1、2009年全國(guó)職業(yè)培訓(xùn) 優(yōu)秀教研成果評(píng)選活動(dòng)參評(píng)課題 材料分揀開(kāi)放式實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的研制 材料分揀開(kāi)放式實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的研制課題研制成果材料分揀開(kāi)放式實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)打破傳統(tǒng)，將硬件與軟件完全開(kāi)放，依據(jù)機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)的要求開(kāi)發(fā)，是一個(gè)將PLC、位置控制技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)、傳感器檢測(cè)技術(shù)有機(jī)結(jié)合成一體的教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，涵蓋了可編程控制技術(shù)、位置控制技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)、傳感器檢測(cè)技術(shù)等，是機(jī)電一體化的典型代表產(chǎn)品之一，是一個(gè)模擬自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的微縮模型，可以實(shí)現(xiàn)不同材料的自動(dòng)分選和歸類功能，可配置監(jiān)控軟件由上位計(jì)算機(jī)監(jiān)控，并可針對(duì)不同生產(chǎn)要求修改系統(tǒng)控制流程。研制完成的材料分揀裝置實(shí)物照片如圖所示。圖1 材料分揀開(kāi)放式

2、實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)實(shí)物照片從2008年3月布置課題到2009年1月研制完成，材料分揀開(kāi)放式實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)結(jié)合配套軟件可給學(xué)生開(kāi)展控制系統(tǒng)的位置控制、PLC編程等實(shí)訓(xùn)，并滿足對(duì)機(jī)械制造及自動(dòng)化、自動(dòng)化、電氣自動(dòng)化、電氣工程等專業(yè)的機(jī)電傳動(dòng)與控制、運(yùn)動(dòng)控制、氣動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)電一體化技術(shù)、檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)等課程開(kāi)展實(shí)訓(xùn)的需要，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。此套實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)除了用于我校相關(guān)專業(yè)的實(shí)訓(xùn)，還用于全國(guó)現(xiàn)代制造技術(shù)遠(yuǎn)程培訓(xùn)項(xiàng)目機(jī)電一體化職業(yè)技能培訓(xùn)認(rèn)證。課題研制背景隨著制造業(yè)的振興和發(fā)展，我國(guó)逐步成為世界生產(chǎn)大國(guó)。以氣動(dòng)技術(shù)、液壓技術(shù)、電氣控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、PLC技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)及通訊技術(shù)相互滲透，綜合形成的機(jī)電一體化技術(shù)，廣

3、泛應(yīng)用于裝備制造業(yè)和機(jī)械、電子、汽車、化工、材料、食品等產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用提高了生產(chǎn)裝備的信息化和智能化程度，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生 產(chǎn)效率。當(dāng)前勞動(dòng)力市場(chǎng)急需大批的機(jī)電一體化崗位技能人才，充實(shí)到機(jī)電一體化裝備和產(chǎn)品生產(chǎn)所需的操作、制造、裝配、安裝、調(diào)試、維修和技術(shù)服務(wù)崗位。機(jī)電一體化崗位技能人才短缺的矛盾已經(jīng)越來(lái)越明顯。如何解決這些矛盾，不斷提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)的效率，已經(jīng)成為一個(gè)亟待解決的重要課題。課題研制過(guò)程為適應(yīng)機(jī)電一體化專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)要求及全國(guó)現(xiàn)代制造技術(shù)機(jī)電一體化崗位技能認(rèn)證所需實(shí)訓(xùn)設(shè)備的要求，我校于2008年3月成立機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)研制課題組，進(jìn)行實(shí)訓(xùn)設(shè)備的研制。一、計(jì)劃制定

