自動化控制實驗室建設參考

自動化控制實驗室建造設計方案論證

一、論證小構成員
組長：
副組長：
成員：
二、實驗室現(xiàn)狀解析
秋季學期我系新增工業(yè)機器人技術、模具設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個教學班級、共315人（16級188人，17級127人），該專業(yè)從春季學期開始已開設相關專業(yè)課程，例如：電氣控制技術（含plc）、自動化生產(chǎn)線運行與維護、可編程控制器實驗等課程，但目前沒有相關實驗室。
三、實驗室建造設計的必要性
機電工程系現(xiàn)有工業(yè)機器人、機械設計與制造、數(shù)控技術、機電一體化、模具設計與制造專業(yè)。目前，學院一直沒有機電一體化專業(yè)核心技能實訓的實驗室，特別是自動化電氣控制類的實驗實驗從未展開，課程課程理論的教學遠遠不能適用技能教學日益發(fā)展的需求。
為深入貫徹落實《教育部等部門關于進一步加強高校實踐育人作業(yè)的若干意見》和《關于全面提升高等職業(yè)教育教學重量的若干意見》要求，進一步提升學生的實驗實驗技能，特別是高職學生的實踐實操能力（機電一體化專業(yè)方面的實驗實驗技能課是在下學期教學任務中也明確體現(xiàn)）。
四、實驗室主要承擔課程
按照專業(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"可編程控制器實驗"、"自動化生產(chǎn)線運行與維護"、"電氣控制技術"等課程的實驗實驗。
五、下學期教學需求：
機電一體化技術專業(yè)下學期主要涉及專業(yè)核心課程有"自動化生產(chǎn)線運行與維護"、"電氣控制技術"課內實驗學時共24課時，集中實驗32學時。

學期教學現(xiàn)象	實驗室項目數(shù)	實驗實驗總學時	現(xiàn)有實驗室現(xiàn)象	現(xiàn)有實驗室周課時
	電氣控制技術	8	無	0
	自動化生產(chǎn)線運行與維護	16	無	0
	電氣控制實驗	32	無	0
合計		56		0

綜上所述，為適用學生實驗要求，做好學生的技能培養(yǎng)的需要，系部申請急需建造設計1個自動化控制實驗室。
六、設備預算費用

序號	名稱	單元部分	數(shù)量	單價	總價
1	自動化實驗設備	流水燈流動顯露、天塔之光單元	1套
		三相異步電機控制單元	1套
		交通燈控制單元	1套
		動作控制集合單元	1套
		工業(yè)觸摸屏運用單元	1套
		組態(tài)王模仿實驗單元	1套
		公用器件單元	1套
2	合計

備注：如需正版組態(tài)王系統(tǒng)，系統(tǒng)費用按官方購買價另算。
七、建造設計方案：
該實驗室需要建造設計面積80左右平方米，具體實施見附件。 附件：
一、儀表器具設備概況

