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自动化控制实验室建设方案论证

一、论证小组成员
组长:
副组长:
成员:
二、实验室现状分析
    秋季学期我系新增工业机器人技术、模具设计与制造和机电一体化三个专业,其中机电一体化专业6个教学班级、共315人(16级188人,17级127人),该专业从春季学期开始已开设相关专业课程,例如:电气控制技术(含PLC)、自动化生产线运行与维护、可编程控制器实训等课程,但目前没有相关实验室。
三、实验室建设的必要性
    机电工程系现有工业机器人、机械设计与制造、数控技术、机电一体化、模具设计与制造专业。目前,学院一直没有机电一体化专业核心技能训练的实验室,特别是自动化电气控制类的实验实训从未展开,理论的教学远远不能满足技能教学日益发展的需求。
    为深入贯彻落实《教育部等部门关于进一步加强高校实践育人工作的若干意见》和《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》要求,进一步提高学生的实验实训技能,特别是高职学生的实践操作能力(机电一体化专业方面的实验实训技能课是在下学期教学任务中也明确体现)。
四、实验室主要承担课程
    根据专业人才培养方案,自动化控制实验室主要承担实验室课程有“可编程控制器实训”、“自动化生产线运行与维护”、“电气控制技术”等课程的实验实训。
五、下学期教学需求:
机电一体化技术专业下学期主要涉及专业核心课程有“自动化生产线运行与维护”、“电气控制技术”课内实验学时共24课时,集中实训32学时。
学期教学情况 实验室项目数 实验实训总学时 现有实验室情况 现有实验室周课时
电气控制技术 8 0
自动化生产线运行与维护 16 0
电气控制实训 32 0
合计 56   0
综上所述,为满足学生实训要求,做好学生的技能培养的需要,系部申请急需建设1个自动化控制实验室
六、设备预算费用
序号 名称 单元部分 数量 单价 总价
1 自动化实验设备 流水灯流动显示、天塔之光单元 1套    
三相异步电动机控制单元 1套    
交通灯控制单元 1套    
运动控制集合单元 1套    
工业触摸屏运用单元 1套    
组态王模拟实验单元 1套    
公用器件单元 1套    
2 合计        
备注:如需正版组态王软件,软件费用按官方购买价另算。
七、建设方案:
该实验室需要建设面积80左右平方米,具体实施见附件。
附件:
一、仪器设备概况
仪器设备名称 自动化控制实验设备
型号   仪器设备用途 教学
仪器设备生产厂名  
(万元)   数量(套) 30套 总 价(万元) 预算100
仪器设备安放地点 自动化控制实验室
主要功能 一、流水灯、天塔之光、数码显示系统单元
1、机械结构设计与安装
2、控制电路的设计与调试
3、PLC程序设计
l 符号表编制
l 梯形图、语句表或功能图设计
l 基本指令认识与运用
l 程序运行调试
4、执行器件部分
l 电动控制回路的设计与调试
l 常用低压电器的设计与安装
5、工艺过程的设计与调试
二、三相异步电动机点动和自锁控制、联锁正反转、带延时正反转、Y/△换接启动系统单元
1、机械结构设计与安装
2、控制电路的设计与调试
3、PLC程序设计
l 符号表编制
l 梯形图、语句表或功能图设计
l 基本指令认识与运用
l 程序运行调试
4、执行器件部分
l 电动控制回路的设计与调试
l 常用低压电器的设计与安装
5、工艺过程的设计与调试
三、不带数字与带数字显示交通灯系统单元
1、机械结构设计与安装
2、控制电路的设计与调试
3、PLC程序设计
l 符号表编制
l 梯形图、语句表或功能图设计
l 基本指令认识与运用
l 程序运行调试
4、执行器件部分
l 电动控制回路的设计与调试
l 常用低压电器的设计与安装
5、工艺过程的设计与调试
 
四、运动控制集合单元
1、伺服控制装置的设计与调试
l 伺服电机与伺服驱动器的安装与调试
l 直线运动位置识别、定位控制、速度控制
l 基于PLC的伺服电机控制技术
2、步进控制装置的设计与调试
l 步进电机与步进驱动器的安装与调试
l 直线运动位置识别、定位控制、速度控制
l 基于PLC的步进电机控制技术
3、变频器控制装置的设计与调试
l 变频电机与变频器的安装与调试
l 变频器基本指令控制、PID闭环控制
l 基于PLC的变频器控制技术
五、工业触摸屏运用单元
1、监控画面编程
l 触摸屏软件认识与运用
