一、产品概述
机电一体化综合实训考核装置是一种典型的机电一体化产品，所涉及的知识领域涵盖维修电工技师、高级技师，自动化控制、运动控制等技术。设备综合运用工业机器人应用技术、PLC及特殊功能模块技术、触摸屏应用技术、通信应用技术、交流伺服应用技术、交流变频应用技术、传感器应用技术、气动控制技术、机械装调技术机电一体化高新技术的综合应用。通过模块化的设计，每个单元可以单独安装、调试、运行、教学、实训，学员可以从模块化到整个单元、从单机到联机、从简单到复杂得学习各种机电一体化技术。整个设备共有多个单元，通过不同单元配置形式可以得到多种不同功能设备，从而实现不同的教学内容。适合于各类职业院校、技工院校用于机电一体化、工业自动化及维修电工高级技术的实训考核。
机电一体化综合实训考核装置由智能装配生产系统、自动包装系统、自动化立体仓库及智能物流系统、自动检测机质量控制系统、生产过程数据采集及控制系统等子系统5个单元组成。该设备由开放式实训平台、颗粒上料单元、加盖拧盖单元、检测分拣单元、6轴机器人单元、成品入仓单元等组成。系统采用PLC工业网络通信技术实现系统联动，再现工业自动生产线中的供料、搬运、输送、分拣入库等过程。学生根据学习需求按照实训项目要求选择需要的部件进行安装，注册各种不同的生产过程设备。能较好地满足项目教学法。通过该实训系统的工作任务训练，能较好地充分锻炼操作者团队协作能力、调试能力、工程实施能力和安全意识。突出强调技术的综合运用。
二、技术性能
1.交流电源：三相四线（或三相五线）～380 V±10% 50Hz
2.工作环境：温度-10～50℃ 环境湿度≤90% 无水珠凝结
3.各模块尺寸：600mm×860mm×1500mm
3.外形尺寸约：3500mm×800mm×1500mm（长×宽×高）
4.装置容量：≤3.0kVA
5.安全保护功能：急停按钮，漏电保护，过欠压保护，过流保护，过热保护。
三、各个单元配置及功能如下
1、 颗粒上料单元
主要由挂板控制板、上料输送皮带、主输送模块、循环选料模块、上料填装模块、实训桌组成，可进行PLC控制、变频器控制、直流电机控制、传感器设置、气动元件原理等多项实训项目。控制流程如下：
上料输送皮带逐个将空瓶输送到主输送带；同时循环选料将料筒内的物料推出，对颗粒物料根据颜色进行分拣；当空瓶到达填装位后，顶瓶装置将空瓶固定，主皮带停止；上料填装模块将分拣到位的颗粒物料吸取放到空瓶内；瓶子内物料到达设定的颗粒数量后，顶瓶装置松开，主皮带启动，将瓶子输送到下一个工位。此单元可以设定多样化的填装方式，可从物料颜色（2种以上）、颗粒数量（1～4粒）进行不同的组合，产生不低于8种填装方式。
2、加盖拧盖单元
主要由挂板控制板、输送模块、加盖模块、拧盖模块、实训桌组成，可进行PLC控制、传感器设置、气动元件原理、机械装调等多项实训项目。满足控制流程如下：
瓶子被输送到加盖模块下，加盖位顶瓶装置将瓶子固定，加盖机构启动加盖流程，将盖子（白色或蓝色）加到瓶子上；加上盖子的瓶子继续被送往拧盖机构，到拧盖模块下方，拧盖位顶瓶装置将瓶子固定，拧盖机构启动，将瓶盖拧紧。
3、检测分拣单元
主要由挂板控制板、主输送模块、龙门检测模块、辅输送带组件、分拣机构、实训桌组成，可进行PLC控制、传感器设置、传感器组合检测、气动元件原理、机械装调等多项实训项目。满足控制流程如下：
拧盖完成的瓶子经过此单元进行检测：回归反射传感器检测瓶盖是否拧紧；龙门机构检测瓶子内部颗粒是否符合要求；对拧盖与颗粒均合格的瓶子进行瓶盖颜色判别区分；拧盖或颗粒不合格的瓶子被分拣机构推送到废品皮带上（辅皮带）；拧盖与颗粒均合格的瓶子被输送到皮带末端，等待机器人搬运。
4、六轴机器人单元
主要由挂板控制板、升降台A模块、升降台B模块、有效负载不低于3KG的国际知名品牌六轴机器人及控制器、实训桌组成，可进行PLC控制、六轴机器人控制、步进驱动器系统控制、气动元件原理、机械装调等多项实训项目。满足控制流程如下：