4、學(xué)校在充分調(diào)研國(guó)內(nèi)各教儀公司生產(chǎn)的機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，教儀公司生產(chǎn)的機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)臺(tái)價(jià)格過(guò)高，且以演示仿真為主，強(qiáng)調(diào)的是知識(shí)點(diǎn)而不是經(jīng)過(guò)動(dòng)手實(shí)踐理解的結(jié)構(gòu)和原理，學(xué)生看到的是市場(chǎng)上生活中見(jiàn)不到的模擬儀器設(shè)備，學(xué)生學(xué)得比較死，會(huì)考不會(huì)用，因?yàn)榕c實(shí)踐分離，供應(yīng)給學(xué)校的設(shè)備儀器只局限于演示，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)也只是觀察現(xiàn)象，與機(jī)電一體化職業(yè)培訓(xùn)認(rèn)證所需設(shè)備要求有相當(dāng)大的差距。如何解決這些矛盾，不斷提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)的效率，已日漸成為一個(gè)迫切需要解決的重要課題。為了提高教學(xué)效果，加速學(xué)生操作技能的形成，我校成立制作研究小組，在學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的支持下，放棄了許多休息時(shí)間，有計(jì)劃地開(kāi)展了行業(yè)和專業(yè)的社

5、會(huì)調(diào)查，了解自己所從事專業(yè)目前的生產(chǎn)、技術(shù)、工藝、設(shè)備的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，帶著教學(xué)中的一些課題，到企業(yè)去向有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員請(qǐng)教，根據(jù)教學(xué)的需要，確定了材料分揀開(kāi)放式實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的外觀及功能要求，并計(jì)劃于2009年1月份完成項(xiàng)目開(kāi)發(fā)工作。二、方案設(shè)計(jì)1、材料分揀開(kāi)放式實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)由實(shí)訓(xùn)桌、井式供料裝置、傳送裝置、氣動(dòng)部分及電氣控制面板等組成。電氣控制面板布局圖見(jiàn)圖2。圖2 電氣控制面板布局圖2、電氣部分由空氣開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)電源、接觸器、電磁閥、傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器，直流電機(jī)、按鈕及各指示燈等組成。3、氣動(dòng)部分由減壓閥、空氣濾清器、氣壓指示表、氣缸等組成。4、控制核心為三菱可編程控制器FX2N-48-

6、MT，輸入、輸出共48點(diǎn)，輸出形式為晶體管輸出。并且要求能完成以下實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目:1、 系統(tǒng)接線2、 PLC基本指令練習(xí)3、 氣動(dòng)控制技術(shù)的掌握4、 各種傳感器及編碼器的應(yīng)用5、 通過(guò)PLC編程可實(shí)現(xiàn)如下較復(fù)雜的功能：（1）分揀金屬與非金屬料塊（2）分揀某一顏色料塊（3）分揀金屬中某一顏色料塊（4）分揀非金屬中某一顏色料塊（5）分揀金屬中某一顏色料塊和非金屬中某一顏色料塊三、制作安裝及調(diào)試除了基本的電氣元件和氣動(dòng)元件，其余的零部件全部由專業(yè)教師制作完成，如聯(lián)軸器由車工專業(yè)的教師制作完成，桌子底板由鉗工和鈑焊專業(yè)的教師完成。機(jī)械的裝配由鉗工專業(yè)的教師完成，電氣方面的設(shè)計(jì)和接線調(diào)試由電氣專業(yè)的教師完成。

7、因此這套系統(tǒng)不僅是一個(gè)將PLC（可編程控制器）、位置控制、氣動(dòng)技術(shù)、傳感器檢測(cè)技術(shù)有機(jī)結(jié)合成一體的開(kāi)放性實(shí)訓(xùn)設(shè)備，更是我們學(xué)校各類專業(yè)教師動(dòng)手制作，共同參與，集體智慧的結(jié)晶。課題組于2008年12月份完成了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和制造，于2009年1月份完成了模塊調(diào)試，并將設(shè)備順利用于教學(xué)。推廣價(jià)值本實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)可以分為毫無(wú)聯(lián)系的機(jī)械本體和電氣控制面板兩部分。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，可以自由分配各個(gè)接口，并且需要自己動(dòng)手連接，這就可以使學(xué)生的分析設(shè)計(jì)能力和實(shí)際動(dòng)手能力得到進(jìn)一步的鍛煉。這就是開(kāi)放式設(shè)備的優(yōu)越性。本實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)開(kāi)放性在本省技工院校中屬于獨(dú)創(chuàng)，并且填補(bǔ)了本地區(qū)技工院校此類設(shè)備的空白。實(shí)踐證明該設(shè)備

