典型机电设备安装与控制实训装置

典型机电设备安装与控制实训装置自动生产线拆装与调试实训装置

一、机电设备安装与控制实训装置产品概述

机电设备安装与控制实训装置是一种最为典型的机电一体化产品，是为职业院校、职业教育培训机构而研制的，实训装置适合机电一体化、自动化等相关专业的教学和培训。实验实训装置装置采用型材结构，其上安装有交流伺服电机及驱动单元、步进电机及驱动单元、直流无刷电机及驱动单元、交流电机及变频调速单元、触摸屏单元、PLC及A/D D/A单元、传感器及旋转编码器单元、皮带输送单元、滚珠丝杠单元、蜗轮蜗杆单元。采用工业元器件，所有传感器、执行器、控制器接口开放，培训内容包含：PLC（数字量和模拟量）技术，传感器及旋转编码器技术、直流无刷电机特性研究、步进电机特性研究、交流伺服电机特性研究、特种电机控制技术、触摸屏技术、位置及速度控制技术、机械传动（皮带传动、滚珠丝杠传动及蜗轮蜗杆传动）技术、组态软件监控技术等。平面模块化结构，所有控制电机的接线开放，安装尺寸完全一致，可做到电机互换，控制电平一致。

二、机电设备安装与控制实训装置产品特点

1. 本实训装置有机融合了机械、电气、传感器、交流电机变频调速、直流无刷电机控制、步进电机驱动控制、伺服电机驱动控制、能开展任务驱动的项目教学。

2. 整体结构采用开放式和拆装式，具有明显的动手拆装实训功能，可以拆装到各零部件及每颗细小的螺丝，能很好的服务于项目实训教学；能根据不同的任务更换组合模块，具有很强的重组性，使教学或竞赛时可方便的选择需要的模块，非常适合广大职业院校自动化技能实训需求。

3. 用于实训教学，可按工作过程导向、工学结合的模式规划教学活动，可完成多种工业现场环境下的技能培训任务。

4. 该实训考核装置PLC模块I/O端子、变频器接线端子、各常用模块接线端子，均采用安全型插座，使用带安全插头的导线进行电路连接；各指令开关、光电开关、传感器和指示元件的电路通过端子排进行连接。插拔线连接电路与端子排连接电路相结合，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。