儀表器具設備名稱		自動化控制實驗設備
型號				儀表器具設備用途		教學
儀表器具設備生產(chǎn)廠名
參考價（萬元）			數(shù)量（套）	30套	總 價（萬元）		預算100
儀表器具設備安放地點		自動化控制實驗室
主要功能	一、流水燈、天塔之光、數(shù)碼顯露系統(tǒng)單元 1、機械構造設計與裝配 2、控制電子回路的設計與調節(jié)測試 3、PLC程序設計 l 符文號表編制 l 梯形圖、語句表或功能圖設計 l 基礎指令認識與運用 l 程序運行調節(jié)測試 4、執(zhí)行器件部分 l 電動控制線路的設計與調節(jié)測試 l 常用低壓電器的設計與裝配 5、工序技藝過程的設計與調節(jié)測試 二、三相異步電機點動和自鎖控制、聯(lián)鎖正反轉、帶延時正反轉、Y/△換接啟動系統(tǒng)單元 1、機械構造設計與裝配 2、控制電子回路的設計與調節(jié)測試 3、PLC程序設計 l 符文號表編制 l 梯形圖、語句表或功能圖設計 l 基礎指令認識與運用 l 程序運行調節(jié)測試 4、執(zhí)行器件部分 l 電動控制線路的設計與調節(jié)測試 l 常用低壓電器的設計與裝配 5、工序技藝過程的設計與調節(jié)測試 三、不帶數(shù)字與帶數(shù)字顯露交通燈系統(tǒng)單元 1、機械構造設計與裝配 2、控制電子回路的設計與調節(jié)測試 3、PLC程序設計 l 符文號表編制 l 梯形圖、語句表或功能圖設計 l 基礎指令認識與運用 l 程序運行調節(jié)測試 4、執(zhí)行器件部分 l 電動控制線路的設計與調節(jié)測試 l 常用低壓電器的設計與裝配 5、工序技藝過程的設計與調節(jié)測試 四、動作控制集合單元 1、伺服控制裝置的設計與調節(jié)測試 l 伺服電機與伺服驅動器的裝配與調節(jié)測試 l 直線動作位置識別、定位控制、速度控制 l 基于PLC的伺服電機控制技術 2、步進控制裝置的設計與調節(jié)測試 l 步進電機與步進驅動器的裝配與調節(jié)測試 l 直線動作位置識別、定位控制、速度控制 l 基于PLC的步進電機控制技術 3、變頻器控制裝置的設計與調節(jié)測試 l 變頻電機與變頻器的裝配與調節(jié)測試 l 變頻器基礎指令控制、PID閉環(huán)控制 l 基于PLC的變頻器控制技術 五、工業(yè)觸摸屏運用單元 1、監(jiān)控畫面編程 l 觸摸屏系統(tǒng)認識與運用 l 觸摸屏系統(tǒng)基礎功能應用 2、通信功能數(shù)值設定 l 觸摸屏與PLC通信協(xié)議對接 六、組態(tài)王模仿實驗單元 1、上位機系統(tǒng)認識 l 組態(tài)系統(tǒng)基礎學習掌控把握 l 組態(tài)王系統(tǒng)的基礎實操學習掌控把握與簡便運用 2、上位機系統(tǒng)組態(tài) l 界面設計 l 與PLC對應控制點編制 l 通信對接
主要技術功能數(shù)值	一、總體要求 該實驗室系統(tǒng)由電機各種常見控制方法、流水燈、LED數(shù)碼顯露、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個自動控制實驗任務，本實驗室可供高職高專機械、電氣、自動化專業(yè)實驗教學和電工培訓使用，也可供自動控制設計人員和電工愛好者從事研發(fā)作業(yè)參考。本裝置系統(tǒng)綜合運用PLC控制技術、氣動驅動技術，伺服驅動技術、變頻調節(jié)速度技術、多種傳感器檢驗測試技術以及現(xiàn)場總線等多方面自動控制技術。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)場的技術應用。該總線控制裝置系統(tǒng)為經(jīng)經(jīng)典型的機電一體化實驗設備，尤其適合機電一體化、自動化等相關專業(yè)的教學和培訓。同時本設備的各個模型塊可分別逐次運行，可以由淺入深、漸進全面的掌控把握各項自動控制及相關技術，并可以經(jīng)過拆卸裝配、調節(jié)測試進一步提升學生的動手能力。 針對系統(tǒng)裝置特別點教學實驗項目內容要提供詳細的實驗指導書和技術圖紙文檔實驗指導書。 該系統(tǒng)裝置的各單元是裝配在鋁型材操作面板上，各站可容易的連接在一起構成一條自動加工生產(chǎn)線。 二、系統(tǒng)裝置構成單元及技術功能數(shù)值參考規(guī)格： 一）、流水燈流動顯露、天塔之光單元部分 （一）主要單元 1、作業(yè)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、實操盒單元 （二）主要技術功能數(shù)值參考規(guī)格： 實驗科目一 流水燈流動顯露、天塔之光 序號 代號 名稱 作用 1 QF1 空氣開關 主電源開關 　 2 QF2 空氣開關 控制電子回路電源開關 　 3 FU1 熔斷器 主線路保護 　 4 FU2 熔斷器 控制線路保護 　 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）、三相異步電機控制單元部分 三相異步電機點動和自鎖控制、聯(lián)鎖正反轉、帶延時正反轉、Y/△換接啟動等控制 （一）主要單元 1、作業(yè)臺架單元 2、電機裝配單元 3、控制器單元 4、電氣箱單元 5、實操盒單元 （二）主要技術功能數(shù)值參考規(guī)格： 實驗科目二 三相異步電機控制單元部分 序號 代號 名稱 作用 　 1 QF1 空氣開關 控制電子回路電源開關 　 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、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（功能數(shù)值見技術功能數(shù)值參考規(guī)格） 11、作業(yè)臺架單元 2、電機裝配單元 3、控制器單元 4、電氣箱單元 5、實操盒單元 （二）主要技術功能數(shù)值參考規(guī)格 實驗科目三 不帶數(shù)字與帶數(shù)字顯露交通燈 序號 代號 名稱 作用 　 1 QF1 空氣開關 控制電子回路電源開關 　 2 FU1 熔斷器 主線路保護 　 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)碼管顯露模型塊 數(shù)碼顯倒示計時 　 四)、動作控制集合單元部分 (一）主要單元（功能數(shù)值見技術功能數(shù)值參考規(guī)格） 11、作業(yè)臺架單元 2、變頻電機裝配單元 3、伺服電機裝配單元 4、步進電機裝配單元 5、控制器單元 6、電氣箱單元 7、實操盒單元 （二）主要技術功能數(shù)值參考規(guī)格 增補任務一 PLC閉環(huán)調節(jié)測試變頻器驅動電機的控制 序號 代號 名稱 作用 備注 1 Q1 空氣開關 通斷電子回路 　 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 電機 執(zhí)行機構 　 7 PLC 可編程控制器 編程硬件 　 8 XT 接線端子 接線 　 增補任務二 PLC---步進電機的控制 序號 代號 名稱 作用 備注 1 Q1 空氣開關 通斷電子回路 　 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 步進驅動器 步進電機控制 　 6 M1 步進電機 執(zhí)行機構 　 7 PLC 可編程控制器 編程硬件 　 8 XT 接線端子 接線 　 增補任務三 PLC---伺服電機的控制 序號 代號 名稱 作用 備注 1 Q1 空氣開關 通斷電子回路 　 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 伺服驅動器 伺服控制 　 6 M2 伺服電機 執(zhí)行機構 　 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 　 電控儲物儲物柜 裝配電器元件 　 2 　 琴式電腦座（2人） 裝配電腦，便利學生編程實操 　 3 　 工業(yè)電腦及顯露器 PLC編程，上位機組態(tài) 　 4 QF1 電源總開關 開關控制儲物儲物柜總電源 　 5 ST60 PLC 可編程控制器 　 6 EM AR02 溫度（℃）測量模型塊 RTD 　 7 EM DR32 數(shù)字量寫入輸出 數(shù)字量寫入輸出 　 8 TC DC24V開關電源 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）主要包括： 增補任務三 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)王模仿實驗單元部分 (一）主要包括： 增補任務三 PLC---伺服電機的控制 序號 代號 名稱 作用 1 組態(tài)王系統(tǒng) 上位機組態(tài)

