1、概述
自动生产线实验实训考核试验台是一种最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，它适合机电一体化、电气自动化等相关专业的教学和培训。它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。
自动生产线实训考核装备系统集成，由1）、供料单元2）、加工单元3）、装配单元4）、分拣单元5）、输送单元等组成
该装置应能完成：1）、货物的自动供给2）、货物的自动识别分拣3）、机械手搬运4）、自动装配5）、货物的自动加工操作等全过程。同时对系统的运行过程实行全程动作状态监控及数据监控，能完成上位管理操作过程。
系统平台设计应基于标准化、模块化、开放式结构设计理念，可适应不同厂家型号的各种传感器、控制器、执行器。
2、功能说明：
1）供料单元：按照需要将放置在料仓中待加工工件（原料）自动地推出到物料台上，以便输送单元的机械手将其抓取，输送到其他单元上。
2）加工单元：把该单元物料台上的工件（工件由输送单元的抓取机械手装置送来）送到冲压机构下面，完成一次冲压加工动作，然后再送回到物料台上，待输送单元的抓取机械手装置取出。
3）装配单元：完成将该单元料仓内的黑色或白色小圆柱工件嵌入到已加工的工件中的装配过程。
4）分拣单元：完成将上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣，使不同颜色的工件从不同的料槽分流的功能。
5）输送单元：通过直线运动传动机构驱动抓取机械手装置到指定单元的物料台上精确定位，并在该物料台上抓取工件，把抓取到的工件输送到指定地点然后放下，实现传送工件的功能。
6）工作单元（电气控制）：设备说明将机械装置和电气控制部分的相对分离。每一工作单元机械装置整体安装在底板上，而控制工作单元生产过程 的PLC装置则安装在工作台两侧的抽屉板上。机械装置上的各电磁阀和传感器的引线均连接到装置侧的接线端口上。PLC的I/O引出线则连接到PLC侧的接线端口上。两个接线端口间通过多芯信号电缆互连。
装置侧的接线端口的接线端子必须采用三层端子结构，上层端子用以连接DC24V电源的+24V端，底层端子用以连接DC24V电源的0V端，中间层端子用以连接各信号线。
PLC侧的接线端口的接线端子采用两层端子结构，上层端子用以连接各信号线,其端子号与装置侧的接线端口的接线端子相对应。底层端子用以连接DC24V电源的+24V端和0V端。
装置侧的接线端口和PLC侧的接线端口之间通过专用电缆连接。其中25针接头电缆连接PLC的输入信号，15针接头电缆连接PLC的输出信号。
7）供电电源：外部供电电源为三相五线制AC 380V/220V。总电源开关选用DZ47LE-32/C32型 三相四线漏电开关。系统各主要负载通过自动开关单独供电。其中，变频器电源通过DZ47C16/3P三相自动开关供电；各工作站PLC均采用DZ47C5 /2P单相自动开关供电。此外，系统配置4台DC24V6A开关稳压电源分别用作供料、加工和分拣单元，及输送单元的直流电源。
8）控制系统：每一工作单元必须可自成一个独立的系统，同时也可以通过网络互连构成一个分布式的控制系统。
①当工作单元自成一个独立的系统时，其设备运行的主令信号以及运行过程中的状态显示信号，来源于该工作单元按钮指示灯模块。模块上的指示灯和按钮的端脚全部引到端子排上。
②当各工作单元通过网络互连构成一个分布式的控制系统时，对于采用西门子S7-200系列PLC的设备。
3、组成部分技术指标
自动生产线实训考核装备应包括实训桌、PLC控制模块、变频器模块、触摸屏模块、电源模块、伺服系统、供料单元、输送单元、加工单元、装配单元、分料单元、传感器、电磁阀组、气缸、工具、控制单元、电脑推车、计算机、空气压缩机等组成，其主要技术指标如下所示：
