自动化控制实验室建设参考

自动化控制实验室建造设计方案论证

一、论证小构成员
组长：
副组长：
成员：
二、实验室现状解析
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、可编程控制器实验等课程，但目前没有相关实验室。
三、实验室建造设计的必要性
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实训的实验室，特别是自动化电气控制类的实验实验从未展开，课程课程理论的教学远远不能适用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作业的若干意见》和《关于全面提升高等职业教育教学重量的若干意见》要求，进一步提升学生的实验实验技能，特别是高职学生的实践实操能力（机电一体化专业方面的实验实验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
按照专业人才培养方案，自动化控制实验室主要承担实验室课程有"可编程控制器实验"、"自动化生产线运行与维护"、"电气控制技术"等课程的实验实验。
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，集中实验32学时。

学期教学现象	实验室项目数	实验实验总学时	现有实验室现象	现有实验室周课时
	电气控制技术	8	无	0
	自动化生产线运行与维护	16	无	0
	电气控制实验	32	无	0
合计		56		0

综上所述，为适用学生实验要求，做好学生的技能培养的需要，系部申请急需建造设计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	流水灯流动显露、天塔之光单元	1套
		三相异步电机控制单元	1套
		交通灯控制单元	1套
		动作控制集合单元	1套
		工业触摸屏运用单元	1套
		组态王模仿实验单元	1套
		公用器件单元	1套
2	合计

备注：如需正版组态王系统，系统费用按官方购买价另算。
七、建造设计方案：
该实验室需要建造设计面积80左右平方米，具体实施见附件。 附件：
一、仪表器具设备概况

仪表器具设备名称		自动化控制实验设备
型号				仪表器具设备用途		教学
仪表器具设备生产厂名
参考价（万元）			数量（套）	30套	总 价（万元）		预算100
仪表器具设备安放地点		自动化控制实验室
主要功能	一、流水灯、天塔之光、数码显露系统单元 1、机械构造设计与装配 2、控制电子回路的设计与调节测试 3、PLC程序设计 l 符文号表编制 l 梯形图、语句表或功能图设计 l 基础指令认识与运用 l 程序运行调节测试 4、执行器件部分 l 电动控制线路的设计与调节测试 l 常用低压电器的设计与装配 5、工序技艺过程的设计与调节测试 二、三相异步电机点动和自锁控制、联锁正反转、带延时正反转、Y/△换接启动系统单元 1、机械构造设计与装配 2、控制电子回路的设计与调节测试 3、PLC程序设计 l 符文号表编制 l 梯形图、语句表或功能图设计 l 基础指令认识与运用 l 程序运行调节测试 4、执行器件部分 l 电动控制线路的设计与调节测试 l 常用低压电器的设计与装配 5、工序技艺过程的设计与调节测试 三、不带数字与带数字显露交通灯系统单元 1、机械构造设计与装配 2、控制电子回路的设计与调节测试 3、PLC程序设计 l 符文号表编制 l 梯形图、语句表或功能图设计 l 基础指令认识与运用 l 程序运行调节测试 4、执行器件部分 l 电动控制线路的设计与调节测试 l 常用低压电器的设计与装配 5、工序技艺过程的设计与调节测试 四、动作控制集合单元 1、伺服控制装置的设计与调节测试 l 伺服电机与伺服驱动器的装配与调节测试 l 直线动作位置识别、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节测试 l 步进电机与步进驱动器的装配与调节测试 l 直线动作位置识别、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节测试 l 变频电机与变频器的装配与调节测试 l 变频器基础指令控制、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 触摸屏系统认识与运用 l 触摸屏系统基础功能应用 2、通信功能数值设定 l 触摸屏与PLC通信协议对接 六、组态王模仿实验单元 1、上位机系统认识 l 组态系统基础学习掌控把握 l 组态王系统的基础实操学习掌控把握与简便运用 2、上位机系统组态 l 界面设计 l 与PLC对应控制点编制 l 通信对接
主要技术功能数值	一、总体要求 该实验室系统由电机各种常见控制方法、流水灯、LED数码显露、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个自动控制实验任务，本实验室可供高职高专机械、电气、自动化专业实验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研发作业参考。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、变频调节速度技术、多种传感器检验测试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经经典型的机电一体化实验设备，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型块可分别逐次运行，可以由浅入深、渐进全面的掌控把握各项自动控制及相关技术，并可以经过拆卸装配、调节测试进一步提升学生的动手能力。 针对系统装置特别点教学实验项目内容要提供详细的实验指导书和技术图纸文档实验指导书。 该系统装置的各单元是装配在铝型材操作面板上，各站可容易的连接在一起构成一条自动加工生产线。 二、系统装置构成单元及技术功能数值参考规格： 一）、流水灯流动显露、天塔之光单元部分 （一）主要单元 1、作业台架单元 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、实操盒单元 （二）主要技术功能数值参考规格： 实验科目一 流水灯流动显露、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 控制电子回路电源开关 　 3 FU1 熔断器 主线路保护 　 4 FU2 熔断器 控制线路保护 　 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）、三相异步电机控制单元部分 三相异步电机点动和自锁控制、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、作业台架单元 2、电机装配单元 3、控制器单元 4、电气箱单元 5、实操盒单元 （二）主要技术功能数值参考规格： 实验科目二 三相异步电机控制单元部分 序号 代号 名称 作用 　 1 QF1 空气开关 控制电子回路电源开关 　 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（功能数值见技术功能数值参考规格） 11、作业台架单元 2、电机装配单元 3、控制器单元 4、电气箱单元 5、实操盒单元 （二）主要技术功能数值参考规格 实验科目三 不带数字与带数字显露交通灯 序号 代号 名称 作用 　 1 QF1 空气开关 控制电子回路电源开关 　 2 FU1 熔断器 主线路保护 　 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 　 数码管显露模型块 数码显倒示计时 　 四)、动作控制集合单元部分 (一）主要单元（功能数值见技术功能数值参考规格） 11、作业台架单元 2、变频电机装配单元 3、伺服电机装配单元 4、步进电机装配单元 5、控制器单元 6、电气箱单元 7、实操盒单元 （二）主要技术功能数值参考规格 增补任务一 PLC闭环调节测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 通断电子回路 　 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 通断电子回路 　 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 通断电子回路 　 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 　 电控储物储物柜 装配电器元件 　 2 　 琴式电脑座（2人） 装配电脑，便利学生编程实操 　 3 　 工业电脑及显露器 PLC编程，上位机组态 　 4 QF1 电源总开关 开关控制储物储物柜总电源 　 5 ST60 PLC 可编程控制器 　 6 EM AR02 温度（℃）测量模型块 RTD 　 7 EM DR32 数字量写入输出 数字量写入输出 　 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）主要包括： 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)、组态王模仿实验单元部分 (一）主要包括： 增补任务三 PLC---伺服电机的控制 序号 代号 名称 作用 1 组态王系统 上位机组态

