自動化控制實驗室建造設(shè)計方案論證

一、論證小構(gòu)成員
組長：
副組長：
成員：
二、實驗室現(xiàn)狀解析
秋季學(xué)期我系新增工業(yè)機器人技術(shù)、模具設(shè)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(xué)班級、共315人（16級188人，17級127人），該專業(yè)從春季學(xué)期開始已開設(shè)相關(guān)專業(yè)課程，例如：電氣控制技術(shù)（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(guān)實驗室。
三、實驗室建造設(shè)計的必要性
機電工程系現(xiàn)有工業(yè)機器人、機械設(shè)計與制造、數(shù)控技術(shù)、機電一體化、模具設(shè)計與制造專業(yè)。目前，學(xué)院一直沒有機電一體化專業(yè)核心技能實訓(xùn)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(xué)遠遠不能適用技能教學(xué)日益發(fā)展的需求。
為深入貫徹落實《教育部等部門關(guān)于進一步加強高校實踐育人作業(yè)的若干意見》和《關(guān)于全面提升高等職業(yè)教育教學(xué)重量的若干意見》要求，進一步提升學(xué)生的實驗實驗技能，特別是高職學(xué)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(xué)期教學(xué)任務(wù)中也明確體現(xiàn)）。
四、實驗室主要承擔(dān)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(dān)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(shù)"等課程的實驗實驗。
五、下學(xué)期教學(xué)需求：
機電一體化技術(shù)專業(yè)下學(xué)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(shù)"課內(nèi)實驗學(xué)時共24課時，集中實驗32學(xué)時。

學(xué)期教學(xué)現(xiàn)象	實驗室項目數(shù)	實驗實驗總學(xué)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(shù)	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(xué)生實驗要求，做好學(xué)生的技能培養(yǎng)的需要，系部申請急需建造設(shè)計1個自動化控制實驗室。
六、設(shè)備預(yù)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(shè)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(shè)計方案：
該實驗室需要建造設(shè)計面積80左右平方米，具體實施見附件。 附件：
一、儀表器具設(shè)備概況

