国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

機電一體化技術(shù)綜合實驗實訓系統(tǒng)研究與實踐

2011-10-17 07:56:16
中國現(xiàn)代教育裝備 2011年23期
關(guān)鍵詞:梯形圖臺車限位

朱 濤 吉 智

徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 江蘇徐州 221140

機電一體化技術(shù)綜合實驗實訓系統(tǒng)研究與實踐

朱 濤 吉 智

徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 江蘇徐州 221140

研究一種新型的機電一體化綜合實驗實訓系統(tǒng),利用一個教學案例說明該系統(tǒng)在機電一體化綜合實訓課程中的應(yīng)用。在教學中利用該實訓系統(tǒng)開發(fā)出多種實訓項目,推行理論實踐一體化教學,節(jié)省了教學成本,取得了較好的教學效果。

機電一體化技術(shù);實訓裝置;可編程控制器

Abstract: In this paper, a novel integrated experiment and practical training system of mechatronics technology was fully researched, whose application in the mechatronics integrated training course was shown in a teaching case. With this training system used to develop a variety of training programs in the teaching process, we push the integration teaching of theory and practice ahead, save the cost of teaching and gain good results.

Key words: mechatronics technology; training equipment; programmable controller

機電一體化綜合實訓作為高等職業(yè)院校的一門專業(yè)性很強的課程,因其突出的工程意識、較強的實踐能力、敏銳的創(chuàng)新能力和較高的綜合素質(zhì)培養(yǎng),在機電一體化技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)中具有舉足輕重的作用。機電一體化技術(shù)綜合實驗實訓系統(tǒng)針對實驗實訓教學開發(fā),旨在幫助學生加深對機電一體化系統(tǒng)的理解,提高應(yīng)用機電一體化技術(shù)構(gòu)建系統(tǒng)的能力,方便各種機電一體化系統(tǒng)的調(diào)試和實訓項目的完成。因此,機電一體化實驗實訓系統(tǒng)的功能和其直觀性直接影響到學生實訓的效率和效果,開發(fā)功能完善、使用方便、界面形象友好的實訓系統(tǒng)是提高教學效果非常重要的手段。

1 機電一體化技術(shù)綜合實驗實訓系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

近年來,國內(nèi)機電一體化實驗實訓系統(tǒng)發(fā)展比較快,生產(chǎn)廠家也比較多,普遍應(yīng)用可編程控制器技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化控制,大致可以分為以下兩類:

(1)低檔產(chǎn)品大都為實際裝置的原理模擬。采用PCB電路板來模擬各種實驗功能,常用發(fā)光二極管代表被控對象,用開關(guān)代表傳感器或其他輸入信號。例如,自動車實驗中,以發(fā)光二極管的亮、滅代表小車的前進、后退,以開關(guān)的閉合、斷開代表限位開關(guān)的通斷。它們和工業(yè)現(xiàn)場實際設(shè)備不同,常常用來訓練學生可編程控制器簡單的軟件開發(fā)技能。另外,此類實驗系統(tǒng)功能比較單一,一般不具備現(xiàn)場總線通信;觸摸屏應(yīng)用;模擬量輸入輸出實驗;低壓電器應(yīng)用實驗;技能培訓考核等功能。

(2)高檔產(chǎn)品一般為實際裝置的縮小模型。系統(tǒng)復(fù)雜,實驗功能強大,既可以應(yīng)用于課程實驗教學,也可以應(yīng)用于技能培訓考核教學。一般集成了可編程控制器、機械、液壓、氣動、光電、運動控制等多種先進技術(shù),但價格很高,許多學校無力承擔,更不可能大批量購買用于日常教學。另外,系統(tǒng)過于復(fù)雜也不利于剛開始學習課程的學生掌握,在課程教學中不夠靈活方便。

機電一體化技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場,因此其實驗實訓系統(tǒng)必須和工業(yè)現(xiàn)場盡可能一致,這也成為此類實驗實訓系統(tǒng)最主要的發(fā)展趨勢之一。職業(yè)教育比較發(fā)達的國家采用以上第二類實驗系統(tǒng)的比較多,但限于以上所述產(chǎn)品的局限性,更多的時候是將以上二者相結(jié)合,自行設(shè)計制作或委托制作一種廣泛采用工業(yè)元器件、系統(tǒng)比較簡化、突出原理教學、采用實驗臺式開放布置的教學實訓裝置。這種類型的實驗實訓裝置既和工業(yè)實際裝置有很高的一致性,對教學有很好的針對性,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)又不太復(fù)雜便于學生學習掌握,設(shè)計制作過程中也鍛煉了教師和學生,同時成本又得到了有效的控制,便于批量推廣應(yīng)用。

