一、TC－ZDX-A型自動生產(chǎn)線實訓(xùn)考核裝備的結(jié)構(gòu)和工作過程
TC－ZDX-A在鋁合金導(dǎo)軌式實訓(xùn)臺上安裝下料、加工、裝配、搬運、分揀等工作站，構(gòu)成一個典型的機電一體化設(shè)備的機械平臺；采用RS485串行通訊方式實現(xiàn)分布式的控制，從而組成自動加工、裝配生產(chǎn)線，真實呈現(xiàn)自動生產(chǎn)線的加工過程。
各工作站的結(jié)構(gòu)和功能如下：
?、?供料站
供料站主要由料倉及料槽、頂料氣缸、推料氣缸和物料臺以及相應(yīng)的傳感器、電磁閥構(gòu)成，如圖1所示。
本站工作過程如下：系統(tǒng)啟動后，頂料氣缸伸出頂住倒數(shù)第二個工件；推料氣缸推出，把料槽中層的工件推到物料臺上工件抓取位。工件到位傳感器檢測到工件到位后，推出氣缸和頂料氣缸逐個縮回，倒數(shù)第二層工件落到層，等待推出。搬運站機械手伸出并抓取該工件，并將其運送往加工站。
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加工站主要由物料臺、夾緊機械手、物料臺伸出/縮回氣缸、加工（沖壓）氣缸以及相應(yīng)的傳感器、電磁閥構(gòu)成。
本站的功能是完成一個對工件的沖壓加工過程，流程如下：
搬運站機械手把工件運送到物料臺上→物料檢測傳感器檢測到工件→機械手指夾緊工件→物料臺回到加工區(qū)域沖壓氣缸的下方→沖壓氣缸向下伸出沖壓工件→完成沖壓動作后向上縮回→沖壓氣缸縮回到位→物料臺重新伸出→到位后機械手指松開→搬運站機械手伸出并夾緊工件，將其運送往裝配站。
⑶裝配站
裝配站主要有供料單元、旋轉(zhuǎn)送料單元、機械手裝配單元、放料臺以及相應(yīng)的傳感器、電磁閥構(gòu)成。
本站功能是完成上蓋工序，即把黑色或白色兩種小圓柱工件嵌入到大工件中的裝配過程。
當(dāng)搬運站的機械手把工件運送到裝配站物料臺上時，頂料氣缸伸出頂住供料單元倒數(shù)第二個工件；擋料氣缸縮回，使料槽中層的小圓柱工件落到旋轉(zhuǎn)供料臺上，然后旋轉(zhuǎn)供料單元順時針旋轉(zhuǎn)180度（右旋），到位后裝配機械手按下降氣動手爪→抓取小圓柱→手爪提升→手臂伸出→手爪下降→手爪松開的動作順序，把小園柱工件順利裝入大工件中，機械手裝配單元復(fù)位的同時，旋轉(zhuǎn)送料單元逆時針旋轉(zhuǎn)180度（左旋）回到原位，搬運站機械手伸出并抓取該工件，并將其運送往物料分解站。
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分揀站主要有傳送帶、變頻器、三相電機、推料氣缸、電磁閥和定位光電傳感器及區(qū)分黑白兩種顏色的光纖傳感器構(gòu)成。
本站的功能是完成從裝配站送來的裝配好的工件進行分揀。當(dāng)搬運站送來工件放到傳送帶上并為入料口光電傳感器檢測到時，即啟動變頻器，工件開始送入分揀區(qū)，如果進入分揀區(qū)工件為白色，則由檢測白色物料的光纖傳感器動作，作為1號槽推料氣缸啟動信號，將白色料推到1號槽里，如果進入分揀區(qū)工件為黑色，由檢測黑色的光纖傳感器作為2號槽推料氣缸啟動信號，將黑色料推到2號槽里。自動生產(chǎn)線的加工結(jié)束。
⑸搬運站
搬運站主要有步進電機、步進驅(qū)動器、線性導(dǎo)軌、四自由度搬運機械手、電磁閥和原點定位開關(guān)構(gòu)成。
