機(jī)電一體化組合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

一、概述
機(jī)電一體化組合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)由控制屏、實(shí)訓(xùn)桌、溫度控制單元、直流小機(jī)組單元、機(jī)械手單元、變頻器單元、交流伺服單元、小車(chē)運(yùn)動(dòng)控制單元、液位/流量控制單元、PLC控制系統(tǒng)、單片機(jī)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制、工控組態(tài)軟件等組成。所有實(shí)訓(xùn)均采用模塊化設(shè)計(jì)、種類(lèi)齊全、可組成不同的控制系統(tǒng)，能完成機(jī)電設(shè)備中的邏輯、運(yùn)動(dòng)、溫度、壓力、流量、液位等實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，控制對(duì)象均采用典型機(jī)電設(shè)備模型，接近工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)際動(dòng)手能力。

二、裝置特點(diǎn)
1.      裝置采用組件式結(jié)構(gòu)，更換便捷，如需要擴(kuò)展功能或開(kāi)發(fā)新實(shí)訓(xùn)，只需添加部件即可。
2.      平臺(tái)選取了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中多種典型的機(jī)電一體化設(shè)備，它覆蓋了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中常見(jiàn)過(guò)程控制參數(shù)，例如：邏輯、運(yùn)動(dòng)、溫度、壓力、流量、液位等，根據(jù)不同的控制方案、組合連接，算法編程，完成不同的控制
3.      控制方式多樣性，有PLC控制、單片機(jī)控制、數(shù)據(jù)采集控制、計(jì)算機(jī)控制等。
三、技術(shù)指標(biāo)
1.     輸入電源：?jiǎn)蜗嗳€(xiàn)～380V±10% 50Hz
2.     工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃，相對(duì)濕度＜85%(25℃) 海拔＜4000m
3.     裝置容量：＜0.6kVA
四、系統(tǒng)組成
(一)          控制屏
1.    交流電源控制單元
三相四線(xiàn)380V交流電源經(jīng)空氣開(kāi)關(guān)后給裝置供電，電網(wǎng)電壓表監(jiān)控電網(wǎng)電壓，設(shè)有帶燈保險(xiǎn)絲保護(hù)，控制屏的供電由鑰匙開(kāi)關(guān)和啟停開(kāi)關(guān)控制、同時(shí)具有漏電告警指示及告警復(fù)位。
提供三相四線(xiàn)380V、單相220V電源各一組，由啟停開(kāi)關(guān)控制輸出，并設(shè)有保險(xiǎn)絲保護(hù)。
2.    定時(shí)器兼報(bào)警記錄儀
定時(shí)器兼報(bào)警記錄儀，平時(shí)作時(shí)鐘使用，具有設(shè)定時(shí)間、定時(shí)報(bào)警、切斷電源等功能；還可自動(dòng)記錄由于接線(xiàn)或操作錯(cuò)誤所造成的漏電告警次數(shù)。
3.    直流電源、直流電壓/電流表、邏輯電平輸出及指示等
直流電壓：0～15V可調(diào)輸出；直流電流：0～20mA可調(diào)輸出；直流數(shù)字電壓表/電流表：電壓表量程0～200V、輸入阻抗為10MΩ、精度0.5級(jí)，電流表量程0～200mA、精度0.5級(jí)；同時(shí)設(shè)有邏輯電平輸出（點(diǎn)動(dòng)、自鎖）、邏輯電平指示等。
4.    PLC控制系統(tǒng)
可選用西門(mén)子或三菱或歐姆龍系列的PLC：
(1)  西門(mén)子主機(jī)為CPU224  DC/DC/DC 內(nèi)置數(shù)字量I/O（14路數(shù)字量輸入/10路數(shù)字量輸出）+EM235模擬量模塊（4路模擬量輸入/1路模擬量輸出）。
(2)  三菱主機(jī)為FX1N-24MT 內(nèi)置開(kāi)關(guān)量I/O（14路開(kāi)關(guān)量輸入/10路晶體管輸出）+FX0N-3A模擬量模塊（2路模擬量輸入/1路模擬量輸出。
(3)  歐姆龍主CP1E-N30DT內(nèi)置開(kāi)關(guān)量I/O（18路開(kāi)關(guān)量輸入/12路晶體管輸出）+ CP1W-AD041 4路模擬量輸入+CP1W-DA041 4路模擬量輸出。
5.    單片機(jī)控制系統(tǒng)
CPU芯片引腳引出，可以連接機(jī)電設(shè)備構(gòu)建實(shí)際的控制系統(tǒng)。通過(guò)編寫(xiě)算法完成對(duì)多種機(jī)電設(shè)備的控制，配有仿真器。
6.    數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)