三、机电设备安装与控制实训装置技术性能

1. 输入电源：三相四线（或三相五线）～380V±10% 50Hz

2. 工作环境：温度-10℃～+40℃ 相对湿度≤85%（25℃）海拔＜4000m

3. 装置容量：＜1.0kVA

4. 结构尺寸：1200mm×800mm×1300mm

5. 安全保护：具有漏电保护，安全符合国家标准

四、实训内容

1. 触模屏实训

Ø 触模屏与PLC之间的通讯

Ø 触模屏监视电机的运行状态和控制电机的运行参数

Ø 基于触摸屏→PLC→数字伺服（步进驱动）方式的运行曲线组态显示控制

Ø 基于触摸屏→PLC→交直流电机方式的运行曲线组态显示控制

2. PLC训练

Ø 基本指令编程练习

Ø 高级指令编程实训

Ø PID控制指令应用实训

Ø 利用PLC控制（脉冲、模拟量），步进电机、变频器、伺服电机、直流无刷电机

Ø 用PLC采集各种传感器信号

Ø PLC采集旋转编码器信号

3. 三相异步电机变频调速

Ø 变频器功能参数设置与操作

Ø 变频器报警与保护功能

Ø 多段速度选择变频调速

Ø 外部端子点动控制

Ø 控制电机运行时间操作

Ø 控制电机正反转运动控制

Ø 外部模拟量（电压/电流）变频调速

Ø 三相异步电机的变频器闭环调速

4. 步进电机

YL-JD15型典型机电设备安装与控制实训装置 Ø 启动特性的研究：通过PLC修改频率，运行频率加速时间及运行长度，观察运转特性。

Ø 细分特性研究：通过细分拔码开关改变细分，观察步进电机在低速运行时的振动和噪声变化，掌握细分意义和如何计算细分距角

Ø 脱机信号作用研究

Ø 驱动电压的影响

Ø 驱动电流的影响

5. 伺服电机

Ø 位置模式：通过PLC修改启动频率，运行频率，加减速时间以及运行长度，观察电机运转特性

Ø 速度模式1：将伺服电机的控制模式调整为速度模式的外部控制方式，通过PLC的模拟量控制伺服电机的运行，学会如何调速零飘、加减速的调整、速度增益和输入增益的调整，控制零速钳位端口了解它的作用，通过编码器反馈做闭环实现位置控制并通过人机界面进行位置和速度的显示

Ø 速度模式2：将伺服电机的控制模式调整为速度模式的内部控制方式，通过PLC的脉冲输出和模拟量输出控制电机的速度和位置，两个模式通过PLC的输出点来切换，通过这个实训可以了解伺服ON与模式切换之间的关系，通过PLC编程加深对伺服运行的理解

Ø 位置速度模式：将伺服电机的控制模式调整为位置速度模式，通过PLC的脉冲输出和模拟量输出控制电机的速度和位置，两个模式通过PLC的输出点来切换，通过这个实训可以了解伺服电机ON与模式切换之间的关系，通过PLC编程加深对伺服运行的理解

6. 直流无刷电机

Ø 内部电位器调速：调节电位器使速度由慢到快，观察电机在低速和高速和运行特性，比较与变频、伺服的区别

Ø 模拟量调速：PLC模拟量输出控制电机的速度，编码器反馈作为速度

位置反馈，实现低精度的定位。通过正反向控制端子控制转向

7. 各种传感器及编码器实训

Ø 光电、电感、电容传感器的应用

Ø 旋转编码器的应用

机电设备安装实训设备基本配置表

序号	名称	规格	数量	单位
1	工作台	1200mm×800mm×800mm	1	张
2	西门子PLC	CPU224XPCN(DC/DC/DC) 14路数字量输入/10路晶体管输出 ,2路模拟量输入/1路模拟量输出	1	台
3	西门子变频器	MM420 功率≥0.75kW	1	台
4	电源模块	三相电源总开关（带漏电和短路保护）1个、熔断器3只、单相三极电源插座2个、安全插座5个	1	块
5	按钮模块	开关电源24V/5A 、12V/2A各1组、转换开关2只、复位按钮（红、黄、绿各1只）、自锁按钮（红、黄、绿各1只）、24V指示灯（红黄绿各2只）、急停按钮1只、蜂鸣器1只	1	块
6	步进电机驱动模块	相数：2，步距角： 1.8，静态电流：2.8A，相电阻：0.8Ω，相电感：1.2mH，保持转矩：0.9N·m	1	套
7	伺服电机驱动模块	额定功率：200W，额定转矩：0.64N·m，额定转速：3000r/min，额定电流：1.6A	1	套
8	直流无刷电机驱动模块	额定功率： 150W，额定电压：AC220V 额定转速：1500r/min,额定转矩：0.955N·m，额定电流：0.945	1	套
9	触摸屏模块	5.7英寸 TFT真彩，56K色	1	套
10	皮带输送带单元	由带式传送带、旋转编码器、光电传感器、电感传感器、电容传感器、旋转电磁铁组成。传输带行程：460mm。	1	套
11	滚珠丝杆单元	由滚珠丝杆、刻度装置、限位传感器、移动导块等组成。位置控制水平位移：270mm，重复精度：0.1mm	1	套
12	蜗轮蜗杆减速机单元	由蜗轮蜗杆减速机、刻度装置等组成。超低噪声，体积小，传递功率为90-120W，主要可以完成转台的精确定位控制。	1	套
13	接线端子排	本系统的执行器、控制器接口全部引到操作面板及接口单元，并配备配套实训导线。	1	套
14	工件	含金属、塑料工件	1	套
15	电源线	单相三芯电源线	2	根
16	实训导线	强电、弱电连接导线	1	套
17	PLC编程电缆	PC/PPI	2	根
18	配套光盘	PLC编程软件（DEMO版）、使用手册、程序等	1	套
19	配套工具	工具箱：十字长柄螺丝刀、大、中、小号一字螺丝刀，中、小号十字螺丝刀，钟表螺丝刀，剥线钳，尖嘴钳，剪刀，电烙铁，验电笔，镊子，活动扳手，内六角扳手（8把）	1	套

