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自動生產線拆裝與調試實訓裝置B型
一、系統(tǒng)概述
自動生產線拆裝與調試實訓裝置B型是一種典型的機電一體化產品，是為職業(yè)院校、職業(yè)教育培訓機構而研制的，它適合機電一體化、自動化等相關專業(yè)的教學和培訓。該裝置采用型材結構，其上安裝有井式供料、切削加工、多工位裝配、氣動機械手搬運、皮帶傳送分揀等工作站及相應的電源模塊、按鈕模塊、PLC模塊、變頻器及交流電機模塊、步進電機驅動模塊、伺服電機驅動模塊和各種工業(yè)傳感器等控制檢測單元。系統(tǒng)采用PLC工業(yè)網絡通信技術實現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)動，真實再現(xiàn)工業(yè)自動生產線中的供料、檢測、搬運、切削加工、裝配、輸送、分揀過程。它在接近工業(yè)生產制造現(xiàn)場基礎上又針對教學及實訓目的進行了專門設計，強化了自動化生產線的安裝與調試能力，能較好地滿足工學結合，以工作過程為導向的項目教學法。
通過該實訓系統(tǒng)的工作任務訓練，能較好地充分鍛煉操作者團隊協(xié)作能力、自動線拆裝與調試能力、工程實施能力和安全意識。引導高職院校機電及自動化等專業(yè)教學改革，滿足自動化類中機電一體化和自動化技術專業(yè)的核心能力訓練要求，突出強調技術的綜合運用。
二、系統(tǒng)特點
本實訓裝置貼近工業(yè)現(xiàn)場要求，是典型的自動生產線，設備從選材、工藝、流程、結構、控制等各方面都從實際工業(yè)現(xiàn)場出發(fā)，考慮工學結合要求，有機融合了機械、電氣、氣動、傳感器、交流電機變頻調速、步進電機驅動控制、伺服電機驅動控制、PLC控制及工業(yè)通信網絡等多種技術，能開展任務驅動的項目教學法。
整體結構采用開放式和拆裝式，具有明顯的動手拆裝實訓功能，可以拆裝到各零部件及每顆細小的螺絲，能很好的服務于項目實訓教學；能根據不同的任務進行更換組合模塊，具有很強的可重組性，使教學或競賽時可方便的選擇需要的模塊，非常適合廣大職業(yè)院校自動化技能實訓需求。
本系統(tǒng)用于考核或技能競賽時，可考察的職業(yè)能力有：
PLC工業(yè)現(xiàn)場總線網絡的安裝、編程與調試能力
自動控制系統(tǒng)的安裝與調試能力
機電一體化設備的控制程序的編寫能力
氣動控制系統(tǒng)的安裝與調試能力
工業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)電路安裝接線能力
機電設備的安裝與調試能力
機械零部件的裝配與調整能力
三、實訓項目
氣動控制回路安裝與調試
該配置配有多種類型的氣缸、電磁閥，磁性開關，如：單出桿氣缸、單出雙桿氣缸、旋轉氣缸等氣動執(zhí)行元件、單控電磁閥、雙控電磁閥和磁性開關等，基于這些氣動控制元件，可完成下列氣動技術的安裝調試訓練任務：
氣動方向控制回路的安裝與調試
氣動速度控制回路的安裝與調試
氣動旋轉控制回路的安裝與調試
氣動順序控制回路的安裝與調試
氣動機械手裝置的安裝與調試
氣動系統(tǒng)的安裝與調試
電氣控制電路的安裝和PLC程序編寫
該裝置配有西門子S7-200主機模塊、MM420變頻器模塊、伺服電機驅動模塊、步進電機驅動模塊和各種傳感器等，基于這些模塊，可完成下列PLC應用技術訓練任務：
異步電機控制電路的連接與控制程序編寫
異步電機調速控制電路的連接與控制程序編寫
步進電機控制電路的連接與控制程序編寫
交流伺服電機控制電路的連接與控制程序編寫
氣動方向控制程序編寫
氣動順序動作控制程序編寫
氣動機械手控制程序編寫
皮帶輸送控制程序編寫
自動生產線控制程序編寫
PLC工業(yè)通訊網絡的安裝及調試
本系統(tǒng)選用西門子S7-200PLC作為主控制器，其本身集成RS485通信口具備PPI網絡通信功能，基于本網絡通信功能，可完成下列工業(yè)現(xiàn)場總線通信技術訓練任務：
PPI網絡的硬件連接、調試
PPI網絡參數設置、調試
基于多臺西門子S7-200 PLC的復雜PPI網絡數據讀寫程序編寫與調試
機電設備安裝與調試項目
井式供料、切削加工、多工位裝配、氣動機械手搬運、皮帶傳送分揀等工作站及相應的電源模塊、按鈕模塊、PLC模塊、變頻器及交流電機模塊、步進電機驅動模塊、伺服電機驅動模塊和各種工業(yè)傳感器等控制檢測單元為硬件平臺，可完成下列機電設備安裝和控制的訓練任務：
