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2023-02-02 10:15

自動化控制實驗室建設(shè)參考

自動化控制實驗室建設(shè)方案論證

一、論證小組成員
組長：
副組長：
成員：
二、實驗室現(xiàn)狀分析
    秋季學(xué)期我系新增工業(yè)機器人技術(shù)、模具設(shè)計與制造和機電一體化三個專業(yè)，其中機電一體化專業(yè)6個教學(xué)班級、共315人（16級188人，17級127人），該專業(yè)從春季學(xué)期開始已開設(shè)相關(guān)專業(yè)課程，例如：電氣控制技術(shù)（含PLC）、自動化生產(chǎn)線運行與維護、可編程控制器實訓(xùn)等課程，但目前沒有相關(guān)實驗室。
三、實驗室建設(shè)的必要性
    機電工程系現(xiàn)有工業(yè)機器人、機械設(shè)計與制造、數(shù)控技術(shù)、機電一體化、模具設(shè)計與制造專業(yè)。目前，學(xué)院一直沒有機電一體化專業(yè)核心技能訓(xùn)練的實驗室，特別是自動化電氣控制類的實驗實訓(xùn)從未展開，理論的教學(xué)遠遠不能滿足技能教學(xué)日益發(fā)展的需求。
    為深入貫徹落實《教育部等部門關(guān)于進一步加強高校實踐育人工作的若干意見》和《關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見》要求，進一步提高學(xué)生的實驗實訓(xùn)技能，特別是高職學(xué)生的實踐操作能力（機電一體化專業(yè)方面的實驗實訓(xùn)技能課是在下學(xué)期教學(xué)任務(wù)中也明確體現(xiàn)）。
四、實驗室主要承擔課程
    根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，自動化控制實驗室主要承擔實驗室課程有“可編程控制器實訓(xùn)”、“自動化生產(chǎn)線運行與維護”、“電氣控制技術(shù)”等課程的實驗實訓(xùn)。
五、下學(xué)期教學(xué)需求：
機電一體化技術(shù)專業(yè)下學(xué)期主要涉及專業(yè)核心課程有“自動化生產(chǎn)線運行與維護”、“電氣控制技術(shù)”課內(nèi)實驗學(xué)時共24課時，集中實訓(xùn)32學(xué)時。
學(xué)期教學(xué)情況 實驗室項目數(shù) 實驗實訓(xùn)總學(xué)時 現(xiàn)有實驗室情況 現(xiàn)有實驗室周課時
電氣控制技術(shù) 8 無 0
自動化生產(chǎn)線運行與維護 16 無 0
電氣控制實訓(xùn) 32 無 0
合計 56   0
綜上所述，為滿足學(xué)生實訓(xùn)要求，做好學(xué)生的技能培養(yǎng)的需要，系部申請急需建設(shè)1個自動化控制實驗室。
六、設(shè)備預(yù)算費用
序號 名稱 單元部分 數(shù)量 單價 總價
1 自動化實驗設(shè)備 流水燈流動顯示、天塔之光單元 1套    
三相異步電動機控制單元 1套    
交通燈控制單元 1套    
運動控制集合單元 1套    
工業(yè)觸摸屏運用單元 1套    
組態(tài)王模擬實驗單元 1套    
公用器件單元 1套    
2 合計        
備注：如需正版組態(tài)王軟件，軟件費用按官方購買價另算。
七、建設(shè)方案：
該實驗室需要建設(shè)面積80左右平方米，具體實施見附件。
附件：
一、儀器設(shè)備概況
儀器設(shè)備名稱 自動化控制實驗設(shè)備
型號   儀器設(shè)備用途 教學(xué)
儀器設(shè)備生產(chǎn)廠名  
