隨著自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)、制造業(yè)及機(jī)器人技術(shù)等領(lǐng)域中占據(jù)了舉足輕重的地位。為了培養(yǎng)具備運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的專業(yè)人才，許多高校和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)引入了運(yùn)動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)裝置。這類裝置不僅為學(xué)生提供了真實(shí)的工程環(huán)境，還有助于提高學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)。
運(yùn)動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)裝置由控制器、驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)、傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分組成。控制器負(fù)責(zé)接收指令并發(fā)出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器則將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為電機(jī)所需的電信號(hào)，電機(jī)通過驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成各種動(dòng)作。傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)并將信息反饋給控制器，以實(shí)現(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)控制。各部分協(xié)同工作，共同構(gòu)成了完整的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。
三、操作方法與教學(xué)應(yīng)用
操作運(yùn)動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)裝置需要先熟悉其結(jié)構(gòu)和原理，然后按照操作規(guī)程進(jìn)行操作。在教學(xué)過程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過編程和調(diào)試等方式，掌握運(yùn)動(dòng)控制的基本知識(shí)和技能。例如，學(xué)生可以通過編寫運(yùn)動(dòng)控制程序，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、調(diào)速、定位等功能。同時(shí)，教師還可以利用實(shí)訓(xùn)裝置進(jìn)行綜合性實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。
四、安全注意事項(xiàng)
在操作運(yùn)動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)裝置時(shí)，必須嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程。首先，要確保設(shè)備處于安全狀態(tài)，檢查電源、線路、電機(jī)等部件是否完好。其次，在操作過程中要保持注意力集中，避免發(fā)生誤操作或意外情況。最后，在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，要立即停止操作并尋求專業(yè)人員的幫助。
五、優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)與實(shí)際效果
相較于傳統(tǒng)的理論教學(xué)方式，運(yùn)動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)裝置具有諸多優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。首先，實(shí)訓(xùn)裝置提供了真實(shí)的工程環(huán)境，有助于學(xué)生更好地理解和掌握運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)。其次，實(shí)訓(xùn)裝置具有高度的靈活性和可擴(kuò)展性，可以根據(jù)教學(xué)需求進(jìn)行定制和擴(kuò)展。最后，實(shí)訓(xùn)裝置還可以提高學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)，為學(xué)生未來的職業(yè)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
在實(shí)際教學(xué)中，運(yùn)動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)裝置取得了顯著的成果。學(xué)生們通過實(shí)際操作和編程訓(xùn)練，不僅掌握了運(yùn)動(dòng)控制的基本知識(shí)和技能，還提高了解決問題的能力和創(chuàng)新能力。同時(shí)，教師也可以利用實(shí)訓(xùn)裝置進(jìn)行項(xiàng)目式教學(xué)和探究式教學(xué)等多種教學(xué)模式的探索和創(chuàng)新。
六、案例分享
