一种机电实验实训控制台及其实现方法
【专利摘要】本发明涉及一种机电实验实训控制台，包括试验台架，其特征在于：所述试验台架的上侧面沿着物料传送方向上依次设有送料装置、气动机械手装置、物料称重装置、温度控制装置、物料分拣装置，所述试验台架的下侧面上设有电源模块、PLC及变频器模块，所述PLC及变频器模块分别与送料装置、气动机械手装置、物料称重装置、温度控制装置、物料分拣装置实现控制连接，所述电源模块分别与PLC及变频器模块、送料装置、气动机械手装置、物料称重装置、温度控制装置、物料分拣装置实现供电电路连接。本发明不仅能满足学生基本技能的训练，又保证电路连接的快速、安全和可靠，实现不同层次学生的实践需求。
【专利说明】—种机电实验实训控制台及其实现方法
【技术领域】
[0001]本发明属于教学仪器，特别涉及一种机电实验实训控制台及其实现方法。
【背景技术】
[0002]为了满足学校对于学生不同机电试验项目的需要，社会上产生了一种实验平台，在该平台上可以实现多种试验项目；但是目前的机电试验实训平台上还缺少一种能将称重、温控等模拟量输入作为实验实训项目的功能，并且现有实验平台多数不能进行拆装，在固定好了后一般无法进行拆解，从而无法满足多模块组合等问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种机电实验实训控制台及其实现方法，有助于解决现有实验平台功能缺少、结构不易拆装等问题。
[0004]本发明的技术方案在于:一种机电实验实训控制台，包括试验台架，其特征在于:所述试验台架的上侧面沿着物料传送方向上依次设有送料装置、气动机械手装置、物料称重装置、温度控制装置、物料分拣装置，所述试验台架的下侧面上设有电源模块、PLC及变频器模块，所述PLC及变频器模块分别与送料装置、气动机械手装置、物料称重装置、温度控制装置、物料分拣装置实现控制连接，所述电源模块分别与PLC及变频器模块、送料装置、气动机械手装置、物料称重装置、温度控制装置、物料分拣装置实现供电电路连接。
[0005]其中，还包括设于试验台架上侧面上的一体化接线排。
[0006]还包括独立于试验台架的传感器模块与继电控制模块。
[0007]所述送料装置包括设于试验台架上的圆形送料盘以及载料台，所述圆形送料盘与载料台之间设有送料槽，所述圆形送料盘的一侧开设有与送料槽一侧对接的出料口，所述圆形送料盘内设有一用以导料螺旋叶片，所述螺旋叶片与设于圆形送料盘底侧上的电机驱动连接。
[0008]所述气动机械手装置包括设于试验台架上的支架，所述支架上设有可旋转连接臂以及纵向位于连接臂外端上的气动机械手，所述可旋转连接臂与设于支架底侧上的步进电机驱动连接。
[0009]所述物料称重装置包括设于试验台架上的秤盘以及感应物料重量的应变传感器，所述应变传感器还与设于试验台架上的具有半桥、全桥、增益电路控制的称重模块电路连接。
[0010]所述物料分拣装置包括设于试验台架上的用以接收气动机械手装置夹持过来的物料的传动带，所述传动带的前段设置所述的温度控制装置，所述传送带的后段的一旁侧设有五个出料槽，另一旁侧设有对应每个出料槽的推料气缸，对应每个出料槽的传送带正上方设有用以感应物料的传感器，所述传送带与设于试验台架上的三相异步电机驱动连接。
[0011]所述温度控制装置包括设于传送带上的透明罩体，所述透明罩体内设有电加热丝以及用以感应透明罩体内部温度的感应探头，所述透明罩体的两侧壁上设有物料感应探头，所述透明罩体的顶上设有排气扇。
[0012]所述传感器模块包括电容传感器模块与电涡流传感器模块。
[0013]本发明的另一的技术方案在于:一种实现机电实验实训控制台操作的方法，其特征在于:
提供一试验台架；提供一安设于试验台架上的送料装置、气动机械手装置、物料称重装置、具有传动带的物料分拣装置、设于传送带前端上的温度控制装置、电源模块、PLC及变频器模块；提供一独立于试验台架的一传感器模块、继电控制模块，其实现方法如下:
