自动生产线拆装与调试实训装置

JGJD-CZ02 型 自动生产线拆装与调试实训装置 JGJD-CZ02 型实验台设备产品介绍

一、概述
    JGJD-CZ02 型  自动生产线拆装与调试实训装置是一种 * 为典型的机电一体化与自动化产品，是为职业院校、职业教育培训机构而研制的， 装置适合机电一体化、电气自动化等相关专业的教学和培训。装置在接近工业生产制造现场基础上又针对教学及实训目的进行了专门设计的实训教学设备，强化了自动化生产线的安装与调试能力。
     自动生产线拆装与调试实训装置由六部分组成，分别为：供料机构、搬运机构、加工与检测机构、搬运分拣机构、装配机构、成品分拣机构，完成工件上料、搬运、加工、检测、输送、装配、分拣等功能。装置涵盖了自动化类中机电一体化和电气自动化专业中所涉及的 PLC 控制、变频调速、传感检测、气动、步进电机驱动与调速、机械结构安装与系统调试等内容。通过基于该实训系统的使用、训练和培训，能充分锻炼操作者团队协作能力、计划组织能力、自动线安装与调试能力、工程实施能力、职业素养、交流沟通能力、效率、成本和安全意识，引导高职院校自动控制类专业教学改革发展方向，促进工学结合人才培养模式改革与创新，培养可持续发展的满足企业需求的自动化控制高技能人才。

1. 装置的构成：
       JGJD-CZ02 型  自动生产线拆装与调试实训装置由由铝合金导轨式实训台、典型的机电一体化设备的机械部件、 PLC 模块、变频器模块、按钮模块、电源模块、模拟生产设备实训模块、接线端子排和各种传感器、计算机等组成。整体结构采用开放式和拆装式，实训装置用于机械部件组装，可根据现有的机械部件组装生产设备，也可添加机械部件组装其他生产设备，使整个装置能够灵活的按教学或竞赛要求组装具有生产功能的机电一体化设备。模块采用标准结构和抽屉式模块放置架，互换性强；按具有生产性功能和整合学习功能的原则确定模块内容，使教学或竞赛时可方便的选择需要的模块。设备需完全符合电工电子全国职业技能大赛所要求，同时还要求具有可拓展功能，可以组成更加大型的生产模拟系统，以配合各个用户学校不同层次，不同专业的教学及培训要求。
   二、装置的配置：

实训桌

主要元件或型号、规格： 2100×1000×840 mm 数量： 1 张

备注：桌台采用的是 20*80 的铝型材。

1. 触摸屏模块

   主要元件或型号、规格： 7 英寸 ，昆仑通态 数量： 1 块

2. PLC 模块

   主要元件或型号、规格：选用西门子 CPU1214 (AC/DC/RLY) 2 台；西门子 CPU1214 (DC/DC/DC) 2 台；西门子 CPU1214 (DC/DC/DC) 1 台； PC-PPI 通信线 2 根； Profibus-DP 通讯头 5 块；能完成（ 1 ）网络的硬件连接、调试；（ 2 ）网络参数设置、调试；（ 3 ）基于西门子现场总线多台 PLC 的复杂网络数据读写程序编写与调试。 数量： 1 套

3. 变频器模块

   主要元件或型号、规格：西门子 V20 功率≥ 0.37KW 带 BOP 操作面板 数量： 1 套

4. 电源模块

   主要元件或型号、规格：电源总开关（带漏电和短路保护） 1 个，单相电源插座 2 个，安全插座 5 个； 数量： 1 块

5. 按钮模块

   主要元件或型号、规格： 24 V/6 A 一组；急停按钮 1 只，转换开关 2 只，蜂鸣器 1 只，复位按钮黄、绿、红各 1 只，自锁按钮黄、绿、红各 1 只， 24V 指示灯黄、绿、红各 2 只； 数量： 1 套

