现代电气控制系统安装与调试实训装置,网络型MPS柔性制造实训生产线

该装置具有电气控制系统的电路设计、安装和布线，传感器接线与调整、plc编程、模拟量模块应用、人机界面组态、电机驱动（含变频器及对应电机、伺服驱动器及伺服电机、步进电机及驱动器、继电控制与保护、温度控制器、增量型编码器）参数设定、以及典型机床控制电路故障排除等功能。装置中多参量实时手工给定（如速度实时变化给定、温度变化实时给定、距离变化实时给定等），实现了系统控制的实时控制，真实的模拟和反映了工业控制的过程，实训内容广泛、变化多样，是一款典型的职业能力培养设备，通过在该设备上实训，可使学生职业能力得到大幅度提升。

二、 产品特点

1. 本装置是由控制柜、受控对象等组成一个完整系统，具有占地面积小、操作方便、可移动、内部安装有照明设施、操作面板,各控制点和通讯接口均引出到专用的接线板上，使实训更加便捷。

2. 控制元件（如PLC、变频器、接触器等）采用导轨式安装，实训时可根据需要进行合理的调整安装，布线采用工业线槽板前布线方式，设备的进出线采用塑料软管及接头与受控对象进行连接，受控对象采用外置方式便于观察。

3. 本装置采用模块式结构，扩展性强，选择不同的配置、调整系统参数，从而实现控制系统需求。

三、 技术性能

1. 输入电压：三相五线 ～380V±10%  50Hz

2. 工作环境：环境温度范围为-10℃～+40℃  相对湿度＜85%（25℃） 海拔＜2000m

3. 装置容量：＜1kVA

4. 外形尺寸：850mm×800mm ×1800mm

5. 安全保护：具有漏电保护，安全符合国家标准

6.虚拟多用表参数：

交流电压量程档位分：10、50、250、1000

直流电压档位分：0.25、1、2.5、10、50、250、1000

欧姆档分：x1，x10，,100，,1000，,1K，x10K，x100K

电流表档位：50μa、0.5、5、50、500

BATT：1.2-3.6V，RL=12Ω

BUZZ：R×3

红外发射检测功能：垂直角度±15°距离1-30cm

三极管测量孔

四、 产品结构与组成

设备由实训柜体、门板、电气控制元件（组件）、仪表、实训考核单元挂板、典型机床电路挂板、电机单元、运动单元、温度控制组件、网孔挂板等组成。整个系统主要由主令电气及仪表单元、PLC网络组态单元、PLC控制单元、继电控制单元、典型机床电路智能考核单元组成。

1. 实训柜：采用钢结构，带自锁脚轮,作为电气控制系统的机械和电气设备的安装载体，设备可自由灵活的布置和安装。

2. 主令电气及仪表单元：该单元的主要组成部分包括进线电源控制与保护、主令电气控制元件、指示灯、触摸屏、显示仪表、紧急停止按钮等器件。该单元是设备中的控制信号和显示（指示）单元，在整个电气控制系统中，起着向系统中的其他单元提供控制信号的作用。

3. PLC网络组态单元：该单元的主要组成部分包括三菱Q型PLC、三菱FX3U型PLC、模拟量模块、扩展模块、0～20mA标准恒流源、0～10V标准恒压源、数字式显示仪表、伺服驱动器、步进驱动器等。PLC网络组态单元是电气系统程序控制的主要（上位机）控制单元，在整个系统中，起着对输入信号处理和电气控制信号输出等重要作用。

4. PLC控制单元：该单元的主要组成部分包括三菱FX3U型PLC、模拟量模块、扩展模块、0～20mA标准恒流源、0～10V标准恒压源、数字式显示仪表、变频器等。此单元是设备中电气系统程序控制（下位机）的辅助控制单元，对输入的信号进行处理以及输出电气控制信号。