儀表器具設(shè)備名稱		自動化控制實驗設(shè)備
型號				儀表器具設(shè)備用途		教學(xué)
儀表器具設(shè)備生產(chǎn)廠名
參考價（萬元）			數(shù)量（套）	30套	總 價（萬元）		預(yù)算100
儀表器具設(shè)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(gòu)造設(shè)計與裝配 2、控制電子回路的設(shè)計與調(diào)節(jié)測試 3、PLC程序設(shè)計 l 符文號表編制 l 梯形圖、語句表或功能圖設(shè)計 l 基礎(chǔ)指令認識與運用 l 程序運行調(diào)節(jié)測試 4、執(zhí)行器件部分 l 電動控制線路的設(shè)計與調(diào)節(jié)測試 l 常用低壓電器的設(shè)計與裝配 5、工序技藝過程的設(shè)計與調(diào)節(jié)測試 二、三相異步電機點動和自鎖控制、聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)、帶延時正反轉(zhuǎn)、Y/△換接啟動系統(tǒng)單元 1、機械構(gòu)造設(shè)計與裝配 2、控制電子回路的設(shè)計與調(diào)節(jié)測試 3、PLC程序設(shè)計 l 符文號表編制 l 梯形圖、語句表或功能圖設(shè)計 l 基礎(chǔ)指令認識與運用 l 程序運行調(diào)節(jié)測試 4、執(zhí)行器件部分 l 電動控制線路的設(shè)計與調(diào)節(jié)測試 l 常用低壓電器的設(shè)計與裝配 5、工序技藝過程的設(shè)計與調(diào)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(gòu)造設(shè)計與裝配 2、控制電子回路的設(shè)計與調(diào)節(jié)測試 3、PLC程序設(shè)計 l 符文號表編制 l 梯形圖、語句表或功能圖設(shè)計 l 基礎(chǔ)指令認識與運用 l 程序運行調(diào)節(jié)測試 4、執(zhí)行器件部分 l 電動控制線路的設(shè)計與調(diào)節(jié)測試 l 常用低壓電器的設(shè)計與裝配 5、工序技藝過程的設(shè)計與調(diào)節(jié)測試 四、動作控制集合單元 1、伺服控制裝置的設(shè)計與調(diào)節(jié)測試 l 伺服電機與伺服驅(qū)動器的裝配與調(diào)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(shù) 2、步進控制裝置的設(shè)計與調(diào)節(jié)測試 l 步進電機與步進驅(qū)動器的裝配與調(diào)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(shù) 3、變頻器控制裝置的設(shè)計與調(diào)節(jié)測試 l 變頻電機與變頻器的裝配與調(diào)節(jié)測試 l 變頻器基礎(chǔ)指令控制、PID閉環(huán)控制 l 基于PLC的變頻器控制技術(shù) 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(chǔ)功能應(yīng)用 2、通信功能數(shù)值設(shè)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(chǔ)學(xué)習(xí)掌控把握 l 組態(tài)王系統(tǒng)的基礎(chǔ)實操學(xué)習(xí)掌控把握與簡便運用 2、上位機系統(tǒng)組態(tài) l 界面設(shè)計 l 與PLC對應(yīng)控制點編制 l 通信對接
主要技術(shù)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(wù)，本實驗室可供高職高專機械、電氣、自動化專業(yè)實驗教學(xué)和電工培訓(xùn)使用，也可供自動控制設(shè)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(shù)、氣動驅(qū)動技術(shù)，伺服驅(qū)動技術(shù)、變頻調(diào)節(jié)速度技術(shù)、多種傳感器檢驗測試技術(shù)以及現(xiàn)場總線等多方面自動控制技術(shù)。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(shù)應(yīng)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(shè)備，尤其適合機電一體化、自動化等相關(guān)專業(yè)的教學(xué)和培訓(xùn)。同時本設(shè)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(guān)技術(shù)，并可以經(jīng)過拆卸裝配、調(diào)節(jié)測試進一步提升學(xué)生的動手能力。 針對系統(tǒng)裝置特別點教學(xué)實驗項目內(nèi)容要提供詳細的實驗指導(dǎo)書和技術(shù)圖紙文檔實驗指導(dǎo)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(gòu)成一條自動加工生產(chǎn)線。 二、系統(tǒng)裝置構(gòu)成單元及技術(shù)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(shù)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(guān) 主電源開關(guān) 　 2 QF2 空氣開關(guān) 控制電子回路電源開關(guān) 　 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(zhuǎn)、帶延時正反轉(zhuǎn)、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(shù)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(guān) 控制電子回路電源開關(guān) 　 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(zhuǎn)、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(shù)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(shù)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(guān) 控制電子回路電源開關(guān) 　 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(shù)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(shù)功能數(shù)值參考規(guī)格 增補任務(wù)一 PLC閉環(huán)調(diào)節(jié)測試變頻器驅(qū)動電機的控制 序號 代號 名稱 作用 備注 1 Q1 空氣開關(guān) 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(gòu) 　 7 PLC 可編程控制器 編程硬件 　 8 XT 接線端子 接線 　 增補任務(wù)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(guān) 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(qū)動器 步進電機控制 　 6 M1 步進電機 執(zhí)行機構(gòu) 　 7 PLC 可編程控制器 編程硬件 　 8 XT 接線端子 接線 　 增補任務(wù)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(guān) 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(qū)動器 伺服控制 　 6 M2 伺服電機 執(zhí)行機構(gòu) 　 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(xué)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(guān) 開關(guān)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(guān)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(wù)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(wù)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(shè)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(guān)鍵技術(shù)就是工業(yè)機器人應(yīng)用技術(shù)、自動化技術(shù)、數(shù)控技術(shù)等相關(guān)技術(shù)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(shù)、電機和電氣控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、可編程控制技術(shù)、計算機數(shù)值數(shù)值通信技術(shù)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(jié)合作學(xué)習(xí)掌控把握的方法在完成任務(wù)的過程中達到核心技術(shù)點與核心技能點的單單獨學(xué)習(xí)掌控把握與掌控把握。 3.科技進步，一些新概念、新技術(shù)、新專業(yè)經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)等手段為家長所知，家長在學(xué)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(guān)專業(yè)，為學(xué)校的招生作業(yè)創(chuàng)造了契機。 4.建造設(shè)計工業(yè)機器人實驗基地，提升學(xué)生技能水平，為廣大學(xué)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(xué)集合，理實一體"的建造設(shè)計思路，學(xué)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(shè)備的安全同時也保障了學(xué)生的安全。 6.建造設(shè)計成本低：目前據(jù)市場調(diào)研公辦職業(yè)院校建造設(shè)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(xué)生的工位需要，我校該方案優(yōu)勢突出。

2.2 儀表器具設(shè)備外觀

2.3裝配使用環(huán)境及附屬設(shè)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(xué)院給排水系統(tǒng) 無 電 學(xué)院電力系統(tǒng) 無 空調(diào) 控溫18-32℃ 無 地板 大理石 無

2.4儀表器具設(shè)備使用人員培訓(xùn)計劃 1、第一次培訓(xùn)為現(xiàn)場裝配調(diào)節(jié)測試培訓(xùn)： 現(xiàn)場培訓(xùn)：3-4名以上實操、維護、研發(fā)技術(shù)人員 培訓(xùn)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(xùn)內(nèi)容為：基礎(chǔ)課程課程理論、條件設(shè)定、設(shè)備維護、上機實踐 培訓(xùn)時間：應(yīng)不少于4天， 評價標準：所培訓(xùn)人員經(jīng)過國家標準樣品考核合格。 2、第二次培訓(xùn)安排在用戶使用儀表器具近半年后，在賣方培訓(xùn)中心應(yīng)用實驗室培訓(xùn) 培訓(xùn)的目的：解析方法的建立和儀表器具的應(yīng)用提升培訓(xùn)， 培訓(xùn)時間： 每個月的上旬和下旬 培訓(xùn)地點: 上海、成全部應(yīng)用實驗中心 培訓(xùn)頻次： 每個月兩次可以隨時報名參加 3、第三次培訓(xùn)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(xùn)。 裝配工程師：顏工 培訓(xùn)工程師：劉工 2.5單套設(shè)備預(yù)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(shè)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