參考價（萬元）   數(shù)量（套） 30套 總 價（萬元） 預(yù)算100
儀器設(shè)備安放地點 自動化控制實驗室
主要功能 一、流水燈、天塔之光、數(shù)碼顯示系統(tǒng)單元
1、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計與安裝
2、控制電路的設(shè)計與調(diào)試
3、PLC程序設(shè)計
l 符號表編制
l 梯形圖、語句表或功能圖設(shè)計
l 基本指令認識與運用
l 程序運行調(diào)試
4、執(zhí)行器件部分
l 電動控制回路的設(shè)計與調(diào)試
l 常用低壓電器的設(shè)計與安裝
5、工藝過程的設(shè)計與調(diào)試
二、三相異步電動機點動和自鎖控制、聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)、帶延時正反轉(zhuǎn)、Y/△換接啟動系統(tǒng)單元
1、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計與安裝
2、控制電路的設(shè)計與調(diào)試
3、PLC程序設(shè)計
l 符號表編制
l 梯形圖、語句表或功能圖設(shè)計
l 基本指令認識與運用
l 程序運行調(diào)試
4、執(zhí)行器件部分
l 電動控制回路的設(shè)計與調(diào)試
l 常用低壓電器的設(shè)計與安裝
5、工藝過程的設(shè)計與調(diào)試
三、不帶數(shù)字與帶數(shù)字顯示交通燈系統(tǒng)單元
1、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計與安裝
2、控制電路的設(shè)計與調(diào)試
3、PLC程序設(shè)計
l 符號表編制
l 梯形圖、語句表或功能圖設(shè)計
l 基本指令認識與運用
l 程序運行調(diào)試
4、執(zhí)行器件部分
l 電動控制回路的設(shè)計與調(diào)試
l 常用低壓電器的設(shè)計與安裝
5、工藝過程的設(shè)計與調(diào)試
 
四、運動控制集合單元
1、伺服控制裝置的設(shè)計與調(diào)試
l 伺服電機與伺服驅(qū)動器的安裝與調(diào)試
l 直線運動位置識別、定位控制、速度控制
l 基于PLC的伺服電機控制技術(shù)
2、步進控制裝置的設(shè)計與調(diào)試
l 步進電機與步進驅(qū)動器的安裝與調(diào)試
l 直線運動位置識別、定位控制、速度控制
l 基于PLC的步進電機控制技術(shù)
3、變頻器控制裝置的設(shè)計與調(diào)試
l 變頻電機與變頻器的安裝與調(diào)試
l 變頻器基本指令控制、PID閉環(huán)控制
l 基于PLC的變頻器控制技術(shù)
五、工業(yè)觸摸屏運用單元
1、監(jiān)控畫面編程
l 觸摸屏軟件認識與運用
l 觸摸屏軟件基本功能應(yīng)用
2、通信參數(shù)設(shè)置
l 觸摸屏與PLC通信協(xié)議對接
六、組態(tài)王模擬實驗單元
1、上位機軟件認識
l 組態(tài)軟件基礎(chǔ)學(xué)習(xí)
l 組態(tài)王軟件的基本操作學(xué)習(xí)與簡單運用
2、上位機軟件組態(tài)
l 界面設(shè)計
l 與PLC對應(yīng)控制點編制
l 通信對接
主要技術(shù)參數(shù) 一、總體要求