YL-JD13型自动生产线拆装与调试实训装置

一、自动生产线拆装与调试实训装置产品特点

1. 自动生产线拆装与调试实训装置融机械部件安装与调试、气动系统的安装与调试、电气控制电路的安装和PLC编程、机电设备安装与调试、自动控制系统安装与调试于一体，满足实训教学、工程培训及职业竞赛的需要；

2. 该实训考核装置PLC模块I/O端子、变频器接线端子、各常用模块接线端子，均采用安全型插座，使用带安全插头的导线进行电路连接；各指令开关、光电开关、传感器和指示元件的电路通过端子排进行连接。插拔线连接电路与端子排连接电路相结合，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。

二自动生产线拆装与调试实训装置技术性能

1. 输入电源：三相四线（或三相五线）～380V±10% 50Hz

2. 工作环境：温度-10℃～+40℃ 相对湿度≤85%（25℃）海拔＜4000m

3. 装置容量：＜1.5kVA

4. 外形尺寸：1980mm×1040mm×1400mm

5. 安全保护：具有漏电压、漏电流保护，安全符合国家标准

三、自动生产线拆装与调试实训装置实训内容

(一) 实训项目

1. 传感器应用技术实训

该系统所使用的传感器数量达四十多个，有电感式、光电式、光纤式以及电磁式的，每一个都有着各自的特性、发挥着不同的作用，使系统得以可靠工作。学员可通过了解工作中各类传感器的工作特性来加强对这些传感器的感性认识，再结合拆装式技能实训，可使学员快速掌握所学知识。

2. 气动应用技术实训

该装置上使用了大量的气动元件，包括多种电控气动阀、多种气动缸、气动夹爪、真空吸盘、真空发生器、过滤减速阀等。在学习这些气动元件时，我们不但可以单独学习每一种分离元件，而且还可以在学习时了解各种气动元件之间以及气动元件与其它元件之间是如何配合起来进行协调工作的。

3. PLC 编程实训

自动线中6个机构由三套PLC控制器单独控制，这使得自动化生产教学系统可以分成若干完全独立的工作机构，使十几个学生可以同时进行学习，而且每个学员都有动手的机会。在该设备上学员不但可以学习PLC的各种技术，而且可以学习综合科技环境下PLC的多种应用。为灵活学习和掌握PLC的各方面知识提供了条件。

4. 电气控制电路实训

自动生产线六个工作机构其电控部分全部按照工业标准和习惯进行设计，并且以附件方式提供全部设计图纸和说明书。学员在该设备上可学习电路原理图分析、PLC各I/O地址查对和设备电路连线方法。

5. 机械系统安装与调试实训

自动化生产教学系统上的六个工作机构可让各组学员将机械部分全部的或部分的拆去，再按要求将其重新组装，并且调试至系统可正常、可靠地工作。这对提高在校学生动手能力有极大帮助。

