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2024年6月10日

運(yùn)動(dòng)控制綜合設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)裝置,運(yùn)動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)設(shè)備

SBPJW-2B型運(yùn)動(dòng)控制綜合設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)裝置

一、概述

針對(duì)各高等院校須同時(shí)開設(shè)"可編程控制器(PLC)"機(jī)電一體化等教學(xué)的需求本企業(yè)研發(fā)了自動(dòng)化綜合設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)裝置，它集可編程控制器、通信編程器、模擬控制實(shí)驗(yàn)板、實(shí)物于一體，可直觀地進(jìn)行單片機(jī)原理及各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)、多個(gè) PLC 實(shí)際應(yīng)用的模擬實(shí)驗(yàn)及實(shí)物對(duì)象實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，同時(shí)也為高層次的機(jī)電一體化綜合設(shè)計(jì)開發(fā)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)提供良好的條件。為了結(jié)合教學(xué)要求，設(shè)計(jì)過(guò)程中參考了國(guó)內(nèi)多種教材，從中精選出最具典型性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目適合各高等院校開設(shè)的"單片機(jī)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(jī)電一體化技術(shù)、運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)等課程的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)。

二、系統(tǒng)特點(diǎn)

(1)可靠性、靈活性強(qiáng) 提供實(shí)驗(yàn)所需的+24V 直流電源，設(shè)計(jì)時(shí)將容易損壞的功能及對(duì)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(hù)器充分保證人身安全。學(xué)生可充分利用面板上的資源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，靈活方便。

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

(3)采用先進(jìn)、易用的PLC 配備多種德國(guó)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(shí)驗(yàn)都已編輯出形象直觀、動(dòng)感強(qiáng)、教學(xué)效果好的組態(tài)棒圖，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)跟蹤教學(xué)。

（5）實(shí)驗(yàn)對(duì)象形象逼真，接近工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用，通過(guò)本裝置的訓(xùn)練，學(xué)生很快就能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的工作。

（6）實(shí)訓(xùn)項(xiàng)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(duì)溫度＜85%(25℃)

3.裝置容量：＜1.5KVA

4.尺寸：長(zhǎng) x 寬 x 高>1800×650×1650mm

四、系統(tǒng)配置

該電氣綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)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(yùn)、溫控檢測(cè)、從站系統(tǒng)、觸摸屏、變頻器及三相電機(jī)機(jī)組等組成環(huán)節(jié)，涉及到氣動(dòng)控制、機(jī)械、傳感器應(yīng)用、PLC控制和組網(wǎng)、步進(jìn)電機(jī)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(gè)環(huán)節(jié)可設(shè)計(jì)成單個(gè)可以自由移動(dòng)的模塊工作站，方便師生自主設(shè)計(jì)組合成各種類型的實(shí)訓(xùn)；該套設(shè)備應(yīng)包括：

1.實(shí)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(dòng)拉出式的抽屜結(jié)構(gòu)、可設(shè)計(jì)成單、雙系統(tǒng)控制樣式，可自由移動(dòng)。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(dòng)"、"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(hù)空氣開關(guān)、電壓型漏電保護(hù)器、電流型漏電保護(hù)器。

（2）提供三相自動(dòng)重合閘保護(hù)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(guò)保護(hù)電路的極限值時(shí)，系統(tǒng)立即切斷電源，對(duì)人身安全起到保護(hù)作用。

（3）提供兩路三相四線 380V 電源進(jìn)線，一路正常工作電源，一路備用電源，裝有微機(jī)保護(hù)裝置，電源自動(dòng)投入裝置。

（4）為確保操作者的安全，對(duì)設(shè)備設(shè)有足夠的安全保護(hù)；對(duì)電源均有監(jiān)視及保護(hù)等功能，總電源處設(shè)有可靠的接地保護(hù)，過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)，欠壓保護(hù)、斷相保護(hù)，缺相保護(hù)、錯(cuò)相保護(hù)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)：

（1）CPU 1215C DC/DC/DC 可編程控制器：125 KB 工作存儲(chǔ)器；24VDC 電源，板載 DI14 x 24VDC 漏型/源型，DQ10 x 24VDC 及 AI2 和 AQ2；板載 6 個(gè)高速計(jì)數(shù)器和 4 個(gè)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(shí)；

（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(fù)載電源電壓 120/230VAC:24VDC/2.5A； (6)存儲(chǔ)卡4M及通信編程電纜。

