結合，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。
1、鋁合金導軌式實訓臺：可以安裝送料機構、機械手、傳輸分揀機構。實訓模塊及PLC主機等可以放置在拉出式的支架上。
2、觸摸屏模塊：昆侖通態TPC7062,模塊材料要求：高強度塑料外殼、重量輕，面板是鋁塑板，圖案、文字符號采用進口油墨絲印。
3、PLC模塊及變頻器模塊：PLC西門子S7-200smart、S7-1200系列；變頻器：西門子；模塊材料要求：高強度塑料外殼、重量輕，面板是鋁塑板，圖案、文字符號采用進口油墨絲印。
4、電源模塊：電源總開關（帶漏電和短路保護）1個，單相電源插座2個，安全插座5個；
按鈕模塊：24 V/6 A、12 V/2 A各一組；急停按鈕1只，轉換開關2只，蜂鳴器1只，復位按鈕黃、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；
5、一體化接線排：接線排殼體上兩側相對設置有一初級接線區（接線端子）和一次級接線區（安全插座）；接線端子與對應的安全插座通過導電彈性件連接；接線排殼體邊緣卷折，設有固定用的螺孔，可以固定在實訓桌上。
6、井式上料機構：井式工件庫1件，物料推出機構1件，光電傳感器2只，磁性開關2只，單缸氣缸1只，單控電磁閥1只，警示燈1只，主要完成將工件庫中的工件依次推出。氣缸及附屬傳感器選用SMC或其他名牌廠家正規產品。
7、氣動機械手裝置：四自由度氣動機械手，氣缸及附屬傳感器選用SMC；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、手爪松緊。氣缸及附屬傳感器選用SMC或其他名牌廠家正規產品。
8、加工機構：主要由物料臺、物料夾緊裝置、龍門式二維運動裝置、主軸電機、刀具以及相應的傳感器、磁性開關、電磁閥、步進電機及驅動器、主軸電機、滾珠絲桿副、支架、機械零部件構成。
9、物件包裝機構：主要由井式供料單元、三工位旋轉工作臺、平面軸承、沖壓裝配單元、光電傳感器磁性開關、電磁閥（日本SMC）、直流減速電機、支架、機械零部件構成。
10、物料分揀裝置：傳送帶通過三相異步電動機驅動，在傳送帶端點處設計有落料口，通過光電傳感器檢測物料；傳送帶上裝有三個出料槽，對應位置有電感傳感器、光纖傳感器等，同時正對料槽位置裝有推料氣缸，共計三個氣缸。傳送帶采用可拆卸的鋁合金支架。氣缸及附屬傳感器選用SMCSMC或其他名牌廠家正規產品。
六、實訓內容：
1、氣動系統的安裝與調試項目：
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：
（1）氣動方向控制回路的安裝；
（2）氣動速度控制回路的安裝；
（3）擺動控制回路的安裝；
（4）氣動順序控制回路的安裝；
（5）氣動機械手裝置的安裝；
（6）氣動系統安裝與調試；
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、傳感器等，可完成下列PLC應用技術工作任務：
（1）電動機正反轉控制電路的連接與控制程序編寫；
（2）電動機調速控制電路的連接與控制程序編寫；
（3）氣動方向控制程序編寫；
（4）氣動順序動作控制程序編寫；
（5）氣動機械手控制程序編寫；
（6）皮帶輸送機控制程序編寫；
（7）機電一體化設備控制程序編寫；
（8）自動生產線控制程序編寫。
3、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：
（1）傳動裝置同軸度的調整；
（2）皮帶輸送機的安裝與調整；
（3）搬運機械手設備安裝與調試；
（4）物件分揀設備的安裝與調試；
（5）送料設備的安裝與調試；
（6）自動生產線設備安裝與調試。
4、 自動控制系統安裝與調試項目
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：