两个升降台模块存储包装盒和包装盒盖；A升降台将包装盒推向物料台上；六轴机器人将瓶子抓取放入物料台上的包装盒内；包装盒4个工位放满瓶子后，六轴机器人从B升降台上吸取盒盖，盖在包装盒上；六轴机器人根据瓶盖的颜色对盒盖上标签位分别进行贴标，贴完4个标签等待成品入仓单元入库；
5、成品入仓单元
主要由挂板控制板、堆垛机模块、成品仓库模块、实训桌组成，可进行PLC控制、伺服系统控制、传感器智能系统控制、气动元件原理、机械装调等多项实训项目。满足控制流程如下：
堆垛机模块把机器人单元物料台上的包装盒体吸取出来，然后按要求依次放入仓储相应仓位。2×3的仓库每个仓位均安装一个检测传感器，堆垛机构水平轴为一个精密转盘机构，垂直机构为涡轮丝杆升降机构，均由精密伺服电机进行高精度控制。
四、设备可完成的实训项目
1、有机融合了机械技术、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。
颗粒上料单元的安装与调试的实训；
加盖拧盖单元的安装与调试的实训；
检测分拣单元的安装与调试的实训；
六轴机器人单元的安装与调试的实训；
成品入仓单元的安装与调试的实训；
机电一体化项目的安装与调试的实训；
2、整体结构采用开放式和拆装式，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。
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：
PLC部分：
（1）PLC编程软件应用
（2）PLC基本指令的应用
（3）PLC功能指令的应用
（4）PLC步进指令的应用
（5）PLC控制传输带启停
（6）PLC判断多种物料属性
（7）PLC判断物料放置位
（8）PLC对传输带运行的绝对定位控制
（9）PLC对传输带的混合定位控制
（10）PLC对六轴机器人的基本动作控制
（11）利用脉冲指令对步进电机控制
（12）PLC对六轴工业机器人自动控制
（13）PLC对堆垛机模块升降控制
（14）PLC对仓库出库入库自动控制
（15）PLC对仓库间仓位调配的控制
人机界面系统实训：
（1）软件安装
（2）窗口组态
（3）工程制作与下载
（4）PLC寄存器连接
（5）简单动画组态
（6）报警组态
（7）数据存储于PLC或HMI的用法
（8）触摸屏监控各工作单元设备
（9）触摸屏对整体实训流程监控与管理
（10）通过触摸屏对整套系统参数设置
（11）触摸屏对系统报警代码查询与处理
（12）触摸屏实现故障设置于诊断排除
变频器系统实训：
（1）变频器基本接线操作
（2）变频器功能参数设置与操作
（3）PU操作及外部操作
（4）多档转速的PLC控制
（5）电机正反转运动控制
（6）速度定位系统实训
（7）变频器的外部运行、组合运行实训
（8）多段速电机控制实训
（9）瞬时停电启动控制实训
（10）面板参数复制实训
（11）多位置定位参数调节
机器人系统实训：
（1）六轴机器人软件操作
（2）六轴机器人程序编写
（3）六轴机器人原点与复位
（4）六轴机器人点示教实训
（5）六轴机器人与PLC I/O通讯实训
（6）网络IO监控机器人工作状态
（7）六轴机器人位置变量使用实训
（8）六轴机器人抓手控制实训
（9）六轴机器人位置运算实训
步进电机应用实训：
（1）步进电机接线操作
（2）步进驱动器参数设置修改
（3）升降台模块升降定位实训
（4）步进系统控制实训
交流伺服系统实训：
（1）交流伺服系统基本接线操作
（2）放大器参数设置
（3）反馈与脉冲数观察
（4）脉冲输入控制正反转
（5）带速度反馈的脉冲控制正反转
（6）故障代码的熟悉与排除
传感器部分实训：
（1）数字光纤传感器对单一颜色分拣实训
（2）光电传感器实训