本站的功能是完成向各個工作單元輸送工件，系統(tǒng)分為四自由度抓取機械手單元和直線位移位置精確控制單元兩部分，系統(tǒng)上電后，先執(zhí)行回原點操作，當(dāng)?shù)竭_原點位置后，若系統(tǒng)啟動，供料站物料臺檢測傳感器檢測到有工件時，機械手整體先提升到位后手爪伸出到位后手爪夾緊，手爪夾緊到位手爪開始縮會機械手整體下將到位后，步進電機開始工作按設(shè)定好的脈沖量到加工站。加工站到位后機械手整體提升，提升到位后手爪伸出伸出到位后機械手整體下降，下降到位后工件已放入加工站物料臺上，然后手爪松開，松開到位后機械手回縮，等加工站加工完成后再將工件送到裝配站和分揀站完成整個自動生產(chǎn)線加工過程。
二、系統(tǒng)控制方案
根據(jù)機械平臺的上述工藝過程， TC-335A則采用RS485串行通訊方式實現(xiàn)分布式的控制系統(tǒng)。
采用RS-485總線的PLC互連網(wǎng)絡(luò)。
采用了觸摸屏人機界面（選配），而每種通訊網(wǎng)絡(luò)又按所選用不同的主流PLC廠家而有不同的配置，分述如下：
1、采用RS-485總線的PLC互連網(wǎng)絡(luò)的控制方案
本控制方案的目標(biāo)，是使學(xué)生通過實訓(xùn)，掌握RS-485通訊技術(shù)和采用廣播方式實現(xiàn)PLC之間交換信息的PLC互連技術(shù)。作為PLC通訊網(wǎng)絡(luò)的基本技術(shù)，并鑒于采用RS-485總線的PLC互連網(wǎng)絡(luò)廣泛用于小型集散控制系統(tǒng)上，熟練掌握這一技能，是高職學(xué)生必不可少的。
本裝備分別對西門子S7-200系列，松下FP-X系列，三菱FX2N系列和歐姆龍CP1L系列等主流廠家的PLC配置了這一網(wǎng)絡(luò)。
1）西門子S7-200系列
本方案采用PPI（點對點接口）協(xié)議實現(xiàn)通訊，以觸摸屏和搬運站PLC（S7-226）為主站，其余各站為從站構(gòu)成點對點通訊網(wǎng)絡(luò)，分揀站的MM420變頻器也作為第5#從站連接此網(wǎng)絡(luò)，各PLC型號見配置清單。
2）松下FP-X系列
本方案中，各工作站的PLC（FP-X系列）均配置FP-X通信插卡，可采用松下專用的PC-LINK協(xié)議實現(xiàn)無主站的PLC鏈接；或以搬運站PLC（FP-X-30T）為主站，采用通用串行通訊方式和MODBUS通訊協(xié)議，實現(xiàn)主站和各從站之間的通訊。
3）三菱FX2N系列：
本方案采用FX2N 的N：N通訊網(wǎng)絡(luò)。各工作站均插上FX2N-485-BD通訊板，以搬運站PLC（FX2N-48MT）為主站，其余各站為從站構(gòu)成N：N通訊網(wǎng)絡(luò)。觸摸屏連接到主站編程口上，分揀站的FR-E540變頻器也作為第5# 從站連接到網(wǎng)絡(luò)上。各站PLC的型號見配置清單。
4）歐姆龍CP1L系列
本方案采用串行PLC鏈接通信，各工作站均插上CP1WCIF11通訊板，以搬運站PLC（CP1L）為主站，其余各站為從站構(gòu)成點對點通訊網(wǎng)絡(luò)，分揀站的3J3MVAB004變頻器也作為第5#從站連接此網(wǎng)絡(luò)，各PLC型號見配置清單。
三、本裝備的特點：