1）PLC控制模块：
①工艺：铝塑外壳，完整嵌入实训台抽屉式架体，I/O接口开放到控制面板，并提供误接线保护功能，具有保险管座(250V、1A)。
②控制面板工艺说明：2mm厚印刷电路板上覆膜，采用背面印刷技术，保证图形符号永不脱落。
③PLC控制模块包括：
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序号 |
名称 |
型号/规格/编号 |
单位 |
数量 |
品牌 |
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1 |
可编程控制器PLC |
S7-200 SMART SR40 AC220V供电 |
台 |
2 |
西门子 |
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2 |
可编程控制器PLC |
S7-200 SMART ST30 AC220V供电 |
台 |
1 |
西门子 |
|
3 |
可编程控制器PLC |
S7-200 SMART SR40 AC220V供电 |
台 |
1 |
西门子 |
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4 |
可编程控制器PLC |
S7-200 SMART SR40 AC220V供电 |
台 |
1 |
西门子 |
2）变频器模块：
①工艺：铝塑外壳，完整嵌入实训台抽屉式架体，接口开放到控制面板，并提供误接线保护功能。
②控制面板工艺说明：2mm厚印刷电路板上覆膜，采用背面印刷技术，保证图形符号永不脱落。
③模块包括西门子V20 变频器。
3）触摸屏模块：
工艺：铁质外壳，通讯接口转引到控制面板，便利于学生接线操作。
模块包括昆仑通态触摸屏TPC7062K 7寸，65000色；
4）控制单元模块：
①工艺：铝塑外壳，完整嵌入实训台抽屉式架体，I/O接口开放到控制面板，并提供误接线保护功能。
②控制面板工艺说明：2mm厚印刷电路板上覆膜，采用背面印刷技术，保证图形符号永不脱落。
③配备有指示灯（24VDC）：黄色（HL1）、绿色（HL2）、红色（HL3）各一只。主令器件：绿色常开按钮SB1一只，红色常开按钮SB2一只，选择开关SA（一对转换触点），急停按钮QS（一个常闭触点）
5） 电源模块：
①电源模块配有梅兰日兰三相短路器及漏电保护器，保险管座等。
②可供直流24V，交流220V，380V电压。
6）传感器检测单元：
①光电传感器/CX-441/漫反射型/7只；
②光电传感器/MHT15-N2317/2只；
③接近传感器/ GH1-F1710NA/1只；
④金属传感器/ GH1-305QA/2只；
⑤光纤传感器/ E3X-NA11 E32-DC200/3只；
7）供料单元：
主要包括竖式料筒，顶料气缸，推料气缸，物料检测传感器部件，安装支架平台,材料检测装置部件,带保护接线端子单元等组成；
8）输送单元：
包括四自由度机械手，直线输单元，比例传送机构，多功能安装支架，同步轮，同步带, 带保护接线端子单元等组成；
9）加工单元：
包括滑动料台，模拟冲头和冲床, 带保护接线端子单元等组成；
10）装配单元：
包括供料机构，旋转送料单元，机械手装配单元，放料台，带保护接线端子单元等组成；
11）分料单元：
包括传送带机构，三相电机动力单元，分拣气动组件，传感器检测单元，高进度反馈和定位机构，带保护接线端子单元等组成；
12）伺服系统单元：
需采用MHMD022P1U/ MADDT1207003
13）电磁阀组单元:
①汇流板/100M-2F/1只；
②汇流板/100M-4F2只；
③汇流板/100M-3F/1只；
④汇流板/100M-6F/1只；
⑤双向电控气阀带灯/4V120-M5/2只；
