光机电气一体化控制实训系统

光机电气一体化控制实训系统

一、产品概述

光机电气一体化控制实训系统是一种综合性强、功能丰富的实训设备。它由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关键组件构成。

该系统的整体结构设计为开放式与拆装式，为教学和竞赛提供了极大的灵活性。教师和学生可以根据现有的机械部件灵活地组装出不同类型的生产设备，既可以满足基础教学的需求，又能适应各类竞赛场景的要求，轻松组建出具备实际生产功能的机电一体化设备。

系统的模块化设计是其显著优势。所有模块均采用标准结构，并配备抽屉式模块放置架，这不仅增强了模块之间的互换性，还使得在教学或竞赛过程中能够快速、便捷地挑选并更换所需模块。同时，模块内容的确定遵循生产性功能与整合学习功能相结合的原则，确保了其在实际应用中的实用性和教育意义。

此外，该系统严格遵循电工电子全国职业技能大赛的标准，具备出色的可拓展功能，能够组成更加大型的生产模拟系统，满足不同用户学校在不同层次和专业上的教学及培训需求。

二、技术参数

1. 交流电源 ：三相五线 AC 380V±10% 50Hz；

2. 温度范围 ：-10 ～ 40℃；

3. 环境湿度 ：≤90%（25℃）；

4. 外形尺寸 ：长×宽×高 =1200×800×1500mm；

5. 整机功耗 ：≤1.5kW；

6. 安全保护措施 ：具备完善的接地保护和漏电保护功能，其安全性完全符合相关的国家标准。同时，采用高绝缘的安全型插座以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。

三、设备结构

1. 实训装置台架 ：采用铝合金导轨式设计，坚固耐用且便于各类实训模块的安装和固定。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，都通过安全插座进行连接，带安全插头的导线用于电路连接，确保电路连接过程的安全性和可靠性。各指令开关、光电开关、传感器和指示元件的电路则通过端子排进行连接，这种插拔线连接电路与端子牌连接电路相结合的方式，既有利于学生基本技能的训练和巩固，又能保证电路连接的快速性和稳定性。

2. 铝合金导轨式实训台 ：具有强大的兼容性和灵活性，可以方便地安装送料机构、机械手、传输分拣机构等多种实训模块。实训模块及 PLC 主机等还可以放置在拉出式的支架上，方便学生进行操作和维护。

3. 触摸屏模块 ：选用 MCG7062 型号的触摸屏，具有良好的人机交互性能，其模块材料要求为高强度塑料外壳，保证了触摸屏的整体轻便性，而面板则采用铁质喷塑板，增强了耐用性。

4. PLC 模块及变频器模块 ：PLC 采用 40 点以上 IO 的西门子型号，变频器也选用西门子品牌。这两个模块在材料选择上均采用了高强度塑料外壳，保证了模块的轻便性，面板为铝塑板，图案和文字符号采用进口油墨丝印，确保了信息的清晰度和长久性。

5. 电源模块 ：配备 1 个三相电源总开关（带漏电和短路保护）、3 只熔断器、2 个单相电源插座和 5 个安全插座，能够满足实训过程中多样化的用电需求，同时保障用电安全。

6. 按钮模块 ：提供 24V/6A、12V/2A 各一组的电源配置，还包括急停按钮 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，以及 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的需求。

7. 一体化接线排 ：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。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，保证了连接的稳定性。

8. 井式上料机构 ：由井式工件库 1 件，物料推出机构 1 件，光电传感器 2 只，磁性开关 2 只，单缸气缸 1 只，单控电磁阀 1 只，警示灯 1 只组成，主要负责将工件库中的工件依次推出，为后续的生产操作提供物料支持。其中，气缸及附属传感器选用 SMC 品牌，确保了上料过程的精准性和稳定性。

9. 气动机械手装置 ：采用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和缓冲阀，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. 加工机构 ：由物料台、物料夹紧装置、龙门式二维运动装置、主轴电机、刀具以及相应的传感器、磁性开关、电磁阀、步进电机及驱动器、滚珠丝杆副、支架、机械零部件构成，模拟实际生产中的加工过程，让学生了解加工设备的运行原理和操作方法。

11. 物件包装机构 ：由井式供料单元、三工位旋转工作台、平面轴承、冲压装配单元、光电传感器磁性开关、电磁阀（日本 SMC）、直流减速电机、支架、机械零部件构成，能够完成物件的包装任务，培养学生的综合操作能力。

12. 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。

四、实训内容

1. 气动系统的安装与调试项目 ：利用该系统配置的单出杆气缸、单出双杆气缸、旋转气缸等气动执行元件和单控电磁换向阀、双控电磁换向阀和磁性开关等气动控制元件，可完成气动方向控制回路、速度控制回路、摆动控制回路、顺序控制回路的安装，以及气动机械手装置的安装和气动系统的调试等任务，使学生全面掌握气动系统从安装到调试的各项技能。

2. 电气控制电路的安装和 PLC 程序编写项目 ：借助该系统配置的 PLC 模块、变频器模块和指令开关、传感器等，可完成电动机正反转控制电路、调速控制电路的连接与控制程序编写，以及气动方向控制程序、气动顺序动作控制程序、气动机械手控制程序、皮带输送机控制程序、机电一体化设备控制程序和自动生产线控制程序的编写任务，帮助学生深入学习 PLC 编程在电气控制中的关键作用，提高编程能力和逻辑思维能力。

3. 机电设备安装与调试项目 ：选用该系统配置的机电一体化设备部件、PLC 模块、变频器模块和指令开关、传感器等，可完成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任务，培养学生对机电设备的整体安装与调试能力，掌握机电设备的运行原理和维护方法。

4. 自动控制系统安装与调试项目 ：利用该系统配置的机电一体化设备部件、PLC 模块、变频器模块和指令开关、传感器等，可完成多种传感器的安装与调试、机械手的自动控制、皮带输送机的自动控制、机电一体化设备的自动控制、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任务，让学生了解自动控制系统的构成与运行原理，掌握自动控制技术在生产实践中的应用。

5. PLC 工业通讯网络的安装及调试 ：系统选用三菱 PLC 主控制器，配合 FX1N-485BD 网络模块，基于本网络通信功能，可完成 N:N 网络的硬件连接、调试，N:N 网络参数设置、调试，以及基于多台 PLC 的复杂网络数据读写程序编写与调试任务，使学生熟悉工业现场总线通信技术，提高学生的综合实践能力和解决实际问题的能力。