TC-GJD01型光機電一體化實訓(xùn)考核裝置

一、系統(tǒng)概述：

   TC-GJD01型光機電一體化實訓(xùn)考核裝置由安裝在鋁合金導(dǎo)軌式實訓(xùn)臺上的輸送站、送料站、加工站、裝配站和分揀站等5個工作站組成，構(gòu)成一個典型的機電一體化設(shè)備的機械平臺；采用RS485串行通訊方式實現(xiàn)分布式的控制或PLC主站及遠(yuǎn)程I/O實現(xiàn)系統(tǒng)控制，從而組成自動加工、裝配生產(chǎn)線，真實呈現(xiàn)自動生產(chǎn)線的加工過程。根據(jù)機械平臺的工藝過程，TC-GJD01型采用RS485串行通訊方式實現(xiàn)分布式的控制系統(tǒng)。（也可以選為西門子或其它品牌的PLC進(jìn)行控制）三菱FX2N系列：本方案采用FX2N的N：N通訊網(wǎng)絡(luò)。各工作站均插上FX2N-485-BD通訊板，以輸送站PLC（FX2N-32MT）為主站，其余各站為從站構(gòu)成N：N通訊網(wǎng)絡(luò)。

二、技術(shù)參數(shù)：

1．交流電源：單相三線制，AC 220V±10%  50 Hz；

2．溫度：-10℃~40℃；環(huán)境濕度：≤90%（25℃）；

3．實訓(xùn)桌外形尺寸：長×寬×高=1800mm×880mm×780mm；

4．整機消耗：≤1.5kVA；

5．氣源工作壓力：最小0.4Mbar，最大1Mbar；

6．安全保護措施：具有接地保護、漏電保護功能，安全性符合相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)；采用高絕緣的安全型插座及帶絕緣護套的高強度安全型實驗導(dǎo)線。

三、裝置結(jié)構(gòu)：

該光機電一體化考核裝置臺面執(zhí)行部件由安裝在鋁合金導(dǎo)軌式實訓(xùn)臺上的輸送站、供料站、加工站、裝配站和分揀站及接線端子盒、控制模塊等單元組成。

1、供料站：

供料站主要由料倉及料槽、頂料氣缸、推料氣缸和物料臺以及相應(yīng)的傳感器、電磁閥構(gòu)成。

本站工作過程如下：工件垂直疊放在料倉中，推料缸處于料倉的底層并且其活塞桿可從料倉的底部通過。當(dāng)活塞桿在退回位置時，它與最下層工件處于同一水平位置，而夾緊氣缸則與次下層工件處于同一水平位置。在需要將工件推出到物料臺上時，首先使夾緊氣缸的活塞桿推出，壓住次下層工件；然后使推料氣缸活塞桿推出，從而把最下層工件推到物料臺上。在推料氣缸返回并從料倉底部抽出后，再使夾緊氣缸返回，松開次下層工件。這樣，料倉中的工件在重力的作用下，就自動向下移動一個工件，為下一次推出工件做好準(zhǔn)備。

2、加工站：

加工站主要由物料臺、夾緊機械手、物料臺伸出/縮回氣缸、加工（沖銑）機構(gòu)以及相應(yīng)的傳感器、電磁閥等構(gòu)成。

本站的功能是完成一個對工件的沖壓加工過程，流程如下：

輸送站機械手把工件運送到物料臺上→物料檢測傳感器檢測到工件→機械手指夾緊工件→物料臺回到加工區(qū)域沖銑氣缸的下方→沖銑氣缸向下伸出→電機開始沖銑工件→完成沖銑動作后向上縮回→沖銑氣缸縮回到位→物料臺重新伸出→到位后機械手指松開→搬運站機械手伸出并夾緊工件，將其運送往裝配站。

3、裝配站：

裝配站主要有：簡易料倉、供料機構(gòu)、回轉(zhuǎn)物料臺、機械手、半成品工件的定位機構(gòu)、氣動系統(tǒng)及其電磁閥組、用于電器連接的端子排組件、用于其他機構(gòu)安裝的鋁型材支架及底板、傳感器安裝支架等其它附件。

該單元的基本工作過程是：料倉中的物料在重力作用下自動下落，通過兩直線氣缸的共同作用，分別對底層相鄰兩物料夾緊與松開，完成對連續(xù)下落的物料的分配，被分配的物料按指定的路徑落入位置轉(zhuǎn)換裝置，擺臺完成180度位置變換后，由前后移動氣缸，上下移動氣缸，氣動手指所組成的機械手夾持并位移，再插入已定位的半成品工件中。