該實驗室系統(tǒng)由電動機各種常見控制方式、流水燈、LED數(shù)碼顯示、交通燈、電梯、水塔水位、裝配流水線、液體混合裝置、機械手、傳送帶、自動配料系統(tǒng)、軋鋼機、郵件分揀、自動售貨機、加工中心等33個自動控制實訓(xùn)任務(wù)，本實驗室可供高職高專機械、電氣、自動化專業(yè)實訓(xùn)教學(xué)和電工培訓(xùn)使用，也可供自動控制設(shè)計人員和電工愛好者從事開發(fā)工作參考。本裝置系統(tǒng)綜合運用PLC控制技術(shù)、氣動驅(qū)動技術(shù)，伺服驅(qū)動技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)、多種傳感器檢測技術(shù)以及現(xiàn)場總線等多方面自動控制技術(shù)。同時從選材、造型及功能等多方面力求貼合實際工業(yè)生產(chǎn)，著重體現(xiàn)真實工業(yè)現(xiàn)場的技術(shù)應(yīng)用。該總線控制裝置系統(tǒng)為典型的機電一體化實訓(xùn)設(shè)備，尤其適合機電一體化、自動化等相關(guān)專業(yè)的教學(xué)和培訓(xùn)。同時本設(shè)備的各個模塊可分別逐次運行，可以由淺入深、漸進全面的掌握各項自動控制及相關(guān)技術(shù)，并可以通過拆裝、調(diào)試進一步提高學(xué)生的動手能力。
針對系統(tǒng)裝置特點教學(xué)實驗項目內(nèi)容要提供詳細的實驗指導(dǎo)書和技術(shù)資料。
該系統(tǒng)裝置的各單元是安裝在鋁型材面板上，各站可容易的連接在一起組成一條自動加工生產(chǎn)線。
二、系統(tǒng)裝置組成單元及技術(shù)指標：
一）、流水燈流動顯示、天塔之光單元部分
（一）主要單元
1、工作臺架單元
2、流水燈組單元
3、天塔之光單元
4、控制器單元
5、電氣箱單元
6、操作盒單元
（二）主要技術(shù)指標：
實訓(xùn)科目一  流水燈流動顯示、天塔之光
序號 代號 名稱 作用  
1 QF1 空氣開關(guān) 主電源開關(guān) 　
2 QF2 空氣開關(guān) 控制電路電源開關(guān) 　
3 FU1 熔斷器 主回路保護 　
4 FU2 熔斷器 控制回路保護 　
5 SB1～SB6 按鈕 啟動、停止 　
6 HL1 黃燈 流水燈 　
7 HL2 綠燈 流水燈 　
8 HL3 紅燈 流水燈 　
9 HL4 白燈 流水燈 　
10 HL5 藍燈 流水燈 　
11 HL6 紫燈 流水燈 　
 二）、三相異步電動機控制單元部分
三相異步電動機點動和自鎖控制、聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)、帶延時正反轉(zhuǎn)、Y/△換接啟動等控制
（一）主要單元
1、工作臺架單元
2、電機安裝單元
3、控制器單元
4、電氣箱單元
5、操作盒單元
（二）主要技術(shù)指標：
實訓(xùn)科目二  三相異步電動機控制單元部分
序號 代號 名稱 作用 　
1 QF1 空氣開關(guān) 控制電路電源開關(guān) 　
2 FU1 熔斷器 1號電機保護 　
3 FU2 熔斷器 2號電機保護 　
4 SB1～SB6 按鈕 啟動、停止、正反轉(zhuǎn)、急停等 　
5 KA1～KA6 繼電器 中繼控制 　
6 KM1～KM4 綠燈 電機用接觸器 　
7 HL1 綠燈 運行指示燈 　
8 HL2 紅色燈燈 報警指示燈 　
9 HL3 黃燈 電源指示燈 　
 三)、交通燈控制單元部分
(一）主要單元（參數(shù)見技術(shù)指標）
11、工作臺架單元
2、電機安裝單元
3、控制器單元
4、電氣箱單元
5、操作盒單元
（二）主要技術(shù)指標
實訓(xùn)科目三  不帶數(shù)字與帶數(shù)字顯示交通燈
序號 代號 名稱 作用 　
1 QF1 空氣開關(guān) 控制電路電源開關(guān) 　
2 FU1 熔斷器 主回路保護 　
3 SB1～SB4 按鈕 啟動、停止等 　
4 HL1 黃燈 交通黃燈 　