5. 继电控制单元：该单元的主要组成部分包括断路器、熔断器、接触器、中间继电器、热保护继电器、行程开关、时间继电器等。同时还安装由伺服、步进电机驱动的（可相互转换）且装有传感器、微动开关、滚珠丝杠、增量型编码器组成的小车运动装置。此单元可实现基本的电机拖动控制，在整个电气自动控制系统中，起着对PLC控制信号放大和执行的作用，同时也可实现独立的继电拖动功能。

6．典型机床电路智能考核单元：该单元的主要组成部分包括X62W铣床电路、T68镗床电路、电脑智能考核以及PLC改造模块等。该单元通过对典型机床电路故障现象的分析和判断，测量和检查故障点，使用电脑智能考核软件排除故障，完成机床电路的故障检查和排除。

实训内容

（一）实训项目
1、传感器应用技术实训
该系统所使用的传感器数量达四十多个，有电容式的、电感式的、光电式以及电磁式的，每一个都有着各自的特性、发挥着不同的作用，使系统得以可靠工作。学员可通过了解工作中各类传感器的工作特性来加强对这些传感器的感性认识，可使学员快速掌握所学知识。
2、气动应用技术实训
该系统上使用了大量的气动元件，包括多种电控气动阀、多种气动缸、气动夹爪、真空吸盘、真空发生器、过滤减速阀等。在学习这些气动元件时，不但可以单独学习每一种分离元件，而且还可以在学习时了解各种气动元件之间，以及气动元件与其它元件之间，如何配合起来并协调进行工作的。
3、PLC 编程实训
柔性自动化实训系统上八个单元，每个单元由一套PLC控制器单独控制，这使得柔性自动化生产实训装置可以分成若干完全独立的工作机构，使十几个学生可以同时进行学习，而且每个学员都有动手的机会。在该设备上学员不但可以学习PLC的各种技术，而且可以学习综合科技环境下PLC的多种应用。为灵活学习和掌握PLC的各方面知识提供了条件。
4、电气控制电路实训
柔性自动化实训系统有八个工作单元，其电控部分全部按照工业标准和习惯进行设计，并且提供设计图纸和说明书。学员在该设备上可学习电路原理图分析、PLC各I/O地址查对和设备电路连线方法。
5、机械系统调试实训
柔性自动化实训系统上的八个工作单元相对独立，在进行联机调试时，学员需调整单元与单元之间的协调关系，至系统可正常、可靠地运行。这对提高在校学生动手能力有极大帮助。
6、系统维护和故障检测技术实训
设备日常维护的内容和方法，以及系统常见故障分析、排除的方法。
（二）工作任务
1、柔性自动生产线单元的安装与调整
提供的设备功能部件和元器件装配柔性自动生产线：
（1）上料检测单元的安装与调整
（2）搬运单元的安装与调整
（3）加工与检测单元的安装与调整
（4）搬运分拣单元的安装与调整
（5）变频传送单元的安装与调整
（6）安装单元的安装与调整
（7）安装搬运单元的安装与调整
（8）分类单元的安装与调整
（9）柔性自动生产线实训装置安装与调整
2、气动系统的安装与调试
通过配置的气缸、电磁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：
（1）气动方向控制回路的安装与调试
（2）气动速度控制回路的安装与调试
（3）摆动控制回路的安装与调试
（4）气动顺序控制回路的安装与调试
（5）气动横臂机械手装置的安装与调试
（6）气动机械手装置的安装与调试
（7）气动系统安装与调试
3、电气控制电路的安装和PLC编程
通过配置的PLC、变频器、步进电机、交流电机、指令开关和传感器等，可完成下列PLC应用技术工作任务：
（1）电动机正反转控制电路的连接与控制程序编写
（2）电动机变频调速控制电路的连接与控制程序编写
（3）步进电机驱动电路的连接与控制程序编写
（4）气动方向控制程序编写
（5）气动顺序动作控制程序编写
（6）气动机械手控制程序编写
（7）柔性自动生产线控制程序编写
4、柔性自动控制系统的安装与调试
通过调整的供料单元、搬运单元、加工与检测单元、搬运分拣单元、变频传送单元、安装单元、安装搬运单元、分类单元，可完成柔性自动生产线的安装、调试。
5.通过培训、考核，可考察的职业能力
（1）柔性自动生产线的组成、结构与连接
（2）控制系统及应用
（3）气动原理与控制技术应用
（4）PLC与编程方法
（5）变频器控制技术应用
（6）运动控制技术应用
（7）安装、连接、故障诊断与调试

