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ZN-MPS5型 自动生产线拆装与调试实训装置
一、系统概述：
ZN-MPS5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、自动化等相关专业的教学和培训。该装置采用型材结构，其上安装有井式供料、切削加工、多工位装配、气动机械手搬运、皮带传送分拣等工作站及相应的电源模块、按钮模块、PLC模块、变频器及交流电机模块、步进电机驱动模块、伺服电机驱动模块和各种工业传感器等控制检测单元。在接近工业生产制造现场基础上，强化自动化生产线的安装与调试能力。
二、系统特点：
实训装置贴近工业现场要求，是典型的自动生产线，设备从选材、工艺、流程、结构、控制等各方面应从实际工业现场出发，考虑工学结合要求，融合机械、电气、气动、传感器、交流电机变频调速、步进电机驱动控制、伺服电机驱动控制、PLC控制及工业通信网络等多种技术，能开展任务驱动的项目教学法，采用PLC工业网络通信技术实现系统联动，能真实再现工业自动生产线中的供料、检测、搬运、切削加工、装配、输送、分拣过程。
整体结构采用开放式和拆装式，具有明显的动手拆装实训功能，可以拆装到各零部件及每颗细小的螺丝，能很好的服务于项目实训教学；能根据不同的任务进行更换组合模块，具有很强的可重组性，使教学或竞赛时可方便的选择需要的模块。
系统用于考核或技能竞赛时，可考察的职业能力有：
1、机械零部件的装配与调整能力
2、机电设备的安装与调试能力
3、工业现场控制系统电路安装接线能力
4、气动控制系统的安装与调试能力
5、机电一体化设备的控制程序的编写能力
6、自动控制系统的安装与调试能力
7、PLC工业现场总线网络的安装、编程与调试能力
三、技术性能
1、输入电源：三相四线（或三相五线）～380V±10% 50Hz
2、工作环境：温度-10℃～40℃ 相对湿度≤85%（25℃）海拔＜4000m
3、装置容量：≤1.5kVA
4、外形尺寸：1980mm×1040mm×1300mm（不包括电脑桌）
5、安全保护：具有漏电压、漏电流保护，安全符合国家标准
四、系统组成
1、供料站：
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。
工作过程描述：系统启动后，推料气缸推出，把工件库中底层的工件推至物料台上。工件到位传感器检测到工件到位后，推料气缸缩回。搬运机械手伸出并抓取该工件，并将其运送至切削加工站。
2、加工站：（切削中心）
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。
工作过程描述：该站主要完成对工件的切削加工。当搬运站机械手把工件运送到该站物料台上，且光电传感器检测到工件后，机械手指夹紧工件，二维运动装置丝杆开始动作，主轴电机启动，切削加工完成后，主轴电机停止，二维运动装置丝杆带动主轴回零点，物料台重新伸出，到位后，机械手指松开，由搬运站机械手伸出并夹紧工件，将其运送至装配站。
3、装配站（三工位）
主要由井式供料单元、三工位旋转民作台、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、交流伺服电机及驱动器、支架、机械零部件构成。
工作过程描述：该站主要完成大小工件的紧合装配过程。当搬运站气动机械手把工件运送到装配站旋转工作台上后，旋转工作台顺时针旋转，将工件旋转到井式供料单元下方，井式供料单元顶料气缸伸出顶住倒数第二个工件；挡料气缸缩回，工件库中底层的工件落到待装配工件上，挡料气缸伸出到位，顶料气缸缩回物料落到工件库底层，同时旋转工作台顺时针旋转，将工件旋转到冲压装配单元下方，冲压气缸下压，完成工件紧合装配后，气缸回到原位，旋转工作台顺时针旋转到待搬运位置后，搬运站气动机械手伸出并抓取该工件，并将其运送往物料分拣站。
4、分拣站：
主要由传送带、变频器、三相交流减速电机、旋转气缸、磁性开关、电磁阀、调压过滤器、光电传感器、光纤传感器、对射传感器、计数器、支架、机械零部件构成。
工作过程描述：该站主要完成对上站传送至本站的装配完毕的工件进行分拣。系统入料口光电传感器检测到有工件，变频器启动并带动传送带运动，将工件送入分拣区，通过旋转气缸将白色工件推入1号料槽、黑色工件导入2号料槽，当对射传感器检测到有物料入槽、传输皮带停止工作，等待下一个工件，同时计数器记录工件入库个数。
5、搬运站：
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。