（3）磁性开关实训
（4）对射型与反射型传感器的应用
网络部分实训：
（1）RS485网络实训
（2）触摸屏通过PU控制变频器实训
（3）PLC通过RS指令控制变频器实训
（4）PLC、触摸屏与变频器通讯控制
（5）N：N网络搭建与调整实训
（6）现场总线网络操作与设置
（7）现场总线网络搭建入门
机械部分：
（1）循环选料模块的装调
（2）颗粒上料模块的装调
（3）输送带模块的装调
（4）加盖模块的装调
（5）拧盖模块的装调
（6）检测模块的装调
（7）升降台A模块的装调
（8）升降台B模块的装调
（9）堆垛机模块的装调
（10）成品仓库模块的装调
系统调试：
（1）挂板控制板安装接线实训任务
（2）单元模型接线与气路连接调试工作
（3）工艺要求实训
五、配置清单
| 序号 | 物 料 名 称 | 规 格 型 号 | 单位 | 数量 | 备注 |
| 1 | 颗粒上料单元 | 套 | 1 | ||
| 2 | 加盖拧盖单元 | 套 | 1 | ||
| 3 | 检测分拣单元 | 套 | 1 | ||
| 4 | 六轴机器人单元 | 套 | 1 | ||
| 5 | 成品入仓单元 | 套 | 1 | ||
| 6 | 电源盒模块 | 套 | 1 | ||
| 7 | 电脑桌 | 张 | 2 | ||
| 8 | 装配桌 | 张 | 2 | ||
| 9 | 产品配件包 | 套 | 1 | ||
| 1) | 网络跳线 | 8P 蓝色 | 条 | 1 | |
| 2) | USB数据线 | A型公插头转B型公插头 蓝色 | 条 | 1 | |
| 3) | 工业级电源插座 | 3位10A 带灯开关1.5平方2米线 | 个 | 2 | |
| 4) | PLC编程线 | 条 | 3 | ||
| 5) | 轻型弹簧垫圈GB/T859 | Ф8.1mm 不锈钢 | 个 | 16 | |
| 6) | A级平垫圈 GB/T97.1 | 8.4*16*1.6mm 不锈钢 | 个 | 16 | |
| 7) | 内六角圆柱头螺钉 | GB/T 70.1 M8*30 不锈钢 | 个 | 16 | |
| 8) | PU气管 | 蓝色 | 米 | 5 | |
| 9) | PU气管 | 蓝色 | 米 | 2 | |
| 10) | 内螺纹直通 | F08-02 | 个 | 1 | |
| 11) | 物料盒盖（加工后） | 个 | 6 | ||
| 12) | 标签片(蓝色） | 个 | 12 | ||
| 13) | 标签片(白色） | 个 | 12 | ||
| 14) | 颗粒圆瓶身 | 个 | 24 | ||
| 15) | 蓝色瓶盖 | 个 | 12 | ||
| 16) | 蓝色物料块 | 个 | 10 | ||
| 17) | 白色瓶盖 | 个 | 12 | ||
| 18) | 白色物料块 | 个 | 50 | ||
| 19) | 物料盒底 | 个 | 6 | ||
| 20) | 环保柄一字螺丝批 | 3*75MM | 个 | 1 | |
| 21) | 9件加长球头内六角 | (1.5-10)MM公制） | 套 | 1 | |
| 22) | 空气压缩机 | 1A、12L | 台 | 1 | |
| 23) | 设备使用说明书 | 本 | 1 | ||
| 24) | 配套光盘 | 张 | 1 | ||
| 25) | 学生凳组件 | 塑钢凳面(蓝）+铁质凳 | 套 | 4 | |
| 26) | 485通讯线 | 2芯屏蔽线 长2M 两头压线针 | 条 | 4 | |
| 10 | 辅助耗材套件盒 | 套 | 1 | ||
| 11 | 配套机电一体化教学资源库建设 |
开发可用于自动化专业学生课堂教学与拓展学习使用的数字化教学资源，包括提供供料单元等图片、动画、视频、程序等系列课程素材资源。 |