5 HL2 綠燈 交通綠燈 　
6 HL3 紅燈 交通紅燈 　
7 　 數(shù)碼管顯示模塊 數(shù)碼顯倒示計時 　
 四)、運動控制集合單元部分
(一）主要單元（參數(shù)見技術(shù)指標）
11、工作臺架單元
2、變頻電機安裝單元
3、伺服電機安裝單元
4、步進電機安裝單元
5、控制器單元
6、電氣箱單元
7、操作盒單元
（二）主要技術(shù)指標
增補任務(wù)一  PLC閉環(huán)調(diào)試變頻器驅(qū)動電機的控制
序號 代號 名稱 作用 備注
1 Q1 空氣開關(guān) 通斷電路 　
3 SB1 控制按鈕 啟動控制 綠色
4 SB2 控制按鈕 停止控制 紅色
5 VVF 變頻器 變頻控制 　
6 M 電動機 執(zhí)行機構(gòu) 　
7 PLC 可編程控制器 編程硬件 　
8 XT 接線端子 接線 　
增補任務(wù)二  PLC---步進電機的控制
序號 代號 名稱 作用 備注
1 Q1 空氣開關(guān) 通斷電路 　
3 SB1 控制按鈕 啟動控制 綠色
4 SB2 控制按鈕 停止控制 紅色
5 SET 步進驅(qū)動器 步進電機控制 　
6 M1 步進電機 執(zhí)行機構(gòu) 　
7 PLC 可編程控制器 編程硬件 　
8 XT 接線端子 接線 　
增補任務(wù)三  PLC---伺服電機的控制
序號 代號 名稱 作用 備注
1 Q1 空氣開關(guān) 通斷電路 　
3 SB1 控制按鈕 啟動控制 綠色
4 SB2 控制按鈕 停止控制 紅色
5 SNC 伺服驅(qū)動器 伺服控制 　
6 M2 伺服電機 執(zhí)行機構(gòu) 　
7 PLC 可編程控制器 編程硬件 　
8 XT 接線端子 接線 　
 五)、公用器件單元部分
  公用器件
序號 代號 名稱 作用 　
1 　 電控柜 安裝電器元件 　
2 　 琴式電腦座（2人） 安裝電腦，方便學(xué)生編程操作 　
3 　 工業(yè)電腦及顯示器 PLC編程，上位機組態(tài) 　
4 QF1 電源總開關(guān) 開關(guān)控制柜總電源 　
5 ST60 PLC 可編程控制器 　
6 EM AR02 溫度測量模塊 RTD 　
7 EM DR32 數(shù)字量輸入輸出 數(shù)字量輸入輸出 　
8 TC DC24V開關(guān)電源 PLC供電 　
9 KA 中繼 中間控制 　
10 XT 端子排 進出線連接  
 六)、工業(yè)觸摸屏運用單元部分
(一）主要構(gòu)成：
增補任務(wù)三  PLC---伺服電機的控制
序號 代號 名稱 作用
1   觸摸屏 上位機組態(tài)
七)、組態(tài)王模擬實驗單元部分
(一）主要構(gòu)成：
增補任務(wù)三  PLC---伺服電機的控制
序號 代號 名稱 作用
1   組態(tài)王軟件 上位機組態(tài)
 二、可行性論證
2.1 申請購置該儀器設(shè)備的理由
“中國制造2025”提出了宏偉的三步走戰(zhàn)略目標，智能制造是其主攻方向，而智能制造的關(guān)鍵技術(shù)就是工業(yè)機器人應(yīng)用技術(shù)、自動化技術(shù)、數(shù)控技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的有機結(jié)合，并且與物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)+相融合。
1. 《四川省高等職業(yè)教育創(chuàng)新發(fā)展行動計劃總體實施方案》提出要建立100個生產(chǎn)型實訓(xùn)基地，充分體現(xiàn)了高職院校建立生產(chǎn)型實訓(xùn)基地的重要性。