某高校機(jī)電工程專業(yè)引入了運(yùn)動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)裝置后，學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)得到了顯著提升。例如，在一次機(jī)器人設(shè)計(jì)比賽中，學(xué)生們利用實(shí)訓(xùn)裝置中的電機(jī)、傳感器和控制器等部件，自主設(shè)計(jì)并制作了一款能夠自主導(dǎo)航、避障和完成指定任務(wù)的機(jī)器人。該機(jī)器人在比賽中表現(xiàn)出色，最終獲得了比賽的優(yōu)勝獎(jiǎng)。通過這個(gè)案例可以看出，運(yùn)動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)裝置在提高學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力方面起到了積極作用。
運(yùn)動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)裝置作為工程技術(shù)領(lǐng)域的重要教學(xué)工具，為學(xué)生提供了真實(shí)的工程環(huán)境和豐富的實(shí)踐機(jī)會(huì)。通過操作實(shí)訓(xùn)裝置，學(xué)生可以掌握運(yùn)動(dòng)控制的基本知識(shí)和技能，提高實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)。同時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)裝置還具有高度的靈活性和可擴(kuò)展性，可以根據(jù)教學(xué)需求進(jìn)行定制和擴(kuò)展。因此，在工程技術(shù)領(lǐng)域的教學(xué)中，應(yīng)充分利用運(yùn)動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)裝置的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，發(fā)揮其在教學(xué)過程中的積極作用，以推動(dòng)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的提高和工程實(shí)踐能力的增強(qiáng)。
DBSG-12 運(yùn)動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)裝置
設(shè)備參考圖片
一、 產(chǎn)品概述運(yùn)動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)裝置是根據(jù)人力資源和社會(huì)保障部制定的“可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)師”培訓(xùn)及國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)考核大綱內(nèi)容，適當(dāng)增加新技術(shù)，按照職業(yè)教育培訓(xùn)、職業(yè)技能鑒定和實(shí)訓(xùn)教學(xué)要求而研制的。適合職業(yè)院校、職業(yè)培訓(xùn)學(xué)校、職教中心、鑒定站/所對(duì)可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)師的四、三、二級(jí)開展培訓(xùn)及技能鑒定。
二、 研發(fā)背景
1. 運(yùn)動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)裝置是根據(jù)人力資源和社會(huì)保障部制定的“可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)師”培訓(xùn)及國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)考核大綱內(nèi)容，適當(dāng)增加新技術(shù)，按照職業(yè)教育培訓(xùn)、職業(yè)技能鑒定和實(shí)訓(xùn)教學(xué)要求而研制的。
2. 工業(yè)迅速發(fā)展處理器要求不斷提高，教學(xué)需要與時(shí)俱進(jìn)設(shè)備要不斷升級(jí)，而教學(xué)還需要從基礎(chǔ)學(xué)起，同時(shí)滿足需要實(shí)驗(yàn)室建設(shè)重復(fù)會(huì)導(dǎo)致浪費(fèi)資金和實(shí)驗(yàn)室空間。
3. 一個(gè)產(chǎn)品需要多種加工工藝，導(dǎo)致工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備錯(cuò)縱復(fù)雜，一個(gè)主機(jī)不能完成所有工作，需要多個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行相互配合完成。
4. 不同層次的考核需要不同設(shè)備，不能有機(jī)的進(jìn)行結(jié)合，有些實(shí)訓(xùn)完成后無法進(jìn)行考量檢查學(xué)生的接受程度。
三、 產(chǎn)品特色
1. 實(shí)訓(xùn)建設(shè)理念為一次性建設(shè)，本設(shè)備采用通用型寬展口，所有主機(jī)的I/O口都可通過擴(kuò)展口引出，可以用于插接式訓(xùn)練，也可進(jìn)行線接式實(shí)操訓(xùn)練；還設(shè)有兩塊可拆卸的網(wǎng)孔板可對(duì)不同層次的學(xué)生進(jìn)行考核。
2. 采用模塊組合式結(jié)構(gòu)，含開關(guān)量、模擬量、變頻調(diào)速、觸摸屏、通信模塊等，配套MCGS工控組態(tài)監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)仿真化、信息化實(shí)訓(xùn)教學(xué)。