6. 步进电机驱动模块

   主要元件或型号、规格：由步进电机驱动器、指示灯、开关电源组成 数量： 1 套

7. 供料机构

   主要元件或型号、规格：主要由井式工件库、推料气缸、物料台、光电传感器、磁性开关、电磁阀、支架、机械零部件构成。 数量： 1 套

8. 加工机构

   主要元件或型号、规格：主要由物料台、物料夹紧装置、龙门式二维运动装置、主轴电机、刀具以及相应的传感器、磁性开关、电磁阀、步进电机及驱动器、主轴电机、滚珠丝杆副、支架、机械零部件构成。 数量： 1 套

9. 装配机构

   主要元件或型号、规格：主要由井式供料单元、三工位旋转工作台、平面轴承、冲压装配单元、光电传感器、电感传感器、磁性开关、电磁阀、直流电机及驱动继电器、支架、机械零部件构成。 数量： 1 套

10. 分拣机构

    主要元件或型号、规格：主要由传送带、变频器、三相交流减速电机、磁性开关、电磁阀、调压过滤器、光电传感器、对射传感器、计数器、支架、机械零部件构成。 数量： 1 套

11. 搬运机构

    主要元件或型号、规格：主要由直线电机驱动器、直线导轨、四自由度搬运机械手、定位开关、行程开关、支架、机械零部件构成。

    数量： 1 套

12. 接线端子模块

    主要元件或型号、规格：接线端子和安全插座 数量： 1 块

13. 工件

    主要元件或型号、规格：含大小黑白工件 数量： 1 套

14. 电源线

    主要元件或型号、规格：单相三芯电源线 数量： 4 根

15. 实训导线

    主要元件或型号、规格：强电、弱电连接导线 数量： 1 套

16. 挂线架

    主要元件或型号、规格：无 数量： 1 件

17. PU 气管

    主要元件或型号、规格： Ф4/Ф6 若干 数量： 1 套

18. 气动接头

    主要元件或型号、规格：气动接头 数量： 1 套

19. PLC 编程电缆

    主要元件或型号、规格： PC/PPI 数量： 1 套

20. 配套光盘

    主要元件或型号、规格： PLC 编程软件（ DEMO 版）、使用手册、程序等 数量： 1 套

21. 配套工具

    主要元件或型号、规格：工具箱：十字螺丝刀、大、中、小号；一字螺丝刀，中、小号剥线钳，尖嘴钳，剪刀，电烙铁，验电笔，镊子，活动扳手，内六角扳手（ 8 把） 数量： 1 套

22. 型材电脑桌

    主要元件或型号、规格：无 数量： 1 张

23. 静音气泵 ，主要元件或型号、规格： 0.4 ～ 0.8MPa 数量： 1 台

24. 计算机 ，主要元件或型号、规格：品牌机（自配） 数量： 1 台

25. 技术参数 ：
    1. 交流电源：三相五线 AC 380V±10%  50 Hz 或单相三线 AC220V±5% 50Hz ；
    2. 温度： -10 ～ 40 ℃ ；环境湿度：≤ 90% （ 25℃ ）；
    3. 外形尺寸：长 × 宽 × 高 =2100×1000×840 mm ；
    4. 整机功耗：≤ 1.5 kW ；   
    5. 安全保护措施：具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准。采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线。

