TC-ZDX型自動生產加工與調試實訓裝置

一、系統概述：

1.簡介：

       該系統是一綜合性的實驗臺，旨在為學生提供一個綜合的實踐環境。這是因為在工廠的所有設備都不是能用一種技術就能掌握的，它們都包含了多種技術。這套實驗設備就像工廠的一個自動化機器，使用了可編程控制器、電機驅動控制卡、多種傳感器、氣動元件、各種驅動與控制電機等等。因此在該系統上學生不僅能學習PLC技術、傳感器技術、電機驅動技術以及各種網絡和控制技術，而且能將所學的各種技術加以綜合運用。該實驗裝置，一可與原有實驗裝置形成互補，二可使我們的實驗裝置形成梯度和規模后更容易進行各類的培訓。

2.系統組成與控制方案：

自動生產加工與調試實訓裝置采用工業鋁型材搭建而成的實訓桌面1980mm×1040mm×1300mm，其上安裝有井式自動供料單元、數控加工單元、立體倉儲單元、移動機械手搬運單元，組成一個自動化的加工生產實訓單元；電氣控制單元放置在桌面下的組合抽屜式網孔板上。系統的控制方式采用每一工作單元由一臺PLC承擔其控制任務，現場的PLC之間通過PPI組網，上位計算機由以太網實現各站之間的通信。組成通訊控制網絡；具有便于學生動手拆裝實訓功能，可以拆裝到各零部件，以便能提高學生的動手能力，服務于項目實訓教學；技術覆蓋全面：覆蓋了傳感器技術、氣動技術、PLC技術、各種電機驅動控制技術、機械系統精密傳動技術、通訊控制技術、計算機組態控制技術等多項技術實訓；具有電壓型漏電保護裝置和電流型漏電保護裝置。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線，同時備急停保護、限位保護、智能保護等各種保護功能，可確保人身與設備安全。

3.控制系統的配置方案：

該系統主要采用西門子S7-200 PLC作為主控制器，通過PPI組網。配備2路以上模擬量輸入，1路模擬量輸出，開關量輸入輸/輸出不低于28/20，MPC2810四軸運動控制卡和電腦（聯想電腦CPU:2.5G，緩存1MB以上，內存1G以上，硬盤160G,顯存DDR 512M,17寸液晶）。

二、技術參數：

1.輸入電源：AC220V±10%  50Hz；

2.工作環境：溫度-10℃～40℃ 相對濕度≤85%（25℃）海拔＜4000m；

3.裝置容量：≤1.5kVA；

4.外形寸：1980mm×1040mm×1300mm；

5. 氣源工作壓力：0.4～0.7 Mbar；

6.安全保護：具有漏電壓、漏電流保護，安全符合國家標準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線。

三、各站描述：

1.各工作單元的結構和功能如下：

1）井式自動供料單元主要由井式工件庫、推料氣缸、物料臺、光電傳感器、磁性開關、電磁閥、支架、機械零部件構成；

控制方案：由S7-200系列PLC實現工件的自動上料及材質分檢，使用壓力傳感器；

（NS-TH1系列稱重傳感器）準確測量送出工件的重量，通過PC監控軟件顯示其數值； 

基本功能：按照需要將放置在料倉中待加工的工件自動送出到物料臺上，準確區分出工件的材質和重量，以便氣動機械手搬運的抓取機械手裝置將工件抓取送往其他工作單元。

工件尺寸：90×60×20mm    

材   料：尼龍

2）數控加工單元主要由物料夾緊裝置、X/Y/Z運動平臺、主軸由變頻電機驅動。系統的位置傳感器使用直線光柵傳感器（FC-1系列敞開式工業級光柵尺），以保證運動控制的精度；

控制方案：由PCI多軸運動控制卡驅動X、Y、Z三軸作直線運動，支持兩軸圓弧插補，使用LABVIEW監控該單元的加工狀態，由S7-200系列PLC協調與其他單元之間的工作流程。X、Y運動平臺采 用步進驅動（步進電機：23HS3002，配套的驅動器：MS-3H057M），直線導軌及絲桿，X/Y最大長度不低于300/200mm；Z向模擬主軸采用直流伺服驅動（采用DB810直流伺服驅動器），直線導軌及絲桿，最大長度不低于200mm；加工電機采用西門子MM420變頻器控制驅動功率不低于0.37KW。配置直線位移傳感器（NS-WY03型位移傳感器、變送器）反饋軸的實際位移量、轉速傳感器（RP660C1-16-S磁電轉速傳感器）反饋調速電機的實際旋轉速度，并能通過上位機軟件顯示測量值。

