一種機電實驗實訓控制臺及其實現方法
【專利摘要】本發明涉及一種機電實驗實訓控制臺，包括試驗臺架，其特征在于：所述試驗臺架的上側面沿著物料傳送方向上依次設有送料裝置、氣動機械手裝置、物料稱重裝置、溫度控制裝置、物料分揀裝置，所述試驗臺架的下側面上設有電源模塊、PLC及變頻器模塊，所述PLC及變頻器模塊分別與送料裝置、氣動機械手裝置、物料稱重裝置、溫度控制裝置、物料分揀裝置實現控制連接，所述電源模塊分別與PLC及變頻器模塊、送料裝置、氣動機械手裝置、物料稱重裝置、溫度控制裝置、物料分揀裝置實現供電電路連接。本發明不僅能滿足學生基本技能的訓練，又保證電路連接的快速、安全和可靠，實現不同層次學生的實踐需求。
【專利說明】—種機電實驗實訓控制臺及其實現方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于教學儀器，特別涉及一種機電實驗實訓控制臺及其實現方法。
【背景技術】
[0002]為了滿足學校對于學生不同機電試驗項目的需要，社會上產生了一種實驗平臺，在該平臺上可以實現多種試驗項目；但是目前的機電試驗實訓平臺上還缺少一種能將稱重、溫控等模擬量輸入作為實驗實訓項目的功能，并且現有實驗平臺多數不能進行拆裝，在固定好了后一般無法進行拆解，從而無法滿足多模塊組合等問題。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種機電實驗實訓控制臺及其實現方法，有助于解決現有實驗平臺功能缺少、結構不易拆裝等問題。
[0004]本發明的技術方案在于:一種機電實驗實訓控制臺，包括試驗臺架，其特征在于:所述試驗臺架的上側面沿著物料傳送方向上依次設有送料裝置、氣動機械手裝置、物料稱重裝置、溫度控制裝置、物料分揀裝置，所述試驗臺架的下側面上設有電源模塊、PLC及變頻器模塊，所述PLC及變頻器模塊分別與送料裝置、氣動機械手裝置、物料稱重裝置、溫度控制裝置、物料分揀裝置實現控制連接，所述電源模塊分別與PLC及變頻器模塊、送料裝置、氣動機械手裝置、物料稱重裝置、溫度控制裝置、物料分揀裝置實現供電電路連接。
[0005]其中，還包括設于試驗臺架上側面上的一體化接線排。
[0006]還包括獨立于試驗臺架的傳感器模塊與繼電控制模塊。
[0007]所述送料裝置包括設于試驗臺架上的圓形送料盤以及載料臺，所述圓形送料盤與載料臺之間設有送料槽，所述圓形送料盤的一側開設有與送料槽一側對接的出料口，所述圓形送料盤內設有一用以導料螺旋葉片，所述螺旋葉片與設于圓形送料盤底側上的電機驅動連接。
[0008]所述氣動機械手裝置包括設于試驗臺架上的支架，所述支架上設有可旋轉連接臂以及縱向位于連接臂外端上的氣動機械手，所述可旋轉連接臂與設于支架底側上的步進電機驅動連接。
[0009]所述物料稱重裝置包括設于試驗臺架上的秤盤以及感應物料重量的應變傳感器，所述應變傳感器還與設于試驗臺架上的具有半橋、全橋、增益電路控制的稱重模塊電路連接。
[0010]所述物料分揀裝置包括設于試驗臺架上的用以接收氣動機械手裝置夾持過來的物料的傳動帶，所述傳動帶的前段設置所述的溫度控制裝置，所述傳送帶的后段的一旁側設有五個出料槽，另一旁側設有對應每個出料槽的推料氣缸，對應每個出料槽的傳送帶正上方設有用以感應物料的傳感器，所述傳送帶與設于試驗臺架上的三相異步電機驅動連接。
[0011]所述溫度控制裝置包括設于傳送帶上的透明罩體，所述透明罩體內設有電加熱絲以及用以感應透明罩體內部溫度的感應探頭，所述透明罩體的兩側壁上設有物料感應探頭，所述透明罩體的頂上設有排氣扇。
[0012]所述傳感器模塊包括電容傳感器模塊與電渦流傳感器模塊。
[0013]本發明的另一的技術方案在于:一種實現機電實驗實訓控制臺操作的方法，其特征在于:
提供一試驗臺架；提供一安設于試驗臺架上的送料裝置、氣動機械手裝置、物料稱重裝置、具有傳動帶的物料分揀裝置、設于傳送帶前端上的溫度控制裝置、電源模塊、PLC及變頻器模塊；提供一獨立于試驗臺架的一傳感器模塊、繼電控制模塊，其實現方法如下:
