機電一體化實訓工作站：技能提升的新引擎
2024-06-06 06:53 隨著科技的飛速發展，機電一體化已經成為了現代制造業的重要發展方向。機電一體化實訓工作站作為培養機電一體化人才的重要基地，其在提高學生實踐能力、培養學生創新精神和提高企業競爭力等方面發揮著舉足輕重的作用。本文將從機電一體化實訓工作站的概念、功能、應用以及發展趨勢等方面進行闡述，以期為推動我國機電一體化產業的發展提供一些有益的啟示。
一、機電一體化實訓工作站的概念
機電一體化實訓工作站是指將計算機技術、自動控制技術、傳感器技術、機械制造技術等多種技術有機結合，為學生提供一個模擬實際生產環境的實踐操作平臺。通過實訓工作站，學生可以在理論教學的基礎上，進行實際操作和技能訓練，從而提高自己的實踐能力和創新能力。
二、機電一體化實訓工作站的功能
1. 模擬實際生產環境：機電一體化實訓工作站可以模擬各種實際生產環境，為學生提供一個真實的實踐操作場景。這有助于學生更好地理解和掌握專業知識，提高實踐操作水平。
2. 系統集成與調試：實訓工作站可以將多種機電設備進行集成，實現自動化生產。學生可以通過實訓工作站對系統集成后的生產設備進行調試和優化，提高設備的性能和穩定性。
3. 故障診斷與排除：實訓工作站可以通過實時監測設備運行狀態，對設備故障進行自動診斷和報警。學生可以根據報警信息進行故障排查，提高自己的故障診斷能力。
4. 數據分析與處理：實訓工作站可以將設備運行過程中產生的大量數據進行實時采集和分析，幫助學生了解設備的運行狀況和優化方向。同時，實訓工作站還可以對歷史數據進行深度挖掘，為學生的學習和研究提供豐富的數據資源。
5. 軟件與硬件的協同開發：實訓工作站可以支持各種軟件開發平臺和硬件平臺的集成，為學生提供一個跨平臺的協同開發環境。這有助于培養學生的跨領域協作能力和創新精神。
三、機電一體化實訓工作站的應用
1. 高校教育：機電一體化實訓工作站在高校教育中發揮著重要作用。通過實訓工作站，學生可以在課堂之外進行實踐操作和技能訓練，提高自己的綜合素質和競爭力。此外，實訓工作站還可以促進教師之間的交流與合作，推動教育教學改革。
2. 企業培訓：機電一體化實訓工作站在企業培訓中具有廣泛的應用前景。企業可以通過引入實訓工作站，為企業員工提供一個實踐操作和技能訓練的平臺，提高員工的工作效率和降低生產成本。同時，實訓工作站還可以幫助企業實現生產過程的數字化和智能化，提升企業的核心競爭力。
3. 技術研發與創新：機電一體化實訓工作站在技術研發與創新方面具有重要價值。通過實訓工作站，研發人員可以快速構建原型系統，驗證新技術的可行性和優劣。同時，實訓工作站還可以為企業提供一個技術創新的孵化器，促進企業技術的持續更新和發展。
四、機電一體化實訓工作站的發展趨勢
1. 智能化：隨著物聯網、人工智能等技術的發展，未來機電一體化實訓工作站將更加智能化。通過引入先進的傳感技術、智能算法等手段，實訓工作站可以實現對設備運行狀態的實時監控和智能優化，提高設備的性能和穩定性。
2. 個性化：為了滿足不同學生的學習需求和興趣愛好，未來機電一體化實訓工作站將更加個性化。通過對學生個性特點和學習習慣的分析，實訓工作站可以為其提供定制化的學習路徑和實踐項目，激發學生的學習熱情和創新潛能。
3. 云端化：隨著云計算、大數據等技術的發展，未來機電一體化實訓工作站將實現云端化部署和管理。這將有助于打破地域限制，讓更多的學生和企業受益于實訓工作站的優勢。
