TSJDYT型机电一体化实验室方案Word格式文档下载.docx
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TS-JDYT2
4
尺寸检测单元
TS-JDYT3
5
材质检测单元
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6
气动机械手搬运单元
TS-JDYT5
7
加工单元
TS-JDYT6
8
传送单元
TS-JDYT7
9
立体仓库单元
TS-JDYT8
合计
系统概述
针对机械专业、自动化专业等多学科培养具有理论知识和综合能力，面向新世纪在发扬传统优势的同时，在人才培养、技术设备创新，教育理念和教学手段更新的要求，为此，我们设计了一套机电综合自动化实验设备，它以培养学生综合实践能力为前提，并达到如下目的：
1）本套设备主要用于机械、机电一体化、计算机等专业学生相关技术的基础、综合、创新实践训练，在内容上兼顾多层次训练要求。
2）在技术层面上难易兼顾、简单复杂兼顾、传统技术和先进技术兼顾并尽量考虑到了前瞻技术的应用。
3）设备做成模块化，使其在结构上具有功能的可扩展性、连接的方便性、自控与外控的方式变换的灵活性
4）本套设备涵盖加工设备种类、物流设备种类、功能软件种类，模块可单独完成单一课题的训练也可将模块组合成不同形式的小系统，充分体现了机械与电控系统的功能。
目标：
1）本套设备的功能设计符合现代生产现场的技术过程。
2）本套设备的产品配置具有先进性，符合未来先进制造技术发展趋势，同时具备一定的开发空间。
3）本套设备是一个全开放的实验设备，包括教学设备的开放性和教学模式的开放性。
定位：
1）机械与自动化控制相关技术。
2）机械与自动化相关技术培训、课程教学、毕业设计。
功能：
涵盖工业自动化领域中常用技术：
可编程控制器技术、网络教学、气动技术、机械传动技术、传感器技术、配线技术、机械装配技术、机电联调技术、PLC编程技术、各种电机的控制技术、总线技术。
要求:
1）整套系统由八个单元模块组成。
2）整套系统要求所含电机种类尽量全,如:
交流伺服电机、步进电机、直流减速电机、交流变频电机、无级变速电机等。
3）整套系统要求机械结构要含有齿形轮、齿形带、链轮、链条、滚珠丝杠、直线滑轨等。
4）整套系统要求气动元件种类尽量全，如：
180度旋转气缸、圆柱型防转气缸、Y型手爪、真空发生器、吸盘、双杆气缸等。
5）整套系统要求传感器种类尽量全，如：
霍尔传感器、磁开关传感器、光反射传感器、电感传感器、电容传感器等。
系统组成及特点
系统组成框图：
系统配置：
●配置eVIEW的10.4吋触摸屏为监控设备（计算机中运行EB500软件，利用串口给硬件编程），实时显示和控制设备的运行状态
●配置西门子S7-300PLC作为网络通讯的主站（计算机中运行STEP7软件，利用串口给硬件编程组态），主要完成通讯功能
●配置8个西门子S7-200PLC（计算机中运行STEP7-Micro/WIN软件，利用串口给硬件编程组态），通过EM277扩展模块作为网络的从站，主要完成各自单元的控制工艺过程
●站与站之间采用PROFIBUS-DP的通讯方式
●８个独立单元执行器，每个单元有各自动作和要求，可成组编程也可各单元分组编程
系统特点：
●每一站的执行器采用托板形式，由托板固定在实验平台上，站与站之间可以任意拆装及组合
●每站控制器采用挂板形式，挂在实验台的网孔板上，站与站之间可任意组合
●电、气连接由学生自己动手，完成插接过程，提高动手能力
●电、气的扩展，执行单元拆接、移动便利，有利于分组实验及整体配合，真正作到模块化
●PLC输入、输出点位开放，便于学生掌握编程要点进行编写
●气路的分配采用快接插头形式，每一站的气源连接便利
●查找电路、气路、传感器、机械各种故障方便
●每站可以进行单步分解、手动单循环和自动响应循环控制，便于教师的讲解
●涵盖工业自动化领域中常用技术：
可编程控制器技术、触摸屏监控技术、气动技术、机械传动技术、传感器技术、配线技术、机械装配技术、机电联调技术、PLC编程技术、各种电机的控制技术等
系统组成与特点列表说明：
配备西门子PLC（S7-200、300）
变频器
各类电机
触摸屏10.4
配套软件
涵盖自动化控制技术的基本控制手段，涵盖电气技术、变频技术、PC总线技术、工业网络技术、可编程序控制器技术、智能人机界面控制技术。
控制执行单元采用托板形式，单元与单元之间可以有机组合。