系统组成及配置：

(一)上料检测单元
1、主要组成与功能
由料斗、回转台、导料机构、平面推力轴承、工件滑道、提升装置、检测工件和颜色识别光电开关、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、电气网孔板、直流减速电机、电磁阀及气缸组成，主要完成将工件从回传上料台依次送到检测工位，提升装置将工件提升并检测工件颜色。
（1）料斗：用于存放物料。
（2）回转台：带动物料转动
（3）导料机构：使物料在回转台上能按照设定好的方向旋转，输送工件。
（4）工件滑道：使物料下滑到物料台上。
（5）直流减速电机：用于驱动回转台转动，通过导料机构输送工件。
（6）光电传感器1：输送台上工件的颜色检测、物料检测为光电漫反射型传感器，工件库中有物料时为PLC提供一个输入信号。
（7）光电传感器2：检测物料到达等待抓取位。
（8）磁性传感器：用于气缸的位置检测。当检测到气缸准确到位后将给PLC发出一个到位信号。（磁性传感器接线时注意蓝色接"-"，棕色接"PLC输入端"）。
（9）单杆气缸：由单向气动电控阀控制。当气动电磁阀得电，气缸伸出，同时将物料送至直线移动装置上。
（10）警示灯：系统上电、运行、停止信号指示。
（11）安装支架：用于安装提升气缸及各个检测传感器。
（12）控制按钮板：用于系统的基本操作、单机控制、联机控制。
（13）电气网孔板：主要安装PLC主机模块、空气开关、开关电源、I/O接口板、各种接线端子等。
2、主要技术指标
（1）控制电源：直流24V/4.5A
（2）PLC控制器：西门子
（3）永磁直流减速电机：ZGB60R-45SRZ/458i/8W/24V
（4）电磁阀：4V110-06
（5）调速阀：出气节流式
（6）磁性传感器：D-C73L
（7）单杆气缸：CDJ2B16-75
（8）光电传感器：SB03-1K
（二）搬运单元
1、主要组成与功能
由气动机械手、气动手指、双导杆气缸、回转台、单杆气缸、旋转气缸、磁性传感器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、电气网孔板、多种类型电磁阀组成。主要完成将工件从上料单元搬运到加工单元待料区工位。
（1）气动机械手：完成工件的抓取动作，由双向电控阀控制，手爪放松时磁性传感器有信号输出，磁性开关指示灯亮。
（2）双导杆气缸（双联气缸）：控制机械手臂伸出、缩回，由双向电控气阀控制。
（3）回转台：采用旋转气缸设计，由双向电控气阀控制机械的左、右摆动。
（4）单杆气缸：由单向气动电控阀控制。当气动电磁阀得电，气缸伸出，同时将物料送至等待位。
（5）磁性传感器：用于气缸的位置检测。当检测到气缸准确到位后将给PLC发出一个到位信号。（磁性传感器接线时注意蓝色接"-"，棕色接"PLC输入端"）。
（6）开关电源：完成整个系统的供电任务。
（7）I/O接口板：完成PLC信号与传感器、电磁信号、按钮之间的转接。
（8）控制按钮板：用于系统的基本操作、单机控制、联机控制。
（9）安装支架：用于安装提升气缸及各个检测传感器。
（10）电气网孔板：主要安装PLC主机模块、空气开关、开关电源、I/O接口板、各种接线端子等。
2、主要技术指标
（1）控制电源：直流24V/4.5A
（2）PLC控制器（西门子）
（3）电磁阀：4V110-06-DC4V120-06-DC4V130-06-DC
（4）调速阀：出气节流式
（5）磁性传感器：D-C73LD-A73D-Z93
（6）气动机械手：MHZ2-16D
（7）旋转气缸：MSQB20R
（8）双联气缸：CXSM15-100
（9）单杆气缸：CDJ2KB16-45