總之，機電一體化實訓工作站在培養新一代機電一體化人才、推動產業發展和社會進步方面具有重要的戰略意義。我們應充分認識到其價值和潛力，加大對實訓工作站的研發投入和應用推廣力度，為構建現代化經濟體系和實現高質量發展貢獻力量。
機電一體化實訓工作站包含實訓平臺、控制掛板、應用模塊、電腦桌、圓凳三部分組成，實訓平臺采用優質鋁型材做骨架，鋁型材立柱與實訓桌面連接。左右兩側及后面封裝優質鋼板，正面設計儲物柜與抽屜。
機電一體化實訓工作站主體工作臺分為實訓電源區、控制對象實訓區、控制掛板實訓區、工具耗材存放區三個區域，控制對象實訓區可以放置任意機電類的模塊化應用模塊作為控制對象設備，控制掛板區可以放置模塊化的PLC控制掛板，用戶根據專業課程和實訓需求配置外圍設備，滿足用戶學校不同層次，不同專業的教學及培訓要求。
(參考圖)
二、 設備功能與結構
機電一體化實訓工作站采用模塊化的設計理念，標準化電路接口、氣路接口和機械接口。單元模塊組合可形成多種功能，每個單元由實訓桌、執行機構、電氣掛板、操作面板等構成。設備在配置主體實訓單元外，還配電腦桌、學生凳教學工作站輔助設備等。設備選配模塊及功能如下：
2.1、環形分揀模塊
1. 功能：該任務模擬生產線自動化控制，變頻器控制輸送帶電機實現調速功能；通過光纖、光電、金屬、電容等多種傳感器檢測，PLC控制多種氣缸動作完成上料、分揀、搬運、入倉等多種功能。同時為方便教學實訓，端口采用全開放設計。
2. 尺寸：約 L710mm*W554mm*H391mm。
3. 結構：模型底板由8mm厚鋁板加工氧化而成，裝有四個黑色鑄鋁拉手，方便搬運。底板上方有環形輸送帶、氣動機械手、搬運龍門架、分揀機構、變頻電機、伺服電機、步進電機、多種傳感器及氣缸等組成。
4. 三相交流減速電機
1) 型號：4IK25GN-S3/4GN50K
2) 額定電壓：380V
3) 功率：25W
4) 減速比:1:50
5. 伺服電機
1) 額定功率： 0.1kW
2) 額定轉矩： 0.32Nm
3) 額定電流： 1.3A
4) 額定轉速： 3000
5) 電壓： 220V
6) 編碼器類型： 23bit多圈絕對值編碼器
6. 步進電機
1) YK42XQ47-02A
2) 額定電壓：3V
3) 額定電流：2A
4) 步角距：1.8°
5) 電機長度：49mm
6) 保持轉矩：0.48N.m
7) 電機線數：4線
8) 步距精度：5%
9) 絕緣電阻:100MΩ Min 500VDC
10) 耐壓:500V AC 1minute
11) 徑向跳動：最大0.02mm(450g負載）
12) 軸向跳動：最大0.08mm(450g負載）
7. 數字光纖傳感器
13) 型號：FM-E31
14) 電源電壓：12V至24VDC±10%
15) 控制輸出：NPN型
16) 保護電路：電源具有逆電極保護、輸出具有過流保護、過電壓保護功能
17) 輸出功能：LIGHT-ON/DARK-ON(開關選擇）
18) 延時功能：斷開延時計時器/開啟延時計時器/單次計時器
19) 響應時間：50μs（HIGH SPEED)/250μs（FINF)1ms(SUOER)/16ms(MEGA)。
8. 光纖頭
1) 型號：FN-D076
2) 檢測距離：20至190mm
3) 最小彎曲半徑：R20。
9. 金屬傳感器
1) 型號：E2E-X10ME1
2) 檢測頭尺寸：M18
3) 檢測距離：10mm±10%,