4、分揀站：

分揀站主要有傳送帶、直流減速電機、推料氣缸、物料槽、電磁閥和定位光電傳感器及區(qū)分黑藍(lán)工件的傳感器構(gòu)成。

本站的功能是完成從裝配站送來裝配好的工件進(jìn)行分揀。當(dāng)搬運站送來工件放到傳送帶上并為入料口光電傳感器檢測到時，電機開始工作，工件開始送入分揀區(qū)，如果進(jìn)入分揀區(qū)工件為藍(lán)色，則由檢測藍(lán)色物料的傳感器動作，作為2號槽推料氣缸啟動信號，將藍(lán)色料推到2號槽里，如果進(jìn)入分揀區(qū)工件為黑色，由檢測黑色的傳感器作為1號槽推料氣缸啟動信號，將黑色料推到1號槽里。

5、搬運站：

搬運站主要有步進(jìn)電機、步進(jìn)驅(qū)動器、線性導(dǎo)軌、三自由度搬運機械手、電磁閥和原點定位開關(guān)構(gòu)成。

本站的功能是完成向各個工作站輸送工件，系統(tǒng)分為三自由度抓取機械手單元和直線位移位置精確控制單元兩部分，系統(tǒng)上電后，先執(zhí)行回原點操作，當(dāng)?shù)竭_(dá)原點位置后，若系統(tǒng)啟動，供料站物料臺檢測傳感器檢測到有工件時，機械手整體先復(fù)位到位后手爪伸出到位后手爪夾緊，手爪夾緊到位手爪開始縮會機械手整體提升到位后，步進(jìn)電機開始工作運行到加工站（按設(shè)定好的脈沖量到達(dá)加工站）。到達(dá)加工站后，手爪伸出到位后機械手整體下降，下降到位后工件已放入加工站物料臺上，然后手爪松開，松開到位后機械手回縮，等加工站加工完成后再將工件送到裝配站和分揀站完成整個自動生產(chǎn)線的加工過程。

6．端子盒：

主要功能：為學(xué)員提供安全完備的實驗操作接口，實驗裝置中使用到的各類電氣元件的端口和接線均引至端子盒，以開放式的結(jié)構(gòu)供實訓(xùn)人員接線調(diào)試。

基本機構(gòu)：金屬接線盒、安全插圈等組成，接入接線盒端的導(dǎo)線均給出對應(yīng)元件的標(biāo)簽說明，方便學(xué)員接線與查線。

7．控制模塊：

控制部件以模塊的形式放置在采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和抽屜式模塊放置架上，各模塊由防水盒加工制成，包括機電一體化中典型的控制元件（PLC、驅(qū)動器）。

1）PLC模塊：PLC鑲嵌在防水盒內(nèi)，防水盒表面固定有安全插座。PLC的各端子均連接于安全插座之上；

2）電源模塊：外部輸入AC220V交流電源，內(nèi)置DC 24V開關(guān)電源，面板安裝有保險絲?？煞謩e輸出AC220V、DC 24V電源供裝置中其他電氣元件的電源輸入；

3）步進(jìn)驅(qū)動器模塊：輸送站的步進(jìn)驅(qū)動器安裝于防水盒表面，更方便學(xué)員隨時調(diào)節(jié)步進(jìn)驅(qū)動器的相關(guān)參數(shù)及細(xì)分?jǐn)?shù)。所有接線端都以安全插座的形式固定于防水盒面板之上；

4）按鈕指示燈模塊：包含有4路帶自鎖的紅色按鈕、4路綠色指示燈以及模式選擇開關(guān)；

5）回路控制模塊：包含有DC24V安全保險絲、上電按鈕、急停按鈕，同時還配有上電、急?？刂苹芈防^電器并配備繼電器線圈指示燈（DC24V）。

四、特點和實訓(xùn)項目：

TC-GJD01設(shè)備是一套半開放式的設(shè)備，用戶在一定程度上可根據(jù)自己的需要選擇設(shè)備組成單元的數(shù)量、類型，最多可由5個單元組成，最少時一個單元即可自成一個獨立的控制系統(tǒng)。由多個單元組成的系統(tǒng)，PLC網(wǎng)絡(luò)的控制方案可以體現(xiàn)出自動生產(chǎn)線的控制特點。