（三）加工与检测单元
1、主要组成与功能
由6工位回转工作台、刀具库（3种刀具）、升降式加工系统、加工组件、检测组件、步进驱动器、三相步进电机、光电传感器、接近开关、开关电源、平面推力轴承、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、电气网孔板、通讯接口板、直流减速电机、多种类型电磁阀及气缸组成，回转工作台有六个旋转工位，加工站主要完成工件的加工（钻孔、铣孔），并进行工件检测。
（1）单杆气缸：检测单杆气缸进行深度测量，单向电控气阀控制。当电控气阀得电，气缸升出，检测打孔深度。
（2）薄型双导杆气缸：刀具主轴电机的上升与下降由薄型双导杆气缸控制，气缸动作由单向电控气阀控制。
（3）辅助加工装置：由单杆气缸推动顶杆机构，实现对工件的夹紧。
（4）电感传感器：转盘旋转到位检测，在工位到位后传感器信号输出。（接线注意棕色接"+"、蓝色接"-"、黑色接输出）
（5）光电传感器：用于检测工件的正常与否，当工件为正常时，传感器有信号输出；反之，无输出。（接线注意棕色接"+"、蓝色接"-"、黑色接输出）
（6）步进电机：采用步进电机旋转，进行刀具库的选择。
（7）加工电机：采用直流电机旋转，模拟钻头轴转动，模拟绞刀扩孔等完成工件的三刀具加工。
（8）搬运装置：装置上设有六个工位，分别为：待料工位、加工工位、检测工位、中转工位，工件的工位转换，由电感传感器定位，直流减速电机控制。
2、主要技术指标
（1）控制电源：直流24V/4.5A
（2）PLC控制器：西门子
（3）步进电机驱动器：三相驱动输出，电流≥5A,细分≥10000步/圈
（4）步进电机：573J09轴长：30mm6A
（5）直流减速电机（加工电机）：ZGB60R-45SRZ/458i/8W/DC24V
（6）直流减速电机（搬运装置）：ZGA25RP37.9i/DC24V/rpm:120
（7）电磁阀：4V110-06
（8）透明继电器：ARM2F-L/DC24V带灯
（9）调速阀：出气节流式
（10）磁性开关：D-C73L、D-A73L
（11）气缸：CDJ2B16-45MGPM16-75CDJ2KB16-45
（12）光电开关：E3Z-LS61
（13）电感传感器（搬运装置）：LG8-1K
（14）电感传感器（刀具）：LE4-1K
（四）搬运分拣单元
1、主要组成与功能
由摆台、无杆气缸、薄型气缸、气动手指、推料气缸、磁性传感器、废料存储器、工业导轨、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、电气网孔板、多种类型电磁阀组成，主要完成根据上一站的加工完成信号和废料信号，完成废料分拣、搬运任务。工件搬运到成品输送线上或搬运到废料盒处，摆台返回原位等待下一个工件。
（1）摆台：由薄型气缸控制，实现三个位置向左、中间、向右的摆动。
（2）前臂单杆气缸：控制摆台前臂上下动作，由单向电控阀控制，电磁阀得电，前臂底下。
（3）电磁阀：用于控制各个气缸的升出、缩回动作。
（4）推料气缸：完成废料的分拣任务。
（5）废料存储器：系统检测为废料的工件，分拣出来，由推料气缸将工件推入废料存储器内。
（6）气动手指：完成工件的夹取任务。
2、主要技术指标
（1）控制电源：直流24V/4.5A
（2）PLC控制器:西门子
（3）电磁阀：4V110-064V120-064V130C-06
（4）调速阀：出气节流式
（5）磁性开关：D-C73LD-A73LZ73L
（6）气缸：CDJ2B16-30CY3RG20-600MDU25-50DM
（7）气动手指：MHZ2-16D
（8）浮动接头：SC-20-F/M6*1