2 新型機電一體化技術(shù)綜合實驗實訓系統(tǒng)的特點

筆者所研究的系統(tǒng)是在認真分析國內(nèi)外現(xiàn)有實驗實訓裝置的基礎(chǔ)上設(shè)計開發(fā)的一種新型機電一體化實驗實訓裝置,部分功能如圖1所示。具有以下顯著的特點:

(1)利用計算機技術(shù)實現(xiàn)故障設(shè)置、顯示、管理以及操作過程監(jiān)視、記錄、成績評定功能。此技術(shù)我們擁有完全自主的知識產(chǎn)權(quán),具有創(chuàng)新性、先進性。

(2)既有模擬實驗又有實物實驗,以實物實驗為主,避免驗證性實驗的不足,追求真正“原汁原味”的技能考核與實驗、實訓效果。

(3)比現(xiàn)有設(shè)備具備更多的實驗實訓項目。包含多種自動化技術(shù),如現(xiàn)場總線、觸摸屏、氣動等。全面取代一般的可編程控制器、低壓電器、氣動等實驗、實訓裝置。

(4)結(jié)構(gòu)完全開放,更有利于教學。采用德國雙元制電氣安裝模板,完全敞開式結(jié)構(gòu),利于實訓、考核操作。

(5)模塊化設(shè)計,各模塊可靈活組合,升級擴展方便,可以擴展出系列化、多種類型的可編程控制器、低壓電器、氣動等實驗實訓設(shè)備。

(6)不僅可應(yīng)用于實驗教學,還具備技能訓練考核功能。

(7)完善的安全系統(tǒng),真正確保安全。

(8)價格低廉,便于推廣應(yīng)用。

3 新型機電一體化技術(shù)綜合實驗實訓系統(tǒng)構(gòu)成

該實驗實訓系統(tǒng)由實物實驗實訓區(qū)、模擬實驗實訓區(qū)、故障管理子系統(tǒng)、安全保護子系統(tǒng)4個部分組成。

實物實驗實訓區(qū)布置可編程控制器及其擴展模塊、低壓電器等工業(yè)元器件,可完成多種可編程控制器和低壓電器綜合實驗、實訓,如自動臺車控制、電機變頻閉環(huán)調(diào)速、步進、伺服電機驅(qū)動、現(xiàn)場總線通信實驗、觸摸屏實驗等。關(guān)鍵技術(shù)主要是現(xiàn)場總線通信軟件開發(fā)、觸摸屏軟件開發(fā)、模擬量控制軟件開發(fā)、上位機組態(tài)軟件開發(fā)等。

實物實驗實訓區(qū)的實驗實訓完全采用實物構(gòu)成,如電機變頻閉環(huán)調(diào)速控制,實物系統(tǒng)相對簡單,成本不高。而如圖2所示的機械手控制,和企業(yè)所用機械手無本質(zhì)上的區(qū)別,僅在體積上縮小,這樣的實物系統(tǒng)復(fù)雜,由于需要氣源,占地面積較大,成本較高,但是很接近真正的工業(yè)現(xiàn)場。

為了節(jié)省成本,本系統(tǒng)設(shè)置了如圖3所示的模擬實驗實訓區(qū),主要用于復(fù)雜系統(tǒng)的軟件編程開發(fā)訓練。每個模擬實驗板模塊尺寸相同,完成一個模擬實驗,通過導軌固定在實驗臺上,因此可以根據(jù)需要方便地更換。可以完成機械手、交通燈、電梯、自控軋鋼機等15個實驗。此部分與傳統(tǒng)的可編程控制器實驗臺類似,成功開發(fā)出了所有功能模塊的PCB板和相應(yīng)的可編程控制軟件,技術(shù)上比較成熟。

本系統(tǒng)研制開發(fā)了如圖4所示的故障管理子系統(tǒng),該系統(tǒng)綜合應(yīng)用組態(tài)軟件和計算機控制技術(shù),通過一個以單片機為核心的實驗臺集中控制器、RS485總線以及上位機組態(tài)軟件輕松地通過鼠標、屏幕實現(xiàn)對電路故障的設(shè)置、管理、人員操作的監(jiān)視、記錄以及成績的評定,該項技術(shù)改變了目前國內(nèi)電氣實驗臺廣泛采用的開關(guān)手動模擬設(shè)置電氣電路故障的落后狀態(tài),填補了電氣類教學儀器故障設(shè)置計算機管理技術(shù)的空白。

