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2021年6月7日

運動控制綜合設(shè)計實訓(xùn)裝置,運動控制實訓(xùn)設(shè)備

SBPJW-2B型運動控制綜合設(shè)計實訓(xùn)裝置

一、概述

針對各高等院校須同時開設(shè)"可編程控制器(PLC)"機電一體化等教學(xué)的需求本企業(yè)研發(fā)了自動化綜合設(shè)計實訓(xùn)裝置，它集可編程控制器、通信編程器、模擬控制實驗板、實物于一體，可直觀地進行單片機原理及各個應(yīng)用領(lǐng)域的實驗、多個 PLC 實際應(yīng)用的模擬實驗及實物對象實驗實訓(xùn)，同時也為高層次的機電一體化綜合設(shè)計開發(fā)實驗、實訓(xùn)提供良好的條件。為了結(jié)合教學(xué)要求，設(shè)計過程中參考了國內(nèi)多種教材，從中精選出最具典型性的實驗項目適合各高等院校開設(shè)的"單片機數(shù)據(jù)通信技術(shù)"、"可編程控制器技術(shù)"、"可編程控制器及其應(yīng)用"、電氣控制技術(shù)、機電一體化技術(shù)、運動控制技術(shù)等課程的實驗實訓(xùn)教學(xué)。

二、系統(tǒng)特點

(1)可靠性、靈活性強提供實驗所需的+24V 直流電源，設(shè)計時將容易損壞的功能及對學(xué)生沒有技能要求的線路直接接好，保證設(shè)備的可靠性。設(shè)有電流型漏電保護器充分保證人身安全。學(xué)生可充分利用面板上的資源進行實驗，靈活方便。

(2)直觀性強面板布局合理、圖線清晰分明，板上印有必需的文字說明，學(xué)生在沒有說明書的情況下也可完成所有的實驗。在保證接線正確、編制程序無誤的情況下，只要細心地操作，就能形象、直觀地顯示程序執(zhí)行的過程和結(jié)果，從而檢驗編程的正確性。

(3)采用先進、易用的PLC 配備多種德國西門子主流可編程控制器和通信模塊，配套西門子通信編程電纜。

(4)組態(tài)棒圖教學(xué) 采用MCGS 工控組態(tài)軟件，所有實驗都已編輯出形象直觀、動感強、教學(xué)效果好的組態(tài)棒圖，進行實驗動態(tài)跟蹤教學(xué)。

（5）實驗對象形象逼真，接近工業(yè)現(xiàn)場的實際應(yīng)用，通過本裝置的訓(xùn)練，學(xué)生很快就能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的工作。

（6）實訓(xùn)項目齊全，含數(shù)字量、模擬量、變頻調(diào)速、觸摸屏、網(wǎng)絡(luò)通訊等。

三、技術(shù)性能指標(biāo)

1.輸入電壓：三相四線制 380V±10%50Hz

2.工作環(huán)境：環(huán)境溫度范圍為-5～+40℃，相對溫度＜85%(25℃)

3.裝置容量：＜1.5KVA

4.尺寸：長 x 寬 x 高>1800×650×1650mm

四、系統(tǒng)配置

該電氣綜合實訓(xùn)平臺包括由單面立式網(wǎng)孔板、電源模塊、多種PLC編程模塊、按鈕指示燈模塊、搬運、溫控檢測、從站系統(tǒng)、觸摸屏、變頻器及三相電機機組等組成環(huán)節(jié)，涉及到氣動控制、機械、傳感器應(yīng)用、PLC控制和組網(wǎng)、步進電機位置控制、交流伺服控制等多門綜合技術(shù)。系統(tǒng)中的每個環(huán)節(jié)可設(shè)計成單個可以自由移動的模塊工作站，方便師生自主設(shè)計組合成各種類型的實訓(xùn)；該套設(shè)備應(yīng)包括：

1.實訓(xùn)控制屏：

1.1屏體：屏體采用優(yōu)質(zhì)鋼材制作而成，厚度 1.5mm，優(yōu)質(zhì)鋁合金封邊條，整體美觀大方。系統(tǒng)模塊安裝區(qū)采用半自動拉出式的抽屜結(jié)構(gòu)、可設(shè)計成單、雙系統(tǒng)控制樣式，可自由移動。在合理的區(qū)域配置好電線槽及合理的工具箱。