（五）传送分拣单元
1、主要组成与功能
由直线皮带输送线、分拣料槽、旋转气缸、变频器、三相交流减速电机、光电传感器、光纤传感器、颜色传感器、电磁阀、开关电源、按钮、I/O接口板、通讯接口板、电气网孔板等组成，主要完成将材料颜色不合格的工件分拣出来，同时将合格产品传送至下一站。
（1）直线皮带输送线：主要完成将物料输送到相应的位置
（2）分拣料槽：完成将材料颜色不合格的工件分拣出来
（3）旋转气缸：将物料导入料槽，由单向电控气阀控制。
（4）变频器：控制交流电机，实现。
（5）三相交流减速电机：驱动传送带转动，由变频器控制。
（6）光电传感器：当有物料到放入时，给PLC一个输入信号。（接线注意棕色接"+"、蓝色接"-"、黑色接输出）。
（7）光电传感器：检测上一单元的物料。
（8）光纤传感器：物料经过时检测物料的颜色。
（9）颜色传感器：物料经过时检测物料的颜色。
2、主要技术指标
（1）控制电源：直流24V/4.5A
（2）PLC控制器:西门子
（3）变频器：MM420功率：0.37KW
（4）三相交流减速电机：41K25GN-S3/4GN10K
（5）电磁阀：4V110-06
（6）调速阀：出气节流式
（7）磁性开关：D-A93L
（8）气缸：MSQB10R
（9）光电传感器：SB03-1K
（10）光纤传感器：E3X-NA11E32-DC200
（11）色标传感器：KT3W-N1116
（六）搬运安装单元
1、主要组成与功能
由平移工作台、塔吊臂、机械手、齿轮齿条传动、工业导轨、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、电气网孔板、多种类型电磁阀及气缸组成，主要完成将上站工件拿起放入安装平台，等待安装站将小工件安装到位后，将装好工件拿起放下站。
（1）机械手：与塔吊臂结合一起，用于夹取工件。
（2）齿轮齿条传动：完成平移工作台左右移动
（3）工业导轨：辅助平移工作台左右移动
（4）电磁阀组：用于控制各个气缸的升出、缩回动作。
（5）磁性传感器：用于气缸的位置检测。当检测到气缸准确到位后将给PLC发出一个到位信号。（磁性传感器接线时注意蓝色接"-"，棕色接"PLC输入端"）。
（6）单杆气缸：由单向气动电控阀控制。当气动电控阀得电，气缸缩回，同时塔吊臂下降与机械手爪组合完成工件的夹取。
（7）警示灯：系统上电、运行、停止信号指示。
（8）安装支架：用于安装提升气缸及各个检测传感器。
（9）控制按钮板：用于系统的基本操作、单机控制、联机控制。
（10）电气网孔板：主要安装PLC主机模块、空气开关、开关电源、I/O接口板、各种接线端子等。
2、主要技术指标
（1）控制电源：直流24V/4.5A
（2）PLC控制器:西门子
（3）电磁阀：4V110-06、4V120-06、4V130C-06
（4）调速阀：出气节流式
（5）磁性传感器：D-C73L
（6）单杆气缸：CDJ2B16-75
（7）气缸：CDM2B20-30CDU20-50DCDU20-90D
（8）气动手指：MHZ2-16D
（七）安装单元
1、主要组成与功能
由吸盘机械手、摇臂部件、旋转气缸、料仓换位部件、工件推出部件、真空发生器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、电气网孔板、多种类型电磁阀及气缸组成，主要完成选择要安装工件的料仓，将工件从料仓中推出，将工件安装到位。
（1）吸盘机械手：用于真空原理吸取物料。
（2）摇臂部件：带动吸盘机械手前后摆动。
（3）旋转气缸：摇臂部件的执行机构。
（4）料仓换位部件：用于黑白工件的选择。
（5）工件推出部件：将黑白工件推出。
