TC-ZDX型自動(dòng)生產(chǎn)加工與調(diào)試實(shí)訓(xùn)裝置

一、系統(tǒng)概述：

1.簡(jiǎn)介：

       該系統(tǒng)是一綜合性的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，旨在為學(xué)生提供一個(gè)綜合的實(shí)踐環(huán)境。這是因?yàn)樵诠S的所有設(shè)備都不是能用一種技術(shù)就能掌握的，它們都包含了多種技術(shù)。這套實(shí)驗(yàn)設(shè)備就像工廠的一個(gè)自動(dòng)化機(jī)器，使用了可編程控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制卡、多種傳感器、氣動(dòng)元件、各種驅(qū)動(dòng)與控制電機(jī)等等。因此在該系統(tǒng)上學(xué)生不僅能學(xué)習(xí)PLC技術(shù)、傳感器技術(shù)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及各種網(wǎng)絡(luò)和控制技術(shù)，而且能將所學(xué)的各種技術(shù)加以綜合運(yùn)用。該實(shí)驗(yàn)裝置，一可與原有實(shí)驗(yàn)裝置形成互補(bǔ)，二可使我們的實(shí)驗(yàn)裝置形成梯度和規(guī)模后更容易進(jìn)行各類的培訓(xùn)。

2.系統(tǒng)組成與控制方案：

自動(dòng)生產(chǎn)加工與調(diào)試實(shí)訓(xùn)裝置采用工業(yè)鋁型材搭建而成的實(shí)訓(xùn)桌面1980mm×1040mm×1300mm，其上安裝有井式自動(dòng)供料單元、數(shù)控加工單元、立體倉(cāng)儲(chǔ)單元、移動(dòng)機(jī)械手搬運(yùn)單元，組成一個(gè)自動(dòng)化的加工生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)單元；電氣控制單元放置在桌面下的組合抽屜式網(wǎng)孔板上。系統(tǒng)的控制方式采用每一工作單元由一臺(tái)PLC承擔(dān)其控制任務(wù)，現(xiàn)場(chǎng)的PLC之間通過(guò)PPI組網(wǎng)，上位計(jì)算機(jī)由以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)各站之間的通信。組成通訊控制網(wǎng)絡(luò)；具有便于學(xué)生動(dòng)手拆裝實(shí)訓(xùn)功能，可以拆裝到各零部件，以便能提高學(xué)生的動(dòng)手能力，服務(wù)于項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)教學(xué)；技術(shù)覆蓋全面：覆蓋了傳感器技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)、PLC技術(shù)、各種電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械系統(tǒng)精密傳動(dòng)技術(shù)、通訊控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)組態(tài)控制技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)實(shí)訓(xùn)；具有電壓型漏電保護(hù)裝置和電流型漏電保護(hù)裝置。采用高絕緣的安全型插座及帶絕緣護(hù)套的高強(qiáng)度安全型實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線，同時(shí)備急停保護(hù)、限位保護(hù)、智能保護(hù)等各種保護(hù)功能，可確保人身與設(shè)備安全。

3.控制系統(tǒng)的配置方案：

該系統(tǒng)主要采用西門(mén)子S7-200 PLC作為主控制器，通過(guò)PPI組網(wǎng)。配備2路以上模擬量輸入，1路模擬量輸出，開(kāi)關(guān)量輸入輸/輸出不低于28/20，MPC2810四軸運(yùn)動(dòng)控制卡和電腦（聯(lián)想電腦CPU:2.5G，緩存1MB以上，內(nèi)存1G以上，硬盤(pán)160G,顯存DDR 512M,17寸液晶）。

二、技術(shù)參數(shù)：

1.輸入電源：AC220V±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：≤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(hù)：具有漏電壓、漏電流保護(hù)，安全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)采用高絕緣的安全型插座及帶絕緣護(hù)套的高強(qiáng)度安全型實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。

三、各站描述：

1.各工作單元的結(jié)構(gòu)和功能如下：

1）井式自動(dòng)供料單元主要由井式工件庫(kù)、推料氣缸、物料臺(tái)、光電傳感器、磁性開(kāi)關(guān)、電磁閥、支架、機(jī)械零部件構(gòu)成；