l 触摸屏软件基本功能应用
2、通信参数设置
l 触摸屏与PLC通信协议对接
六、组态王模拟实验单元
1、上位机软件认识
l 组态软件基础学习
l 组态王软件的基本操作学习与简单运用
2、上位机软件组态
l 界面设计
l 与PLC对应控制点编制
l 通信对接
主要技术参数 一、总体要求
该实验室系统由电动机各种常见控制方式、流水灯、LED数码显示、交通灯、电梯、水塔水位、装配流水线、液体混合装置、机械手、传送带、自动配料系统、轧钢机、邮件分拣、自动售货机、加工中心等33个自动控制实训任务,本实验室可供高职高专机械、电气、自动化专业实训教学和电工培训使用,也可供自动控制设计人员和电工爱好者从事开发工作参考。本装置系统综合运用PLC控制技术、气动驱动技术,伺服驱动技术、变频调速技术、多种传感器检测技术以及现场总线等多方面自动控制技术。同时从选材、造型及功能等多方面力求贴合实际工业生产,着重体现真实工业现场的技术应用。该总线控制装置系统为典型的机电一体化实训设备,尤其适合机电一体化、自动化等相关专业的教学和培训。同时本设备的各个模块可分别逐次运行,可以由浅入深、渐进全面的掌握各项自动控制及相关技术,并可以通过拆装、调试进一步提高学生的动手能力。
针对系统装置特点教学实验项目内容要提供详细的实验指导书和技术资料。
该系统装置的各单元是安装在铝型材面板上,各站可容易的连接在一起组成一条自动加工生产线。
二、系统装置组成单元及技术指标:
一)、流水灯流动显示、天塔之光单元部分
(一)主要单元
1、工作台架单元
2、流水灯组单元
3、天塔之光单元
4、控制器单元
5、电气箱单元
6、操作盒单元
(二)主要技术指标:
实训科目一  流水灯流动显示、天塔之光
序号 代号 名称 作用  
1 QF1 空气开关 主电源开关  
2 QF2 空气开关 控制电路电源开关  
3 FU1 熔断器 主回路保护  
4 FU2 熔断器 控制回路保护  
5 SB1~SB6 按钮 启动、停止  
6 HL1 黄灯 流水灯  
7 HL2 绿灯 流水灯  
8 HL3 红灯 流水灯  
9 HL4 白灯 流水灯  
10 HL5 蓝灯 流水灯  
11 HL6 紫灯 流水灯  
 二)、三相异步电动机控制单元部分
三相异步电动机点动和自锁控制、联锁正反转、带延时正反转、Y/△换接启动等控制
(一)主要单元
1、工作台架单元
2、电机安装单元
3、控制器单元
4、电气箱单元
5、操作盒单元
(二)主要技术指标:
实训科目二  三相异步电动机控制单元部分
序号 代号 名称 作用  
1 QF1 空气开关 控制电路电源开关  
2 FU1 熔断器 1号电机保护  
3 FU2 熔断器 2号电机保护  
4 SB1~SB6 按钮 启动、停止、正反转、急停等  
5 KA1~KA6 继电器 中继控制  
6 KM1~KM4 绿灯 电机用接触器  
7 HL1 绿灯 运行指示灯  
8 HL2 红色灯灯 报警指示灯  
9 HL3 黄灯 电源指示灯  
 三)、交通灯控制单元部分
(一)主要单元(参数见技术指标)
11、工作台架单元
2、电机安装单元
3、控制器单元
4、电气箱单元
5、操作盒单元
(二)主要技术指标
实训科目三  不带数字与带数字显示交通灯
序号 代号 名称 作用  
1 QF1 空气开关 控制电路电源开关  
2 FU1 熔断器 主回路保护  
3 SB1~SB4 按钮 启动、停止等  
4 HL1 黄灯 交通黄灯  
5 HL2 绿灯 交通绿灯  
6 HL3 红灯 交通红灯  
7   数码管显示模块 数码显倒示计时  
 四)、运动控制集合单元部分
(一)主要单元(参数见技术指标)
11、工作台架单元
2、变频电机安装单元
3、伺服电机安装单元
4、步进电机安装单元
5、控制器单元
6、电气箱单元
7、操作盒单元
(二)主要技术指标
增补任务一  PLC闭环调试变频器驱动电机的控制
序号 代号 名称 作用 备注
1 Q1 空气开关 通断电路  
3 SB1 控制按钮 启动控制 绿色
4 SB2 控制按钮 停止控制 红色
5 VVF 变频器 变频控制  
6 M 电动机 执行机构  
7 PLC 可编程控制器 编程硬件  
8 XT 接线端子 接线  
增补任务二  PLC---步进电机的控制
序号 代号 名称 作用 备注
1 Q1 空气开关 通断电路  
3 SB1 控制按钮 启动控制 绿色
4 SB2 控制按钮 停止控制 红色
5 SET 步进驱动器 步进电机控制  
6 M1 步进电机 执行机构  