由于本系統(tǒng)的主要使用者是處在課程學習過程中的學生,因此充分考慮了其安全性。通過以下措施對其安全性進行保障:(1)裝置采用隔離變壓器和供電電路隔離,形成浮地設(shè)計,徹底保證安全。(2)周到的過壓、過流保護設(shè)計。(3)廣泛采用安全插頭設(shè)計。(4)外殼接地狀態(tài)檢測。

4 教學案例設(shè)計

可編程控制器和低壓電器綜合實驗(如圖5所示),以自動車控制為例,在網(wǎng)孔板上安裝行程開關(guān)、接觸器、熱繼電器、熔斷器等低壓電器,構(gòu)成一個完整的自動車控制電氣系統(tǒng)。

某自動臺車在啟動前位于導軌的中部,其一個工作周期的控制工藝要求如下:

(1)按下啟動按鈕SB,臺車電機M正轉(zhuǎn),臺車前進,碰到限位開關(guān)SQl后,臺車電機M反轉(zhuǎn),臺車后退。

(2)臺車后退碰到限位開關(guān)SQ2后,臺車電機M停轉(zhuǎn),臺車停車,停5s,第二次前進,碰到限位開關(guān)SQ3,再次后退。

(3)當后退再次碰到限位開關(guān)SQ2時,臺車停止。

為設(shè)計本控制系統(tǒng)的梯形圖,先安排輸入、輸出口及機內(nèi)器件。臺車由電機M驅(qū)動,正轉(zhuǎn)(前進)由PLC的輸出點Y1控制,反轉(zhuǎn)(后退)由Y2控制。為了解決延時5s,選用定時器T0。將啟動按鈕SB及限位開關(guān)SQl,SQ2,SQ3分別接于X0,X1,X2,X3。根據(jù)對啟—保—停電路的分析,梯形圖設(shè)計的根本目標是找出符合控制要求的以輸出為對象的工作條件。本例的輸出是代表電機前進及后退的兩個接觸器。實驗進行前讓學生分析電機前進和后退的條件,教師歸納總結(jié)以下幾點。

(1)第一次前進:從啟動按鈕SB(X0)按下開始至碰到SQl(X1)為止。

(2)第二次前進:由SQ2(X2)接通引起的定時器T0延時時間到開始至SQ3(X3)被接通為止。

(3)第一次后退:從SQl(X1)接通時起至SQ2(X2)被接通止。

(4)第二次后退:從SQ3(X3)接通時起至SQ2(X2)被接通止。

梯形圖設(shè)計的過程如下:

(1)繪第一次前進的支路。依啟—?!k娐返幕灸J?,以啟動按鈕X0為啟動條件,限位開關(guān)X1的常閉觸點為停止條件,選用輔助繼電器M100為代表第一次前進的中間變量。

(2)繪第二次前進的支路。依舊是啟—?!k娐纺J?,啟動信號是定時器T0計時時間到,停止條件為限位開關(guān)X3的常閉觸點。選M101為代表第二次前進的中間變量。為了得到計時時間的條件,還要將定時器工作條件相關(guān)的梯形圖繪出。

(3)繪總的前進梯形圖支路。綜合中間繼電器M100及M101,得總的前進梯形圖。

(4)繪后退梯形圖支路。由繪二次前進梯形圖的經(jīng)驗,后退梯形圖中沒有使用輔助繼電器。而是將二次后退的啟動條件并聯(lián)置于啟—保—停電路的啟動條件位置,它們分別是X1及X3,停止條件為X2。

(5)對前邊繪出的各個支路補充完善。如在后退支路的啟動條件X1后串入M101的常閉觸點,以表示X1條件在第二次前進時無效。針對Y1,Y2不能同時工作,在它們的支路中設(shè)有互鎖觸點等。