工作过程描述：该站主要完成向各个工作站输送工件。系统复位先回原点，当到达原点位置后，系统启动，井式供料站养料到物料台后，光电传感器检测到有工件时，搬运机械手伸出将工件搬运到切削加工站物料台上，等加工站加工完毕后，再将工件送到三位装配站完成两种不同工件装配，*后将两种工件成品送到分拣站分拣入库。
五、系统配置清单
表一：基本配置表(标配西门子系统)
表2：PLC及变频器选配表(用户可根据需要进行选配)
三菱：
六、实训项目
（一）气动控制回路安装与调试
该配置配有多种类型的气缸、电磁阀，磁性开关，如：单出杆气缸、单出双杆气缸、旋转气缸等气动执行元件、单控电磁阀、双控电磁阀和磁性开关等，基于这些气动控制元件，可完成下列气动技术的安装调试训练任务：
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、气动旋转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、气动机械手装置的安装与调试
6、气动系统的安装与调试
（二）电气控制电路的安装和PLC程序编写
该装置配有西门子S7-200主机模块、MM420变频器模块、伺服电机驱动模块、步进电机驱动模块和各种传感器等，基于这些模块，可完成下列PLC应用技术训练任务：
1、异步电机控制电路的连接与控制程序编写
2、异步电机调速控制电路的连接与控制程序编写
3、步进电机控制电路的连接与控制程序编写
4、交流伺服电机控制电路的连接与控制程序编写
5、气动方向控制程序编写
6、气动顺序动作控制程序编写
7、气动机械手控制程序编写
8、皮带输送控制程序编写
9、自动生产线控制程序编写
（三）PLC工业通讯网络的安装及调试
本系统选用西门子S7-200PLC作为主控制器，其本身集成RS485通信口具备PPI网络通信功能，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：
1、PPI网络的硬件连接、调试
2、PPI网络参数设置、调试
3、基于多台西门子S7-200 PLC的复杂PPI网络数据读写程序编写与调试
（四）机电设备安装与调试项目
井式供料、切削加工、多工位装配、气动机械手搬运、皮带传送分拣等工作站及相应的电源模块、按钮模块、PLC模块、变频器及交流电机模块、步进电机驱动模块、伺服电机驱动模块和各种工业传感器等控制检测单元为硬件平台，可完成下列机电设备安装和控制的训练任务：
1、井式供料机构的安装与调试
2、切削加工机构的安装与调试
3、多工位装配机构的安装与调试
4、气动机械手设备安装与调试
5、输送线设备安装与调试
6、工件分拣机构的安装与调试
7、自动生产线系统安装与调试
ZN-MPS5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、自动化等相关专业的教学和培训。该装置采用型材结构，其上安装有井式供料、切削加工、多工位装配、气动机械手搬运、皮带传送分拣等工作站及相应的电源模块、按钮模块、PLC模块、变频器及交流电机模块、步进电机驱动模块、伺服电机驱动模块和各种工业传感器等控制检测单元。在接近工业生产制造现场基础上，强化自动化生产线的安装与调试能力。
实训装置贴近工业现场要求，是典型的自动生产线，设备从选材、工艺、流程、结构、控制等各方面应从实际工业现场出发，考虑工学结合要求，融合机械、电气、气动、传感器、交流电机变频调速、步进电机驱动控制、伺服电机驱动控制、PLC控制及工业通信网络等多种技术，能开展任务驱动的项目教学法，采用PLC工业网络通信技术实现系统联动，能真实再现工业自动生产线中的供料、检测、搬运、切削加工、装配、输送、分拣过程。
整体结构采用开放式和拆装式，具有明显的动手拆装实训功能，可以拆装到各零部件及每颗细小的螺丝，能很好的服务于项目实训教学；能根据不同的任务进行更换组合模块，具有很强的可重组性，使教学或竞赛时可方便的选择需要的模块。
系统用于考核或技能竞赛时，可考察的职业能力有：
1、机械零部件的装配与调整能力
2、机电设备的安装与调试能力
3、工业现场控制系统电路安装接线能力
4、气动控制系统的安装与调试能力
5、机电一体化设备的控制程序的编写能力
6、自动控制系统的安装与调试能力
7、PLC工业现场总线网络的安装、编程与调试能力
三、技术性能
1、输入电源：三相四线（或三相五线）～380V±10% 50Hz
2、工作环境：温度-10℃～40℃ 相对湿度≤85%（25℃）海拔＜4000m
3、装置容量：≤1.5kVA
4、外形尺寸：1980mm×1040mm×1300mm（不包括电脑桌）
5、安全保护：具有漏电压、漏电流保护，安全符合国家标准