⑥单向电控气阀带灯/4V110-M5/16只；
14）气缸:
①笔型缸、薄气缸、回转缸、气动手爪、双杆气缸、导杆气缸、导杆气缸共18只；
②配磁性开关、按装支架；
15）工具
必须含有工具箱、内六角扳手、尖嘴钳、剥线钳、压线钳、十字螺丝刀、一字螺丝刀、斜口钳、十字螺丝刀、一字螺丝刀、钟表螺丝刀、优利德万用表。
16）实训桌
①带滚轮,双面四抽屉,抽屉采用网空板,设备安装灵活；
②1998mm×960mm×780mm铝钢结构；
17）工业控制网络
①由主站、从站、网络电缆等组成PPI网络，实现两个工作站之间的数据交换。
②主站控制仓储系统的入库、出库及移库等操作，从站控制货物的出料、识别、检验等操作。
4、实训装置技术说明
1）装置能够把PLC控制单元、变频器单元、步进电机单元、触摸屏单元、调试单元、电源单元模块化独立设计，既可应用在本设备中，也可将模块放置于其他设备使用。
2）装置平台设计应基于标准化和模块化设计理念，可适用不同厂家型号的各种传感器、控制器、执行器。
3）装置可实现梯级培训模式，既可完成各单个模块基本知识培训，也可完成相关模块构建复杂控制回路的设计及排故训练。
4）装置选用的元器件应工业化，稳定性及耐用性高，适应长时间培训。
5）系统应能模拟工业自动化生产线的生产、加工、装配、分拣等过程，实现货物的供给、识别、搬运、分拣、加工、装配等过程。
6）应具有专业技能培训：系统组装、调试和运行、系统故障检查、排除和维护、团队协作。
7）装置应设计有漏电保护、短路保护、急停保护等，防止误操作对操作者和设备带来的危险。
8）系统应采用开放式结构设计，所有的控制器、传感器、执行器的控制信号及电源信号都引到接口单元，在接口单元上可由学生自主接线，可依据不同的控制说明，搭建多种控制方案。
9）可扩展性强，设备预留可扩展空间，可根据工业发展形势及用户方合理性建议进行改进、扩展。
10）此装置不仅适用于西门子品牌PLC主机，应还可适用于其他品牌的PLC，如三菱FX2N型PLC等。
5、实训内容说明
1）、能融合了机械技术（包括气动技术）、传感器技术、交流电动机变频调速和步进电机驱动控制、触摸屏技术、PLC控制及通信网络等技术，体现了现代制造业生产过程的特征。
供料单元的安装与调试的实训；
（1）加工单元的安装与调试的实训（2）装配单元的安装与调试的实训（3）分拣单元的安装与调试的实训（4）输送单元的安装与调试的实训（5）自动生产线控制的安装与调试的实训
2）、说明：整体结构必须为开放式和拆装式，能方便地更换模块，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。设备的扩展性和升级性强，如：（1）如更换或扩展工作单元（2）电气升级为现场总线（3）定位模块来控制伺服电机等
3）、用于教学，可按工作过程导向，工学结合的模式规划教学活动，完成以下工作任务：
1）气动系统的安装与调试项目：
（1）气动方向控制回路的安装（2）气动速度控制回路的安装（3）摆动控制回路的安装（4）气动顺序控制回路的安装（5）气动机械手装置的安装（6）气动系统安装与调试（7）气动综合系统的设计与安装
2）电气控制电路的安装和PLC程序编写项目：
（1）三相电动机正反转控制电路的连接与控制程序编写（2） 三相电动机控制电路的连接与控制程序编写（3）电动机调速控制电路的连接与控制程序编写（4）变频器模拟量控制的连接与控制程序编写；通过自由口编程实现 变频器网络控制（5）用PLC脉冲输出或定位模块来控制伺服电机的技术（扩展）（6）伺服电机控制电路的连接与参数设置（7）PLC控制网络控制技术 （8）气动方向控制程序编写（9）气动顺序动作控制程序编写（10）气动机械手控制程序编写（11）皮带输送机控制程序编写（12）机电一体化设备控制程 序编写（13）自动生产线控制程序编写。