套 | 1 | 具体建设内容见第五部分 |
附表一 工具配置
| 序号 | 设备名称 | 规格型号 | 单位 | 数量 |
| 1 | 安装锤（胶锤） | 30mm L=280mm | PCS | 1 |
| 2 | 钢直尺 | 300mm | PCS | 1 |
| 3 | 钢直尺 | 500mm | PCS | 1 |
| 4 | 带表游标卡尺 | 0-150mm 分度值0.02 | PCS | 1 |
| 5 | 9件加长球头内六角 | 9PCS(1.5-10)MM公制 | 套 | 1 |
| 6 | 螺丝刀套装 | 套 | 1 | |
| 7 | 斜口钳 | 7寸 | PCS | 1 |
| 8 | 老虎钳 | 6寸 | PCS | 1 |
| 9 | 尖嘴钳 | 8寸 | PCS | 1 |
| 10 | 欧式端子压线钳 | 0.5-6mm2 | PCS | 1 |
| 11 | 活动扳手 | 6寸 | PCS | 1 |
| 12 | 不锈钢剪刀 | PCS | 1 | |
| 13 | 精品镜面两用扳手套装 | 8件套 | 套 | 1 |
| 14 | PU气管剪钳 | PCS | 1 | |
| 15 | 带刃口剥线钳 | 0.5-1.6mm | PCS | 1 |
| 16 | 塑料光纤切割刀 | 切塑料光纤 | PCS | 1 |
| 17 | 专用存储卡 | 16g 2666 | PCS | 6 |
| 18 | 数字万用表 | 4位以上 | PCS | 1 |
附表二 耗材配置
| 序号 | 设备名称 | 规格型号 | 单位 | 数量 |
| 1 | 接线端子 | JCUK-2.5N 灰色 | PCS | 10 |
| 2 | 冷压接线鼻子 | UT1.5-3 叉形裸端头 | PCS | 20 |
| 3 | 管形预绝缘端头 | E1008 红色 | PCS | 50 |
| 4 | 管形预绝缘端头 | E0508 红色 | PCS | 100 |
| 5 | 管形预绝缘端头 | E0308 蓝色 | PCS | 100 |
| 6 | 微动开关 | PCS | 1 | |
| 7 | 光电传感器 | 2M | PCS | 1 |
| 8 | 微型光电传感器 | 1M | PCS | 1 |
| 9 | 光纤头 | FN-D076 | 条 | 1 |
| 10 | 高精度光纤传感器 | FM-E31 | PCS | 2 |
| 11 | 光纤头 | FN-D119 | PCS | 1 |
| 12 | 熔体 | 10*38 5A | PCS | 5 |
| 13 | 内六角圆柱头螺钉 | GB/T 70.1 M3*10 不锈钢 | PCS | 10 |
| 14 | 内六角圆柱头螺钉 | GB/T 70.1 M4*10 不锈钢 | PCS | 30 |
| 15 | 内六角圆柱头螺钉 | GB/T 70.1 M4*8 不锈钢 | PCS | 15 |
| 16 | 内六角圆柱头螺钉 | GB/T 70.1 M6*10 不锈钢 | PCS | 20 |
| 17 | 内六角平端紧定螺钉 | M4*5 304不锈钢 T≥2.0mm | PCS | 5 |
| 18 | 内六角平端紧定螺钉 | M5*6 304不锈钢 T≥2.5mm | PCS | 10 |
| 19 | 十字槽圆头带垫螺钉 | SJ 2830 M3*10 不锈钢 | PCS | 10 |
| 20 | 十字槽圆头带垫螺钉 | SJ 2830 M4*10 不锈钢 | PCS | 50 |
| 21 | T型螺母 | M4 10*6*3.5mm 碳钢镀镍 | PCS | 30 |
| 22 | T型螺母 | M6 16*8*5mm 碳钢镀镍 | PCS | 15 |
| 23 | PVC锯齿线槽 | 40*35mm 白色 2米 | 条 | 5 |