四、系统组成
1、供料站：
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。
工作过程描述：系统启动后，推料气缸推出，把工件库中底层的工件推至物料台上。工件到位传感器检测到工件到位后，推料气缸缩回。搬运机械手伸出并抓取该工件，并将其运送至切削加工站。
2、加工站：（切削中心）
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。
工作过程描述：该站主要完成对工件的切削加工。当搬运站机械手把工件运送到该站物料台上，且光电传感器检测到工件后，机械手指夹紧工件，二维运动装置丝杆开始动作，主轴电机启动，切削加工完成后，主轴电机停止，二维运动装置丝杆带动主轴回零点，物料台重新伸出，到位后，机械手指松开，由搬运站机械手伸出并夹紧工件，将其运送至装配站。
3、装配站（三工位）
主要由井式供料单元、三工位旋转民作台、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、交流伺服电机及驱动器、支架、机械零部件构成。
工作过程描述：该站主要完成大小工件的紧合装配过程。当搬运站气动机械手把工件运送到装配站旋转工作台上后，旋转工作台顺时针旋转，将工件旋转到井式供料单元下方，井式供料单元顶料气缸伸出顶住倒数第二个工件；挡料气缸缩回，工件库中底层的工件落到待装配工件上，挡料气缸伸出到位，顶料气缸缩回物料落到工件库底层，同时旋转工作台顺时针旋转，将工件旋转到冲压装配单元下方，冲压气缸下压，完成工件紧合装配后，气缸回到原位，旋转工作台顺时针旋转到待搬运位置后，搬运站气动机械手伸出并抓取该工件，并将其运送往物料分拣站。
4、分拣站：
主要由传送带、变频器、三相交流减速电机、旋转气缸、磁性开关、电磁阀、调压过滤器、光电传感器、光纤传感器、对射传感器、计数器、支架、机械零部件构成。
工作过程描述：该站主要完成对上站传送至本站的装配完毕的工件进行分拣。系统入料口光电传感器检测到有工件，变频器启动并带动传送带运动，将工件送入分拣区，通过旋转气缸将白色工件推入1号料槽、黑色工件导入2号料槽，当对射传感器检测到有物料入槽、传输皮带停止工作，等待下一个工件，同时计数器记录工件入库个数。
5、搬运站：
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。
工作过程描述：该站主要完成向各个工作站输送工件。系统复位先回原点，当到达原点位置后，系统启动，井式供料站养料到物料台后，光电传感器检测到有工件时，搬运机械手伸出将工件搬运到切削加工站物料台上，等加工站加工完毕后，再将工件送到三位装配站完成两种不同工件装配，*后将两种工件成品送到分拣站分拣入库。
五、系统配置清单
表一：基本配置表(标配西门子系统)
| 序号 | 名称 | 规格 | 数量 | 单位 | 备注 |
| 1 | 工作台 | 1980mm×960mm×800mm | 1 | 张 | |
| 2 | PLC模块 | 西门子CPU222(AC/DC/RLY) | 2 | 台 | 8DI/600 |
| 西门子CPU224(DC/DC/DC) | 2 | 台 | 14DI/10D0 | ||
| 西门子CPU226(DC/DC/DC) | 1 | 台 | 24DI/16D0 | ||
| 3 | 变频器模块 | 西门子MM420 功率≥0.75KW | 1 | 台 | |
| 4 | 电源模块 | 三相电源总开关(带漏电和短路保护)1个、熔断器4只、单相三极电源插座4个、安全插座7只，DC24 5A电源 | 1 | 块 | |
| 5 | 按钮模块 | 开关电源24V/6A 1组、转换开关2只、复位按钮(红、黄、绿各1只)、24V指示灯(红黄绿各2只)、急停按钮1只、蜂鸣器1只 | 1 | 块 | |
| 6 | 步进电机驱动模块 | 由步进电机驱动器、指示灯、开关电源组成 | 1 | 套 | |
| 7 | 伺服电机驱动模块 | 由交流伺服电机、伺服电机驱动器组成 | 1 | 套 | |
| 8 | 触摸屏模块 | 昆仑通态 7英寸 | 1 | 套 | |
| 9 | 供料机构 | 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 | 1 | 套 | |
| 10 | 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 | 1 | 套 | |