机电一体化控制执行单元:
（8个控制执行单元）
单元一配置：
气缸、电磁阀、储料桶、传感器及机械组件。
单元二配置：
直流减速电机、真空发生器、吸盘、齿形带、齿形轮、传感器及机械组件。
单元三配置：
交流伺服电机、滚珠丝杠、气缸、电磁阀、传感器及机械组件。
单元四配置：
交流变频电机、传输线、小型传输线、链条、齿轮、传感器及机械组件。
单元五配置：
直流减速电机、三维气动手爪、传感器及机械组件。
单元六配置：
交流无级调速电机、气缸、电磁阀、传感器及机械组件。
单元七配置：
步进电机、真空发生器、吸盘、气缸、电磁阀、传感器及机械组件。
单元八配置：
直流电机、齿形带、链条、库体、小型三维叉车（小型立体库）
8个控制执行单元
1．八个控制执行单元各组成从简到繁的动作过程，可单一动作并可八个单元组成一个小系统完成较复杂的综合控制对象。
2．每个控制执行单元由独立的托板组成（8个托板尺寸不一），可任意摆放在工作台上，各单元之间可任意拆装及组合。
3．每个控制执行单元托板前方配有：
手动\自动、复位、单步、启动\停止四个按钮。
4．每个控制执行单元后方配有：
电源活动插头、气源活动插头。
机电一体化控制单元:
（8个控制单元）
S7-200（CPU224）
200PC－PP1编程电缆、通讯模块EM277、网线连接器6ES7、输入接线盒、输出接线盒、继电器、PROFIBUS-DP网线。
200PC－PP1编程电缆、通讯模块EM277、网线连接器6ES7、输入接线盒、输出接线盒、继电器、PROFIBUS-DP网线、交流伺服电机驱动器。
200PC－PP1编程电缆、通讯模块EM277、网线连接器6ES7、输入接线盒、输出接线盒、继电器、PROFIBUS-DP网线、单输入三输出变频器。
200PC－PP1编程电缆、通讯模块EM277、网线连接器6ES7、输入接线盒、输出接线盒、继电器、PROFIBUS-DP网线、步进电机驱动器。
200PC－PP1编程电缆、通讯模块EM277、网线连接器6ES7、输入接线盒、输出接线盒、继电器、PROFIBUS-DP网线、电路隔离器。
8个控制单元
1．200软件、STEPT-MICROWINV4.0。
2.各控制单元的控制器件、电器元器件全部组装在可移动的挂板上（由8个挂板组成）挂在试验台的网孔板上，单元与单元之间可以任意组合。
3．各控制单元将PLC输入输出点位引申输入输出盒上，改变地址、改变控制点只需改变输入输出盒上的插接短路线。
4．每个控制单元配有：
电源活动插头。
网孔板工作台
网孔板工作台配置：
1．工作台尺寸：
长1.3米（台面距地面0.7米,台面宽0.6米）高1.8米（台面上由网孔板组成）。
2．工作台电器配置：
每个工作台配有四组AC220DC24V电源插座和开关，在工作台下方配有AC220V电脑插座。
3．工作台气路配置;
每个工作台面上配有四组气源快插接头。
4．每个工作台下方配置U型电脑主机托板。
5．每个工作台配置工具箱一个。
6.工作台材质：
钢质
8台
主控台
主控台配置:
1.主控台尺寸:
长0.6米（台面距地面0.7米，台面宽0.6米）高1.8米（台面上由网孔板组成）
2.主控台配有电、气路急停、漏保、电压电流指示表、气路快接插头、气源三联件、10.4寸触摸屏，S7-300（CPU-315-2DP）。
1．工作台材质：
2．主控台下方配有气泵托板和电脑主机托板。
300MP1编程电缆及300软件
工具箱
8个
8升超静音泵
1个
系统技术参数及实训内容
实验内容:
一.常用传感器的原理与使用：
二.气动装置的功能与控制;
1、气动原理及功能
2、气动装置和辅助元件的原理及功能
3、气动基本回路的原理及功能
4、气动控制元件的原理及功能
5、气动执行元件的原理及功能
三.常用电机驱动装置的功能与控制;
1、交流伺服电机驱动器的原理、特性及设置训练
2、步进电机驱动器的原理、特性及设置训练
3、交流变频器的原理、特性及设置训练
4、直流减速电机的原理、特性及设置训练
5、交流无极调速电机的原理、特性及设置训练
四.电控系统设计原理与构成（按单元分类）;
五.SIEMENSPLC（S7-300/S7-200）基本原理及使用技术;
1、PLCI/O分配的设置原则与技巧;
2、PLCI/O分配的设置训练（按单元分类）;
3、可编程序控制器与气动装置和各类电机控制装置的综合训练;
4、PLC的编程训练
六.各单元常用的机械传动装置的原理、功能与实际应用训练.