1)对PLC进行程序编写；
2)然后将不同物料放置于送料装置中，并由送料装置将物料一一导出；
3)通过气动机械手装置将物料夹持到物料称重装置，对物料进行称重试验；
4)完成称重过程后，物料再通过气动机械手装置夹持到位于物料分拣装置传动带前段上的温度控制装置处，进行物料温度控制试验；
5)完成好物料温度控制试验后，物料由传送带继续在物料分拣装置上传送，并由物料分拣装置完成分拣作业。
[0014]本发明的优点在于:
本发明具有称重和温度控制两个模拟量单元，使设备从传统的机电开关量控制，扩展到了带模拟量的闭环控制，可模拟工厂生产实际控制；同时设备开发了低压电器控制、传感器、变频器、PLC模拟控制对象等多个挂箱，可在该设备上完成低压电器控制、PLC控制、检测与转换、运动控制等多门课程的实践教学，并可模拟生产线上的传送、加工、分拣功能实现多种控制方案的综合实验。实现一机多用，有效地节约实验室建设经费，本设备主要包括实训台架、典型的机电一体化设备的机械部件、PLC模块、变频器模块、按钮模块、电源模块、模拟生产设备实训模块、接线端子排和各种传感器等组成。整体结构采用开放式和拆装式，设备采用整体柜式实训台，模块采用标准结构和抽屉式模块放置架，互换性强；按具有生产性功能和整合学习功能的原则确定模块内容。设备接线采用两种接线方式:航空插头直接联接与接线端子使用带安全插头的导线进行电路连接，这样满足学生基本技能的训练，又保证电路连接的快速、安全和可靠，实现不同层次学生的实践需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例的结构示意图。
[0016]图2为本发明实施例的控制原理框图。
【具体实施方式】
[0017]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
[0018]参考图1至图2，本发明涉及一种机电实验实训控制台，包括试验台架1，所述试验台架I的上侧面沿着物料传送方向上依次设有送料装置2、气动机械手装置3、物料称重装置4、温度控制装置5、物料分拣装置6，所述试验台架的下侧面上设有电源模块7、PLC及变频器模块8，所述PLC及变频器模块分别与送料装置、气动机械手装置、物料称重装置、温度控制装置、物料分拣装置实现控制连接，所述电源模块分别与PLC及变频器模块、送料装置、气动机械手装置、物料称重装置、温度控制装置、物料分拣装置实现供电电路连接。
[0019]还包括设于试验台架I上侧面上的一体化接线排9。
[0020]还包括独立于试验台架的传感器模块与继电控制模块。
[0021]上述送料装置2包括设于试验台架上的圆形送料盘2-1以及载料台2-2，所述圆形送料盘与载料台之间设有送料槽2-3，所述圆形送料盘的一侧开设有与送料槽一侧对接的出料口，所述圆形送料盘内设有一用以导料螺旋叶片2-4，所述螺旋叶片与设于圆形送料盘底侧上的电机2-5驱动连接。
[0022]上述气动机械手装置3包括设于试验台架上的支架3-1，所述支架3-1上设有可旋转连接臂3-2以及纵向位于连接臂外端上的气动机械手3-3，所述可旋转连接臂与设于支架底侧上的步进电机3-4驱动连接。
[0023]上述物料称重装置4包括设于试验台架I上的秤盘4-1以及感应物料重量的应变传感器，所述应变传感器还与设于试验台架上的具有半桥、全桥、增益电路控制的称重模块电路4-2连接。
[0024]上述物料分拣装置6包括设于试验台架上的用以接收气动机械手装置夹持过来的物料的传动带6-1，所述传动带的前段设置所述的温度控制装置5，物料通过气动机械手装置夹持到温度控制装置前端的传送带，通过传送带的运转，将物料送入到温度控制装置中；所述传送带的后段的一旁侧设有五个出料槽6-2，另一旁侧设有对应每个出料槽的推料气缸6-3，对应每个出料槽的传送带正上方设有用以感应物料的传感器6-4，所述传送带与设于试验台架上的三相异步电机6-5驱动连接。