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    四、设备结构：
        实训装置台架为铝合金导轨式，实训考核装置 PLC 模块的 I/O 端子、变频器的接线端子、各常用模块与 PLC 的连接端子，均与安全插座连接，使用带安全插头的导线进行电路连接；各指令开关、光电开关、传感器和指示元件的电路，则通过端子排进行连接。插拔线连接电路与端子牌连接电路相结合，既保证学生基本技能的训练、形成和巩固，又保证电路连接的快速、安全和可靠。
    1 、铝合金导轨式实训台：可以安装送料机构、机械手、传输分拣机构。实训模块及 PLC 主机等可以放置在拉出式的支架上。
    2 、触摸屏模块：昆仑通态 TPC7062, 模块材料要求：高强度塑料外壳、重量轻，面板是铝塑板，图案、文字符号采用进口油墨丝印。
    3 、 PLC 模块及变频器模块： PLC 西门子 S7-1200 系列；变频器：西门子 V20 ；模块材料要求：高强度塑料外壳、重量轻，面板是铝塑板，图案、文字符号采用进口油墨丝印。
    4 、电源模块：电源总开关（带漏电和短路保护） 1 个，单相电源插座 2 个，安全插座 5 个；
    按钮模块： 24 V/6 A 、 12 V/2 A 各一组；急停按钮 1 只，转换开关 2 只，蜂鸣器 1 只，复位按钮黄、绿、红各 1 只，自锁按钮黄、绿、红各 1 只， 24V 指示灯黄、绿、红各 2 只；
    5 、一体化接线排：接线排壳体上两侧相对设置有一初级接线区（接线端子）和一次级接线区（安全插座）；接线端子与对应的安全插座通过导电弹性件连接；接线排壳体边缘卷折，设有固定用的螺孔，可以固定在实训桌上。
    6 、井式上料机构：井式工件库 1 件，物料推出机构 1 件，光电传感器 2 只，磁性开关 2 只，单缸气缸 1 只，单控电磁阀 1 只，警示灯 1 只，主要完成将工件库中的工件依次推出。气缸及附属传感器选用 SMC 或其他名牌厂家正规产品。
    7 、气动机械手装置：四自由度气动机械手，气缸及附属传感器选用 SMC ；整个搬运机构能完成四个自由度动作，手臂伸缩、手臂旋转、手爪上下、手爪松紧。气缸及附属传感器选用 SMC 或其他名牌厂家正规产品。
    8 、加工机构：主要由物料台、物料夹紧装置、龙门式二维运动装置、主轴电机、刀具以及相应的传感器、磁性开关、电磁阀、步进电机及驱动器、主轴电机、滚珠丝杆副、支架、机械零部件构成。
    9 、物件包装机构：主要由井式供料单元、三工位旋转工作台、平面轴承、冲压装配单元、光电传感器磁性开关、电磁阀（日本 SMC ）、直流减速电机、支架、机械零部件构成。
    10 、物料分拣装置：传送带通过三相异步电动机驱动，在传送带端点处设计有落料口，通过光电传感器检测物料；传送带上装有三个出料槽，对应位置有电感传感器、光纤传感器等，同时正对料槽位置装有推料气缸，共计三个气缸。传送带采用可拆卸的铝合金支架。气缸及附属传感器选用 SMCSMC 或其他名牌厂家正规产品。
    五、软件及管理系统
    1 、智能制造生产线虚拟仿真系统
    通过本系统软件了解组成智能制造生产线的电气、气动、 PLC 等元件的工作原理并对机电系统的设计、分析进行虚拟仿真。通过选择元件利用符合绘制二维回路图或利用三维模型在系统内实现智能制造的动作而进行虚拟仿真。本系统不仅实现工厂的三维仿真使虚拟现实仿真更加逼真，而且把通过仿真验证的控制逻辑单元可用作监视及控制模块，使能够实现并行工程及软件、硬件的并行设计。
    仿真基本模块包括：
    (1)  反馈控制和顺序控制系统
    (2)  指示灯的与门 (AND) 控制
    (3)  物品传送装置
    (4)  单向气缸控制
    (5)  双缸联动控制
    (6)  带式输送装置系统
    (7)  滚筒式输送装置系统
    (8)  指示灯顺序闪烁回路
    (9)  自动控制标记打印操作控制
    (10)  电梯控制
    (11)  气压控制移动装置
    (12)  工业机器人控制
    (13)  带式传送带实习装置
    (14)  气压传动流水线实验装置
    2 、云智能实验室安全管理系统
    本平台将无线传输、信息处理等物联网技术应用用于自动化远程控制。设备端运行状态、数据参数等上传至云平台。物联网系统的传感层、传输层和应用层关联掌握数据与分析数据。
    (1)  电压、电流等模拟量数据显示
    (2)  输入开关监控，输出开关等数字量控制。
    (3)  远程控制启停状态，给定输出电压值的。
    (4)  显示输入输出电压值的历史数据
    (5)  可按照日期、日间进行查询历史数进行查询。
    (6)  报警信号为 PLC 主机模拟量采集数值或者开关量可以自由设定，如当模拟量输入超过设定电压时产生报警，通过物联网自动化应用软件将报警信号上传到云平台，通过云平台向设置的终端推送报警信号，每台设备可对应多个终端设备。
    (7)  通过手机端可以实现远程控制 PLC 的输出及监视 PLC 的输入状态变化。
    (8)  数据显示画面：画面显示输入电压数值，输出电压监控，开关状态输入，开关控制输出，以及云端连接二维码。
    (9)  联网设置界面：设置现场数据连接云平台后台数据库管理。
    ★3 、 PLC 控制编程仿真软件
    提供一个本设备专用的工件装配流程编辑软件，通过 PLC 下载口与 PLC 进行数据传输，可以将工件的装配流程进行随意编辑，并下发给 PLC 。每组的三个工件盒，每个工件盒的四个工位都可以设置成需要的工件，可选编号、颜色、高度，不同位置可选相同工件。软件配合 PLC 和机器人程序，实现工件装配流程的多样化。