（1）多種傳感器的安裝與調試；
（2）機械手的自動控制；
（3）皮帶輸送機的自動控制；
（4）機電一體化設備的自動控制；
（5）PLC控制系統的安裝與調試；
（6）自動生產線的安裝與調試。
5. PLC工業通訊網絡的安裝及調試
系統選用西門子PLC主控制器，基于本網絡通信功能，可完成下列工業現場總線通信技術訓練任務：
(1)西門子S7-200smart PLC編程實訓
(2)西門子S7-1200 PLC編程實訓
(3)工業觸摸屏編程實訓
(4)變頻器參數設置及控制實訓
(5)PLC之間網絡數據通訊實訓
(6)PLC和工業觸摸屏網絡數據通訊實訓
(7)PLC和變頻器網絡數據通訊實訓
(8)PLC、變頻器和工業觸摸屏網絡數據通訊實訓
(9)PLC控制直流電機實訓
(10)PLC控制步進驅動器實訓
(11)現場總線設備參數設定及網絡構建
(12)自動化生產線設備系統的安裝、調試和運行
(13)基于web方式的遠程控制
工業自動化及網絡實訓平臺是一種典型的機電一體化與自動化產品，是為職業院校、職業教育培訓機構而研制的， 裝置適合機電一體化、電氣自動化等相關專業的教學和培訓。裝置在接近工業生產制造現場基礎上又針對教學及實訓目的進行了專門設計的實訓教學設備，強化了自動化生產線的安裝與調試能力。
工業自動化及網絡實訓平臺由六部分組成，分別為：供料機構、搬運機構、加工與檢測機構、搬運分揀機構、裝配機構、成品分揀機構，完成工件上料、搬運、加工、檢測、輸送、裝配、分揀等功能。裝置涵蓋了自動化類中機電一體化和電氣自動化專業中所涉及的PLC控制、變頻調速、傳感檢測、氣動、步進電機驅動與調速、機械結構安裝與系統調試等內容。通過基于該實訓系統的使用、訓練和培訓，能充分鍛煉操作者團隊協作能力、計劃組織能力、自動線安裝與調試能力、工程實施能力、職業素養、交流溝通能力、效率、成本和安全意識，引導高職院校自動控制類專業教學改革發展方向，促進工學結合人才培養模式改革與創新，培養可持續發展的滿足企業需求的自動化控制高技能人才。
工業自動化及網絡實訓平臺由由鋁合金導軌式實訓臺、典型的機電一體化設備的機械部件、PLC模塊、變頻器模塊、按鈕模塊、電源模塊、模擬生產設備實訓模塊、接線端子排和各種傳感器、計算機等組成。整體結構采用開放式和拆裝式，實訓裝置用于機械部件組裝，可根據現有的機械部件組裝生產設備，也可添加機械部件組裝其他生產設備，使整個裝置能夠靈活的按教學要求組裝具有生產功能的機電一體化設備。模塊采用標準結構和抽屜式模塊放置架，互換性強；按具有生產性功能和整合學習功能的原則確定模塊內容，使教學或競賽時可方便的選擇需要的模塊。設備需完全符合電工電子全國職業技能大賽所要求，同時還要求具有可拓展功能，可以組成更加大型的生產模擬系統，以配合各個用戶學校不同層次，不同專業的教學及培訓要求。
二、裝置的配置：
| 序號 | 名稱 | 主要元件或型號、規格 | 數量 | 備注 |
| 1 | 實訓桌 | 2100×1000×840 mm | 1張 | 桌臺采用的是20*80的鋁型材。 |
| 2 | 觸摸屏模塊 | 7英寸 ，昆侖通態 | 1塊 | |
| 3 | PLC模塊 |
選用西門子S7-200smart 4臺 西門子S7-1200 1214C 1臺 PC-PPI通信線 2根， Profibus-DP通訊頭 5塊 能完成 （1）網絡的硬件連接、調試； （2）網絡參數設置、調試； （3）基于西門子現場總線多臺PLC的復雜網絡數據讀寫程序編寫與調試。 |
1套 | |
| 4 | 變頻器模塊 | 西門子V20 功率≥0.37KW 帶BOP操作面板 | 1套 | |
| 5 | 電源模塊 | 電源總開關（帶漏電和短路保護）1個，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一組；急停按鈕1只，轉換開關2只，蜂鳴器1只，復位按鈕黃、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 | 步進電機驅動模塊 | 由步進電機驅動器、指示燈、開關電源組成 | 1套 | |
