通用机电设备安装与调试实训平台

SHJXZT-11型通用机电设备安装与调试实训平台

一、设备概述

通用机电设备安装与调试实训平台主要由实训台架、典型的机电设备的机械部件，电气控制单元等组成。典型的机电设备的机械部件主要包括供料机构、传送带输送分拣机构、工业机器人、直角坐标机械手、立体仓库以及可扩展的模拟生产设备实训模块等；电气控制单元主要有电源配电、PLC 可编程控制器、触摸屏、变频器、步进电机控制、伺服电机控制、按钮指示灯、接线端子及各种检测传感 器等部分组成。整体结构采用开放式和拆装式，可根据现有的机械部件，以模块化的方式组装和搭建具有 生产功能的智能生产线设备，也可添加其它机械部件组装其他生产设备，使整个装置能够灵活的按教学或 竞赛要求组装具有生产功能的智能生产线设备。

通用机电设备安装与调试实训平台适合中等职业学校的《机械技术》、《机电设备安装与维修》、《机电技术应用》、《电气运行与控制》、《电气技术应用》、《电气及PLC控制技术》、《可编程控制器技术》、《PLC及其应 用》、《人机界面组态与应用》、《传感器检测与应用》、《工业机器人基础与应用》、《运动控制技术 与应用》、《变频器技术及应用》、《电子电器应用与维修》等专业课程的实训教学。也适合中高职学校、 职业培训学校、职教中心、鉴定站的PLC实操、技能鉴定考核。

二、技术参数

1.输入电源：三相五线制AC 380V±10% 50HZ

2.输入功率：≤2 kw

3.工作环境：

(1）温度：-10℃～+40℃ 

(2）相对湿度：≤90%（+20℃）

(3）空气清洁，无腐蚀性 及爆炸性气体，无导电及能破坏绝缘的尘埃

4.设备成套重量: 500kg

5.外形尺寸： 实训台1：长×宽×高=1200mm×800mm×925mm（大）

实训台2：长×宽×高=800mm×800mm×925mm （小）

实训台3：长×宽×高=800mm×800mm×925mm （小）

扩展实训台4：1200mm×800mm×925mm（大）

6.本质安全：具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准。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。

7.十字机械滑台送料单元。十字机械滑台送料单元包括底板、 电机、联轴器、轴承及轴承座、直线导轨、 滚珠丝杠、滑板、同步带 等运动部件，实现将物料从仓库按照纵横向移动传送到物料加工单元。

8.多工位转塔加工单元。多工位转塔加工单元包括上下模盘、孔加工部件、孔加工模具、链传动机构等部件，实现物料机械加工。

9.工业机器人单元。工业机器人单元由 6 自由度机器人手实现将物料从智能仓储单元搬运至十字机械滑台送料单元，移动到物料 加工区等待，当物料加工完成后将加工后的工件放在的传送带上，在移动到 智能仓储单元区等待，完成将检测后的工件抓取入库等功能。

10.工业机械手搬运单元：工业机机械手搬运单元采用龙门架结构，可实现任意位置工件的抓取物料。

11.视觉检测单元。当加工完成的工件传送到该位置时，利用视觉检测单元对成品进行检测，若符合要求，则传送带将工件继续往下输送；若不符合要求，则利用分拣机构将工件分拣到废品仓库。

12.智能仓储单元。智能仓储单元包括底座及支架、齿轮齿条、 带传动、货叉装置、工件储存库位、真空吸盘等部分，根据通用机电设备工件入库任务要求完成物料出库、工件入库等相应功能。

13.控制系统:系统可由多台 PLC 组成，PLC 之间通过工业控制网络通讯实现互连。

三、功能特点

1.设备台架：

本设备以3张铝合金导轨式实训台为基础平台，扩展一张机械装调实训台以及钳工实训台，整体外观采用双拼色搭配，主体面版采用深灰色，局部以黄色作为点缀。整体结构采用开放式和拆装式，框架结构 主要采用铝合金型材搭建而成，型材有圆角，型材凹槽有包边，型材桌面采用悬浮式工作台设计，桌面四周有圆角型材包边，支撑脚底部带有万向脚轮。实训台下方四周都采用封门设计，前后面板采用带锁的可 拆卸结构设计，内部集成电源控制柜、机器人控制柜以及气站单元等功能。实训台左右侧面板均设置了三个标准的电源插座、气源接口、配电箱后侧均采用航空快插接口设计。 实训台可根据不同形式生产功能要求将多个实训台组合成不同长宽的基础工作面，然后在基础平台上 根据现有的机械部件，以模块化的方式组装和搭建具有生产功能的智能生产线设备，也可添加其它机械部 件组装其他生产设备，使整个装置能够灵活的按教学或竞赛要求组装具有生产功能的智能生产线设备。