4 、 实验室 智能电源 安全 管理系统

实训室总体智能电源管理系统由主电路、控制电路、检测保护电路、显示电路、语音报警电路等组成 ， 整个实验室配置一套管理系统 。

主要功能：

（ 1 ）上电系统自测

1 ） 主电路及控制电路上电后对线路系统进行输入电压的过压、欠压；线路对地漏电；输出负载过流的检测，任一故障存在电源输出断开。

2 ）故障内容有相应文字显示。

3 ）对故障进行语音报警。

（ 2 ）运行检测保护

1 ）输入过压、欠压、输出过流、漏电，任一故障出现将自动跳闸，实施保护。

2 ）对故障进行语音报警。

3 ）保护阀值可进行现场设置。

（ 3 ）漏电功能测试

1 ）按下漏电测试按钮，装置会自动提供一个漏电测试信号，使保护器跳闸。

2 ）重新进行上电进入自己检测状态，文字显示“开机检测中 ....” ，无故障情况下，实训室智能电源管理系统恢复供电。

（ 4 ）过压保护

1 ）运行中，出现输入过压，实训室智能电源管理系统将跳闸。

2 ）对应的“过压相”进行文字显示。

3 ）语音播报“线路过压，请注意”。

（ 5 ）过流保护

1 ）运行中，三相电源中任一相出现过流，实训室智能电源管理系统将跳闸。

2 ）对应的“过流相”进行文字提示。

3 ）语音播报“线路过流，请注意”