| 8 | 供料機構 | 主要由井式工件庫、推料氣缸、物料臺、光電傳感器、磁性開關、電磁閥、支架、機械零部件構成。 | 1套 | |
| 9 | 加工機構 | 主要由物料臺、物料夾緊裝置、龍門式二維運動裝置、主軸電機、刀具以及相應的傳感器、磁性開關、電磁閥、步進電機及驅動器、主軸電機、滾珠絲桿副、支架、機械零部件構成。 | 1套 | |
| 10 | 裝配機構 | 主要由井式供料單元、三工位旋轉工作臺、平面軸承、沖壓裝配單元、光電傳感器、電感傳感器、磁性開關、電磁閥、直流電機及驅動繼電器、支架、機械零部件構成。 | 1套 | |
| 11 | 分揀機構 | 主要由傳送帶、變頻器、三相交流減速電機、磁性開關、電磁閥、調壓過濾器、光電傳感器、對射傳感器、計數器、支架、機械零部件構成。 | 1套 | |
| 12 | 搬運機構 | 主要由直線電機驅動器、直線導軌、四自由度搬運機械手、定位開關、行程開關、支架、機械零部件構成。 | 1套 | |
| 13 | 接線端子模塊 | 接線端子和安全插座 | 1塊 | |
| 14 | 工件 | 含大小黑白工件 | 1套 | |
| 15 | 電源線 | 單相三芯電源線 | 4根 | |
| 16 | 實訓導線 | 強電、弱電連接導線 | 1套 | |
| 17 | 掛線架 | 1件 | ||
| 18 | PU氣管 | Ф4/Ф6若干 | 1套 | |
| 19 | 氣動接頭 | 氣動接頭 | 1套 | |
| 20 | PLC編程電纜 | PC/PPI | 1套 | |
| 22 | 配套光盤 | PLC編程軟件（DEMO版）、使用手冊、程序等 | 1套 | |
| 23 | 配套工具 | 工具箱：十字螺絲刀、大、中、小號；一字螺絲刀，中、小號剝線鉗，尖嘴鉗，剪刀，電烙鐵，驗電筆，鑷子，活動扳手，內六角扳手（8把） | 1套 | |
| 24 | 型材電腦桌 | 1張 | ||
| 25 | 靜音氣泵 | 0.4～0.8MPa | 1臺 | |
| 26 | 計算機 | 品牌機（自配） | 1臺 |
1. 交流電源：三相五線 AC 380V±10% 50 Hz或單相三線AC220V±5% 50Hz；
2. 溫度：-10～40 ℃；環境濕度：≤90%（25℃）；
3. 外形尺寸：長×寬×高=2100×1000×840 mm；
4. 整機功耗：≤1.5 kW；
5. 安全保護措施：具有接地保護、漏電保護功能，安全性符合相關的國家標準。采用高絕緣的安全型插座及帶絕緣護套的高強度安全型實驗導線。
四、設備結構：
實訓裝置臺架為鋁合金導軌式，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牌連接電路相結合，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。
1、鋁合金導軌式實訓臺：可以安裝送料機構、機械手、傳輸分揀機構。實訓模塊及PLC主機等可以放置在拉出式的支架上。
2、觸摸屏模塊：昆侖通態TPC7062,模塊材料要求：高強度塑料外殼、重量輕，面板是鋁塑板，圖案、文字符號采用進口油墨絲印。
3、PLC模塊及變頻器模塊：PLC西門子S7-200smart、S7-1200系列；變頻器：西門子；模塊材料要求：高強度塑料外殼、重量輕，面板是鋁塑板，圖案、文字符號采用進口油墨絲印。
4、電源模塊：電源總開關（帶漏電和短路保護）1個，單相電源插座2個，安全插座5個；
按鈕模塊：24 V/6 A、12 V/2 A各一組；急停按鈕1只，轉換開關2只，蜂鳴器1只，復位按鈕黃、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；