| 24 | PU气管 | US98A-040-025-B 蓝色 | 米 | 5 |
| 25 | PU气管 | US98A-060-040-B 蓝色 | 米 | 10 |
| 26 | PU气管 | US98A-040-025-BK 黑色 | 米 | 5 |
| 27 | 扎带 | 3*150mm 黑色 | 条 | 200 |
| 28 | 标牌式扎带 | 100MKT 白 | 条 | 20 |
| 29 | 尼龙扎带固定座 | 条 | 20 | |
| 30 | 尼龙扎带固定座 | 条 | 5 | |
| 31 | 磁性开关 | CMSG-020 | PCS | 2 |
| 32 | 单向节流阀 | J-AS1201F-M5-04 | PCS | 2 |
| 33 | 双位置单电控电磁阀 | 7V0510M5B050 DC24V 线长：0.5米 | PCS | 2 |
| 34 | 内六角接头 | J-KQ2S04-M5 | PCS | 5 |
| 35 | 内六角接头 | J-KQ2S06-M5 | PCS | 5 |
| 36 | 标签片(蓝色） | PCS | 5 | |
| 37 | 标签片(白色） | PCS | 5 | |
| 38 | 蓝色瓶盖 | PCS | 2 | |
| 39 | 蓝色物料块 | PCS | 5 | |
| 40 | 白色瓶盖 | PCS | 2 | |
| 41 | 白色物料块 | PCS | 5 | |
| 42 | 标签 | 套 | 1 | |
| 43 | 同步轮 | PCS | 3 |
六、技术指标
1、额定电压：AC380V ±10%
2、额定功率：≥3.3KW
3、环境湿度：≤90%
4、安全保护功能：急停按钮，漏电保护，过流保护等用电安全保护功能
5、PLC: FX3GA-60MR/ES-A
普通输入：36 点 普通输出：24 点
高速输入：2 路 100K
输入电源：DC24V
输出方式：继电器
外形尺寸不小于：220*90*88mm
温度：低温：-40～-5°C，高温：55～70°C
湿度：95%
气压：70～106kPa
正弦振动：
位移：3.5（5-9Hz）mm
加速度：10（9-150Hz）m/s^2 随机振动；
频率范围：5-200Hz
振动方向：X/Y/Z
运算控制方式：循环扫描方式、中断命令
输入输出控制方式：批处理方式（执行 END 指令时），有 I/O 立即刷新命令
程序语言：梯形图、指令列表、顺序功能图
*大存储容量：24k 步（含注释文件寄存器*大 24K）
指令种类：基本顺控/步进梯形图：顺控指令 27 条，步进梯形图指令 2 条
应用指令：128 种、298 种
运算处理速度：
基本指令：0.26us/指令
应用指令：1～数百 us/指令
输入输出点数：
扩展时输入总点数：X000～X377(8 进制编号)，256点
扩展时输出总点数：Y000～Y377(8 进制编号)，256 点
扩展时输入输出总点数：8 进制编号，256 点
嵌套：主控，N0~N7，8 点
常数：
10 进制（K），16 位：-32768～+32767，32 位：
-2147483648～+2147483467
16 进制（K），16 位：0～FFFF，32 位：0～FFFFFFF
6、伺服：伺服驱动器MR-JE-10A/电机HF-KN13J-S100
额定电压：220V
额定电流：0.9A
控制方式：正弦波 PWM 控制、
速度响应频率：100KHZ
7、变频器：FR-D720-0.4K
额定电压：220V
应用范围：通用
频率：工频
输出类型：单相
主电路工作方式：电压型
开关方式：PWM 控制变频器
控制方式：V/F 闭环
输出电压调节方式：PWM 控制
滤波器：不带滤波器
电源相数：单相
供电电压：中压