3. 項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)模塊：利用目前典型的可編程控制器及總線技術(shù)完成對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中典型案例的模擬對(duì)象、實(shí)物模型中的邏輯、模擬、過程、運(yùn)動(dòng)等的控制。
4. 仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)：通過虛擬環(huán)境實(shí)時(shí)顯示PLC運(yùn)行狀態(tài)，模擬工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制，可以進(jìn)行編程訓(xùn)練、程序編寫測(cè)試等功能。
四、 技術(shù)性能
1. 輸入電源：三相四線（或三相五線）AC380V±10% 50Hz
2. 裝置容量：＜0.5kVA
3. 重 量：100kg
4. 外形尺寸：800mm×700mm×1780mm
5. 安全保護(hù)：具有漏電壓、漏電流保護(hù)裝置，安全符合國家標(biāo)準(zhǔn)。
五、 基本配置及功能
運(yùn)動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)裝置由實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、電源模塊、PLC模擬控制模塊、S7-200SAMRT單元、變頻調(diào)速單元、觸摸屏單元、以太網(wǎng)交換機(jī)、二維控制單元、電工基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)單元、交流電機(jī)、型材電腦桌及實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線等組成。相關(guān)電氣部件接口采用多功能端子引出，具有插孔式實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和接線式工程訓(xùn)練兩種方式，可由學(xué)生自主搭建相關(guān)電氣控制線路。
1. 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)
運(yùn)動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)裝置采用立式網(wǎng)孔板結(jié)構(gòu)，由工業(yè)鋁型材搭建而成，左側(cè)網(wǎng)孔板為固定式結(jié)構(gòu)；右側(cè)為兩塊可拆卸的網(wǎng)孔板，底部設(shè)有帶剎車萬向輪，方便移動(dòng)布局，造型美觀大方。
2. 電源模塊
提供三相380V交流電源，同時(shí)可得到單相220V交流電源。交流電源輸出處設(shè)有智能設(shè)備管控及安全保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)相間、線間過電流及直接短路均能自動(dòng)保護(hù)。并提供直流24V/5A電源。
3. S7-200SMART單元
主機(jī)CPU ST30,工作電源24VDC，工作存儲(chǔ)器64KB,集成數(shù)字量I/O（18路數(shù)字量輸入/12路數(shù)字量輸出）、集成3路高速脈沖輸出，4路高速計(jì)數(shù)；支持RS-485和以太網(wǎng)通信。配置一個(gè)模擬量模塊EM AM03,2路輸入一路輸出。
4. 觸摸屏單元
觸摸屏單元采用昆侖通態(tài)TPC7062TI 7寸彩色觸摸屏，用于PLC主機(jī)以太網(wǎng)通訊，控制和顯示各單元的運(yùn)行狀態(tài)。
5. 變頻調(diào)速單元
變頻調(diào)速單元采用西門子V20變頻器，功率0.37KW ，電壓220V，多功能端子，電氣接口采用多功能端子引出，具有插孔式實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和接線式工程訓(xùn)練兩種方式，可由學(xué)生自主搭建相關(guān)電氣控制線路。
6. 小車運(yùn)動(dòng)控制單元
主要由運(yùn)動(dòng)小車（直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)）、同步帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、直流電機(jī)、光電傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、行程開關(guān)等組成，通過傳感檢測(cè)、PLC編程，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)控制、鍵值優(yōu)化比較行走控制、定向控制、定位控制、報(bào)警運(yùn)行控制、點(diǎn)動(dòng)控制等，能實(shí)現(xiàn)小車的精確定位。該系統(tǒng)外觀精美，體積緊湊，重量輕。
7. 二維控制單元
二維控制單元主要由伺服驅(qū)動(dòng)和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)組成。
伺服驅(qū)動(dòng)用于控制Y軸絲桿，采用40交流伺服驅(qū)動(dòng)及電機(jī)，工作電壓AC220V，輸出功率200W。采用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）作為控制核心，智能功率模塊（IPM）內(nèi)部集成了驅(qū)動(dòng)電路,同時(shí)具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測(cè)保護(hù)電路，具有較強(qiáng)的溫度、濕度、振動(dòng)等環(huán)境適應(yīng)能力和很強(qiáng)的抗干擾的能力；支持位置、速度和力矩三種方式對(duì)伺服馬達(dá)進(jìn)行控制。