6. 系统维护和故障检测技术实训

设备日常维护的内容和方法，以及系统常见故障分析、排除的方法。

YL-JD13型自动生产线拆装与调试实训装置

(二) 工作任务

1. 自动线机构安装

提供的设备功能部件和元器件装配工业自动生产线；

料机构的安装与调整

Ø 摆台机构的安装与调整

Ø 双工位井式上料装置的安装与调整

Ø 搬运装配机械手的机构安装与调整

Ø 加工机构安装与调整

Ø 搬运堆垛机构安装与调整

Ø 自动生产线设备系统安装与调整

2. 气动系统的安装与调试

通过配置的气缸、电磁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；气动方向控制回路的安装

Ø 气动速度控制回路的安装

Ø 摆动控制回路的安装

Ø 气动顺序控制回路的安装

Ø 气动机械手装置的安装

Ø 气动系统安装与调试

3. 电气控制电路的安装和PLC编程

通过配置的PLC、变频器、步进电机、指令开关和传感器等，可完成下列PLC应用技术工作任务；

Ø 电动机正反转控制电路的连接与程序编写

Ø 电动机变频调速控制电路的连接与控制程序编写

Ø 步进电机驱动电路的连接与程序编写

Ø 伺服电机驱动电路的连接与程序编写

Ø 气动方向控制程序编写

Ø 气动顺序动作控制程序编写

Ø 气动机械手控制程序编写连接

Ø 自动生产线控制程序编写

4. 自动控制系统安装与调试

通过配置的辊道传送上料装置、自动摆台单元、双工位井式上料装置、搬运装配机械手、加工单元、搬运堆垛装置，可进行机构重组，完成自动生产线的安装、接线、编程、调试；

四、系统配置

该系统由型材实训台、辊道传送上料装置、自动摆台单元、双工位井式上料装置、搬运装配机械手、加工单元、搬运堆垛装置、电源模块、按钮模块、PLC模块、变频器模块、各种传感器、警示灯、电磁阀和I/O接口板等组成，完成工件上料、检测、搬运、加工、装配、分拣、堆垛入库等功能。整体结构采用开放式和拆装式设计，学生可以对各零件、部件、单元、直至整体机构进行零部件拆装、调试、运行。

表1：基本配置表（标配西门子系统）

序号	名称	规格	数量	单位
1	工作台	1980mm×1040mm×800mm	1	张
2	PLC模块	西门子CPU226CN(DC/DC/DC)	1	台
3		西门子CPU226CN(AC/DC/ALY)	1	台
4		西门子CPU224XPCN(AC/DC/ALY)	1	台
5	变频器模块	西门子MM420 0.75kW	1	台
6	电源模块	三相电源总开关（带漏电和短路保护）1个、熔断器4只、单相三极电源插座4个、安全插座7只，DC24 5A电源	1	块
7	按钮模块	开关电源（24V/6A、12V/5A）各1组、转换开关2只、复位按钮红、黄、绿各1只、自锁按钮红、黄、绿各1只、24V指示灯红黄绿各2只、急停按钮1只、蜂鸣器1只。	1	块
8	步进电机驱动模块	由步进电机驱动器、指示灯、开关电源组成	1	套
9	伺服电机驱动模块	由交流伺服电机、伺服电机驱动器组成	1	套
10	触摸屏模块	10.4英寸 TFT真彩，65K色	1	套
11	辊道传送上料装置	由方形井式工件架，叉型下料机械手，滚轮式传送带组成。主要配置：由方形井式工件架1只，滑块治具缸1只，双轴气缸1只，滚轮式传送带1条，交流电动机1台，变频器1台，光电传感器1只，色标传感器1只，电磁阀2只，磁性开关4只	1	套
12	自动摆台单元	由蜗轮蜗杆转动装置,传输带，检测传感器组成。主要配置有：直流电机1只，滑台气缸1只，电磁阀1只，蜗轮蜗杆传动装置1套，磁性开关2只，电感传感器2只，光纤传感器1只	1	套
13	双工位井式上料装置	由双工位工件库，楔形上料装置组成。主要配置有：井式工件库2套，笔型气缸2只，电磁阀2只，光电传感器2只，工作定位装置2只，楔形推料块2只	1	套
14	搬运装配机械手	由长程移动装置，工件装配装置组成。主要配置有：长程无杆气缸1只，薄型气缸1只，真空发生器2只，吸盘2只，磁性开关4只，电磁阀4只	1	套
15	加工单元	由冲压单元，伸缩式工作台组成。主要配置有：冲压气缸1只，伸缩式工作台1台，长程移动气缸1只，夹紧机械手1只，笔型气缸1只，电磁阀4只，磁性开关7只，废料盒1个，光电传感器1只，光纤传感器2只	1	套
16	搬运堆垛装置	由堆垛搬运机器手和货架组成。主要配置有：直线齿条1套，直线导杆2套，旋转气缸1只，导杆滑块气缸1只，步进电机1只，伺服电机1只，限位传感器4只，电磁阀2只	1	套
17	工件	含大小黑白工件	1	套
18	接线端子排	接线端子排及安全型插座	1	套
19	物料盒	蓝色物料盒	1	件
20	电源线	单相三芯电源线	4	根
21	实训导线	强电、弱电连接导线	1	套
22	挂线架	TH-JD20	1	件
23	PU气管	Ф4/Ф6若干	1	套
24	配套工具	工具箱：十字长柄螺丝刀，大、中、小号一字螺丝刀，中、小号十字螺丝刀，钟表螺丝刀，剥线钳，尖嘴钳，剪刀，电烙铁，验电笔，镊子，活动扳手，内六角扳手（8把）	1	套
25	配套光盘	使用手册、程序等	1	套
26	PLC编程电缆	PC/PPI	2	根
27	型材电脑桌	TH-JD21	1	台
28	气动接头	气动快插式三通接头EPE6	5	只
29	空气压缩机	0.6～1.2MPa	1	台
30	计算机		1	台