适配电机功率：0.4KW
额定电流：2.5A
外形参考尺寸：45*150*150mm
重量：0.9Kg
防护等级：封闭式 IP20
8、步进驱动器：
功率：0.3KW
额定电压：12～40V
速度响应频率：200KHz
适用电机：57型以上
驱动电压：DC20V～80V
适配电流：3A 以下
9、步进电机：
步距角：1.8°
额定电压：3.0V
额定电流：2.0A
电机长度：49mm
保持转矩：0.48nm
相电阻：1.35Ω
相电感：2.9mH
转子惯量：77gcm² 电机重量：0.35kg
10、机器人：IRB 120 ABB
工作范围：0~580mm
有效荷重：3KG
手臂荷重：0.3KG
集成信号源：手腕设 10 路信号
集成气源：手腕设 4 路空气
重复定位精度：0.01mm
机器人安装：任意角度
防护等级：IP30
控制器：IRC5 紧凑型
机器人底座参考尺寸：180*180mm
机器人参考高度：700mm
重量：约 25KG
11、设备重量：≥330kg
12、单站尺寸：≥L600mm×W720mm×H1500mm
13、设备尺寸：≥L4800mm×W720mm×H1500mm
14、工作站尺寸：≥L4800mm×W2500mm×H1500mm
15、安全保护措施：实训台桌面采用高绝缘、高强度、耐高温的高密度板。具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国标标准。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
七、机电一体化教学资源库建设
1、建设内容要求
开发可用于自动化专业学生课堂教学与拓展学习使用的数字化教学资源，包括提供供料单元等图片、动画、视频、程序等系列课程素材资源。
| 序号 | 名称 | 图片（张） |
视频 （个） |
动画 （个） |
程序 （个） |
课件 （个） |
||||
| 外观图 | 结构图 | I/O接线电路图 | 气动图 | 各组件图 | ||||||
| 1 | 颗粒上料单元 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | 不局限于各单元，还包含其他电工电子自动化类课件 |
| 2 | 加盖拧盖单元 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | |
| 3 | 检测分拣单元 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | |
| 4 | 六轴机器人单元 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | |
| 5 | 成品入仓单元 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | |
| 6 | 合计 | 5 | 9 | 5 | 5 | 5 | 10 | 5 | 5 | 80 |
2、素材资源技术指标
2.1图片
图片内容包括各单元的外观图、结构图、I/O接线电路图、气动图、各组件图。图片像素为72分辨率（800px*600px），对于过大的图片需要进行优化且必须保证图片清晰，使用相关的优化图片工具进行优化；后缀名全部为小写，文件的格式为jpg。
2.2视频
采用视频压缩工具对原始视频进行压缩转换，保证试听效果前提下尽量压缩文件，所有视频（vob.ifo.（DVD）.mpg.mepg.dat.mp4.3gp.mov.rm.ram.rmvb.
wmv.asf.avi）都转换成flv格式。
视频内容：颗粒上料单元结构安装视频；颗粒上料单元工作视频；加盖拧盖单元结构安装视频；加盖拧盖单元工作视频；。
2.3程序
提供各单元控制程序。