7 PLC 可编程控制器 编程硬件  
8 XT 接线端子 接线  
增补任务三  PLC---伺服电机的控制
序号 代号 名称 作用 备注
1 Q1 空气开关 通断电路  
3 SB1 控制按钮 启动控制 绿色
4 SB2 控制按钮 停止控制 红色
5 SNC 伺服驱动器 伺服控制  
6 M2 伺服电机 执行机构  
7 PLC 可编程控制器 编程硬件  
8 XT 接线端子 接线  
 五)、公用器件单元部分
  公用器件
序号 代号 名称 作用  
1   电控柜 安装电器元件  
2   琴式电脑座(2人) 安装电脑,方便学生编程操作  
3   工业电脑及显示器 PLC编程,上位机组态  
4 QF1 电源总开关 开关控制柜总电源  
5 ST60 PLC 可编程控制器  
6 EM AR02 温度测量模块 RTD  
7 EM DR32 数字量输入输出 数字量输入输出  
8 TC DC24V开关电源 PLC供电  
9 KA 中继 中间控制  
10 XT 端子排 进出线连接  
 六)、工业触摸屏运用单元部分
(一)主要构成:
增补任务三  PLC---伺服电机的控制
序号 代号 名称 作用
1   触摸屏 上位机组态
七)、组态王模拟实验单元部分
(一)主要构成:
增补任务三  PLC---伺服电机的控制
序号 代号 名称 作用
1   组态王软件 上位机组态
 二、可行性论证
2.1 申请购置该仪器设备的理由
“中国制造2025”提出了宏伟的三步走战略目标,智能制造是其主攻方向,而智能制造的关键技术就是工业机器人应用技术、自动化技术、数控技术等相关技术的有机结合,并且与物联网和互联网+相融合。
1. 《四川省高等职业教育创新发展行动计划总体实施方案》提出要建立100个生产型实训基地,充分体现了高职院校建立生产型实训基地的重要性。
2.坚持将自动化生产线的核心知识点融入典型项目中,打破传统的液压和气动技术、电机和电气控制技术、传感器技术、可编程控制技术、计算机通信技术体系,不以知识的系统性串联课程体系,而以完成工程项目为目标串联课程体系,并以小组合作学习的方式在完成任务的过程中达到核心技术点与核心技能点的独立学习与掌握。
3.科技进步,一些新概念、新技术、新专业通过互联网等手段为家长所知,家长在学生专业选择和技能培养方面比较倾向于选择智能制造相关专业,为学校的招生工作创造了契机。
4.建设工业机器人实训基地,提升学生技能水平,为广大学生择业、就业、创业提供强有力保障。
5.安全性:基于“工学结合,理实一体”的建设思路,学生可先在实训平台进行仿真模拟,程序验证通过,由于实体工作站与虚拟工业机器人工作站的兼容性,可直接将程序传输到实体工作站进行验证,保障了设备的安全同时也保障了学生的安全。
6.建设成本低:目前据市场调研公办职业院校建设工业机器人实训基地的投入普遍在300万-400万之间,但还是不能满足学生的工位需要,我校该方案优势突出。
2.2 仪器设备外观
2.3安装使用环境及附属设施要求
项目 安装所需条件 现状 拟改进措施
房屋面积 80平米  
学院给排水系统  
学院电力系统  
空调 控温18-32℃  
地板 大理石  
2.4仪器设备使用人员培训计划
1、第一次培训为现场安装调试培训:
现场培训:3-4名以上操作、维护、开发技术人员
培训的目标:是让用户熟悉仪器的日常操作和维护;达到能独立、熟练操作的程度
培训内容为:基础理论、条件设定、产品维护、上机实践
培训时间:应不少于4天,
评价标准:所培训人员通过国家标准样品考核合格。
2、第二次培训安排在用户使用仪器近半年后,在卖方培训中心应用实验室培训
培训的目的:分析方法的建立和仪器的应用提高培训,
培训时间:  每个月的上旬和下旬  
培训地点:   上海、成都应用实验中心
培训频次:  每个月两次可以随时报名参加
3、第三次培训在仪器安装一年后,卖方工程师回访用户,并在现场进行提高培训。
安装工程师:颜工
培训工程师:刘工
2.5单套设备预算费用
序号 名称 单元部分 数量 单价 总价
1 自动化实验设备 流水灯流动显示、天塔之光单元 1套    
三相异步电动机控制单元 1套    
交通灯控制单元 1套    
运动控制集合单元 1套    
工业触摸屏运用单元 1套    
组态王模拟实验单元 1套    
公用器件单元 1套    
2 合计        
 
关键词:
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