1)對PLC進行程序編寫；
2)然后將不同物料放置于送料裝置中，并由送料裝置將物料一一導出；
3)通過氣動機械手裝置將物料夾持到物料稱重裝置，對物料進行稱重試驗；
4)完成稱重過程后，物料再通過氣動機械手裝置夾持到位于物料分揀裝置傳動帶前段上的溫度控制裝置處，進行物料溫度控制試驗；
5)完成好物料溫度控制試驗后，物料由傳送帶繼續在物料分揀裝置上傳送，并由物料分揀裝置完成分揀作業。
[0014]本發明的優點在于:
本發明具有稱重和溫度控制兩個模擬量單元，使設備從傳統的機電開關量控制，擴展到了帶模擬量的閉環控制，可模擬工廠生產實際控制；同時設備開發了低壓電器控制、傳感器、變頻器、PLC模擬控制對象等多個掛箱，可在該設備上完成低壓電器控制、PLC控制、檢測與轉換、運動控制等多門課程的實踐教學，并可模擬生產線上的傳送、加工、分揀功能實現多種控制方案的綜合實驗。實現一機多用，有效地節約實驗室建設經費，本設備主要包括實訓臺架、典型的機電一體化設備的機械部件、PLC模塊、變頻器模塊、按鈕模塊、電源模塊、模擬生產設備實訓模塊、接線端子排和各種傳感器等組成。整體結構采用開放式和拆裝式，設備采用整體柜式實訓臺，模塊采用標準結構和抽屜式模塊放置架，互換性強；按具有生產性功能和整合學習功能的原則確定模塊內容。設備接線采用兩種接線方式:航空插頭直接聯接與接線端子使用帶安全插頭的導線進行電路連接，這樣滿足學生基本技能的訓練，又保證電路連接的快速、安全和可靠，實現不同層次學生的實踐需求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明實施例的結構示意圖。
[0016]圖2為本發明實施例的控制原理框圖。
【具體實施方式】
[0017]為讓本發明的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。
[0018]參考圖1至圖2，本發明涉及一種機電實驗實訓控制臺，包括試驗臺架1，所述試驗臺架I的上側面沿著物料傳送方向上依次設有送料裝置2、氣動機械手裝置3、物料稱重裝置4、溫度控制裝置5、物料分揀裝置6，所述試驗臺架的下側面上設有電源模塊7、PLC及變頻器模塊8，所述PLC及變頻器模塊分別與送料裝置、氣動機械手裝置、物料稱重裝置、溫度控制裝置、物料分揀裝置實現控制連接，所述電源模塊分別與PLC及變頻器模塊、送料裝置、氣動機械手裝置、物料稱重裝置、溫度控制裝置、物料分揀裝置實現供電電路連接。
[0019]還包括設于試驗臺架I上側面上的一體化接線排9。
[0020]還包括獨立于試驗臺架的傳感器模塊與繼電控制模塊。
[0021]上述送料裝置2包括設于試驗臺架上的圓形送料盤2-1以及載料臺2-2，所述圓形送料盤與載料臺之間設有送料槽2-3，所述圓形送料盤的一側開設有與送料槽一側對接的出料口，所述圓形送料盤內設有一用以導料螺旋葉片2-4，所述螺旋葉片與設于圓形送料盤底側上的電機2-5驅動連接。
[0022]上述氣動機械手裝置3包括設于試驗臺架上的支架3-1，所述支架3-1上設有可旋轉連接臂3-2以及縱向位于連接臂外端上的氣動機械手3-3，所述可旋轉連接臂與設于支架底側上的步進電機3-4驅動連接。
[0023]上述物料稱重裝置4包括設于試驗臺架I上的秤盤4-1以及感應物料重量的應變傳感器，所述應變傳感器還與設于試驗臺架上的具有半橋、全橋、增益電路控制的稱重模塊電路4-2連接。
[0024]上述物料分揀裝置6包括設于試驗臺架上的用以接收氣動機械手裝置夾持過來的物料的傳動帶6-1，所述傳動帶的前段設置所述的溫度控制裝置5，物料通過氣動機械手裝置夾持到溫度控制裝置前端的傳送帶，通過傳送帶的運轉，將物料送入到溫度控制裝置中；所述傳送帶的后段的一旁側設有五個出料槽6-2，另一旁側設有對應每個出料槽的推料氣缸6-3，對應每個出料槽的傳送帶正上方設有用以感應物料的傳感器6-4，所述傳送帶與設于試驗臺架上的三相異步電機6-5驅動連接。