井式供料機構的安裝與調試
切削加工機構的安裝與調試
多工位裝配機構的安裝與調試
氣動機械手設備安裝與調試
輸送線設備安裝與調試
工件分揀機構的安裝與調試
自動生產線系統(tǒng)安裝與調試
四、 系統(tǒng)組成
供料站
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。
工作過程描述：系統(tǒng)啟動后，推料氣缸推出，把工件庫中底層的工件推至物料臺上。工件到位傳感器檢測到工件到位后，推料氣缸縮回。搬運機械手伸出并抓取該工件，并將其運送至切削加工站。
加工站（切削中心）
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。
工作過程描述：該站主要完成對工件的切削加工。當搬運站機械手把工件運送到該站物料臺上，且光電傳感器檢測到工件后，機械手指夾緊工件，二維運動裝置絲桿開始動作，主軸電機啟動，切削加工完成后，主軸電機停止，二維運動裝置絲桿帶動主軸回零點，物料臺重新伸出，到位后，機械手指松開，由搬運站機械手伸出并夾緊工件，將其運送至裝配站。
裝配站（三工位）
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、交流伺服電機及驅動器、支架、機械零部件構成。
工作過程描述：該站主要完成大小工件的緊合裝配過程。當搬運站氣動機械手把工件運送到裝配站旋轉工作臺上后，旋轉工作臺順時針旋轉，將工件旋轉到井式供料單元下方，井式供料單元頂料氣缸伸出頂住倒數第二個工件；擋料氣缸縮回，工件庫中底層的工件落到待裝配工件上，擋料氣缸伸出到位，頂料氣缸縮回物料落到工件庫底層，同時旋轉工作臺順時針旋轉，將工件旋轉到沖壓裝配單元下方，沖壓氣缸下壓，完成工件緊合裝配后，氣缸回到原位，旋轉工作臺順時針旋轉到待搬運位置后，搬運站氣動機械手伸出并抓取該工件，并將其運送往物料分揀站。
分揀站
主要由傳送帶、變頻器、三相交流減速電機、旋轉氣缸、磁性開關、電磁閥、調壓過濾器、光電傳感器、光纖傳感器、對射傳感器、計數器、支架、機械零部件構成。
工作過程描述：該站主要完成對上站傳送至本站的裝配完畢的工件進行分揀。系統(tǒng)入料口光電傳感器檢測到有工件，變頻器啟動并帶動傳送帶運動，將工件送入分揀區(qū)，通過旋轉氣缸將白色工件推入1號料槽、黑色工件導入2號料槽，當對射傳感器檢測到有物料入槽、傳輸皮帶停止工作，等待下一個工件，同時計數器記錄工件入庫個數。
搬運站
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。
工作過程描述：該站主要完成向各個工作站輸送工件。系統(tǒng)復位先回原點，當到達原點位置后，系統(tǒng)啟動，井式供料站送料到物料臺后，光電傳感器檢測到有工件時，搬運機械手伸出將工件搬運到切削加工站物料臺上，等加工站加工完畢后，再將工件送到三工位裝配站完成兩種不同工件裝配，后將兩種工件成品送到分揀站分揀入庫。
五、配置清單
表1：基本配置表（標配西門子系統(tǒng)）
| 序號 | 名稱 | 規(guī)格 | 數量 | 單位 | 備注 |
| 00001. | 工作臺 | 1980mm×960mm×800mm | 1 | 張 | |
| 00001. | PLC模塊 | 西門子CPU222(AC/DC/RLY) | 2 | 臺 | 8DI/6DO |
| 西門子CPU224(DC/DC/DC) | 2 | 臺 | 14DI/10DO | ||
| 西門子CPU226(DC/DC/DC) | 1 | 臺 | 24DI/16DO | ||
| 00001. | 變頻器模塊 | 西門子MM420 功率≥0.75kkW | 1 | 臺 | |
| 00001. | 電源模塊 | 三相電源總開關（帶漏電和短路保護）1個、熔斷器4只、單相三極電源插座4個、安全插座7只，DC24 5A電源 | 1 | 塊 | |
| 00001. | 按鈕模塊 | 開關電源24V/6A 1組、轉換開關2只、復位按鈕（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 | 1 | 塊 | |
| 00001. | 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 | |