4) 設定距離：0-8mm,
5) 電源電壓：DC12-24V,
6) 輸出NPN格式；
10. 圓柱型光電傳感器
1) 型號：UE-11D,
2) 控制輸出：NPN型，
3) 檢測范圍：11cm，
4) 反應時間：最遲1.5ms，
5) 電源電壓：12V至24VDC±10%。
11. 工業RFID讀寫器：
1) 可支持達至1.5W射頻功率；
2) 感應距離可達20cm
3) 顏色：黑色+不銹鋼；
4) 外形長：82mm；
5) 前端直徑：32mm；
6) 調整距離外徑：35/38mm；
7) 線長：1500mm；
3、DB-815-K01控制掛板
采用萬能網孔工藝設計，板材采用2.0mm厚優質鋼板折彎后焊接而成，表面靜電噴塑處理。掛板安裝有低壓電器等，所有器件端口引至接線端子，可與應用模塊配合，完成接線、編程、調試等實訓。
(僅供參考)
三、DB-815工作臺
1.型材主桌體
型材主桌體采用優質鋁型材做骨架，由鋁型材立柱與實訓桌面連接。左右兩側及后面封裝優質鋼板，外表面噴涂彩色環氧聚塑，整機既堅固耐用，又美觀大方。采用25mm厚高密度纖維板外貼防火板，PVC截面封邊，桌邊鴨嘴型設計。桌面具有耐磨、耐熱、耐污、耐煙灼、耐火、耐菌、防霉、抗靜電及易清潔等特點。桌體下部兩側設有儲物空間和3抽屜。桌子的底部采用帶剎車的萬向輪，移動和固定兩相宜，方便調整設備的擺放位置。
2.網孔板
網孔板采用1.5mm優質不銹鋼板折彎成型，兩側安裝有拉手。網孔采用橢圓長孔加工，整體設計規范、合理，使各類元器件在任何角度、任何方位都能輕松裝配、調整。網孔板傾斜角度符合人體力學。
3. 電源控制屏
采用優質鋼板做骨架，經過機械加工成型，外表面靜電噴彩色環氧塑粉，堅固耐用，美觀大方。操作面板文字符號采用現代彩色UV打印技術處理，使面板標識清晰且經久耐用。面板部件包括總電源通斷開關、電源指示燈、電源安全插座輸出、控制變壓器安全插座交流電輸出、直流電源插座輸出。
9、電腦桌
電腦桌采用優質Q235冷軋鋼板折彎焊接加中纖板臺面組裝而成，包括臺面、鍵盤抽屜、主體架等部分，桌腿安裝4個萬向輪，方便實訓活動時因編程線不夠長度而需要移動電腦桌。
10、產品配件包
配件包是由設備安裝、調試、實訓所需要的配件、配線、耗材等組成，包括PLC編程線、通訊線、空氣壓縮機、排插座、物料、安裝耗材等。
四、設備特點
1、知識技能全面性
設備涉及PLC應用技術、觸摸屏應用技術、通信應用技術、交流伺服應用技術、交流變頻應用技術、電力電子應用技術、傳感器應用技術、氣動控制技術、機械裝調技術等機電一體化知識性能。
2、實訓教學功能相結合
設備組合靈活，模塊擴展方便，增加減少各功能模塊，不影響其它模塊的安裝與接線。可以進行更加靈活的題目輸出。設備有多個工作單元，每個單元側重于不同的知識與技能，方便教學展開，同時高度模塊化的設計，又讓設備的維修與維護變得相當簡單更方便于教學實訓。
3、組合靈活性
可靈活搭配，模塊化的設計，可以模塊裝調，位置靈活調整，總裝連接迅速方便；單元中自由組合模塊連接進行實訓
五、設備參數概覽
1、 工作電源：三相五線 AC380V±10% 50HZ
2、 額定功率：≤1.9kW
3、 電源輸出：AC380V/AC220V/DC24V
4、 安全保護功能：急停按鈕，漏電保護，過流保護等用電安全保護功能
5、 PLC:FX3U-48MT 晶體管，24路數字量輸入24路數字量輸出、，本體集成一個RS422通訊口.