[0025]上述溫度控制裝置5包括設于傳送帶上的透明罩體5-1，所述透明罩體內設有電加熱絲以及用以感應透明罩體內部溫度的感應探頭，所述透明罩體的兩側壁上設有物料感應探頭5-2，所述透明罩體的頂上設有排氣扇5-3。
[0026]上述傳感器模塊包括電容傳感器模塊與電渦流傳感器模塊。
[0027]本發明基于上述的機電實驗實訓控制臺操作創造了一種實現方法，具體為:提供一試驗臺架；提供一安設于試驗臺架上的送料裝置、氣動機械手裝置、物料稱重裝置、具有傳動帶的物料分揀裝置、設于傳送帶前端上的溫度控制裝置、電源模塊、PLC及變頻器模塊；提供一獨立于試驗臺架的一傳感器模塊、繼電控制模塊，其實現方法如下:
1)對PLC進行程序編寫；
2)然后將不同物料放置于送料裝置中，并由送料裝置將物料一一導出；
3)通過氣動機械手裝置將物料夾持到物料稱重裝置，對物料進行稱重試驗；
4)完成稱重過程后，物料再通過氣動機械手裝置夾持到位于物料分揀裝置傳動帶前段上的溫度控制裝置處，進行物料溫度控制試驗；
5)完成好物料溫度控制試驗后，物料由傳送帶繼續在物料分揀裝置上傳送，并由物料分揀裝置完成分揀作業
本發明包括如下裝置或模塊:
(l)PLC、變頻器模塊:PLC為西門子S7-1200 CPU1214C AC/DC/RELAY ;變頻器采用西門子MM420 ;模塊材料要求:高強度塑料外殼、重量輕，面板是鋁塑板，圖案、文字符號采用進口油墨絲印。[0028](2)電源模塊:包括三相電源總開關(帶漏電和短路保護)I個，熔斷器3只，單相電源插座2個，安全插座5個；按鈕模塊:24 V/6 A、12 V/2 A各一組；急停按鈕I只，轉換開關2只，蜂鳴器I只，復位按鈕黃、綠、紅各I只，自鎖按鈕黃、綠、紅各I只，24V指示燈黃、綠、紅各2只；
(3)—體化接線排:接線排殼體上兩側相對設置有一初級接線區(接線端子)和一次級接線區(安全插座)；接線端子與對應的安全插座通過導電彈性件連接；接線排殼體邊緣卷折，設有固定用的螺孔，可以通過螺絲桿固定在實訓桌上。
[0029](4)送料裝置:圓型的送料盤，邊緣開有一出料口 ；通過送料盤機架與實訓臺固定；送料盤底部裝有直流減速電機，作為旋轉動力，并通過連軸器與送料盤內部的螺旋葉片連接；送料槽其一段與出料口相連接。調整立柱上裝有一載料臺，高度與出料口平齊，通過光電傳感器檢測是否有物料。
[0030](5)氣動機械手裝置:四自由度氣動機械手，氣缸及附屬傳感器；氣動手臂兩側裝有2個限位擋板，整個搬運機構能完成四個自由度動作，手臂伸縮、手臂旋轉、手爪上下、手爪松緊。實現物料從送料機構的出料口傳送到稱重機構，再從稱重機構傳送到物料傳送機構落料口的搬運操作。
[0031](6)物料稱重裝置:采用3KG應變傳感器，直徑80mm左右的秤盤。能實現半橋、全橋特性測試實驗，具有調零、滿量程調整以及重量顯示功能。包括:應變傳感器、信號放大、處理電路
(7)物料分揀裝置:傳送帶通過變頻器控制三相異步電動機驅動，在傳送帶端點處設計有落料口，通過光電傳感器檢測物料；傳送帶上裝有五個出料槽，對應位置有電感傳感器、霍爾傳感器、光纖傳感器等同時正對料槽位置裝有推料氣缸，共計五個氣缸。傳送帶采用可拆卸的鋁合金支架。
[0032](8)溫度控制裝置:安裝在生產線上，在透明密閉的空間對工件進行加熱處理，對加熱的溫度實時顯示，同時實現自動調節控制。部件包括加熱器、溫度檢測、溫度變送、PWM脈寬控制電路。
[0033](9)設備臺架:采用采用整體柜式實訓臺，表面經防銹處理，實訓臺采用單面單抽屜結構，采用拉出式的抽屜結構，底部裝有4個導向輪，方便實訓臺架移動，PLC、變頻器等模塊可以放置在抽屜上，整體結構為開放式和可拆裝式。
[0034](10)繼電控制模塊:配備三個接觸器、一個中間繼電器、一個時間繼電器、一個熱保護繼電器及按鈕三個，滿足電機正反控制、星一三角起動控制實驗需求。由安全插座引出。