1.2操作面板：設(shè)置了"啟動"、"停止"、"復(fù)位"、"急停"等按鈕和指示燈。

1.3電源模塊

（1）需提供 AC380V、AC220V、DC24V/10A、DC±5V/1A、、DC±12V/1A 電源、總電源由鑰匙開關(guān)、啟停按鈕控制，電網(wǎng)電壓由指針式交流電壓表監(jiān)示。設(shè)有漏電保護空氣開關(guān)、電壓型漏電保護器、電流型漏電保護器。

（2）提供三相自動重合閘保護裝置功能，如控制屏出現(xiàn)電源異常使系統(tǒng)電壓或電流超過保護電路的極限值時，系統(tǒng)立即切斷電源，對人身安全起到保護作用。

（3）提供兩路三相四線 380V 電源進線，一路正常工作電源，一路備用電源，裝有微機保護裝置，電源自動投入裝置。

（4）為確保操作者的安全，對設(shè)備設(shè)有足夠的安全保護；對電源均有監(jiān)視及保護等功能，總電源處設(shè)有可靠的接地保護，過流保護、短路保護、過載保護、過壓保護，欠壓保護、斷相保護，缺相保護、錯相保護等安全措施，參數(shù)選用可整定，使用安全可靠。

2.中型PLC可編程控制器實驗系統(tǒng)：

（1）CPU 1215C DC/DC/DC 可編程控制器：125 KB 工作存儲器；24VDC 電源，板載 DI14 x 24VDC 漏型/源型，DQ10 x 24VDC 及 AI2 和 AQ2；板載 6 個高速計數(shù)器和 4 個脈沖輸出；0.04 ms/1000 條指令。

（2）數(shù)字量輸入輸出模塊：數(shù)字量輸入/輸出模塊 DI16 x 24VDC 漏型/源型及 DQ16 x 24VDC；可組態(tài)輸入延時；

（3）模擬量輸入輸出模塊：模擬量 I/O 模塊 AI4 + AQ2；插入式端子排；輸入：13 位， 2.5V、5V、10V，0 到 20mA；可選擇頻率抑制；可選擇濾波；診斷可組態(tài)；輸出：+/-10V，0 到20mA；診斷可組態(tài)；

（4）通信模塊：CM 1241帶有 RS422/RS485 接口的通信模塊；

（5）電源模塊：PM1207采用和可編程控制器同一品牌（西門子），負載電源電壓 120/230VAC:24VDC/2.5A； (6)存儲卡4M及通信編程電纜。

3.PLC可編程控制器實驗系統(tǒng)(配一套)

（1）CPU 1511C-1 PN 可編程控制器：帶顯示屏的 CPU；工作存儲器可存儲 175 KB 代碼和1 MB 數(shù)據(jù)；位指令執(zhí)行時間 60 ns，帶 DI16/DQ16，AI5/AQ2，數(shù)字量輸入模塊 DI 16xDC24V，；數(shù)字量輸出模塊 DQ 16xDC24V/0.5A；模擬量輸入模塊 AI 4xU/I、AI 1xRTD，16 位，；模擬量輸出模塊 AQ 2xU/I，16 位；6 個通道用于計數(shù)與測量，頻率輸出（最高 100 kHz)；

（2）數(shù)字量輸入輸出模塊：數(shù)字量輸入模塊 DI16 x 24VDC；數(shù)字量輸出模塊 DQ16 x 24VDC/0.5A；每組 4A ；

（3）模擬量輸入輸出模塊：模擬量輸入模塊 AI4 x U/I/RTD/TC 16 位；帶有 RTD 測量功能；共模電壓 10 V；；模擬量輸出模塊 AO2 x U/I 16 位；

（4）通信模塊：通信模塊：CM PtP RS422/485 BA_1 具有 RS422/485 接口的通信模塊；

（5）電源模塊：PM1507采用和可編程控制器同一品牌（西門子），負載電源電壓 120/230VAC:24VDC/3A； (6)存儲卡4M及通信編程電纜。

4.觸摸屏配有 MCGS 7 寸 TPC7062TI 觸摸屏，分辨率 800×480，具備以太網(wǎng)接口。可以在觸摸屏上面設(shè)置動作的任意變量，通過 PLC 采集，將數(shù)據(jù)結(jié)果顯示在畫面上面。另外還可以進行信息的存儲，查詢等功能。

5.變頻器采用西門子 G120C （以太網(wǎng)通訊） 0.75KW 變頻器，三相 380V 輸入，訂貨號： 6SL3210-1KE12-3UF2；配備BOP 基本操作面板及 DP 通訊模塊，同時配備DQ20-1 三相交流電機一臺，電機安裝于專用的不銹鋼電機導(dǎo)軌上面。