图4-1 实训平台多种布局方式

如图4-2所示：实训台另外单独配套一张机械装调单元的工作台（工作台4）和一张钳工台，机械装调工作台可用做于十字滑台、转塔冲压机构等机械装配单元的模块搭建与调试，如图4-3所示：钳工台可用于零部件的组装，测量以及方便地存放工作时所需要的手工具和零部件。

a.搭建前           b.搭建后

图4-2 机械装调工作台

实训台的控制单元采用网孔式抽屉，可根据不用的控制要求，选择或扩展相关的电气控制元器件，灵 活的安装在抽屉网孔面上，自由搭建、布局灵活、扩展性和互换性强，实训操作时更加贴近工业自动化设 备生产操作环境，如图4-4所示。

图4-4 网孔式抽屉

2.电源供电：

 设备的配电箱位于实训台2的下方，电源供电采用配电箱集中配电方式，设备供电采用两组独立的供 电进线方式，其中一组为三相五线制AC 380V的进线方式，电源进线经设备负荷开关再到三相漏电保护开 关，最后经过各小型断路开关单独给设备各单元模块进行供电，配电箱后侧面板均采用航空快插接口设计， 使各单元电源连接更加方便，灵活。配电箱中还配置一台直流开关稳压电源，输出为DC24V/10A,为系统提 供稳定可靠的控制直流电源。另一组采用单相AC 220V的进线方式，给外围设备（计算机、线号机、小型 气泵等）进行供电，供电接口位于设备的两侧。

图4-5 设备配电箱单元

3.PLC：

变频器及触摸屏模块 PLC、变频器及触摸屏控制系统模块可选配不同品牌的配置，选配型号参考配置清单中的选配表；人 机界面采用昆仑通态7寸彩色触摸屏，配套安装支架，支架可固定与实训台架铝合金台面上。本设备中的 PLC、变频器、按钮指示灯控制元件及其它电气元件均安装在网孔式抽屉中，可进行灵活的布局、安装、 接线和扩展.

图4-6 控制系统网络拓扑图

4.采用插接线一体化接线端子 本设备的PLC模块的I/O 端子、变频器的接线端子、各指令开关、光电开关、传感器和指示元件的电路，控制元件电路均采用接插线一体化两用的接线端子。 当采用即插即用型端子插接方式接线时，可增强学生对PLC接线的认识，使用灵活，安装方便。当采用直接接线方式，则更加接近工厂实际，能更好的提高学生接线的动手能力。该接线端子还可根据不同的电气属性，选用不同颜色的安全插座，可进行灵活的组合和端子布局。既保证学生基本技能的训练、形成和巩固，又保证电路连接的快速、安全和可靠。

图4-7 插接线一体化接线端子

5.供料装置:

在该设备中的供料装置提供了多种不同形式的供料机构，如图4-8所示：4-8-a采用的是托盘式供料 形式；4-8-b采用的是转盘式供料形式；4-8-c采用的是十字滑台送料形式；在搭建自动化生产线时，可 根据不同场景的供料需求选择相关供料模块。 如图4-8-a所示：托盘式供料台机构采用多层托盘结构设计，托盘采用3×3排列设计，每个托盘可 放置多种不同属性的物料，供料时，通过工业机器人直接在托盘上抓取。 如图4-8-b所示：转盘式供料底部装有直流减速电机，作为旋转动力，并通过缓冲装置与送料盘内部 的螺旋叶片连接，供料时，直流电机驱动螺旋叶片旋转，将物料送至出料口。 如图4-8-c所示：十字滑台机构由2台交流伺服电机，分别通过同步带传动的方式驱动两根高精度滚 珠丝杆及滚珠式双滑块平面直线线性导轨，构成X、Y两轴定位装置，在平面内可完成各种高精度、高难 度的供料移动或加工传动。