學生根據(jù)教師歸納的要點到實物實驗區(qū)編寫程序并進行硬件接線,根據(jù)教師歸納的要點,一邊編寫程序,一邊結(jié)合實物調(diào)試程序,循序漸進、由簡單到復(fù)雜,由學生自主完成任務(wù),通過教師評價和學生互評檢驗學習成果。教師還可以通過故障管理子系統(tǒng)設(shè)置線路故障,培養(yǎng)學生的檢修調(diào)試能力,教師也可以增加實訓項目的難度,讓學生設(shè)計更復(fù)雜的小車運動控制程序,學生可在上位機上與PLC通訊,模擬實現(xiàn)小車的控制過程,如圖6所示在上位機組態(tài)軟件中模擬5個行程開關(guān)與PLC構(gòu)成的自動車控制系統(tǒng)運行,讓學生的能力得到拓展。

5 結(jié)束語

機電一體化技術(shù)綜合實驗實訓系統(tǒng)是一種教學設(shè)備,適用于普通高等學校、各職業(yè)學校以及職業(yè)技能培訓機構(gòu)。主要應(yīng)用于機電一體化技術(shù)、可編程控制器應(yīng)用技術(shù)、電氣控制技術(shù)、機電控制技術(shù)等課程的課程設(shè)計、實訓、實驗教學中。該設(shè)備提供大量的典型實訓項目,重在提高學生的動手能力,促進了理論實踐一體化教學模式的推行。本系統(tǒng)為各高校、職業(yè)學校提供了一種價格容易接受、具有較高技術(shù)含量的新型機電一體化綜合實驗實訓系統(tǒng)的完整解決方案,對于我國機電一體化技術(shù)應(yīng)用及相關(guān)課程的教學改革、推動我國相關(guān)教學儀器行業(yè)的技術(shù)進步具有實際的意義。到目前為止已經(jīng)為我校生產(chǎn)了36臺產(chǎn)品,在保證實驗“真實性”的基礎(chǔ)上,較好地控制了系統(tǒng)成本,從而降低每組實驗人數(shù),達到更好的綜合效果。

[1] 鞠勇.面向?qū)嶋H工程應(yīng)用的PLC實驗室建設(shè)[J].實驗室研究與探索,2002,21(1):20~22

[2] 武麗.一種簡單使用的可編程控制器實驗裝置的設(shè)計[J].西南工學院學報,2002,17(1):18~20

[3] 劉一凡,黃偉.建設(shè)PLC實驗室的探討[J].肇慶學院學報,2003,24(5):25~28

[4] 羅煒.PLC實驗室的創(chuàng)建[J].荊門職業(yè)技術(shù)學院學報,2003,18(3):5~9

Research and practice on integrated experiment and practical training system of mechatronics technology

Zhu Tao, Ji Zhi
Xuzhou college of industry technology, Xuzhou, 221140, China

2011-06-23 稿件編號:1106085

朱濤,碩士,工程師,教研室主任。

江蘇省高??蒲谐晒a(chǎn)業(yè)化推進項目。

猜你喜歡
梯形圖臺車限位
一種用于BMC或DMC塑料的分散機
淺談起重機雙限位的設(shè)置
CW6163B車床在線銑削燒結(jié)臺車操作實踐
山東冶金(2022年2期)2022-08-08 01:51:54
新區(qū)300m2燒結(jié)廠臺車欄板改造
昆鋼科技(2020年6期)2020-03-29 06:39:32
某型軸承限位銷裝配工裝的改進與應(yīng)用
哈爾濱軸承(2020年4期)2020-03-17 08:13:40
分階段減少母豬限位欄的使用
基于VC的梯形圖編程軟件開發(fā)技術(shù)
繼電器電路轉(zhuǎn)為梯形圖教學經(jīng)驗淺談
電子制作(2016年15期)2017-01-15 13:39:28
臺車式熱處理爐控制系統(tǒng)的升級改造
工業(yè)爐(2016年1期)2016-02-27 12:34:13
PLC梯形圖程序設(shè)計技巧及應(yīng)用
连南| 阿巴嘎旗| 含山县| 汉川市| 东乌| 沙坪坝区| 读书| 四会市| 石楼县| 兴安县| 曲靖市| 正镶白旗| 桂东县| 剑河县| 毕节市| 凤庆县| 营山县| 汪清县| 齐齐哈尔市| 县级市| 清水县| 桦川县| 阿克陶县| 吴旗县| 阳江市| 睢宁县| 罗平县| 平遥县| 揭阳市| 东乡| 绵阳市| 深泽县| 临清市| 吉隆县| 宝坻区| 顺义区| 青岛市| 湄潭县| 正阳县| 潜江市| 平潭县|