6、 步進驅動器：YKE2305M 步進電機：YK42HB47-02A
7、 伺服系統:SD300，功率200W，RS485通訊，伺服電機：功率200W，增量 編碼器，水平不帶剎車
8、 變頻器：三菱E740，功率0.37KW，一個RS485通訊口，4個開關量輸入，2路輸出，
9、 觸摸屏：TPC7032Kt 7寸寸彩色觸摸屏，觸摸屏實驗組件采用 7 寸彩色觸摸屏，液晶屏：7"TFT 液晶屏，分辨率（800×480），高清真彩；工業級低功耗 Cortex-A8CPU 主頻 600MGHz；觸摸屏：四線電阻式；內存： 128M；存儲設備：128M。接口：1×RS232，1×RS485，2×USB，1×LAN
10、 工作臺尺寸：L1400*W750*H1600mm；
11、 工作站尺寸：L2000*W750*H1600mm（含電腦桌）
12、 環境濕度：≤90%
13、 環境溫度：－10℃～40 ℃
機電一體化實訓工作站是指將計算機技術、自動控制技術、傳感器技術、機械制造技術等多種技術有機結合，為學生提供一個模擬實際生產環境的實踐操作平臺。通過實訓工作站，學生可以在理論教學的基礎上，進行實際操作和技能訓練，從而提高自己的實踐能力和創新能力。
二、機電一體化實訓工作站的功能
1. 模擬實際生產環境：機電一體化實訓工作站可以模擬各種實際生產環境，為學生提供一個真實的實踐操作場景。這有助于學生更好地理解和掌握專業知識，提高實踐操作水平。
2. 系統集成與調試：實訓工作站可以將多種機電設備進行集成，實現自動化生產。學生可以通過實訓工作站對系統集成后的生產設備進行調試和優化，提高設備的性能和穩定性。
3. 故障診斷與排除：實訓工作站可以通過實時監測設備運行狀態，對設備故障進行自動診斷和報警。學生可以根據報警信息進行故障排查，提高自己的故障診斷能力。
4. 數據分析與處理：實訓工作站可以將設備運行過程中產生的大量數據進行實時采集和分析，幫助學生了解設備的運行狀況和優化方向。同時，實訓工作站還可以對歷史數據進行深度挖掘，為學生的學習和研究提供豐富的數據資源。
5. 軟件與硬件的協同開發：實訓工作站可以支持各種軟件開發平臺和硬件平臺的集成，為學生提供一個跨平臺的協同開發環境。這有助于培養學生的跨領域協作能力和創新精神。
三、機電一體化實訓工作站的應用
1. 高校教育：機電一體化實訓工作站在高校教育中發揮著重要作用。通過實訓工作站，學生可以在課堂之外進行實踐操作和技能訓練，提高自己的綜合素質和競爭力。此外，實訓工作站還可以促進教師之間的交流與合作，推動教育教學改革。
2. 企業培訓：機電一體化實訓工作站在企業培訓中具有廣泛的應用前景。企業可以通過引入實訓工作站，為企業員工提供一個實踐操作和技能訓練的平臺，提高員工的工作效率和降低生產成本。同時，實訓工作站還可以幫助企業實現生產過程的數字化和智能化，提升企業的核心競爭力。
3. 技術研發與創新：機電一體化實訓工作站在技術研發與創新方面具有重要價值。通過實訓工作站，研發人員可以快速構建原型系統，驗證新技術的可行性和優劣。同時，實訓工作站還可以為企業提供一個技術創新的孵化器，促進企業技術的持續更新和發展。
四、機電一體化實訓工作站的發展趨勢
1. 智能化：隨著物聯網、人工智能等技術的發展，未來機電一體化實訓工作站將更加智能化。通過引入先進的傳感技術、智能算法等手段，實訓工作站可以實現對設備運行狀態的實時監控和智能優化，提高設備的性能和穩定性。
2. 個性化：為了滿足不同學生的學習需求和興趣愛好，未來機電一體化實訓工作站將更加個性化。通過對學生個性特點和學習習慣的分析，實訓工作站可以為其提供定制化的學習路徑和實踐項目，激發學生的學習熱情和創新潛能。
3. 云端化：隨著云計算、大數據等技術的發展，未來機電一體化實訓工作站將實現云端化部署和管理。這將有助于打破地域限制，讓更多的學生和企業受益于實訓工作站的優勢。