5、一體化接線排：接線排殼體上兩側相對設置有一初級接線區（接線端子）和一次級接線區（安全插座）；接線端子與對應的安全插座通過導電彈性件連接；接線排殼體邊緣卷折，設有固定用的螺孔，可以固定在實訓桌上。
6、井式上料機構：井式工件庫1件，物料推出機構1件，光電傳感器2只，磁性開關2只，單缸氣缸1只，單控電磁閥1只，警示燈1只，主要完成將工件庫中的工件依次推出。氣缸及附屬傳感器選用SMC或其他名牌廠家正規產品。
7、氣動機械手裝置：四自由度氣動機械手，氣缸及附屬傳感器選用SMC；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、手爪松緊。氣缸及附屬傳感器選用SMC或其他名牌廠家正規產品。
8、加工機構：主要由物料臺、物料夾緊裝置、龍門式二維運動裝置、主軸電機、刀具以及相應的傳感器、磁性開關、電磁閥、步進電機及驅動器、主軸電機、滾珠絲桿副、支架、機械零部件構成。
9、物件包裝機構：主要由井式供料單元、三工位旋轉工作臺、平面軸承、沖壓裝配單元、光電傳感器磁性開關、電磁閥（日本SMC）、直流減速電機、支架、機械零部件構成。
10、物料分揀裝置：傳送帶通過三相異步電動機驅動，在傳送帶端點處設計有落料口，通過光電傳感器檢測物料；傳送帶上裝有三個出料槽，對應位置有電感傳感器、光纖傳感器等，同時正對料槽位置裝有推料氣缸，共計三個氣缸。傳送帶采用可拆卸的鋁合金支架。氣缸及附屬傳感器選用SMCSMC或其他名牌廠家正規產品。
六、實訓內容：
1、氣動系統的安裝與調試項目：
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：
（1）氣動方向控制回路的安裝；
（2）氣動速度控制回路的安裝；
（3）擺動控制回路的安裝；
（4）氣動順序控制回路的安裝；
（5）氣動機械手裝置的安裝；
（6）氣動系統安裝與調試；
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、傳感器等，可完成下列PLC應用技術工作任務：
（1）電動機正反轉控制電路的連接與控制程序編寫；
（2）電動機調速控制電路的連接與控制程序編寫；
（3）氣動方向控制程序編寫；
（4）氣動順序動作控制程序編寫；
（5）氣動機械手控制程序編寫；
（6）皮帶輸送機控制程序編寫；
（7）機電一體化設備控制程序編寫；
（8）自動生產線控制程序編寫。
3、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：
（1）傳動裝置同軸度的調整；
（2）皮帶輸送機的安裝與調整；
（3）搬運機械手設備安裝與調試；
（4）物件分揀設備的安裝與調試；
（5）送料設備的安裝與調試；
（6）自動生產線設備安裝與調試。
4、 自動控制系統安裝與調試項目
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：
（1）多種傳感器的安裝與調試；
（2）機械手的自動控制；
（3）皮帶輸送機的自動控制；
（4）機電一體化設備的自動控制；
（5）PLC控制系統的安裝與調試；
（6）自動生產線的安裝與調試。
5. PLC工業通訊網絡的安裝及調試
系統選用西門子PLC主控制器，基于本網絡通信功能，可完成下列工業現場總線通信技術訓練任務：
(1)西門子S7-200smart PLC編程實訓
(2)西門子S7-1200 PLC編程實訓
(3)工業觸摸屏編程實訓
(4)變頻器參數設置及控制實訓
(5)PLC之間網絡數據通訊實訓
(6)PLC和工業觸摸屏網絡數據通訊實訓
(7)PLC和變頻器網絡數據通訊實訓
(8)PLC、變頻器和工業觸摸屏網絡數據通訊實訓
(9)PLC控制直流電機實訓
(10)PLC控制步進驅動器實訓
(11)現場總線設備參數設定及網絡構建
(12)自動化生產線設備系統的安裝、調試和運行
(13)基于web方式的遠程控制