1、滚珠丝杠的传动原理
2、平行输送带的传动原理
3、链条传动原理
4、同步齿型轮、齿型带的传动原理
七.触摸屏监控的原理、功能训练
八.工业总线的原理及实际应用
系统各模块介绍
系统总图
（一）、储料单元：
可将三种不同材质的原材料自重下落。
工件由气缸推出到料板上，然后等待下一单元将工件取走。
气缸的顶出与收回靠一个二位五通双控电磁阀控制。
由霍尔传感器识别顶料杆（气缸）的位置；
当光电传感器无信号时说明料库中无原料，顶料杆不能推出；
由行程开关完成识别工件是否已被推到料板上。
（二）、翻转送料单元：
可与料仓的出料口为启动程序点将料送到下一站。
翻转臂在两个单元间设定的位置准确地传送工件。
采用直流电机加减速器，齿形带和齿形轮相互配合完成该动作，并通过真空吸盘抓取工件，真空检测开关闭合表示工件被吸住。
系统通过3个霍尔传感器识别摆杆的位置，并向其他单元发出启动信号。
（三）、尺寸检测单元：
主要了解交流伺服电机及驱动器的使用方法。
交流伺服电机带动滚珠丝杠使托料盘上升至顶端，由行程开关识别工件的高度是否符合要求。
若“合格”，托料盘下降至中部停稳后，推料气缸工作，将工件推出，工件将沿滑槽到下一单元，当下一站单元识别工件已到位，这时停在中部的托料盘继续下降到底端，等待下一工件的到来；
若“不合格”，托料盘直接下降至底端。
将不合格工件推入废料槽，给第一站发送重新开始的动作信号。
（四）、材质检测单元：
将尺寸检测合格的材料再进行材质检测。
当接到工件后，由交流变频电机通过传送带（速度通过变频器可以在一定的范围内调整）完成工件的移动，相应材质的检测传感器（光电、电感、磁性传感器）会有输出，来识别工件的材质（塑料、铝、磁性工件），工件的检测结果提供给加工单元和仓储单元，到达检测完成（光电开关）位置后发出信号由下一个工作站将工件取走。
（五）、气动机械手搬运单元：
用直流电机加减速器和气动机械手进行移物。
当工件被送到机械手下方后，机械手将向下运动，然后锁紧夹爪，当工件被夹住后，机械手上升，到达上端后，机械手臂向右旋转180°
。
当到达右侧后夹爪向下并释放工件，然后上升，最后机械手臂向左复位，并发出信号，将控制权交给下一单元。
（六）、加工单元：
加工过程是制造业的常见工序，本站只对塑料件进行钻孔加工。
当工件被送到锁紧槽后，拉缸向后，将工件锁紧，然后钻机启动，并缓慢下降，当到达规定位置后钻机上升，升至顶端后停转，这时拉缸复位，并发出信号，将控制权移交给下一站。
（七）、送料单元：
该站为步进电机和气缸的组合搬运装置，用真空吸盘抓取工件。
接到信号后，旋臂顺时针旋转180°
，当到达工件上方时，旋臂下降，再抽真空，工件被吸住后，旋臂上升至顶端，并逆时针旋转180°
后，真空释放将工件放置在下一单元的接料位后向下一站发出信号移交控制权，当下一单元取走工件后，该单元为下个工件的送料作准备。
（八）、立体仓储单元：
本站由直流电机、齿型带、链条、库体及工件托盘组成，叉车可进行三维运动，当接收到信号后，叉车从前往后运动到达其位置，叉车上升到位将空的托盘取出并送到放置取料台上，完成后叉车将存工件的托盘取放到相应的库位（由工件材质和入库的先后顺序确定），然后叉车回复原始位置，给第一站发送启动信号，开始新的循环动作。
（九）、实验台
TU-TSJD机电一体化实训系统实验台设计结合了当前工业自动化应用技术及其器件技术的发展，充分考虑使用性、可靠性与安全性研制的新型实验装置。
实验台整体由铝合金、铝合金桌面组成。
八个独立的网孔板实验台及一个电源、气源组合的0号工作台
0号工作台 网孔板试验台
整套TU-TSJD机电一体化实训系统的电路、电气控制部分元器件、全部展开于网孔板上，便于直观教学和学生实际操作。
网孔板试验台外形尺寸：
133*83*180cm（长*宽*高）
0号工作台外形尺寸：
70*40*180cm（长*宽*高）
（十）、气源：
超静音空气压缩机
型号：
V-370
电压：
220V
电流：
2.5A
功率：
550W
最大压力：
0.8Mpa（根据实际的情况进行型号的选定）
噪音：
50dB
排气量：
60~70L/min
尺寸：
400×
500mm
重量：
30kg
储气缸容量：
15L
配套技术资料、教材、备品备件
设备清单：
名称
触摸屏
S7-300PLC
S7-200PLC
EM277模块
PROFIBUS-DP总线接头
S7-300PLC编程电缆
S7-200PLC编程电缆
网孔板试验台
0号工作台
10
气泵
11
12
工具
13
螺丝、螺母、气管、接插线
若干
配套技术资料：
1、使用说明书一本
2、原理图、接线图一本
3、实验指导书一本
4、流程图、程序图一本
各模块配置清单
单元号
传感器种类
驱动部件
磁性开关
光电开关
行程开关
双向电磁阀（汽缸）
霍尔传感器
真空开关
直流电机（加减速器）
真空发生器
电磁阀（汽缸）
微动开关
交流伺服电机（驱动器）
光电传感器
电感传感器
三相交流电机（加变频器）
无级调速电机（电钻）
送料单元
步进电机（驱动器）
立体仓储单元
布局图
升级会员 