2.堅持將自動化生產(chǎn)線的核心知識點融入典型項目中，打破傳統(tǒng)的液壓和氣動技術(shù)、電機和電氣控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、可編程控制技術(shù)、計算機通信技術(shù)體系，不以知識的系統(tǒng)性串聯(lián)課程體系，而以完成工程項目為目標串聯(lián)課程體系，并以小組合作學(xué)習(xí)的方式在完成任務(wù)的過程中達到核心技術(shù)點與核心技能點的獨立學(xué)習(xí)與掌握。
3.科技進步，一些新概念、新技術(shù)、新專業(yè)通過互聯(lián)網(wǎng)等手段為家長所知，家長在學(xué)生專業(yè)選擇和技能培養(yǎng)方面比較傾向于選擇智能制造相關(guān)專業(yè)，為學(xué)校的招生工作創(chuàng)造了契機。
4.建設(shè)工業(yè)機器人實訓(xùn)基地，提升學(xué)生技能水平，為廣大學(xué)生擇業(yè)、就業(yè)、創(chuàng)業(yè)提供強有力保障。
5.安全性：基于“工學(xué)結(jié)合，理實一體”的建設(shè)思路，學(xué)生可先在實訓(xùn)平臺進行仿真模擬，程序驗證通過，由于實體工作站與虛擬工業(yè)機器人工作站的兼容性，可直接將程序傳輸?shù)綄嶓w工作站進行驗證，保障了設(shè)備的安全同時也保障了學(xué)生的安全。
6.建設(shè)成本低：目前據(jù)市場調(diào)研公辦職業(yè)院校建設(shè)工業(yè)機器人實訓(xùn)基地的投入普遍在300萬-400萬之間，但還是不能滿足學(xué)生的工位需要，我校該方案優(yōu)勢突出。
2.2 儀器設(shè)備外觀
2.3安裝使用環(huán)境及附屬設(shè)施要求
項目 安裝所需條件 現(xiàn)狀 擬改進措施
房屋面積 80平米   無
水 學(xué)院給排水系統(tǒng)   無
電 學(xué)院電力系統(tǒng)   無
空調(diào) 控溫18-32℃   無
地板 大理石   無
2.4儀器設(shè)備使用人員培訓(xùn)計劃
1、第一次培訓(xùn)為現(xiàn)場安裝調(diào)試培訓(xùn)：
現(xiàn)場培訓(xùn)：3-4名以上操作、維護、開發(fā)技術(shù)人員
培訓(xùn)的目標：是讓用戶熟悉儀器的日常操作和維護;達到能獨立、熟練操作的程度
培訓(xùn)內(nèi)容為：基礎(chǔ)理論、條件設(shè)定、產(chǎn)品維護、上機實踐
培訓(xùn)時間：應(yīng)不少于4天，
評價標準：所培訓(xùn)人員通過國家標準樣品考核合格。
2、第二次培訓(xùn)安排在用戶使用儀器近半年后，在賣方培訓(xùn)中心應(yīng)用實驗室培訓(xùn)
培訓(xùn)的目的：分析方法的建立和儀器的應(yīng)用提高培訓(xùn)，
培訓(xùn)時間：  每個月的上旬和下旬  
培訓(xùn)地點:   上海、成都應(yīng)用實驗中心
培訓(xùn)頻次：  每個月兩次可以隨時報名參加
3、第三次培訓(xùn)在儀器安裝一年后，賣方工程師回訪用戶,并在現(xiàn)場進行提高培訓(xùn)。
安裝工程師：顏工
培訓(xùn)工程師：劉工
2.5單套設(shè)備預(yù)算費用
序號 名稱 單元部分 數(shù)量 單價 總價
1 自動化實驗設(shè)備 流水燈流動顯示、天塔之光單元 1套    
三相異步電動機控制單元 1套    
交通燈控制單元 1套    
運動控制集合單元 1套    
工業(yè)觸摸屏運用單元 1套    
組態(tài)王模擬實驗單元 1套    
公用器件單元 1套    
2 合計        

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