（ 6 ）漏电保护

1 ）运行中，三相中任一相出现漏电，实训室智能电源管理系统将跳闸。

2 ）对“漏电”进行文字显示。

3 ）语音播报“线路漏电，请注意”。

（ 7 ）电源监控

1 ） 可对各相电压进行数值显示及曲线显示，显示精度 ±5V

2 ） 可对各相电流进行数值显示及曲线显示，显示精度 ±

3 ） 高压保护电压设置：设置范围 <300V ，输入 1A; 动作时间： 2-5S ，输入单位 0.1S

4 ） 欠压保护电压设置：设置范围： >154V ，输入单位 1V ；动作时间： 2-5S ，输入单位 0.1S

5 ）过流保护电流设置：设置范围： <20A, 输入单位 0.01A; 动作时间： 0.5-2S ，输入单位 0.1S

5 、教学课件资源
（ 1 ）小型自动化生产线的设计
课件资源具有产品的搬运、检测和传输分拣功能，整个系统由送料单元、机械手搬运单元、步进电机多点定位输送单元和传送带输送分拣单元等组成。具体的项目设计要求如下：
1 ）本设计的要求使用通过触摸屏与控制台按钮操作，控制生产线的自动运行。生产线通电以后，系统自行检测初始状态是否满足运行条件，如不满足则自行复位或手动调整，若满足则触摸屏显示准备就绪；
2 ）在准备就绪的情况下，按下启动按钮，生产线开始按顺序运行，供料单元开始工作，电机驱动转盘将工件送到物料台上；电机运行 10 秒后，若物料台光电开关没有检测到物料，说明已没有物料，开始报警；若检测到物料，则一号搬运机械手开始动作；
3 ）物料台有料，一号机械手臂伸出并下降夹取工件，夹取到工件后机械手上升缩回并旋转到右侧限位；然后机械手伸出下降将工件放到步进电机输送单元的供料台上，一号搬运机械手恢复到初始状态，等待下一次运行；
4 ）当步进电机输送单元传感器检测到供料台工件后，步进电机前往高度检测单元进行检测；到达后通过超声波传感器进行高度检测，检测完毕后；步进电机运行到二号搬运机械手位置；   
5 ）到达二号搬运机械手位置后；二号搬运机械手伸出、爪夹取工件，机架台上升，旋转到右限位，伸出手臂，机架台下降，手爪放松，将工件放到传送带上，同时二号搬运机械手复位；
6 ）当传送带单元传感器检测到工件时，传送带开始工作，根据工件的颜色、材料进行分拣；分拣结束后，供料台回到供料位置，等待下一次运行。
（ 2 ） S7-1200PLC 的认知： S7-1200PLC 简介、 S7-1200PLC 工作原理及运行模式、 S7-1200PLC 特点、 S7-1200PLC 扩展功能、 PLC 应用技术人才培养；
（ 3 ） TIA 博图软件的使用： TIA 博图集成软件开发平台、 TIA 博图集成软件简介、入门实例；
（ 4 ）控制单元的程序设计、指令编写、硬件选型和设计、课后思考与练习等内容。模块至少包括：八路抢答器、三相异步电机的星三角降压启动、运料小车往返控制、十字路口交通灯的控制、电动机组的启停控制、 HMI 控制液体混合、 G120 变频器的电机控制。
（ 5 ）用户手册：包括与 S7-1200 、有关硬件、软件和通信的手册，数量不少于二十多种。

六、实训内容：
1 、气动系统的安装与调试项目：
选用该装置配置的单出杆气缸、单出双杆气缸、旋转气缸等气动执行元件和单控电磁换向阀、双控电磁换向阀和磁性开关等气动控制元件，可完成下列气动技术的工作任务：
项目一 气动方向控制回路的安装； 
项目二 气动速度控制回路的安装；
项目三 摆动控制回路的安装；     
项目四 气动顺序控制回路的安装；
项目五 气动机械手装置的安装；  
项目六 气动系统安装与调试；
2 、电气控制电路的安装和 PLC 程序编写项目：
选用该装置配置的 PLC 模块、变频器模块和指令开关、传感器等，可完成下列 PLC 应用技术工作任务：
项目七 电动机正反转控制电路的连接与控制程序编写；
项目八 电动机调速控制电路的连接与控制程序编写；
项目九 气动方向控制程序编写；   
项目十 气动顺序动作控制程序编写；
项目十一 气动机械手控制程序编写；   
项目十二 皮带输送机控制程序编写；
项目十三 机电一体化设备控制程序编写； 
项目十四 自动生产线控制程序编写。
3 、机电设备安装与调试项目
选用该装置配置的机电一体化设备部件、 PLC 模块、变频器模块和指令开关、传感器等，可完成下列机电设备安装和机电一体化技术的工作任务：
项目十五 传动装置同轴度的调整；  
项目十六 皮带输送机的安装与调整；
项目十七 搬运机械手设备安装与调试；
项目十八 物件分拣设备的安装与调试；
项目十九 送料设备的安装与调试；   
项目二十 自动生产线设备安装与调试。
4 、 自动控制系统安装与调试项目
选用该装置配置的机电一体化设备部件、 PLC 模块、变频器模块和指令开关、传感器等，可完成下列机电设备安装和机电一体化技术的工作任务：
项目二十一 多种传感器的安装与调试；  
项目二十二 机械手的自动控制；
项目二十三 皮带输送机的自动控制；  
项目二十四 机电一体化设备的自动控制；
项目二十五 PLC 控制系统的安装与调试； 
项目二十六 自动生产线的安装与调试。
5. PLC 工业通讯网络的安装及调试
系统选用西门子 PLC 主控制器，基于本网络通信功能，可完成下列工业现场总线通信技术训练任务：
项目二十七 PPI 网络的硬件连接、调试
项目二十八 PPI 网络参数设置、调试
项目二十九基于多台西门子 s7-200PLC 的复杂网络数据读写程序编写与调试 。