8、適合高職院校、職業(yè)學(xué)校、技工院校的機(jī)電技術(shù)與應(yīng)用、電氣技術(shù)應(yīng)用等專業(yè)的教學(xué)與技能實(shí)訓(xùn)，也適合職業(yè)培訓(xùn)學(xué)校、職教中心、鑒定站/所機(jī)電類課程的鑒定考核。附錄 實(shí)訓(xùn)示例：機(jī)電一體化設(shè)備組裝與調(diào)試技能實(shí)訓(xùn)（一）設(shè)計(jì)任務(wù)、啟動(dòng)條件：料倉(cāng)中有工件；、初始位置：傳送帶停止運(yùn)行，各氣缸關(guān)閉；、動(dòng)作順序：料倉(cāng)中有工件傳送帶運(yùn)行推料缸動(dòng)作傳感器檢測(cè)工件下料缸動(dòng)作料倉(cāng)中無(wú)工件，傳送帶運(yùn)行10s后停止。根據(jù)要求對(duì)應(yīng)你所處的工作站，用工作站的執(zhí)行元件來(lái)進(jìn)行模擬動(dòng)作。該站有5個(gè)單作用氣缸，每個(gè)氣缸上裝有2個(gè)磁感應(yīng)傳感器；1個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器；1個(gè)顏色傳感器；1個(gè)電容傳感器；1個(gè)電感傳感器；5個(gè)5/2單控電磁閥；傳送帶由交流電動(dòng)

9、機(jī)帶動(dòng)；料倉(cāng)中有工件時(shí)要求要檢測(cè)（1個(gè)反射式光電傳感器）。、操作要求（1）設(shè)計(jì)并連接氣動(dòng)回路圖，按規(guī)范操作； （2）根據(jù)所開(kāi)放的硬件資源進(jìn)行接線，達(dá)到功能要求;（3）按以下要求編寫PLC控制程序；將程序下載至PLC中，并調(diào)試運(yùn)行（硬件調(diào)試和軟件調(diào)試）； l 系統(tǒng)上電，上電指示燈(黃)亮； l 若系統(tǒng)不在初始位置，原點(diǎn)/停止指示燈 (紅)閃爍；按下復(fù)位按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)初始位置；原點(diǎn)/停止指示燈停止閃爍保持常亮； l 按下啟動(dòng)按鈕：實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作；原點(diǎn)/停止指示燈滅，運(yùn)行指示燈(綠)亮； l 按下停止按鈕：系統(tǒng)回初始位置終止；原點(diǎn)/停止指示燈亮，運(yùn)行指示燈滅；l 在單周期控制方式下：系統(tǒng)執(zhí)行單循環(huán)（

10、在系統(tǒng)原點(diǎn)位置按下啟動(dòng)按鈕后，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)循環(huán)的自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)即推料缸只動(dòng)作一次），期間運(yùn)行指示燈閃爍；單循環(huán)完畢，原點(diǎn)指示燈亮；l 在自動(dòng)控制方式下：系統(tǒng)執(zhí)行多循環(huán)（在原點(diǎn)位置按下啟動(dòng)按鈕后，開(kāi)始重復(fù)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；按下停止按鈕后，推料缸不動(dòng)作，系統(tǒng)運(yùn)行完一個(gè)循環(huán)后回到原點(diǎn)停止）；l 在按下緊急停止按鈕時(shí)，操作過(guò)程當(dāng)前步驟中止，原點(diǎn)/停止指示燈閃爍。釋放緊急按鈕，動(dòng)作過(guò)程必須從初始條件開(kāi)始重新啟動(dòng)；l 單周期控制與自動(dòng)控制方式的轉(zhuǎn)換用同一個(gè)按鈕（提示：長(zhǎng)按啟動(dòng)按鈕2s切換到單周期控制方式，長(zhǎng)按停止按鈕2s切換到自動(dòng)控制方式）。（二）設(shè)計(jì)調(diào)試要求1、氣路圖、PLC（I/O）接線圖；2、輸入輸出元件與PL