設(shè)備中的各工作單元均安放在實訓(xùn)臺上，便于各個機械機構(gòu)及氣動部件的拆卸和安裝，控制線路的布線、氣動電磁閥及氣管安裝。其中，輸送單元采用了最為靈活的拆裝式模塊結(jié)構(gòu)：組成該單元的按鈕/指示燈模塊、電源模塊、PLC模塊、步進(jìn)電機驅(qū)動器模塊等均放置在抽屜式模塊放置架上；模塊之間、模塊與實訓(xùn)臺上接線端子排之間的連接方式采用安全導(dǎo)線連接，最大限度地滿足綜合性實訓(xùn)的要求。

總的來說，TC-GJD01綜合應(yīng)用了多種技術(shù)知識，如氣動控制技術(shù)、機械技術(shù)（機械傳動、機械連接等）、傳感器應(yīng)用技術(shù)、PLC控制和組網(wǎng)和步進(jìn)電機位置控制等。利用該系統(tǒng)，可以模擬一個與實際生產(chǎn)情況十分接近的控制過程，使學(xué)習(xí)者得到一個非常接近于實際的教學(xué)設(shè)備環(huán)境，從而縮短了理論教學(xué)與實際應(yīng)用之間的距離。

1．氣動系統(tǒng)的安裝與調(diào)試項目：選用該裝備配置的單出桿氣缸、單出雙桿氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸等氣動執(zhí)行元件和單控電磁換向閥、雙控電磁換向閥和磁性開關(guān)等氣動控制元件。

可完成下列氣動技術(shù)的工作任務(wù)：

1）氣動方向控制回路的安裝；

2）氣動速度控制回路的安裝；

3）擺動控制回路的安裝；

4）氣動順序控制回路的安裝；

5）氣動機械手裝置的安裝；

6）氣動系統(tǒng)安裝與調(diào)試。

2．電氣控制電路的安裝和PLC程序編寫項目：選用該裝置配置的PLC模塊、變頻器模塊和步進(jìn)電機驅(qū)動模塊、傳感器等。

可完成下列PLC應(yīng)用技術(shù)工作任務(wù)：

1）電動機控制電路的連接與控制程序編寫；

2）電動機調(diào)速控制電路的連接與控制程序編寫；

3）步進(jìn)電機控制電路的連接與控制程序編寫；

4）氣動方向控制程序編寫；

5）氣動順序動作控制程序編寫；

6）氣動機械手控制程序編寫；

7）皮帶輸送機控制程序編寫；

8）機電設(shè)備控制程序編寫；

9）自動生產(chǎn)線控制程序編寫。

3．PLC通訊網(wǎng)絡(luò)的安裝、程序編制及調(diào)試。

4．機電設(shè)備安裝與調(diào)試項目：選用該裝置配置的機電一體化設(shè)備部件、PLC模塊、變頻器模塊和指令開關(guān)、傳感器等。

可完成下列機電設(shè)備安裝和機電一體化技術(shù)的工作任務(wù)：

1）傳動裝置同軸度的調(diào)整；

2）皮帶輸送機的安裝與調(diào)整；

3）搬運機械手設(shè)備安裝與調(diào)試；

4）物件分揀設(shè)備的安裝與調(diào)試；

5）送料設(shè)備的安裝與調(diào)試；

6）自動生產(chǎn)線設(shè)備安裝與調(diào)試。

5．本裝備用于考核或技能競賽，可考察的職業(yè)能力：

1）機械構(gòu)件的裝配與調(diào)整能力；

2）機電設(shè)備的安裝與調(diào)試能力；

3）電路安裝能力；氣動系統(tǒng)的安裝與調(diào)試能力；

4）機電一體化設(shè)備的控制程序的編寫能力；

5）自動控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試能力；

6）PLC網(wǎng)絡(luò)的安裝、編程與調(diào)試能力。

該實訓(xùn)考核裝置主站PLC模塊的I/O 端子、變頻器的接線端子、各常用模塊與PLC的連接端子，均與安全插座連接，使用帶安全插頭的導(dǎo)線進(jìn)行電路連接；各指令開關(guān)、光電開關(guān)、傳感器和指示元件的電路，則通過端子排進(jìn)行連接。插拔線連接電路與端子排連接電路相結(jié)合，既保證學(xué)生基本技能的訓(xùn)練、形成和鞏固，又保證電路連接的快速、安全和可靠。