[0025]上述温度控制装置5包括设于传送带上的透明罩体5-1，所述透明罩体内设有电加热丝以及用以感应透明罩体内部温度的感应探头，所述透明罩体的两侧壁上设有物料感应探头5-2，所述透明罩体的顶上设有排气扇5-3。
[0026]上述传感器模块包括电容传感器模块与电涡流传感器模块。
[0027]本发明基于上述的机电实验实训控制台操作创造了一种实现方法，具体为:提供一试验台架；提供一安设于试验台架上的送料装置、气动机械手装置、物料称重装置、具有传动带的物料分拣装置、设于传送带前端上的温度控制装置、电源模块、PLC及变频器模块；提供一独立于试验台架的一传感器模块、继电控制模块，其实现方法如下:
1)对PLC进行程序编写；
2)然后将不同物料放置于送料装置中，并由送料装置将物料一一导出；
3)通过气动机械手装置将物料夹持到物料称重装置，对物料进行称重试验；
4)完成称重过程后，物料再通过气动机械手装置夹持到位于物料分拣装置传动带前段上的温度控制装置处，进行物料温度控制试验；
5)完成好物料温度控制试验后，物料由传送带继续在物料分拣装置上传送，并由物料分拣装置完成分拣作业
本发明包括如下装置或模块:
(l)PLC、变频器模块:PLC为西门子S7-1200 CPU1214C AC/DC/RELAY ;变频器采用西门子MM420 ;模块材料要求:高强度塑料外壳、重量轻，面板是铝塑板，图案、文字符号采用进口油墨丝印。[0028](2)电源模块:包括三相电源总开关(带漏电和短路保护)I个，熔断器3只，单相电源插座2个，安全插座5个；按钮模块:24 V/6 A、12 V/2 A各一组；急停按钮I只，转换开关2只，蜂鸣器I只，复位按钮黄、绿、红各I只，自锁按钮黄、绿、红各I只，24V指示灯黄、绿、红各2只；
(3)—体化接线排:接线排壳体上两侧相对设置有一初级接线区(接线端子)和一次级接线区(安全插座)；接线端子与对应的安全插座通过导电弹性件连接；接线排壳体边缘卷折，设有固定用的螺孔，可以通过螺丝杆固定在实训桌上。
[0029](4)送料装置:圆型的送料盘，边缘开有一出料口 ；通过送料盘机架与实训台固定；送料盘底部装有直流减速电机，作为旋转动力，并通过连轴器与送料盘内部的螺旋叶片连接；送料槽其一段与出料口相连接。调整立柱上装有一载料台，高度与出料口平齐，通过光电传感器检测是否有物料。
[0030](5)气动机械手装置:四自由度气动机械手，气缸及附属传感器；气动手臂两侧装有2个限位挡板，整个搬运机构能完成四个自由度动作，手臂伸缩、手臂旋转、手爪上下、手爪松紧。实现物料从送料机构的出料口传送到称重机构，再从称重机构传送到物料传送机构落料口的搬运操作。
[0031](6)物料称重装置:采用3KG应变传感器，直径80mm左右的秤盘。能实现半桥、全桥特性测试实验，具有调零、满量程调整以及重量显示功能。包括:应变传感器、信号放大、处理电路
(7)物料分拣装置:传送带通过变频器控制三相异步电动机驱动，在传送带端点处设计有落料口，通过光电传感器检测物料；传送带上装有五个出料槽，对应位置有电感传感器、霍尔传感器、光纤传感器等同时正对料槽位置装有推料气缸，共计五个气缸。传送带采用可拆卸的铝合金支架。
[0032](8)温度控制装置:安装在生产线上，在透明密闭的空间对工件进行加热处理，对加热的温度实时显示，同时实现自动调节控制。部件包括加热器、温度检测、温度变送、PWM脉宽控制电路。
[0033](9)设备台架:采用采用整体柜式实训台，表面经防锈处理，实训台采用单面单抽屉结构，采用拉出式的抽屉结构，底部装有4个导向轮，方便实训台架移动，PLC、变频器等模块可以放置在抽屉上，整体结构为开放式和可拆装式。
[0034](10)继电控制模块:配备三个接触器、一个中间继电器、一个时间继电器、一个热保护继电器及按钮三个，满足电机正反控制、星一三角起动控制实验需求。由安全插座引出。