a.托盘式供料台 b.转盘式供料

c.十字滑台

图4-8供料装置

6.传送带输送分拣装置

如图4-9所示，在设备中的采用了步进电机和三相异步电动机电机加编码器两种不同驱动方式的传送 带，传送带运行时，物料可在传送带上进行自由定位，以满足物料在不同位置的检测，分拣，抓取等功能。 在传送带两端处设计有挡料口，通过光电传感器检测物料；传送带上装有三个出料槽，同时正对料槽位置 装有推料气缸，对不同类型的物料进行分拣。

图4-9传送带输送分拣装置

7.智能检测单元

在该设备中，以梅花型联轴器作为物料的检测对象，在智能生产设备中配置有传感器检测装置，可检测出联轴器的高度，外径大小以及缓冲垫颜色等属性信息。

图4-10 检测分拣单元 机器视觉检测系统主要由视觉光源、工业镜头、工业相机、视觉控制器、显示器以及上位机软件等部 分组成，在智能生产设备中可用视觉检测系统检测出物料的不同特征属性。

                   a.工业相机            b.调焦镜头

c.光源     d.视觉控制器

e.软件算法平台

图4-11视觉检测系统

8.工业机械手装置

在该设备中采用采用了工业机器人和直角坐标机械手两种工业机械手装置，工业机器人可选配不同品 牌的配置，该两种机械手在系统中主要用于物料的搬运或者进行工件装配等工作，可根据不通的功能需求， 进行组合或者功能互换。

a.工业机器人       b.直角坐标机械手

图4-12 工业机械手装置

工业机器人在搬运或装配的过程中，根据不同的搬运对象或者不同的装配流程，需要用到不同的夹具， 如图4-13所示，该平台配置了多种气动手爪快换装置，以满足不同的工装要求。

a.工业机器人侧      b.直角坐标机械手侧

图4-13 快速换爪装置

9.工件旋转及翻转装置

工件在检测或者进行装配时，需要对工件进行不同角度的识别及校准，最后通过工业机器人和冲压单 元进行装配和冲压。如图4-14所示：旋转机构可满足工件在旋转工作台平面上任意角度的旋转及位置校 准，翻转机构可满足工件在垂直工作面上180度的翻转                     

a.旋转机构        b.翻转机构

图4-14工件旋转及翻转装置

10.冲压装置

在该设备中的供料装置提供了两种不同形式的冲压机构，如图4-15所示：4-15-a采用的伸缩冲压； 4-15-b 采用的是机械式冲压；在搭建自动化生产线时，可根据不同冲压加工场景选择相关冲压加工模块。 如图4-15-a所示：伸缩冲压机构主要包括伸缩滑动料台，模拟冲头和冲床,物料台伸出/缩回气缸等 组成。该装置的主要功能是该把该单元物料台上的工件（工件由抓取机械手装置供料送来）送到冲压机构下面，完成一次冲压加工动作，然后再送回到物料台上，等待机械手装置取出。 如图4-15-b所示：机械冲压机构主要由旋转部件、模具、自动冲压部件等部分组成，可根据加工要 求通过步进电机的转动完成旋转部件中多形状冲压模具的更换动作，并通过气动定位系统对旋转模块进行 精确定位；最后利用气液增压缸以及冷冲压模具的联合动作对物料进行精密冲压。

a.伸缩式冲压机构     b.转塔冲压机构

图4-15 冲压装置

11.仓库装置

在该设备中的提供了两种不同形式的仓库单元，如图4-16所示：4-16-a采用的是平面式仓库；4-16-b 采用的是直入式立体仓库；在搭建自动化生产线时，可根据不同存储管理场景选择相关的仓库模块。 如图4-16-a所示，该仓库装置采用5层6列的梯形结构设计，在每一层的库位中，可放置3个物料 托盘，每个托盘可放置两种不同属性的物料，在出入库时，通过机械手不同的夹具，对托盘或者直接对物 料进行出入库的搬运。 如图4-16-b所示，该立体仓库主要由货架和堆垛机两大部分组成，货架采用3层×3列设计，堆垛机 的横轴和竖轴机械传动采用高精密的步进电机驱动，配以先进地机械设计、精密的机械加工及装配，通过 平行和上下移动，将物料平稳精确的送入指定库位。

a.平面阶梯式立体仓库   b.直入式立体仓库

图4-16立体仓库

在物料托盘中嵌入了RFID电子标签、条形码或二维码图形标签，可以对仓库的物料进行数据化信息管理，在读写信息时，可通过RFID读写控制器或扫码枪操作进行信息的录入和读取，实现仓储的智能化、 信息化管理。