（6）磁性传感器：用于气缸的位置检测。当检测到气缸准确到位后将给PLC发出一个到位信号。（磁性传感器接线时注意蓝色接"-"，棕色接"PLC输入端"）。
（7）单杆气缸1：由单向气动电控阀控制。当气动电控阀得电，气缸伸出，进行料仓换位。
（8）单杆气缸2：由单向气动电控阀控制。当气动电控阀得电，气缸伸出，将黑白小工件推出。
（9）安装支架：用于安装提升气缸及各个检测传感器。
（10）控制按钮板：用于系统的基本操作、单机控制、联机控制。
（11）电气网孔板：主要安装PLC主机模块、空气开关、开关电源、I/O接口板、各种接线端子等。
2、主要技术指标
（1）控制电源：直流24V/4.5A
（2）PLC控制器:西门子
（3）电磁阀：4V110-064V120-064V130C-06
（4）调速阀：出气节流式
（5）磁性传感器：D-C73L
（6）单杆气缸：CDJ2B16-60CDRQ2BS20-180C
（八）分类单元
1、主要组成与功能
由滚珠丝杠、滑杆推出部件、分类料仓、步进电机、步进驱动器、电感传感器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、电气网孔板、多种类型电磁阀及气缸组成，主要完成按工件类型分类，将工件推入料仓。
（1）滑杆推出部件：用于将上站搬运过的物料推入相应的仓位里。
（2）分类料仓：存储机构。
（3）步进电机：分别控制X、Y两轴滚珠丝杆完成仓储位置选择。
（4）步进驱动器：步进电机的执行机构。
（5）电感传感器：用于X轴左限位。
（6）磁性传感器：用于气缸的位置检测。当检测到气缸准确到位后将给PLC发出一个到位信号。（磁性传感器接线时注意蓝色接"-"，棕色接"PLC输入端"）。
（7）单杆气缸：由单向气动电控阀控制。当气动电控阀得电，气缸伸出，同时将物料推出送至相应的仓储位。
（8）安装支架：用于安装拖链及各个限位开关。
（9）控制按钮板：用于系统的基本操作、单机控制、联机控制。
（10）电气网孔板：主要安装PLC主机模块、空气开关、开关电源、I/O接口板、各种接线端子等。
2、主要技术指标
（1）控制电源：直流24V/4.5A
（2）PLC控制器:西门子
（3）步进电机：42J1834-810
（4）步进电机驱动器：二相驱动输出，电流≥1A,细分≥12800步/圈
（5）电磁阀：4V110-06
（6）调速阀：出气节流式
（7）磁性传感器：D-C73L
（8）单杆气缸：CDJ2B16-45
（9）限位开关：V-155-1C25
（10）电感传感器：GKB-M0524NA
（九）主控单元
1、主要组成与功能
采用了先进的总线控制方式，增配有主控PLC、工业触摸屏、MCGS工业组态监控软件、MES生产制造管理软件等，系统更加完整性，更能展现工业现场的工作状态及现代制造工业的发展方向。
MCGS工业组态监控软件：当八个站全部进入联网状态时，管理员能够通过组态监控机中各种组态按钮方便的控制整个系统的运行、暂停、继续、停止等等；另外也可以控制单个站的运行、暂停、继续、停止等等。每个站的工作状态以及工件的材质、颜色等在监控画面上也能够清楚的看到。
MES生产制造管理软件：在整个系统的生产过程中，由MES生产管理系统制定下达各项生产计划任务，并实时地反映在MES上位机的监控画面上。下层制造系统将整个系统的工作状态及当前工件加工状态作自动统计，并实时传输到生产管理系统MES。具有计划、调度和实时监控等功能。能够实现和系统组态监控软件的集成，实时监视生产线的生产情况。
2、主要技术指标
（1）控制电源：直流24V/4.5A
（2）PLC控制器:西门子S7-300

系统配置清单