[0035](11)傳感器模塊:包括模擬量電渦流傳感器、電容傳感器、測量儀表，模塊上帶刻度尺可以使用表計顯示其變化量。
[0036]以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。
【權利要求】
1.一種機電實驗實訓控制臺，包括試驗臺架，其特征在于:所述試驗臺架的上側面沿著物料傳送方向上依次設有送料裝置、氣動機械手裝置、物料稱重裝置、溫度控制裝置、物料分揀裝置，所述試驗臺架的下側面上設有電源模塊、PLC及變頻器模塊，所述PLC及變頻器模塊分別與送料裝置、氣動機械手裝置、物料稱重裝置、溫度控制裝置、物料分揀裝置實現控制連接，所述電源模塊分別與PLC及變頻器模塊、送料裝置、氣動機械手裝置、物料稱重裝置、溫度控制裝置、物料分揀裝置實現供電電路連接。
2. 根據權利要求1所述的機電實驗實訓控制臺，其特征在于:還包括設于試驗臺架上側面上的一體化接線排。
3.根據權利要求2所述的機電實驗實訓控制臺，其特征在于:還包括獨立于試驗臺架的傳感器模塊與繼電控制模塊。
4.根據權利要求3所述的機電實驗實訓控制臺，其特征在于:所述送料裝置包括設于試驗臺架上的圓形送料盤以及載料臺，所述圓形送料盤與載料臺之間設有送料槽，所述圓形送料盤的一側開設有與送料槽一側對接的出料口，所述圓形送料盤內設有一用以導料螺旋葉片，所述螺旋葉片與設于圓形送料盤底側上的電機驅動連接。
5.根據權利要求4所述的機電實驗實訓控制臺，其特征在于:所述氣動機械手裝置包括設于試驗臺架上的支架，所述支架上設有可旋轉連接臂以及縱向位于連接臂外端上的氣動機械手，所述可旋轉連接臂與設于支架底側上的步進電機驅動連接。
6.根據權利要求5所述的機電實驗實訓控制臺，其特征在于:所述物料稱重裝置包括設于試驗臺架上的秤盤以及感應物料重量的應變傳感器，所述應變傳感器還與設于試驗臺架上的具有半橋、全橋、增益電路控制的稱重模塊電路連接。
7.根據權利要求6所述的機電實驗實訓控制臺，其特征在于:所述物料分揀裝置包括設于試驗臺架上的用以接收氣動機械手裝置夾持過來的物料的傳動帶，所述傳動帶的前段設置所述的溫度控制裝置，所述傳送帶的后段的一旁側設有五個出料槽，另一旁側設有對應每個出料槽的推料氣缸，對應每個出料槽的傳送帶正上方設有用以感應物料的傳感器，所述傳送帶與設于試驗臺架上的三相異步電機驅動連接。
8.根據權利要求7所述的機電實驗實訓控制臺，其特征在于:所述溫度控制裝置包括設于傳送帶上的透明罩體，所述透明罩體內設有電加熱絲以及用以感應透明罩體內部溫度的感應探頭，所述透明罩體的兩側壁上設有物料感應探頭，所述透明罩體的頂上設有排氣扇。
9.根據權利要求8所述的機電實驗實訓控制臺，其特征在于:所述傳感器模塊包括電容傳感器模塊與電渦流傳感器模塊。
10.一種實現機電實驗實訓控制臺操作的方法，其特征在于: 提供一試驗臺架；提供一安設于試驗臺架上的送料裝置、氣動機械手裝置、物料稱重裝置、具有傳動帶的物料分揀裝置、設于傳送帶前端上的溫度控制裝置、電源模塊、PLC及變頻器模塊；提供一獨立于試驗臺架的一傳感器模塊、繼電控制模塊，其實現方法如下: 1)對PLC進行程序編寫； 2)然后將不同物料放置于送料裝置中，并由送料裝置將物料一一導出； 3)通過氣動機械手裝置將物料夾持到物料稱重裝置，對物料進行稱重試驗； 4)完成稱重過程后，物料再通過氣動機械手裝置夾持到位于物料分揀裝置傳動帶前段上的溫度控制裝置處，進行物料溫度控制試驗；
完成好物料溫度控制試驗后，物料由傳送帶繼續在物料分揀裝置上傳送，并由物料分揀裝置完成分揀作業。
【文檔編號】G09B25/02GK103680284SQ201310377529
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月27日 優先權日:2013年8月27日
【發明者】林寶全, 鄭崇蘇 申請人:福州大學