二、可行性論證

2.1 申請購置該儀表器具設備的理由 "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，而智能制造的關鍵技術就是工業(yè)機器人應用技術、自動化技術、數(shù)控技術等相關技術的有機集合，并而且與物聯(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)型實驗基地，充分體現(xiàn)了高職院校建立生產(chǎn)型實驗基地的重要性。 2.堅持將自動化生產(chǎn)線的核心知識點融入經(jīng)經(jīng)典型項目中，打破傳統(tǒng)的液壓和氣動技術、電機和電氣控制技術、傳感器技術、可編程控制技術、計算機數(shù)值數(shù)值通信技術體系，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，并以小結合作學習掌控把握的方法在完成任務的過程中達到核心技術點與核心技能點的單單獨學習掌控把握與掌控把握。 3.科技進步，一些新概念、新技術、新專業(yè)經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)等手段為家長所知，家長在學生專業(yè)選用和技能培養(yǎng)方面對比傾向于選用智能制造相關專業(yè)，為學校的招生作業(yè)創(chuàng)造了契機。 4.建造設計工業(yè)機器人實驗基地，提升學生技能水平，為廣大學生擇業(yè)、就業(yè)、創(chuàng)業(yè)提供強有力保障。 5.安全性：基于"工學集合，理實一體"的建造設計思路，學生可先在實驗平臺實行擬真模仿，程序檢驗經(jīng)過，由于實體作業(yè)站與虛擬工業(yè)機器人作業(yè)站的兼容性，可直接將程序傳輸?shù)綄嶓w作業(yè)站實行檢驗，保障了設備的安全同時也保障了學生的安全。 6.建造設計成本低：目前據(jù)市場調研公辦職業(yè)院校建造設計工業(yè)機器人實驗基地的投入普遍在300萬-400萬之間，但還是不能適用學生的工位需要，我校該方案優(yōu)勢突出。

2.2 儀表器具設備外觀

2.3裝配使用環(huán)境及附屬設施要求 項目 裝配所需條件 現(xiàn)狀 擬改進措施 房屋面積 80平米 無 水 學院給排水系統(tǒng) 無 電 學院電力系統(tǒng) 無 空調 控溫18-32℃ 無 地板 大理石 無

2.4儀表器具設備使用人員培訓計劃 1、第一次培訓為現(xiàn)場裝配調節(jié)測試培訓： 現(xiàn)場培訓：3-4名以上實操、維護、研發(fā)技術人員 培訓的目標：是讓用戶熟悉儀表器具的日常實操和維護;達到能單單獨、熟練實操的程度 培訓內容為：基礎課程課程理論、條件設定、設備維護、上機實踐 培訓時間：應不少于4天， 評價標準：所培訓人員經(jīng)過國家標準樣品考核合格。 2、第二次培訓安排在用戶使用儀表器具近半年后，在賣方培訓中心應用實驗室培訓 培訓的目的：解析方法的建立和儀表器具的應用提升培訓， 培訓時間： 每個月的上旬和下旬 培訓地點: 上海、成全部應用實驗中心 培訓頻次： 每個月兩次可以隨時報名參加 3、第三次培訓在儀表器具裝配一年后，賣方工程師回訪用戶,可以在現(xiàn)場實行提升培訓。 裝配工程師：顏工 培訓工程師：劉工 2.5單套設備預算費用 序號 名稱 單元部分 數(shù)量 單價 總價 1 自動化實驗設備 流水燈流動顯露、天塔之光單元 1套 三相異步電機控制單元 1套 交通燈控制單元 1套 動作控制集合單元 1套 工業(yè)觸摸屏運用單元 1套 組態(tài)王模仿實驗單元 1套 公用器件單元 1套 2 合計