[0035](11)传感器模块:包括模拟量电涡流传感器、电容传感器、测量仪表，模块上带刻度尺可以使用表计显示其变化量。
[0036]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【权利要求】
1.一种机电实验实训控制台，包括试验台架，其特征在于:所述试验台架的上侧面沿着物料传送方向上依次设有送料装置、气动机械手装置、物料称重装置、温度控制装置、物料分拣装置，所述试验台架的下侧面上设有电源模块、PLC及变频器模块，所述PLC及变频器模块分别与送料装置、气动机械手装置、物料称重装置、温度控制装置、物料分拣装置实现控制连接，所述电源模块分别与PLC及变频器模块、送料装置、气动机械手装置、物料称重装置、温度控制装置、物料分拣装置实现供电电路连接。
2. 根据权利要求1所述的机电实验实训控制台，其特征在于:还包括设于试验台架上侧面上的一体化接线排。
3.根据权利要求2所述的机电实验实训控制台，其特征在于:还包括独立于试验台架的传感器模块与继电控制模块。
4.根据权利要求3所述的机电实验实训控制台，其特征在于:所述送料装置包括设于试验台架上的圆形送料盘以及载料台，所述圆形送料盘与载料台之间设有送料槽，所述圆形送料盘的一侧开设有与送料槽一侧对接的出料口，所述圆形送料盘内设有一用以导料螺旋叶片，所述螺旋叶片与设于圆形送料盘底侧上的电机驱动连接。
5.根据权利要求4所述的机电实验实训控制台，其特征在于:所述气动机械手装置包括设于试验台架上的支架，所述支架上设有可旋转连接臂以及纵向位于连接臂外端上的气动机械手，所述可旋转连接臂与设于支架底侧上的步进电机驱动连接。
6.根据权利要求5所述的机电实验实训控制台，其特征在于:所述物料称重装置包括设于试验台架上的秤盘以及感应物料重量的应变传感器，所述应变传感器还与设于试验台架上的具有半桥、全桥、增益电路控制的称重模块电路连接。
7.根据权利要求6所述的机电实验实训控制台，其特征在于:所述物料分拣装置包括设于试验台架上的用以接收气动机械手装置夹持过来的物料的传动带，所述传动带的前段设置所述的温度控制装置，所述传送带的后段的一旁侧设有五个出料槽，另一旁侧设有对应每个出料槽的推料气缸，对应每个出料槽的传送带正上方设有用以感应物料的传感器，所述传送带与设于试验台架上的三相异步电机驱动连接。
8.根据权利要求7所述的机电实验实训控制台，其特征在于:所述温度控制装置包括设于传送带上的透明罩体，所述透明罩体内设有电加热丝以及用以感应透明罩体内部温度的感应探头，所述透明罩体的两侧壁上设有物料感应探头，所述透明罩体的顶上设有排气扇。
9.根据权利要求8所述的机电实验实训控制台，其特征在于:所述传感器模块包括电容传感器模块与电涡流传感器模块。
10.一种实现机电实验实训控制台操作的方法，其特征在于: 提供一试验台架；提供一安设于试验台架上的送料装置、气动机械手装置、物料称重装置、具有传动带的物料分拣装置、设于传送带前端上的温度控制装置、电源模块、PLC及变频器模块；提供一独立于试验台架的一传感器模块、继电控制模块，其实现方法如下: 1)对PLC进行程序编写； 2)然后将不同物料放置于送料装置中，并由送料装置将物料一一导出； 3)通过气动机械手装置将物料夹持到物料称重装置，对物料进行称重试验； 4)完成称重过程后，物料再通过气动机械手装置夹持到位于物料分拣装置传动带前段上的温度控制装置处，进行物料温度控制试验；
完成好物料温度控制试验后，物料由传送带继续在物料分拣装置上传送，并由物料分拣装置完成分拣作业。
【文档编号】G09B25/02GK103680284SQ201310377529
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年8月27日 优先权日:2013年8月27日
【发明者】林宝全, 郑崇苏 申请人:福州大学