光机电一体化实训考核装置

光机电一体化实训考核装置

一、概述

光机电一体化实训考核装置是一种综合性强的实训设备。其构造成就颇为丰富，涵盖了铝合金导轨式实训台、机电一体化设备的典型机械部件、PLC 模块、变频器模块、按钮模块、电源模块、模拟生产设备实训模块、接线端子排以及各类传感器和计算机等众多关键要素。

在整体结构方面，该装置采用开放式与拆装式的设计理念，这样的结构赋予了实训装置极大的灵活性。在实际应用中，一方面可以利用现有的机械部件来组装生产设备，另一方面，也能依据需求添加其他机械部件，进而组装出不同类型的生产设备，能够紧密贴合教学或竞赛的要求，轻松组建出具备实际生产功能的机电一体化设备。

其模块设计也别具匠心，采用标准结构搭配抽屉式模块放置架，使得各模块之间具有很强的互换性。而且，模块内容的确定遵循生产性功能与整合学习功能兼具的原则，这样一来，在教学或竞赛场景下，就可以便捷地挑选出符合具体需求的模块进行使用。

值得一提的是，该光机电一体化实训考核装置在设计之初就充分考虑到要完全符合电工电子全国职业技能大赛所规定的各项标准，同时，还预留了可拓展功能，方便日后组成规模更大的生产模拟系统，以此来满足不同用户学校在不同层次、不同专业上的多样化教学及培训需求。

二、设备结构

1. 实训装置台架 ：采用铝合金导轨式设计，同时，PLC 模块的 I/O 端子、变频器的接线端子以及各常用模块与 PLC 的连接端子，都与安全插座实现连接，再配合使用带安全插头的导线来完成电路连接。对于各指令开关、光电开关、传感器和指示元件的电路，则借助端子排进行连接。这种插拔线连接电路与端子牌连接电路相结合的方式，既能够保障学生基本技能得到有效训练、形成与巩固，又能确保电路连接过程的快速性、安全性与可靠性。

2. 铝合金导轨式实训台 ：具备强大的安装功能，可以安装送料机构、机械手、传输分拣机构等，而且实训模块及 PLC 主机等还能放置在拉出式的支架上，方便操作与维护。

3. 触摸屏 ：选用 MCGS7062 型号，其模块材料要求也是相当严格，需要采用高强度塑料外壳，保证整体重量轻便，而面板则采用铁质喷塑板，以提升耐用性。

4. PLC 模块及变频器模块 ：PLC 要求 40 点以上的 IO，选用西门子 CPU226；变频器则采用 MM420 0.37KW 型号。在模块材料方面，同样是高强度塑料外壳，重量轻，面板为铝塑板，且图案、文字符号采用进口油墨丝印，确保清晰度与长久性。

5. 电源模块 ：配备三相电源总开关（带漏电和短路保护）1 个，熔断器 3 只，单相电源插座 2 个，安全插座 5 个，这样的配置可以满足多样化的用电需求，同时保障用电安全。

6. 按钮模块 ：包含 24V/6A、12V/2A 各一组的电源配置，还有急停按钮 1 只，转换开关 2 只，蜂鸣器 1 只，复位按钮黄、绿、红各 1 只，自锁按钮黄、绿、红各 1 只，24V 指示灯黄、绿、红各 2 只，丰富的按钮配置能够满足各种控制操作需求。

7. 一体化接线排 ：其接线排壳体上两侧相对位置分别设置有初级接线区（接线端子）和次级接线区（安全插座），接线端子与对应的安全插座通过导电弹性件连接。此外，接线排壳体边缘卷折，并设有固定用的螺孔，可以牢固地固定在实训桌上，保证连接稳定性。

8. 螺旋上料机构 ：由工件库 1 件，物料推出机构 1 件，接近开关 1 只，减速电机 1 只组成，主要承担将工件库中的工件依次推出的任务，是整个实训考核装置中物料供应的重要环节。

9. 气动机械手装置 ：为四自由度气动机械手，气缸及附属传感器均选用 SMC 品牌。气动手臂两侧装有 2 个限位挡板，挡板上装有电感传感器、缓冲阀，用于对手臂的旋转进行限位。整个搬运机构能够完成手臂伸缩、手臂旋转、手爪上下、手爪松紧这四个自由度的动作，实现了高效的物料抓取与搬运。

10. 物料分拣装置 ：传送带通过三相异步电动机驱动，在传送带端点处设计有落料口，通过光电传感器来检测物料。传送带上装有三个出料槽，对应位置装有电感传感器、光纤传感器等，同时正对料槽位置装有推料气缸，共计三个气缸。传送带采用可拆卸的铝合金支架，方便安装与维护。气缸及附属传感器同样选用 SMC 品牌，确保分拣过程的精准与稳定。

三、实训项目

1. 气动系统的安装与调试 ：包括气动方向控制回路、速度控制回路、顺序控制回路的安装，以及气动机械手的安装、气动系统气路的连接、磁性开关的位置调整和气动系统调试等众多项目，还有摆动控制回路的安装，通过这些实训项目，能让学生全面掌握气动系统从安装到调试的各项技能。

2. 变频器的安装与调试 ：涉及变频器与交流电机主电路的连接、变频器面板的参数设置与操作、通过面板控制交流电机调速以及通过外部端子控制电机启停等内容，助力学生熟悉变频器在电机控制中的应用。

3. 机电设备的安装与调试 ：涵盖传动装置同轴度的调整、皮带输送机的安装与调整、搬运机械手设备安装与调试、物件分拣设备的安装与调试、送料设备的安装与调试以及自动生产线设备安装与调试等项目，培养学生对机电设备的整体安装与调试能力。

4. 电气控制电路的安装与 PLC 编程 ：从电动机正反转控制电路、调速控制电路的连接与程序编写，到皮带输送检测程序、气动顺序动作控制程序、气动机械手控制程序、机电一体化设备控制程序以及自动生产线控制程序的编写，让学生深入学习 PLC 编程在电气控制中的关键作用。

5. 自动控制系统的安装与调试 ：包含多种传感器的安装与调试、皮带输送检测的自动控制、机械手的自动控制、机电一体化的自动控制、PLC 控制系统的安装与调试以及自动生产线的安装与调试等项目，使学生了解自动控制系统的构成与运行原理。

6. 触摸屏基本控制及设置 ：学生可以学习触摸屏的接线和基本参数设置，进行基于触摸屏控制方式的基本指令编程练习，以及实现 PLC、触摸屏与变频器通信控制，掌握触摸屏在自动化控制系统中的人机交互功能。

7. 可用于考核或技能竞赛的职业能力考察 ：借助光机电一体化实训考核装置，能够有效考察学生在机械构件装配与调整、机电设备安装与调试、电路安装、气动系统安装与调试、机电一体化设备控制程序编写以及自动控制系统安装与调试等方面的职业能力，为相关技能竞赛和职业考核提供有力支持。

四、技术参数

1. 交流电源：三相五线 AC380V±10% 50Hz；

2. 温度：- 10～40℃；环境湿度：≤90%（25℃）；

3. 平台外形尺寸：长×宽×高 = 1200×800×1500mm；

4. 整机功耗：≤1.5kW；

5. 安全保护措施：具备接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关国家标准。同时，采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线，全方位保障使用者的安全。