YL-JD02型光机电气一体化控制实训系统（循环控制）

一、光机电气一体化控制实训系统产品概述

光机电气一体化控制实训系统是依据机电一体化教学的要求而精心研制的。光机电气一体化控制实训装置在接近工业生产制造现场基础上又针对教学及实训目的进行了专门设计，强化了机电一体化的安装与调试能力。光机电一体化实训装置由型材导轨式实训台、典型机电一体化设备机械部件、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（包含上料单元、皮带输送检测单元、气动机械手搬运单元、物料传送仓储单元、物料返回单元）、触摸屏、接线端子排和各种传感器等组成。采用开放式和拆装式结构，可根据现有的机械部件组装生产设备，使整个装置能够灵活的按实训教学或竞赛要求组装具有生产功能的光机电一体化设备。模块采用工业标准结构及抽屉式模块放置架，互换性强。

机电一体化实训系统集运动控制、气动控制、变频调速、步进电机驱动、伺服电机驱动、传感器检测、可编程控制、时序逻辑控制于一体。通过基于该实训系统的使用、训练和培训，能充分锻炼操作者团队协作能力、计划组织能力、自动线安装与调试能力、工程实施能力等。同时适合学生进行课程设计、毕业设计。

二、机电一体化实训系统实训项目

任务一：气动系统的安装与调试

1. 气动方向控制回路的安装

2. 气动速度控制回路的安装

3. 气动顺序控制回路的安装

4.气动机械手的安装

5. 气动系统气路的连接

6. 磁性开关的位置调整

7. 气动系统调试

任务二：变频器、步进电机及驱动器、伺服电机及驱动器的安装与调试

1. 变频器与交流电机主电路的连接

2. 变频器面板的参数设置与操作

3. 变频器面板控制交流电机调速

4. 通过变频器外部端子控制电机启停

5. 步进电机及驱动器的选型

6. 步进电机的控制回路连接

7. 步进电机的调试

8. 伺服电机及驱动器的选型

9. 伺服电机的控制回路连接

10. 伺服电机的调试

任务三：机电设备的安装与调试

1. 上料单元的安装与调试

2. 交流电机传动装置的安装与调试

3. 工业编码器安装和同轴度的调整

4. 物料检测传感器的安装与调试

5. 气动机械手装置的安装与调试

6. 步进电机传动装置的安装与调试

7. 伺服电机传动装置的安装与调试

8. 蜗轮蜗杆、齿条、齿轮的安装与调试

9. 平面巷式仓库位的安装与调整

10. 触摸屏的安装与调试

11. 机电一体化设备控制回路安装调试

12. 自动生产线整体控制回路安装调试

任务四：电气控制电路的安装与PLC编程

1. 电动机正反转控制电路的连接与程序编写

2. 电动机调速控制电路的连接与程序编写

3. 电机闭环定位控制电路的连接与程序编写

4. 皮带输送检测程序编写

5. 气动顺序动作控制程序编写

6. 气动机械手控制程序编写

7. 步进电机控制电路连接及控制程序编写

8. 伺服电机控制电路连接及控制程序编写

9. 触摸屏电路的连接及控制画面编写

10. 机电一体化设备控制程序编写

11. 自动生产线控制程序编写

任务五：自动控制系统的安装与调试

1. 多种传感器的安装与调试

2. 皮带输送检测的自动控制

3. 机械手的自动控制

4. 物料返回单元的自动控制

5. 机电一体化的自动控制

6. PLC控制系统的安装与调试