3）PLC通讯网络的安装、程序编制及调试：
（1）PLC控制技术---485通信技术的编程和调试（2）PLC控制技术---现场总线通信技术的编程和调试（扩展）
4）机电设备安装与调试项目：
（1）传动装置同轴度的调整（2）供料单元的机械安装与调整（3）加工单元的机械安装与调整（4）装配单元的机械安装与调整（5）分拣单元的机械安装与调整（6）输送单元的机械安装与调试（7）自动生产线设备安装与调试
5）、本装备用于考核或技能竞赛，可考察的职业能力：
（1）机械构件的装配与调整能力（2） 机电设备的安装与调试能力（3）电路安装能力（4）气动系统的安装与调试能力（5）变频器在自动生产线的使用能力（6）伺服电机在自动生产线的使用能力 （7）PLC模拟量控制在自动生产线的使用能力（8）机电一体化设备的控制程序的编写能力（9）自动控制系统的安装与调试能力（10）PLC网络的安装、 编程与调试能力（11）人机界面、组态技术的编程与调试能力（12）符合国家职业技术标准“可编程序设计师三级标准
6、自动控制实训内容：
1）、能融合了机械技术（包括气动技术）、传感器技术、交流电动机变频调速和步进电机驱动控制、触摸屏技术、PLC控制及通信网络等技术，体现了现代制造业生产过程的特征。
一、自动生产线系统的拆装与调试：
（1）供料单元的安装与调试的实训；
（2）加工单元的安装与调试的实训
（3）装配单元的安装与调试的实训
（4）分拣单元的安装与调试的实训
（5）输送单元的安装与调试的实训
（6）自动生产线控制的安装与调试的实训
二、整体结构必须为开放式和拆装式，能方便地更换模块，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。设备的扩展性和升级性强，如：
（1）如更换或扩展工作单元
（2）电气升级为现场总线
（3）定位模块来控制伺服电机等
三、用于教学，可按工作过程导向，工学结合的模式规划教学活动，完成以下工作任务：
1）气动系统的安装与调试项目：
（1）气动方向控制回路的安装
（2）气动速度控制回路的安装
（3）摆动控制回路的安装
（4）气动顺序控制回路的安装
（5）气动机械手装置的安装
（6）气动系统安装与调试
（7）气动综合系统的设计与安装
2）电气控制电路的安装和PLC程序编写项目：
（1）三相电动机正反转控制电路的连接与控制程序编写
（2） 三相电动机控制电路的连接与控制程序编写
（3）电动机调速控制电路的连接与控制程序编写
（4）变频器模拟量控制的连接与控制程序编写；通过自由口编程实现 变频器网络控制
（5）用PLC脉冲输出或定位模块来控制伺服电机的技术（扩展）
（6）伺服电机控制电路的连接与参数设置
（7）PLC控制网络控制技术
（8）气动方向控制程序编写
（9）气动顺序动作控制程序编写
（10）气动机械手控制程序编写
（11）皮带输送机控制程序编写
（12）机电一体化设备控制程序编写
（13）自动生产线控制程序编写。
3）PLC通讯网络的安装、程序编制及调试：
（1）PLC控制技术---485通信技术的编程和调试
（2）PLC控制技术---现场总线通信技术的编程和调试（扩展）
4）机电设备安装与调试项目：
（1）传动装置同轴度的调整
（2）供料单元的机械安装与调整
（3）加工单元的机械安装与调整（
4）装配单元的机械安装与调整
（5）分拣单元的机械安装与调整
（6）输送单元的机械安装与调试
（7）自动生产线设备安装与调试
5）、本装备用于考核或技能比赛，可考察的职业能力：
（1）机械构件的装配与调整能力
（2） 机电设备的安装与调试能力
（3）电路安装能力
（4）气动系统的安装与调试能力
（5）变频器在自动生产线的使用能力
（6）伺服电机在自动生产线的使用能力
（7）PLC模拟量控制在自动生产线的使用能力
（8）机电一体化设备的控制程序的编写能力
（9）自动控制系统的安装与调试能力
