机械设计制造及自动化训练中心设置方案

一、概述
　　机械设计制造及自动化训练中心工业生产过程自动化生产实训系统的实验安排，贯彻由浅入深，由简到繁，由单元到系统的原则，从培养学生动手能力与创新意识出发，根据人们认识事物，了解事物的规律，实验环节设置也和学语文一样，把语文课所经历的识字、造句到短文几个环节也体现到我们机械设计及自动化训练的实验实训内容编排与操作中。
    工业生产过程自动化首先是需要对生产过程中一些参数（信息）进行拾取和转换。例如生产过程中出现的机械部件的位移、振动、转动切削力、拉压力、物体温度、相对距离、扭矩、液面变化、输送带的速度调节（加速、减速、匀速）环境对加工的影响。加工过程中对零部件外型及特征参数的识别、筛选，废品的剔除都离不开传感器自动控制元件，执行机构等功能单元。其次要实现工业生产过程自动化还需要有相关的信息处理单元与软件。因此本机械设计制造及自动化训练中心的实验实训内容组成如下实验室设置。

（一）传感器及自控元件实验室
    对传感器及自动控制元件与执行机构的认知实验，采用工业上常用的器件、测定方法、标定手段，通过实验熟悉了解工业测量传感器及自动控制元件的各种特性与使用方法。
 1、线位移传感器配置：电感位移传感器、电涡流位移传感器、光栅位移传感器、超声波位移传感器、光纤位移传感器、位移标定装置系列（因为标定装置各不相同），配上相应的各种测量电路，通过实验可以对各种传感器特征进行测定，并分析对比区分他们的不同处，了解其使用特征与应用场合、标定方法，便于在以后的工作中合理选用。
 2、频率特性测量装置配置：电动振动台（频率5-4.5KHz）、加速度传感器、电荷放大器、傅里叶变换频谱分析仪，通过实验使学生了解并熟悉如何测定各种传感器的频谱特性，这是在动态测量过程中所必须具备的。
 3、轴振动及轴芯轨迹测量模块配置：轴振动量始终是回转机械运行中必然测定与控制的主要变量，实验时需要配置电动机一台、电涡流振动传感器一对，变换器一对、电涡流传感器一只、电涡流振动及位移标定装置一套、电子示波器一只（自备），可以对轴的振动幅值及轴的端面位移进行测定，对转轴的轴芯轨迹进行测定。
 旋转轴的振幅及端面位移的长期监视是大型企业中动力源（压缩机等）的关键监控参数，是设备安全运行的关键。被列为八·五、九·五攻关项目。
 4、转速测量与控制模块配置：光电转速传感器（透射式、反射式）、磁电转速传感器、霍尔转速传感器、电涡流转速传感器、光电编码器、调速电机（6-3000转/分）、转速控制单元。各种转速传感器应用场合及测定方法有不同之处。利用转速源及各种转速传感器进行转速测量与控制实验，区别其异同之处。
 5、力及荷重测量模块配置：拉压力传感器、荷重传感器及变换器各一只，拉力机械一台，被测杆、砝码一套。利用拉力机械对被测钢元进行拉伸测定（动态）看到被测杆明显变形为止，另外可利用砝码及荷重传感器进行静载荷测试技术及方法。
 6、温度测定及控制配置：高（500~1500℃），中（100~500℃），低（常温~100℃）三种温度源，温度调节仪及多种温度传感器进行温度特性的测定，比较其特性及应用场合，使学生了解在不同场合应该选用什么传感器及补偿方法。
 7、液位及流量测定模块配置：应变式液位传感器、超声液位传感器、光电液位开关、磁滞伸缩液位传感器及变换器各一台、液位箱、调节阀、流量传感器及管路系统一套。利用各种传感器测定液位并控制液位高度，熟悉工业上各种测定及控制液位的技术与方法。
 8、可编程序控制实验模块配置：可编程控制实验模块PLC、伺服马达、中小车模型移动装置一套。让学生自己编程完成小车加速、匀速、减速、定点运行等各种状态，掌握PLC编程技术与方法。
 （二）工业流水线自动控制实验室
 1、工业流水线模拟自动测控实验室配置：物品传送装置、PLC模块、机器手、光电计数装置、辨色传感器、视觉传感器、超声传感器、材质识别传感器、速度传感器，能进行无损探伤实验，真色辨别实验，金属与非金属识别，物料的匀速、加减速输送，定点停靠，机器手抓取废品。
 2、数控技术培训机配置：用于数控编成人员培训、数控机床和机器人等数控设备的操作人员培训、CAD/CAM软件的应用培训、数控程序正确性检验和数控程序优化，可在一台培训机上模拟FANUC、SEIMENS、HEIDENHAIN等数控系统的数控程序。
 （三）典型的工业生产线模型及自动测定系统
  模型以水泥自动生产线为例，实际的生产中包括自动配料系统、物料粉碎系统、混合料成球系统、炉温控制系统、水泥输送及定值包装系统等。
  钢铁厂的炼铁系统也有类似的配料装置、输送装置、炉温控制系统，因此选择这个系统有一定代表性。
  电子皮带秤配置：称重传感器、位移传感器、倾角传感器、位置传感器。物料的显示可以有瞬时值和累计值，利用PLC控制器技术编制，皮带秤未用计算机程序亦可以作为学生创新实验内容及毕业生毕业设计。
  配料系统有料仓及多台电子皮带秤组成，每一成份物料控制是通过调节皮带输送速度实现的，本实验中采取两台电子皮带秤及料仓

实验中选用金属粒和非金属粒两种物料，混料器这里没有对物料的粉碎功能，物料经混合后送入窑炉模型中。
    窑炉温度控制点设置为三点，圆周内120度布置，炉温的控制通过PID调节，作为实验温度可设定在50~200℃之间，要求窑炉温度均匀一致性应控制在一定要求的精度内。这个环节亦可以做温度实验的专用装置。
    定值包装系统，这是通过控制物料的下料口张口程序，实现定值下料。装满一定物料的容器被输送到出料口。倾倒在收料仓，输入分解系统（需进行装置设定）
   分解系统采用分解传感器将金属料和非金属料自动分流，回送到物料配送系统料仓。