控制方案：由S7-200系列PLC實(shí)現(xiàn)工件的自動(dòng)上料及材質(zhì)分檢，使用壓力傳感器；

（NS-TH1系列稱重傳感器）準(zhǔn)確測(cè)量送出工件的重量，通過(guò)PC監(jiān)控軟件顯示其數(shù)值； 

基本功能：按照需要將放置在料倉(cāng)中待加工的工件自動(dòng)送出到物料臺(tái)上，準(zhǔn)確區(qū)分出工件的材質(zhì)和重量，以便氣動(dòng)機(jī)械手搬運(yùn)的抓取機(jī)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(shù)控加工單元主要由物料夾緊裝置、X/Y/Z運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、主軸由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)。系統(tǒng)的位置傳感器使用直線光柵傳感器（FC-1系列敞開(kāi)式工業(yè)級(jí)光柵尺），以保證運(yùn)動(dòng)控制的精度；

控制方案：由PCI多軸運(yùn)動(dòng)控制卡驅(qū)動(dòng)X、Y、Z三軸作直線運(yùn)動(dòng)，支持兩軸圓弧插補(bǔ)，使用LABVIEW監(jiān)控該單元的加工狀態(tài)，由S7-200系列PLC協(xié)調(diào)與其他單元之間的工作流程。X、Y運(yùn)動(dòng)平臺(tái)采 用步進(jìn)驅(qū)動(dòng)（步進(jìn)電機(jī)：23HS3002，配套的驅(qū)動(dòng)器：MS-3H057M），直線導(dǎo)軌及絲桿，X/Y最大長(zhǎng)度不低于300/200mm；Z向模擬主軸采用直流伺服驅(qū)動(dòng)（采用DB810直流伺服驅(qū)動(dòng)器），直線導(dǎo)軌及絲桿，最大長(zhǎng)度不低于200mm；加工電機(jī)采用西門(mén)子MM420變頻器控制驅(qū)動(dòng)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(shí)際位移量、轉(zhuǎn)速傳感器（RP660C1-16-S磁電轉(zhuǎn)速傳感器）反饋調(diào)速電機(jī)的實(shí)際旋轉(zhuǎn)速度，并能通過(guò)上位機(jī)軟件顯示測(cè)量值。

基本功能：從移動(dòng)機(jī)械手搬運(yùn)單元接收工件，由X/Y定位工件至加工區(qū)域，按照預(yù)定的樣式編寫(xiě)程序完成工件的加工。具備實(shí)際加工能力，精度高、控制穩(wěn)定NS-WL1系列拉壓力傳感器技術(shù)參數(shù)：

3）立體倉(cāng)儲(chǔ)單元主要由工業(yè)鋁型材搭建而成的3×4個(gè)倉(cāng)位的立體倉(cāng)庫(kù)（550×500mm）、X/Y平面輸送機(jī)構(gòu)，載料臺(tái)，氣動(dòng)送料機(jī)構(gòu)組成；

控制方案：由S7-200系列PLC驅(qū)動(dòng)X/Y平面輸送機(jī)構(gòu)，采用兩軸步進(jìn)驅(qū)動(dòng)（步進(jìn)電機(jī)：23HS3002，配套的驅(qū)動(dòng)器：MS-3H057M），齒型同步帶帶動(dòng)送料機(jī)構(gòu)，X/Y軸最大行程不低于450/350mm；

基本功能：移動(dòng)機(jī)械手把加工完成的工件放置在載料臺(tái)，通過(guò)X/Y平面輸送機(jī)構(gòu)傳送至各指定倉(cāng)位，氣動(dòng)送料機(jī)構(gòu)把工件送至相應(yīng)的倉(cāng)位。同時(shí)可以直接從立體庫(kù)中取出工件，通過(guò)移動(dòng)機(jī)械手搬運(yùn)單元搬運(yùn)至三軸銑床加工單元進(jìn)行加工和存儲(chǔ)。

4）移動(dòng)機(jī)械手搬運(yùn)單元主要由水平位移機(jī)構(gòu)、線性導(dǎo)軌、氣動(dòng)機(jī)械手、電磁閥和原點(diǎn)定位開(kāi)關(guān)構(gòu)成；