11、C地址對(duì)照表；3、梯形圖設(shè)計(jì)；4、將程序輸入PLC機(jī)；5、調(diào)試。（三）實(shí)訓(xùn)示例解答 1、氣路圖、PLC（I/O）接線圖：(a)氣路圖（b）材料分揀PLC硬件接線圖2、輸入輸出元件與PLC地址對(duì)照表：輸入X0旋轉(zhuǎn)脈沖輸出Y01號(hào)氣缸電磁閥X12號(hào)氣缸前限位Y12號(hào)氣缸電磁閥X23號(hào)氣缸前限位Y23號(hào)氣缸電磁閥X34號(hào)氣缸前限位Y34號(hào)氣缸電磁閥X4推料氣缸前限位Y4下料氣缸電磁閥X5A傳感器Y5直流電機(jī)X6B傳感器Y6X7C傳感器Y7X101號(hào)氣缸前限位Y10停止指示燈X112號(hào)氣缸后限位Y11電源指示燈X123號(hào)氣缸后限位Y12啟動(dòng)指示燈X134號(hào)氣缸后限位Y13X14推料氣缸后限位Y14X1

12、5Y15X16下料檢測(cè)傳感器EY16X171號(hào)氣缸后限位Y17X20X21X22X23D傳感器X24停止按鈕X25啟動(dòng)按鈕X26急停按鈕X273、梯形圖設(shè)計(jì)：4、將程序輸入PLC機(jī)。5、調(diào)試：根據(jù)程序中對(duì)應(yīng)的輸入輸出點(diǎn)分別接到實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中的各個(gè)接線端中。（1） 直流電機(jī)的電源由24V電源提供，MC接本模塊端VCC。MR和ML端接PLC或電平轉(zhuǎn)換板端輸出端。（2）電磁閥的YV+于電源模塊的VCC。YV-端接到PLC或電平轉(zhuǎn)換板的輸出端。（3）主機(jī)接線方法請(qǐng)參照輸入輸出分配表和PLC使用手冊(cè)。用下載線將計(jì)算機(jī)的COM口與主機(jī)的串口相連，打開(kāi)PLC電源。運(yùn)行編程軟件，打開(kāi)實(shí)訓(xùn)程序，設(shè)置好通訊參數(shù)后下載

13、程序到PLC中。注：如果遇到PLC連接不上的情況，請(qǐng)打開(kāi)編程軟件中有關(guān)通訊端口打設(shè)置項(xiàng)目，然后重新下載。 使用注意事項(xiàng)1、實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)上帶有DC24V電源，在上電前請(qǐng)不要將電源引到各個(gè)模塊，以免應(yīng)電源故障損壞。請(qǐng)先上電檢查電源輸出是否正常。 2、接線完畢，檢查無(wú)誤后，才可通電，嚴(yán)禁帶電插拔。 3、實(shí)訓(xùn)始終，實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)上要保持整潔，不可隨意放置雜物，特別是導(dǎo)電電工具和多余的導(dǎo)線等，以免發(fā)生短路等故障。 4、實(shí)訓(xùn)完畢，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉電源開(kāi)關(guān)，并及時(shí)清理臺(tái)面，整理好連接導(dǎo)線并放到規(guī)定的位置。 5、若發(fā)生不能上電，請(qǐng)檢查插座上保險(xiǎn)絲是否完好。 6、若運(yùn)作不正常請(qǐng)檢查驅(qū)動(dòng)器設(shè)置，并確保驅(qū)動(dòng)器插件以插好。7、使用氣動(dòng)設(shè)備的注意事項(xiàng)：（1）所有使用的氣動(dòng)配件必須為專用配件。不符合或質(zhì)量不良的配件將對(duì)氣動(dòng)設(shè)備及場(chǎng)內(nèi)人士造成損害。（2）在安裝、移除、調(diào)整任何氣動(dòng)設(shè)備前，必