（10）PLC网络的安装、 编程与调试能力
（11）人机界面、组态技术的编程与调试能力
（12）符合国家职业技术标准“可编程序设计师三级标准
7、自动控制执行软件
1、 软件为C/S架构，运行于局域网内，分为教师机与学生机，教师机作为服务器，要具有管理学生端，记录学生运行与操作记录等基础功能。
2、 教师端具有统计学生在线、离线情况的功能。
3、 软件提供接线端子号码管自定义设置功能，每根导线连接完成后，提醒用户输入号码管，输入内容实时显示在导线端子上。
4、 教师端具有显示服务器IP、端口功能，必要时，可以设置教师机端口。
5、 软件使用三维引擎开发，建立虚拟实训室，用户可在虚拟实训室中自由漫游，完成电路、气路连接,生产线设备调试等训练任务。
6、 软件提供接线练习功能，用户可以自由选择导线颜色。
7、 软件实现与三菱PLC软件之间的通讯，用户可以自由编辑PLC程序，通过三菱PLC软件控制虚拟元器件运转。
8、 教师端具有批量导入学生信息的功能，学生信息包括学生姓名、学号、角色分配等内容。
9、 软件提供规范的各站电气原理图，用户根据电气原理图进行接线。
10、 软件提供导线删除功能，用户可以删除错误导线。
11、 软件提供虚拟万用表功能，万用表实现电压、电阻大小与通断测量。
12、 软件提供设备电路调试功能，用户完成电路气路连接后可以通电运行设备。
13、 软件中通电运行的设备具有醒目的状态显示，通电的连接端子有明显的警示颜色。
14、 软件提供设备气路调试功能，气路状态的切换具有明显提示，软件提供通过气动电磁阀上手动揿钮切换气路状态。
15、 软件虚拟气缸工作原理，当气缸杆伸出时能推动工件到达指定位置。
16、 软件虚拟变频器功能，驱动三相交流电机的正转、反转。
17、 软件虚拟实现在三菱PLC编程软件中编辑变频器专用指令并通过PLC的RS485端口控制变频器驱动电机正转、反转。
18、 软件虚拟实现编码器脉冲高速计数功能，脉冲数据能实时传输给PLC并在PLC中显示。
19、 软件虚拟开关电源功能，实现由交流电到直流电的转换。
20、 软件提供设备气路原理图，用户可根据设备气路原理图连接气路，也可自由连接。
21、 软件虚拟实现PLC的N:N通信功能，每个小组控制运行一个工作站，工作站之间可以通信，最终由五个小组，五个工作站共同完成自动生产线设备的运行控制。
22、 软件虚拟工件、装配件设置，包括颜色、材质等属性。每个工作站可以设置工件、零件，支撑各站调试。
23、 软件虚拟光电式传感器，在其有效检测距离里，能检测到物体，远离则无信号输出。
24、 软件虚拟光纤式传感器，能检测物体颜色及物体的有无。
25、 软件虚拟伺服控制器，在PLC中编辑脉冲控制指令，控制伺服放大器驱动伺服电机旋转。
26、 软件实现PLC脉冲输出功能，在PLC中编辑脉冲控制指令控制伺服运行，脉冲输出点与真实PLC一致。
27、 软件虚拟PLC位置控制功能，控制输送站进行输送工作。
28、 软件虚拟供料站顶料气缸顶料动作，使次下层工件不会落下。
29、 软件虚拟磁性开关功能，当气缸处于伸出或缩回状态时都能输出开关信号。
30、 小组之间进行生产线设备综合调试时，软件实时显示其余小组电路连接、气路连接、运行状态。
31、 软件虚拟自动生产线各站拆装，每个工作站拆卸至最基本结构。
32、 各站安装时，先展现各站拆卸至最基础结构的过程动画，拆卸时，先展现各站装配完成时的动画。
33、 拆装过程中有适当提示，并有拆装进度显示。
34、 软件虚拟各工作站爆炸图，支持360°旋转查看详细结构。
35、 软件支持飞行视角，可自由进入设备内部查看其详细结构。
36、 软件虚拟摆动气缸，转动输送工件。
37、 软件虚拟工件加工变形过程。
38、 软件虚拟分拣站分拣过程，根据工件颜色、材料不同，经由双作用气缸推入不同分拣槽过程。