7. 自动生产线的安装与调试

任务六：区分六种不同物料系统的设计

1. 自动生产线的安装与调试

2. 区分六种物料的程序编写

3. 调节三种传感器：识别并分拣黄色(铁质、铝质、尼龙)、红色(铁质、铝质、尼龙)物料

三、技术性能

1. 输入电源：三相四线（或三相五线）～380V±10% 50Hz

2. 工作环境：温度-10℃～+40℃ 相对湿度≤85%（25℃）海拔＜4000m

3. 装置容量：＜1.0kVA

4. 外形尺寸：1200mm×800mm×1500mm

TL-JD02型光机电气一体化控制实训系统（循环控制）

四、系统组成

光机电气一体化闭环控制实训系统主要由型材实训台、上料单元、皮带输送检测单元、气动机械手搬运单元、物料传送仓储单元、物料返回单元、PLC模块、变频器模块、按钮模块、电源模块、各种传感器、触摸屏、物料、I/O接口板和气管等组成组成，完成上料、检测、分拣、搬运、传输、分类、储存、再回到初始位置，是典型的光机电一体化闭环实训平台。详见下表：

表一：基本配置表

序号	名称	主要元件或型号、规格	数量
1	工作实训台	1200mm×800mm×800mm	1台
2	PLC实训模块	CPU226（DC/DC/DC）+EM222	1件
3	变频器实训模块	MM420, AC380V输入，≥0.75kW	1件
4	触摸屏	5.7英寸工业彩色触摸屏	1件
5	电源模块	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	1件
6	按钮模块	开关电源24V/6A、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	1件
7	上料单元	光电传感器1只、单杆气缸1只、调速阀2只、磁性开关2只、单控电磁阀1只、物料库1只、尼龙推块1块、物料档块1块、气缸支架1个	1件
8	皮带输送检测单元	三相交流减速电机（AC380V，输出转速50r/min）1台，传输带960×58×2mm 1条、电容传感器1只、电感传感器1只、颜色传感器1只、旋转编码器1只、滚轮2只、皮带安装架1套	1件
9	气动机械手搬运单元	薄型气缸1只、回转气缸1只、气动手爪1只、磁性开关5只、单控电磁阀3只、调速阀6只、手臂底座1只	1件
10	物料传送仓储单元	同步带1根、同步轮2只、步进电机1只、驱动器1只、平面货架1只、平面送货台1只、行程开关2只、磁性开关2只、单控电磁阀1只、推动气缸1只，调试阀2只	1件
11	物料返回单元	伺服电机及驱动器各1只、齿条1根、齿轮1个、蜗轮蜗杆1个、双轴气缸1个、真空发生器及真空吸盘各1个	1件
12	触摸屏	5.7英寸STN64K 彩色触摸屏	1件
13	接线端子排	接线端子和安全插座	1套
14	物料	金属（铁、铝）各6个，尼龙6个	18个
15	安全插线		1套
16	气管	Ф4/Ф6若干	1套
17	PLC编程电缆		1条
18	PLC编程软件		1套
19	配套工具	工具：中、小号十字螺丝刀，钟表螺丝刀，剥线钳，尖嘴钳，剪刀，电烙铁，镊子，活动扳手，内六角扳手（8把）	1套
20	产品配套光盘	（使用手册、程序等）	1套
21	挂线架		1个
22	电脑推车		1台
23	计算机	奔腾i5处理器，2G内存，500G硬盘	1台
24	空气压缩机	0.6～0.8MPa	1台