總之，機電一體化實訓工作站在培養新一代機電一體化人才、推動產業發展和社會進步方面具有重要的戰略意義。我們應充分認識到其價值和潛力，加大對實訓工作站的研發投入和應用推廣力度，為構建現代化經濟體系和實現高質量發展貢獻力量。
DB-815 機電一體化實訓工作站
一、設備概述機電一體化實訓工作站包含實訓平臺、控制掛板、應用模塊、電腦桌、圓凳三部分組成，實訓平臺采用優質鋁型材做骨架，鋁型材立柱與實訓桌面連接。左右兩側及后面封裝優質鋼板，正面設計儲物柜與抽屜。
機電一體化實訓工作站主體工作臺分為實訓電源區、控制對象實訓區、控制掛板實訓區、工具耗材存放區三個區域，控制對象實訓區可以放置任意機電類的模塊化應用模塊作為控制對象設備，控制掛板區可以放置模塊化的PLC控制掛板，用戶根據專業課程和實訓需求配置外圍設備，滿足用戶學校不同層次，不同專業的教學及培訓要求。
(參考圖)
機電一體化實訓工作站采用模塊化的設計理念，標準化電路接口、氣路接口和機械接口。單元模塊組合可形成多種功能，每個單元由實訓桌、執行機構、電氣掛板、操作面板等構成。設備在配置主體實訓單元外，還配電腦桌、學生凳教學工作站輔助設備等。設備選配模塊及功能如下：
2.1、環形分揀模塊
1. 功能：該任務模擬生產線自動化控制，變頻器控制輸送帶電機實現調速功能；通過光纖、光電、金屬、電容等多種傳感器檢測，PLC控制多種氣缸動作完成上料、分揀、搬運、入倉等多種功能。同時為方便教學實訓，端口采用全開放設計。
2. 尺寸：約 L710mm*W554mm*H391mm。
3. 結構：模型底板由8mm厚鋁板加工氧化而成，裝有四個黑色鑄鋁拉手，方便搬運。底板上方有環形輸送帶、氣動機械手、搬運龍門架、分揀機構、變頻電機、伺服電機、步進電機、多種傳感器及氣缸等組成。
4. 三相交流減速電機
1) 型號：4IK25GN-S3/4GN50K
2) 額定電壓：380V
3) 功率：25W
4) 減速比:1:50
5. 伺服電機
1) 額定功率： 0.1kW
2) 額定轉矩： 0.32Nm
3) 額定電流： 1.3A
4) 額定轉速： 3000
5) 電壓： 220V
6) 編碼器類型： 23bit多圈絕對值編碼器
6. 步進電機
1) YK42XQ47-02A
2) 額定電壓：3V
3) 額定電流：2A
4) 步角距：1.8°
5) 電機長度：49mm
6) 保持轉矩：0.48N.m
7) 電機線數：4線
8) 步距精度：5%
9) 絕緣電阻:100MΩ Min 500VDC
10) 耐壓:500V AC 1minute
11) 徑向跳動：最大0.02mm(450g負載）
12) 軸向跳動：最大0.08mm(450g負載）
7. 數字光纖傳感器
13) 型號：FM-E31
14) 電源電壓：12V至24VDC±10%
15) 控制輸出：NPN型
16) 保護電路：電源具有逆電極保護、輸出具有過流保護、過電壓保護功能
17) 輸出功能：LIGHT-ON/DARK-ON(開關選擇）
18) 延時功能：斷開延時計時器/開啟延時計時器/單次計時器
19) 響應時間：50μs（HIGH SPEED)/250μs（FINF)1ms(SUOER)/16ms(MEGA)。
8. 光纖頭
1) 型號：FN-D076
2) 檢測距離：20至190mm
3) 最小彎曲半徑：R20。
9. 金屬傳感器
1) 型號：E2E-X10ME1
2) 檢測頭尺寸：M18
3) 檢測距離：10mm±10%,
4) 設定距離：0-8mm,
5) 電源電壓：DC12-24V,
6) 輸出NPN格式；
10. 圓柱型光電傳感器
1) 型號：UE-11D,
2) 控制輸出：NPN型，
3) 檢測范圍：11cm，
4) 反應時間：最遲1.5ms，
5) 電源電壓：12V至24VDC±10%。
11. 工業RFID讀寫器：
1) 可支持達至1.5W射頻功率；
2) 感應距離可達20cm
3) 顏色：黑色+不銹鋼；