基本功能：從移動機械手搬運單元接收工件，由X/Y定位工件至加工區域，按照預定的樣式編寫程序完成工件的加工。具備實際加工能力，精度高、控制穩定NS-WL1系列拉壓力傳感器技術參數：

3）立體倉儲單元主要由工業鋁型材搭建而成的3×4個倉位的立體倉庫（550×500mm）、X/Y平面輸送機構，載料臺，氣動送料機構組成；

控制方案：由S7-200系列PLC驅動X/Y平面輸送機構，采用兩軸步進驅動（步進電機：23HS3002，配套的驅動器：MS-3H057M），齒型同步帶帶動送料機構，X/Y軸最大行程不低于450/350mm；

基本功能：移動機械手把加工完成的工件放置在載料臺，通過X/Y平面輸送機構傳送至各指定倉位，氣動送料機構把工件送至相應的倉位。同時可以直接從立體庫中取出工件，通過移動機械手搬運單元搬運至三軸銑床加工單元進行加工和存儲。

4）移動機械手搬運單元主要由水平位移機構、線性導軌、氣動機械手、電磁閥和原點定位開關構成；

控制方案：由S7-200系列PLC控制，交流伺服驅動（采用和利時MS0020A高精度交流伺服電機（200W）、MS系列全數字式交流伺服驅動器（60CB020C）控制軸的正反定位），電機功率不低于200W由齒型同步帶驅動氣動機械手作水平位移，最大行程≧110mm氣動機械手能爪取3公斤以上的工件，夾爪張距≧60mm；

基本功能：能在水平方向做直線精確定位，能把工件從井式上料單元傳送至三坐標銑床加工單元和立體存儲單元。

2、組合抽屜式網孔板：

主要組成：兩塊不銹鋼金屬網孔板，可通過拉手把網板從桌底抽出提供實踐操作的需要，實驗結束可把網板推進桌底，節省空間又能避免各控制元件長期暴露在外面被損壞。電源、PLC、變頻器、驅動器、接線端子、主令開關等均固定在兩塊網板上；

基本功能：通過電纜把桌面各工作單元的控制信號傳遞至各控制單元，同時把控制單元的指令信號傳遞至桌面的工作單元。

四、實訓項目：

1.氣動控制回路安裝與調試：

該配置配有多種類型的氣缸、電磁閥，磁性開關，如：單出桿氣缸、單出雙桿氣缸、旋轉氣缸等氣動執行元件、單控電磁閥、雙控電磁閥和磁性開關等，基于這些氣動控制元件，可完成下列氣動技術的安裝調試訓練任務：

氣動方向控制回路的安裝與調試；

氣動速度控制回路的安裝與調試；

氣動旋轉控制回路的安裝與調試；

氣動順序控制回路的安裝與調試；

氣動機械手裝置的安裝與調試；

氣動系統的安裝與調試。

2.電氣控制電路的安裝和PLC程序編寫：

該裝置配有S7-200主機模塊、MM420變頻器模塊、交流伺服電機、直流伺服電機、步進電機驅動模塊和各種傳感器等，基于這些模塊，可完成下列PLC應用技術訓練任務：

異步電機控制電路的連接與控制程序編寫；

異步電機變頻調速控制電路的連接與控制程序編寫；

步進電機控制電路的連接與控制程序編寫；

交流伺服驅動的定位控制；

交流伺服機構的現場調試；

直流伺服驅動的定位控制；

直流伺服機構的現場調試；

氣動方向控制程序編寫；

氣動順序動作控制程序編寫；

氣動機械手控制程序編寫；

自動生產線控制程序編寫。

3.  PLC工業通訊網絡的安裝及調試：

本系統選用S7-200PLC作為主控制器，其本身集成RS485通信口具備PPI網絡通信功能，基于本網絡通信功能，可完成下列工業現場總線通信技術訓練任務：PPI網絡的硬件連接、調試；PPI網絡參數設置、調試；基于多臺S7-200 PLC的復雜PPI網絡數據讀寫程序編寫與調試。

4.  機電設備安裝與調試項目：

井式供料單元、三坐標銑床加工單元、立體倉儲單元、移動機械手搬運單及各種工業傳感器等控制檢測單元為硬件平臺，可完成下列機電設備安裝和控制的訓練任務：井式供料機構的安裝與調試；三坐標銑削加工機構的安裝與調試；氣動機械手設備安裝與調試；輸送線設備安裝與調試。