二、可行性论证

2.1 申请购置该仪表器具设备的理由 "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集合，并而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个生产型实验基地，充分体现了高职院校建立生产型实验基地的重要性。 2.坚持将自动化生产线的核心知识点融入经经典型项目中，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、计算机数值数值通信技术体系，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，并以小结合作学习掌控把握的方法在完成任务的过程中达到核心技术点与核心技能点的单单独学习掌控把握与掌控把握。 3.科技进步，一些新概念、新技术、新专业经过互联网等手段为家长所知，家长在学生专业选用和技能培养方面对比倾向于选用智能制造相关专业，为学校的招生作业创造了契机。 4.建造设计工业机器人实验基地，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"工学集合，理实一体"的建造设计思路，学生可先在实验平台实行拟真模仿，程序检验经过，由于实体作业站与虚拟工业机器人作业站的兼容性，可直接将程序传输到实体作业站实行检验，保障了设备的安全同时也保障了学生的安全。 6.建造设计成本低：目前据市场调研公办职业院校建造设计工业机器人实验基地的投入普遍在300万-400万之间，但还是不能适用学生的工位需要，我校该方案优势突出。

2.2 仪表器具设备外观

2.3装配使用环境及附属设施要求 项目 装配所需条件 现状 拟改进措施 房屋面积 80平米 无 水 学院给排水系统 无 电 学院电力系统 无 空调 控温18-32℃ 无 地板 大理石 无

2.4仪表器具设备使用人员培训计划 1、第一次培训为现场装配调节测试培训： 现场培训：3-4名以上实操、维护、研发技术人员 培训的目标：是让用户熟悉仪表器具的日常实操和维护;达到能单单独、熟练实操的程度 培训内容为：基础课程课程理论、条件设定、设备维护、上机实践 培训时间：应不少于4天， 评价标准：所培训人员经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表器具近半年后，在卖方培训中心应用实验室培训 培训的目的：解析方法的建立和仪表器具的应用提升培训， 培训时间： 每个月的上旬和下旬 培训地点: 上海、成全部应用实验中心 培训频次： 每个月两次可以随时报名参加 3、第三次培训在仪表器具装配一年后，卖方工程师回访用户,可以在现场实行提升培训。 装配工程师：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 流水灯流动显露、天塔之光单元 1套 三相异步电机控制单元 1套 交通灯控制单元 1套 动作控制集合单元 1套 工业触摸屏运用单元 1套 组态王模仿实验单元 1套 公用器件单元 1套 2 合计