1、有機融合了機械技術(shù)（包括氣動技術(shù)）、傳感器技術(shù)、交流電動機變頻調(diào)速和步進電機驅(qū)動控制、觸摸屏技術(shù)、PLC控制及通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，體現(xiàn)了現(xiàn)代制造業(yè)生產(chǎn)過程的特征。
2、整體結(jié)構(gòu)采用開放式和拆裝式，能方便地更換模塊，按具有生產(chǎn)性功能和整合學(xué)習(xí)功能的原則確定模塊內(nèi)容，使教學(xué)或競賽時可方便的選擇需要的模塊。
3、用于教學(xué)，可按工作過程導(dǎo)向，工學(xué)結(jié)合的模式規(guī)劃教學(xué)活動，完成以下工作任務(wù)：
1）氣動系統(tǒng)的安裝與調(diào)試項目：
選用該裝備配置的單出桿氣缸、單出雙桿氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸等氣動執(zhí)行元件和單控電磁換向閥、雙控電磁換向閥和磁性開關(guān)等氣動控制元件，可完成下列氣動技術(shù)的工作任務(wù)：
★氣動方向控制回路的安裝；★氣動速度控制回路的安裝；★擺動控制回路的安裝；★氣動順序控制回路的安裝；★氣動機械手裝置的安裝；★氣動系統(tǒng)安裝與調(diào)試；
2）電氣控制電路的安裝和PLC程序編寫項目：
選用該裝置配置的PLC模塊、變頻器模塊和步進電機驅(qū)動模塊、傳感器等，可完成下列PLC應(yīng)用技術(shù)工作任務(wù)：
★電動機控制電路的連接與控制程序編寫；★電動機調(diào)速控制電路的連接與控制程序編寫；★步進電機控制電路的連接與控制程序編寫；★氣動方向控制程序編寫；★氣動順序動作控制程序編寫；★氣動機械手控制程序編寫；★皮帶輸送機控制程序編寫；★機電一體化設(shè)備控制程序編寫；★自動生產(chǎn)線控制程序編寫。
3）PLC通訊網(wǎng)絡(luò)的安裝、程序編制及調(diào)試：
4）機電設(shè)備安裝與調(diào)試項目
選用該裝置配置的機電一體化設(shè)備部件、PLC模塊、變頻器模塊和指令開關(guān)、傳感器等，可完成下列機電設(shè)備安裝和機電一體化技術(shù)的工作任務(wù)：
★傳動裝置同軸度的調(diào)整；★皮帶輸送機的安裝與調(diào)整；★搬運機械手設(shè)備安裝與調(diào)試；★物件分揀設(shè)備的安裝與調(diào)試；★送料設(shè)備的安裝與調(diào)試；★自動生產(chǎn)線設(shè)備安裝與調(diào)試。
4、本裝備用于考核或技能競賽，可考察的職業(yè)能力：
★機械構(gòu)件的裝配與調(diào)整能力；★機電設(shè)備的安裝與調(diào)試能力；★電路安裝能力；★氣動系統(tǒng)的安裝與調(diào)試能力；★機電一體化設(shè)備的控制程序的編寫能力；★自動控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試能力?！颬LC網(wǎng)絡(luò)的安裝、編程與調(diào)試能力。
該實訓(xùn)考核裝置主站PLC模塊的I/O 端子、變頻器的接線端子、各常用模塊與PLC的連接端子，均與安全插座連接，使用帶安全插頭的導(dǎo)線進行電路連接；各指令開關(guān)、光電開關(guān)、傳感器和指示元件的電路，則通過端子排進行連接。插拔線連接電路與端子排連接電路相結(jié)合，既保證學(xué)生基本技能的訓(xùn)練、形成和鞏固，又保證電路連接的快速、安全和可靠。