3.PLC可編程控制器實(shí)驗(yàn)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(chǔ)器可存儲(chǔ) 175 KB 代碼和1 MB 數(shù)據(jù)；位指令執(zhí)行時(shí)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(gè)通道用于計(jì)數(shù)與測(cè)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(cè)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(fù)載電源電壓 120/230VAC:24VDC/3A； (6)存儲(chǔ)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�？梢栽谟|摸屏上面設(shè)置動(dòng)作的任意變量，通過(guò) PLC 采集，將數(shù)據(jù)結(jié)果顯示在畫面上面。另外還可以進(jìn)行信息的存儲(chǔ)，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(hào)： 6SL3210-1KE12-3UF2；配備BOP 基本操作面板及 DP 通訊模塊，同時(shí)配備DQ20-1 三相交流電機(jī)一臺(tái)，電機(jī)安裝于專用的不銹鋼電機(jī)導(dǎo)軌上面。

6.搬運(yùn)模塊驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)及伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)軸均為滾珠絲桿傳動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)，可實(shí)現(xiàn)前后兩方向的運(yùn)動(dòng)，觸摸屏、上位機(jī)軟件可以直接管理存取對(duì)象的出/入庫(kù)、統(tǒng)計(jì)分類等工作。采用西門子系列 PLC 控制，接線端口，實(shí)訓(xùn)桌等。急停按鈕和啟動(dòng)/接止按鈕。控制面板由數(shù)碼顯示、狀態(tài)顯示和三維運(yùn)動(dòng)機(jī)械手動(dòng)操作按鈕組成，完成對(duì)出/入庫(kù)的手動(dòng)控制操作。對(duì)象可自由縮進(jìn)和伸出，有利于利用實(shí)驗(yàn)室空間

7.倉(cāng)儲(chǔ)單元

1）功能：倉(cāng)儲(chǔ)單元在本系統(tǒng)中的最末單元，完成對(duì)上一單元搬運(yùn)來(lái)的工件對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的結(jié)果把工件放入不同的庫(kù)位。定位到立體庫(kù)臺(tái)的各個(gè)庫(kù)位。

2）組成：主要由搬運(yùn)手臂裝置和立體庫(kù)兩大機(jī)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(shí)訓(xùn)桌等。

8.電機(jī)導(dǎo)軌、光碼盤測(cè)速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表具有電壓反饋信號(hào)；同時(shí)設(shè)有光電編碼信號(hào)輸出，包括 A、B 兩個(gè)通道；能夠完成各種速度開/閉環(huán)及定位實(shí)訓(xùn)。能保證電機(jī)與編碼盤之間連接的同心度不超過(guò)±5 絲，電機(jī)運(yùn)行噪聲小，實(shí)訓(xùn)參數(shù)典型，能較好滿足實(shí)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(cè)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(jī)的不銹鋼導(dǎo)軌等。不銹鋼導(dǎo)軌平整度好，無(wú)應(yīng)力變形，加工精細(xì)，同心度好，互換性好。

9.小車運(yùn)動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)模塊:能同時(shí)實(shí)現(xiàn)小車運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)，定位及定時(shí)、往返控制等，也能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的常規(guī)控制。

10.溫度控制模塊:溫度的控制過(guò)程必須能將溫度檢測(cè)傳感器采集的內(nèi)、外部環(huán)境溫度與設(shè)定溫度值進(jìn)行比較， PLC 模擬量模塊根據(jù)溫差值輸出模擬量來(lái)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(jī)相應(yīng)信號(hào)來(lái)切換風(fēng)機(jī)的高速、低速、停止三種運(yùn)行模式。光照控制是根據(jù)溫差值及內(nèi)外光照信號(hào)來(lái)控制遮陽(yáng)網(wǎng)的動(dòng)作。整個(gè)實(shí)訓(xùn)過(guò)程既可以通過(guò)上位機(jī)軟件進(jìn)行控制和實(shí)時(shí)監(jiān)控又可進(jìn)行手動(dòng)控制。對(duì)象可自由縮進(jìn)和伸出，有利于利用實(shí)驗(yàn)室空間。

11.運(yùn)動(dòng)控制開發(fā)測(cè)試儀

（1）轉(zhuǎn)矩測(cè)量范圍 0～2N.m，精度不低于 3%；

（2）轉(zhuǎn)速測(cè)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(shí)顯示負(fù)載特性曲線，自動(dòng)記錄并顯示測(cè)量數(shù)據(jù)，顯示采用 4.3 寸彩色圖形液晶，測(cè)試的實(shí)驗(yàn)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?cái)?shù)據(jù)）等。

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

13.可移動(dòng)式豪華電腦桌，設(shè)計(jì)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(shí)用，優(yōu)于普通的型材結(jié)構(gòu)的電腦桌。