6.搬運模塊驅(qū)動機構(gòu)由伺服電機及伺服電機驅(qū)動器。定位執(zhí)行機構(gòu)，傳動軸均為滾珠絲桿傳動，傳動平穩(wěn)，可實現(xiàn)前后兩方向的運動，觸摸屏、上位機軟件可以直接管理存取對象的出/入庫、統(tǒng)計分類等工作。采用西門子系列 PLC 控制，接線端口，實訓(xùn)桌等。急停按鈕和啟動/接止按鈕�？刂泼姘逵蓴�(shù)碼顯示、狀態(tài)顯示和三維運動機械手動操作按鈕組成，完成對出/入庫的手動控制操作。對象可自由縮進和伸出，有利于利用實驗室空間

7.倉儲單元

1）功能：倉儲單元在本系統(tǒng)中的最末單元，完成對上一單元搬運來的工件對應(yīng)系統(tǒng)的結(jié)果把工件放入不同的庫位。定位到立體庫臺的各個庫位。

2）組成：主要由搬運手臂裝置和立體庫兩大機構(gòu)組成，再結(jié)合固定支架，電磁閥組，采用西門子系列 PLC 控制，接線端口，實訓(xùn)桌等。

8.電機導(dǎo)軌、光碼盤測速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表具有電壓反饋信號；同時設(shè)有光電編碼信號輸出，包括 A、B 兩個通道；能夠完成各種速度開/閉環(huán)及定位實訓(xùn)。能保證電機與編碼盤之間連接的同心度不超過±5 絲，電機運行噪聲小，實訓(xùn)參數(shù)典型，能較好滿足實訓(xùn)要求。在導(dǎo)軌面板上設(shè)有五位數(shù)顯轉(zhuǎn)速表，顯示當(dāng)前轉(zhuǎn)速。包含光碼盤測速系統(tǒng)（配有歐姆龍 1024 光電編碼器）、數(shù)顯轉(zhuǎn)速表及固定電機的不銹鋼導(dǎo)軌等。不銹鋼導(dǎo)軌平整度好，無應(yīng)力變形，加工精細，同心度好，互換性好。

9.小車運動控制實訓(xùn)模塊:能同時實現(xiàn)小車運動控制實驗，定位及定時、往返控制等，也能實現(xiàn)電機的常規(guī)控制。

10.溫度控制模塊:溫度的控制過程必須能將溫度檢測傳感器采集的內(nèi)、外部環(huán)境溫度與設(shè)定溫度值進行比較， PLC 模擬量模塊根據(jù)溫差值輸出模擬量來控制加熱器電壓從而控制加熱的快慢，根據(jù)溫差值給出風(fēng)機相應(yīng)信號來切換風(fēng)機的高速、低速、停止三種運行模式。光照控制是根據(jù)溫差值及內(nèi)外光照信號來控制遮陽網(wǎng)的動作。整個實訓(xùn)過程既可以通過上位機軟件進行控制和實時監(jiān)控又可進行手動控制。對象可自由縮進和伸出，有利于利用實驗室空間。

11.運動控制開發(fā)測試儀

（1）轉(zhuǎn)矩測量范圍 0～2N.m，精度不低于 3%；

（2）轉(zhuǎn)速測量范圍 0～3000r/min，精度不低于 0.2%；

（3）能夠完成常規(guī)加載、M-S 加載功能；

（4）能夠?qū)崟r顯示負載特性曲線，自動記錄并顯示測量數(shù)據(jù)，顯示采用 4.3 寸彩色圖形液晶，測試的實驗數(shù)據(jù)（為了使繪制 M-S 曲線更加圓滑，液晶屏上面顯示不少于 20 組轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩數(shù)據(jù)）等。

12.PLC 控制基礎(chǔ)模塊完成搶答器、音樂噴泉、裝配流水線、交通燈、水塔水位、天塔之光、自動裝料車、傳送帶、多種液體混合、郵件分揀、自動軋鋼、機械手、三層電梯、LED 數(shù)碼顯示、步進電機、繼電接觸控制。

13.可移動式豪華電腦桌，設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)輕巧，非常牢固、美觀，多重利用，可用于學(xué)生上課，當(dāng)課桌用，非常實用，優(yōu)于普通的型材結(jié)構(gòu)的電腦桌。