數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)含有開(kāi)關(guān)量輸入/輸出模塊（自帶RS485通訊接口）、模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊（自帶RS485通訊接口）、RS232/485通訊轉(zhuǎn)換器及上位PC機(jī)中安裝MCGS工控組態(tài)軟件等組成。通過(guò)MCGS工控組態(tài)軟件編寫(xiě)上位控制軟件運(yùn)行算法，并可進(jìn)行通訊參數(shù)修改及設(shè)定控制算法參數(shù)，被控參數(shù)實(shí)時(shí)曲線(xiàn)、歷史曲線(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示，實(shí)訓(xùn)流程圖的顯示及本實(shí)訓(xùn)相關(guān)的被控參數(shù)（動(dòng)態(tài)變化顯示）。
(二)          實(shí)訓(xùn)桌
為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，桌面為防火、防水、耐磨高密度板；中間設(shè)有一個(gè)大抽屜（帶鎖），用于放置工具及資料，電腦桌聯(lián)體設(shè)計(jì)，造型美觀大方。
(三)          溫度控制、直流小機(jī)組單元
溫度控制模塊由加熱器、溫度變送電路、測(cè)溫器及顯示儀表等組成，直流小機(jī)組由直流電機(jī)、發(fā)電機(jī)及顯示儀表等組成。通過(guò)編程，能完成溫度PID控制，直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速。
(四)          機(jī)械手控制單元
由絲杠、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器、電磁閥、氣缸、磁性開(kāi)關(guān)和手爪等組成。通過(guò)編程，能完成運(yùn)動(dòng)設(shè)備的定位控制，實(shí)現(xiàn)抓取動(dòng)作。
(五)          變頻器調(diào)速控制單元
由變頻器、交流電動(dòng)機(jī)、直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及相應(yīng)的電氣控制電路等組成，實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速功能。
(六)          交流伺服控制單元
由伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及相應(yīng)的電氣控制電路等組成，實(shí)現(xiàn)定位控制。
(七)          小車(chē)運(yùn)動(dòng)控制單元
由底座、運(yùn)動(dòng)小車(chē)、同步帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、直流電機(jī)、光電傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、超聲波傳感器、行程開(kāi)關(guān)等組成，通過(guò)傳感檢測(cè)、PLC編程，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)距離測(cè)量、傳動(dòng)控制、鍵值優(yōu)化比較行走控制、定向控制、定位控制、報(bào)警運(yùn)行控制、點(diǎn)動(dòng)控制、位置時(shí)時(shí)顯示控制等，能實(shí)現(xiàn)小車(chē)的精確定位。
(八)          液位/流量控制單元
由底座、有機(jī)玻璃水箱、微型水泵、儲(chǔ)水箱、手動(dòng)閥門(mén)、超聲波液位傳感器、壓力傳感器、顯示儀表、和電氣控制箱組成。通過(guò)傳感器信號(hào)采集，控制系統(tǒng)編程，實(shí)現(xiàn)各種模擬量輸入、輸出實(shí)訓(xùn)及壓力、液位的位式和PID閉環(huán)控制，可作為研究各種工業(yè)算法控制的一個(gè)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。
五、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
1.    常見(jiàn)傳感器的基本應(yīng)用
2.    機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制
3.    溫度PID控制
4.    直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速
5.    交流伺服控制
6.    變頻調(diào)速控制
7.    傳感器檢測(cè)
8.    小車(chē)定位控制
9.    液位/流量過(guò)程控制
10. 單片機(jī)控制系統(tǒng)
11. PLC控制系統(tǒng)
12. 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)
13. 工業(yè)組態(tài)監(jiān)控