4) 外形長：82mm；
5) 前端直徑：32mm；
6) 調整距離外徑：35/38mm；
7) 線長：1500mm；
3、DB-815-K01控制掛板
采用萬能網孔工藝設計，板材采用2.0mm厚優質鋼板折彎后焊接而成，表面靜電噴塑處理。掛板安裝有低壓電器等，所有器件端口引至接線端子，可與應用模塊配合，完成接線、編程、調試等實訓。
(僅供參考)
三、DB-815工作臺
1.型材主桌體
型材主桌體采用優質鋁型材做骨架，由鋁型材立柱與實訓桌面連接。左右兩側及后面封裝優質鋼板，外表面噴涂彩色環氧聚塑，整機既堅固耐用，又美觀大方。采用25mm厚高密度纖維板外貼防火板，PVC截面封邊，桌邊鴨嘴型設計。桌面具有耐磨、耐熱、耐污、耐煙灼、耐火、耐菌、防霉、抗靜電及易清潔等特點。桌體下部兩側設有儲物空間和3抽屜。桌子的底部采用帶剎車的萬向輪，移動和固定兩相宜，方便調整設備的擺放位置。
2.網孔板
網孔板采用1.5mm優質不銹鋼板折彎成型，兩側安裝有拉手。網孔采用橢圓長孔加工，整體設計規范、合理，使各類元器件在任何角度、任何方位都能輕松裝配、調整。網孔板傾斜角度符合人體力學。
3. 電源控制屏
采用優質鋼板做骨架，經過機械加工成型，外表面靜電噴彩色環氧塑粉，堅固耐用，美觀大方。操作面板文字符號采用現代彩色UV打印技術處理，使面板標識清晰且經久耐用。面板部件包括總電源通斷開關、電源指示燈、電源安全插座輸出、控制變壓器安全插座交流電輸出、直流電源插座輸出。
9、電腦桌
電腦桌采用優質Q235冷軋鋼板折彎焊接加中纖板臺面組裝而成，包括臺面、鍵盤抽屜、主體架等部分，桌腿安裝4個萬向輪，方便實訓活動時因編程線不夠長度而需要移動電腦桌。
10、產品配件包
配件包是由設備安裝、調試、實訓所需要的配件、配線、耗材等組成，包括PLC編程線、通訊線、空氣壓縮機、排插座、物料、安裝耗材等。
四、設備特點
1、知識技能全面性
設備涉及PLC應用技術、觸摸屏應用技術、通信應用技術、交流伺服應用技術、交流變頻應用技術、電力電子應用技術、傳感器應用技術、氣動控制技術、機械裝調技術等機電一體化知識性能。
2、實訓教學功能相結合
設備組合靈活，模塊擴展方便，增加減少各功能模塊，不影響其它模塊的安裝與接線。可以進行更加靈活的題目輸出。設備有多個工作單元，每個單元側重于不同的知識與技能，方便教學展開，同時高度模塊化的設計，又讓設備的維修與維護變得相當簡單更方便于教學實訓。
3、組合靈活性
可靈活搭配，模塊化的設計，可以模塊裝調，位置靈活調整，總裝連接迅速方便；單元中自由組合模塊連接進行實訓
五、設備參數概覽
1、 工作電源：三相五線 AC380V±10% 50HZ
2、 額定功率：≤1.9kW
3、 電源輸出：AC380V/AC220V/DC24V
4、 安全保護功能：急停按鈕，漏電保護，過流保護等用電安全保護功能
5、 PLC:FX3U-48MT 晶體管，24路數字量輸入24路數字量輸出、，本體集成一個RS422通訊口.
6、 步進驅動器：YKE2305M 步進電機：YK42HB47-02A
7、 伺服系統:SD300，功率200W，RS485通訊，伺服電機：功率200W，增量 編碼器，水平不帶剎車
8、 變頻器：三菱E740，功率0.37KW，一個RS485通訊口，4個開關量輸入，2路輸出，
9、 觸摸屏：TPC7032Kt 7寸寸彩色觸摸屏，觸摸屏實驗組件采用 7 寸彩色觸摸屏，液晶屏：7"TFT 液晶屏，分辨率（800×480），高清真彩；工業級低功耗 Cortex-A8CPU 主頻 600MGHz；觸摸屏：四線電阻式；內存： 128M；存儲設備：128M。接口：1×RS232，1×RS485，2×USB，1×LAN
10、 工作臺尺寸：L1400*W750*H1600mm；
11、 工作站尺寸：L2000*W750*H1600mm（含電腦桌）
12、 環境濕度：≤90%
13、 環境溫度：－10℃～40 ℃