控制方案：由S7-200系列PLC控制，交流伺服驅(qū)動(dòng)（采用和利時(shí)MS0020A高精度交流伺服電機(jī)（200W）、MS系列全數(shù)字式交流伺服驅(qū)動(dòng)器（60CB020C）控制軸的正反定位），電機(jī)功率不低于200W由齒型同步帶驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)機(jī)械手作水平位移，最大行程≧110mm氣動(dòng)機(jī)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(biāo)銑床加工單元和立體存儲(chǔ)單元。

2、組合抽屜式網(wǎng)孔板：

主要組成：兩塊不銹鋼金屬網(wǎng)孔板，可通過(guò)拉手把網(wǎng)板從桌底抽出提供實(shí)踐操作的需要，實(shí)驗(yàn)結(jié)束可把網(wǎng)板推進(jìn)桌底，節(jié)省空間又能避免各控制元件長(zhǎng)期暴露在外面被損壞。電源、PLC、變頻器、驅(qū)動(dòng)器、接線端子、主令開(kāi)關(guān)等均固定在兩塊網(wǎng)板上；

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

四、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目：

1.氣動(dòng)控制回路安裝與調(diào)試：

該配置配有多種類型的氣缸、電磁閥，磁性開(kāi)關(guān)，如：?jiǎn)纬鰲U氣缸、單出雙桿氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸等氣動(dòng)執(zhí)行元件、單控電磁閥、雙控電磁閥和磁性開(kāi)關(guān)等，基于這些氣動(dòng)控制元件，可完成下列氣動(dòng)技術(shù)的安裝調(diào)試訓(xùn)練任務(wù)：

氣動(dòng)方向控制回路的安裝與調(diào)試；

氣動(dòng)速度控制回路的安裝與調(diào)試；

氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)控制回路的安裝與調(diào)試；

氣動(dòng)順序控制回路的安裝與調(diào)試；

氣動(dòng)機(jī)械手裝置的安裝與調(diào)試；

氣動(dòng)系統(tǒng)的安裝與調(diào)試。

2.電氣控制電路的安裝和PLC程序編寫(xiě)：

該裝置配有S7-200主機(jī)模塊、MM420變頻器模塊、交流伺服電機(jī)、直流伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和各種傳感器等，基于這些模塊，可完成下列PLC應(yīng)用技術(shù)訓(xùn)練任務(wù)：

異步電機(jī)控制電路的連接與控制程序編寫(xiě)；

異步電機(jī)變頻調(diào)速控制電路的連接與控制程序編寫(xiě)；

步進(jìn)電機(jī)控制電路的連接與控制程序編寫(xiě)；

交流伺服驅(qū)動(dòng)的定位控制；

交流伺服機(jī)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試；

直流伺服驅(qū)動(dòng)的定位控制；

直流伺服機(jī)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試；

氣動(dòng)方向控制程序編寫(xiě)；

氣動(dòng)順序動(dòng)作控制程序編寫(xiě)；

氣動(dòng)機(jī)械手控制程序編寫(xiě)；

自動(dòng)生產(chǎn)線控制程序編寫(xiě)。

3.  PLC工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)的安裝及調(diào)試：

本系統(tǒng)選用S7-200PLC作為主控制器，其本身集成RS485通信口具備PPI網(wǎng)絡(luò)通信功能，基于本網(wǎng)絡(luò)通信功能，可完成下列工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線通信技術(shù)訓(xùn)練任務(wù)：PPI網(wǎng)絡(luò)的硬件連接、調(diào)試；PPI網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置、調(diào)試；基于多臺(tái)S7-200 PLC的復(fù)雜PPI網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)程序編寫(xiě)與調(diào)試。

4.  機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試項(xiàng)目：

井式供料單元、三坐標(biāo)銑床加工單元、立體倉(cāng)儲(chǔ)單元、移動(dòng)機(jī)械手搬運(yùn)單及各種工業(yè)傳感器等控制檢測(cè)單元為硬件平臺(tái)，可完成下列機(jī)電設(shè)備安裝和控制的訓(xùn)練任務(wù)：井式供料機(jī)構(gòu)的安裝與調(diào)試；三坐標(biāo)銑削加工機(jī)構(gòu)的安裝與調(diào)試；氣動(dòng)機(jī)械手設(shè)備安裝與調(diào)試；輸送線設(shè)備安裝與調(diào)試。