步進(jìn)驅(qū)動(dòng)用于控制X軸絲桿，采用交流伺服驅(qū)動(dòng)，工作電壓DC24V，輸出功率35W；內(nèi)部集成控制電路和功率電路，具有自檢線圈和短路保護(hù)等功能。
（4）多功能端子，電氣接口采用多功能端子引出，具有插孔式實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和接線式工程訓(xùn)練兩種方式，可由學(xué)生自主搭建相關(guān)電氣控制線路。
8.電工基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)單元
| 序號(hào) | 名稱 | 型號(hào)及規(guī)格 | 數(shù)量 | |
| 1 | 低壓斷路器 | DZ108-20 10A | 1個(gè) | |
| 2 | 螺旋式保險(xiǎn)絲 | RL1-15/3A | 3個(gè) | |
| 3 | 直插式保險(xiǎn)絲 | RT14-20/2A | 2個(gè) | |
| 4 | 交流接觸器 | CJX2-0910，AC220V | 3個(gè) | |
| 5 | 輔助觸頭 | F4-22 | 2個(gè) | |
| 6 | 熱繼電器 | JRS1D-25/Z(0.63-1A) | 1個(gè) | |
| 7 | 熱繼電器座 | JRS1-25 | 1個(gè) | |
| 8 | 通電延時(shí)時(shí)間繼電器 | JSZ6-4/220V(0~60S) | 1個(gè) | |
| 9 | 時(shí)時(shí)間繼電器座 | JSZ6-4 | 1個(gè) | |
| 10 | 中間繼電器 | ARM2F-L/DC24V帶燈 | 3個(gè) | |
| 11 | 繼電器底座 | DYF-08A | 3個(gè) | |
| 12 | 接線端子排 | JF5-2.5/5 | 5個(gè) | |
| 13 | 行程開關(guān) | LX19-001 | 2個(gè) | |
| 14 | G端子導(dǎo)軌 | 2根 | ||
| 15 | 按鈕開關(guān)盒 | 配裝黃、綠、紅三個(gè)按鈕開關(guān) | 1套 | |
| 16 | 按鈕開關(guān)盒 | 配裝綠、紅兩個(gè)按鈕開關(guān) | 1套 | |
| 17 | 導(dǎo)線 | 紅色/黑色各1卷 | 2卷 | |
| 18 | 線槽 | 25*25 | 5米 | |
| 19 | 配套教學(xué)資源 | 5套以下無此項(xiàng)配置 | 共1套 |
交流額定電壓380V/△接法，轉(zhuǎn)速1400轉(zhuǎn)/min，功率40W，頻率50HZ，絕緣等級(jí)E級(jí)。
10.型材電腦桌
電腦桌采用鋁型材和鈑金結(jié)構(gòu)，用于放置計(jì)算機(jī)。臺(tái)面為防火、防水、耐磨高密度板；立柱及橫梁為30×30工業(yè)鋁合金型材，鍵盤位為抽屜式結(jié)構(gòu)并用300mm導(dǎo)軌固定；電腦桌底部裝有帶剎車萬向輪。尺寸約為560mm×600mm×1020mm。
11.實(shí)驗(yàn)連接線
每套配有高可靠護(hù)套結(jié)構(gòu)手槍插連接線，無氧銅抽絲而成，插頭采用實(shí)芯銅質(zhì)件外套鈹輕銅彈片，強(qiáng)弱電導(dǎo)線的插頭插座尺寸分開，不可混插，安全可靠。
六、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
PLC實(shí)物控制應(yīng)用實(shí)訓(xùn)
1. 步進(jìn)電機(jī)定位控制
2. 步進(jìn)電機(jī)的速度控制
3. 步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制
4. 伺服電機(jī)定位控制
5. 伺服電機(jī)的速度控制
6. 伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制
7. 伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的綜合控制
典型電動(dòng)機(jī)控制實(shí)操實(shí)訓(xùn)
8. 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)和自鎖PLC控制
9. 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)聯(lián)動(dòng)正反轉(zhuǎn)PLC控制
10. 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)帶延時(shí)正反轉(zhuǎn)PLC控制
11. 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)Y/△轉(zhuǎn)換起動(dòng)PLC控制
PLC、變頻器、觸摸屏綜合應(yīng)用技能實(shí)訓(xùn)
12. 變頻器功能參數(shù)設(shè)置與操作
13. 外部端子點(diǎn)動(dòng)控制
14. 變頻器控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)
15. 多段速度選擇變頻調(diào)速
16. 變頻器無級(jí)調(diào)速
17. 外部模擬量方式的變頻調(diào)速控制
18. 基于PLC的變頻器外部端子的電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制
19. 基于PLC模擬量方式變頻開環(huán)調(diào)速控制
20. 基于PLC通信方式的變頻開環(huán)調(diào)速
21. 基于觸摸屏控制方式的基本指令編程練習(xí)
22. 基于觸摸屏控制方式的數(shù)碼顯示控制