| 11 | 装配机构 | 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、交流伺服电机及驱动器、支架、机械零部件构成 | 1 | 套 | |
| 12 | 分拣机构 | 主要由传送带、变频器、三相交流减速电机、旋转气缸、磁性开关、电磁阀、调压过滤器、光电传感器、光纤传感器、对射传感器、计数器、支架、机械零部件构成 | 1 | 套 | |
| 13 | 搬运机构 | 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 | 1 | 套 | |
| 14 | 接线端子板 | 接线端子排及安全型插座 | 1 | 套 | |
| 15 | 工件 | 含大小黑白工件 | 1 | 套 | |
| 16 | 电源线 | 单相三芯电源线 | 4 | 根 | |
| 17 | 实训导线 | 强电、弱电连接导线 | 1 | 套 | |
| 18 | PU气管 | Φ4/Φ6若干 | 1 | 套 | |
| 19 | 气动接头 | 气动快插式三通接头EPE6 | 5 | 只 | |
| 20 | PLC编程电缆 | PC/PPI | 2 | 根 | |
| 21 | 配套光盘 | PLC编程软件(DEMO版)、使用手册、程序等 | 1 | 套 | |
| 22 | 配套工具 | 工具箱：十字长柄螺丝刀、大、中、小号一字螺丝刀，中、小号十字螺丝刀、钟表螺丝刀，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) | 1 | 套 | |
| 23 | 挂线架 | 1 | 个 | ||
| 24 | 型材电脑桌 | 1 | 张 | ||
| 25 | 静音气泵 | 0.4~0.8MPa | 1 | 台 | |
| 26 | 计算机 | 品牌机 | 1 | 台 | 用户自配 |
三菱：
| 序号 | 名称 | 型号规格 | 数量 |
| 1 | 三菱PLC | FX2N-16MR 8路数字量输入/8路继电器输出 | 2只 |
| 2 | 三菱PLC | FX2N-16MT 8路数字量输如/8路晶体管输出 | 1只 |
| 3 | 三菱PLC | FX2N-48MT 24路数字量输入/25路晶体管输出 | 2只 |
| 4 | 三菱通信模块 | FX2N-485BD | 5只 |
| 5 | 三菱变频器 | FR-E740 功率≥0.75kw | 1只 |
（一）气动控制回路安装与调试
该配置配有多种类型的气缸、电磁阀，磁性开关，如：单出杆气缸、单出双杆气缸、旋转气缸等气动执行元件、单控电磁阀、双控电磁阀和磁性开关等，基于这些气动控制元件，可完成下列气动技术的安装调试训练任务：
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、气动旋转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、气动机械手装置的安装与调试
6、气动系统的安装与调试
（二）电气控制电路的安装和PLC程序编写
该装置配有西门子S7-200主机模块、MM420变频器模块、伺服电机驱动模块、步进电机驱动模块和各种传感器等，基于这些模块，可完成下列PLC应用技术训练任务：
1、异步电机控制电路的连接与控制程序编写
2、异步电机调速控制电路的连接与控制程序编写
3、步进电机控制电路的连接与控制程序编写
4、交流伺服电机控制电路的连接与控制程序编写
5、气动方向控制程序编写
6、气动顺序动作控制程序编写
7、气动机械手控制程序编写
8、皮带输送控制程序编写
9、自动生产线控制程序编写
（三）PLC工业通讯网络的安装及调试
本系统选用西门子S7-200PLC作为主控制器，其本身集成RS485通信口具备PPI网络通信功能，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：
1、PPI网络的硬件连接、调试
2、PPI网络参数设置、调试
3、基于多台西门子S7-200 PLC的复杂PPI网络数据读写程序编写与调试
（四）机电设备安装与调试项目
井式供料、切削加工、多工位装配、气动机械手搬运、皮带传送分拣等工作站及相应的电源模块、按钮模块、PLC模块、变频器及交流电机模块、步进电机驱动模块、伺服电机驱动模块和各种工业传感器等控制检测单元为硬件平台，可完成下列机电设备安装和控制的训练任务：
1、井式供料机构的安装与调试
2、切削加工机构的安装与调试
3、多工位装配机构的安装与调试
4、气动机械手设备安装与调试
5、输送线设备安装与调试
6、工件分拣机构的安装与调试
7、自动生产线系统安装与调试