| 00001. | 伺服電機驅動模塊 | 由交流伺服電機、伺服電機驅動器組成 | 1 | 套 | |
| 00001. | 觸摸屏模塊 | 10.4英寸 TFT真彩，65K色 | 1 | 套 | |
| 00001. | 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 | |
| 00001. | 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 | |
| 00001. | 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、交流伺服電機及驅動器、支架、機械零部件構成。 | 1 | 套 | |
| 00001. | 分揀機構 | 主要由傳送帶、變頻器、三相交流減速電機、旋轉氣缸、磁性開關、電磁閥、調壓過濾器、光電傳感器、光纖傳感器、對射傳感器、計數器、支架、機械零部件構成。 | 1 | 套 | |
| 00001. | 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 | |
| 00001. | 接線端子板 | 接線端子排及安全型插座 | 1 | 套 | |
| 00001. | 工件 | 含大小黑白工件 | 1 | 套 | |
| 00001. | 電源線 | 單相三芯電源線 | 4 | 根 | |
| 00001. | 實訓導線 | 強電、弱電連接導線 | 1 | 套 | |
| 00001. | PU氣管 | Ф4/Ф6若干 | 1 | 套 | |
| 00001. | 氣動接頭 | 氣動快插式三通接頭EPE6 | 5 | 只 | |
| 00001. | PLC編程電纜 | PC/PPI | 2 | 根 | |
| 00001. | 配套光盤 | PLC編程軟件（DEMO版）、使用手冊、程序等 | 1 | 套 | |
| 00001. | 配套工具 | 工具箱：十字長柄螺絲刀、大、中、小號一字螺絲刀，中、小號十字螺絲刀，鐘表螺絲刀，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 | |
| 00001. | 掛線架 | TH-JD20 | 1 | 個 | |
| 00001. | 型材電腦桌 | TH-JD21 | 1 | 張 | |
| 00001. | 靜音氣泵 | 0.4～0.8MPa | 1 | 臺 | |
| 00001. | 計算機 | 品牌機 | 1 | 臺 | 用戶自配 |
表2：PLC及變頻器選配表（用戶可根據需要進行選配）
三菱：
| 序號 | 名 稱 | 型號規(guī)格 | 數量 |
| 1 | 三菱PLC | FX2N-16MR 8字量輸入/8路繼電器輸出 | 2只 |
| 2 | 三菱PLC | FX2N-16MT 8路數字量輸入/8路晶體管輸出 | 1只 |
| 3 | 三菱PLC | FX2N-48MT 24路數字量輸入/24路晶體管輸出 | 2只 |
| 4 | 三菱通信模塊 | FX2N-485BD | 5只 |
| 5 | 三菱變頻器 | FR-E740 功率≥0.75kW | 1只 |
松下：
| 序號 | 名 稱 | 型號規(guī)格 | 數量 |
| 1 | 松下PLC | AFPX-C14R 8路數字量輸入/6路繼電器輸出 | 2只 |
| 2 | 松下PLC | AFPX-C14T 8路數字量輸入/6路晶體管輸出 | 1只 |
| 3 | 松下PLC | AFPX-C60T 32路數字量輸入/28路晶體管輸出 | 2只 |
| 4 | 松下通信模塊 | AFPX-COM3 | 5只 |
| 5 | 松下變頻器 | BFV0C0074 功率≥0.75kW | 1只 |
歐姆龍：
| 序號 | 名 稱 | 型號規(guī)格 | 數量 |
| 1 | 歐姆龍PLC | CP1L-L14DR 8路數字量輸入/6路繼電器輸出 | 2只 |
| 2 | 歐姆龍PLC | CP1L-L14DT 8路數字量輸入/6路晶體管輸出 | 1只 |
| 3 | 歐姆龍PLC | CP1H-X40DT 24路數字量輸入/16路晶體管輸出 | 2只 |
| 4 | 歐姆龍通信模塊 | CP1W-CIF11 | 5只 |
| 5 | 歐姆龍變頻器 | 3G3MZ-A4007 功率≥0.75kW | 1只 |