四、主要技术

表1：配套工具

表2：随机技术文件配置

 五、机电设备的装配与调整项目

（一）选用该装置配置的机电设备部件、气缸、直流电机、步进电机、伺服电机、传感器等器件可完成下列机电设备组装工作任务：

1.机械识图与装配工艺的编写；

2.转盘供料机构的装配与调整；

3.托盘供料机构的装配与调整；

4.十字滑台机构的装配与调整；

5.皮带输送机的装配与调整；

6.物件分拣机构的装配与调整；

7.直角坐标机械手机构装配与调整；

8.工业机器人单元的定位安装调整；

9.旋转机构的组装与调整；

10.翻转机构的组装与调整；

11.伸缩式冲压机构的装配与调整；

12.砖塔冲压机构的装配与调整

13.智能立体仓库机构的装配与调整；

14.自动生产线设备组装与调整。

（二）气动系统的安装与调试项目：

选用该装置配置的单出杆气缸、气动手爪、旋转气缸、气动快换机构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，可完成下列气动技术的工作任务：

1.气动方向控制回路的安装与调试；

2.气动速度控制回路的安装与调试；

3.气动摆动控制回路的安装与调试；

4.气动顺序控制回路的安装与调试；

5.气动快换控制回路的安装与调试；

6.气动系统安装与调试；

（三）电气控制电路的安装与调试：

选用该装置配置的PLC可编程控制器控制、变频器、步进电机和伺服电机驱动控制系统和指令开关、 传感器等，可完成下列电气控制电路的安装与调试工作任务：

1.供料单元控制电路的连接与调试；

2.十字滑台单元电路的连接与调试；

3.变频器驱动的输送分拣控制电路的连接与调试；

4.步进电机驱动的输送分拣控制电路的连接与调试；

5.直角坐标机械手电气控制电路的连接与调试；

6.工业机器人单元控制电路的连接与调试；

7.工件旋转单元控制电路的连接与调试；

8.工件翻转单元控制电路的连接与调试；

9.工件伸缩冲压单元控制电路的连接与调试；

10.工件转塔冲压单元控制电路的连接与调试；

11.智能立体仓库单元电路的连接与调试；

12.视觉识别系统电路的连接与调试；

13.扫码枪与RFID信息读写系统电路的连接与调试；

14.通用机电设备整机控制电路的连接与调试；

（四）机电设备程序控制与调试项目

1.供料单元PLC控制程序编写与调试；

2.十字滑台单元的PLC定位控制程序编写与调试；

3.三相异步电机驱动的输送分拣单元PLC控制编写与调试；

4.步进电机驱动的输送分拣PLC控制编写与调试；；

5.直角坐标机械手PLC控制程序编写与调试；

6.工业机器人单元PLC控制程序编写与调试；

7.工件旋转单元PLC控制程序编写与调试；

8.工件翻转单元PLC控制程序编写与调试；

9.工件伸缩冲压单元PLC控制程序编写与调试；

10.工件转塔冲压单元PLC控制程序编写与调试；

11.立体仓库单元PLC控制程序编写与调试；

12.视觉识别系统流程编辑、PLC程序编写与调试；

13.扫码枪与RFID信息读写系统PLC程序编写与调试；

14.通用机电设备整机PLC控制程序编写与调试；

（五）通用机电设备安装与调试实训装备用于可考察的职业能力：

1.机械识图能力

2.机械构件的装配与调整能力；

3.机电设备的安装与调试能力；

4.电路安装能力；

5.气动系统的安装与调试能力；

6.通用机电设备的控制程序的编写与调试能力；

7.自动控制系统的安装与调试能力。