一种自动化教学实验系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种自动化教学实验系统，该教学实验系统中包括电源模块、PLC模块、人机交互模块、步进电机控制模块、压力机控制模块、液压控制模块、气动控制模块以及冲压模块，PLC模块采用三菱公司的FX2n‑48MT型PLC控制器，PLC模块分别与人机交互模块、步进电机控制模块、压力机控制模块、气动控制模块以及液压控制模块相连，人机交互模块采用威纶通MT6000/8000T Series型触摸屏，该人机交互模块与PLC模块相连，通过人机交互模块将控制指令和参数设定发送给PLC模块。通过在教学实验室配置气动、液压控制设备结合PLC控制器的实验系统，能使学员根据教学内容设计系统方案进行装配、调试的实践训练，能显著提升教学质量和学员超出书本知识之外的领悟。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种教学实验系统，特别涉及一种自动化教学实验系统。
技术介绍
模具被誉为“制造业之母”，是机械制造业中传统的加工基础。而冲压模具在模具行业中的比重非常大，是高职院校模具专业的必设课程之一。冲压工艺与模具设计课程是我院模具设计与制造专业的优质核心课程。课程的目标是培养学生具备阅读冲压模具图纸，会分析模具工作原理的能力；培养学生具备分析冲压成形工艺、制定成形工艺方案、设计中等难度冲压模具、会初步分析冲压件质量缺陷的专业能力；以及培养学生的沟通表达、团队协作、工作责任心、职业道德等综合素质和能力。冲压工艺与模具设计课程具有如下特点：一是有很强的综合性，融合了机械制图、机械设计、机械加工、金属材料、计算机辅助设计等多门课程的内容；二是具备较强的理论性和实践性，模具设计的过程中涉及到大量的公式和表格，学生要会综合和合理地运用这些理论知识，最终完成课程设计；三是冲压模具类型相对独立，主要针对冲裁模、弯曲模、拉深模进行了模具结构认知与设计；四是设计思路多种多样，根据零件或产品的生产批量，材料的种类和厚度，工件用途而采取不同的设计思路，是一门综合性和实践性较强的课程。课程的教学离不开教学设备的使用，而目前冲压模具教学设备主要存在以下几个问题：1、笨重，不利于搬运；2、结构复杂，不利于拆装；3、模拟冲压操作过程繁杂，参与学生人数受限制；4、零件外形简单，工艺单一，与企业联系不够紧密；5、各种典型模具之间相对独立，没能有机联系起来，形成有机整体；6、工作台结构功能单一，没能充分满足冲压课程实验的个性化需求。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：提供一种功能高度集成，完全能够满足机电专业或机械工程及自动化专业教学的冲压模具成型自动化教学实验系统。该系统既可以实现板料的冲压成型功能，又能满足数控技术教学实验所需，集实用性和实验性为一身。解决上述技术问题的技术方案是：一种自动化教学实验系统，该教学实验系统中包括电源模块、PLC模块、人机交互模块、步进电机控制模块、压力机控制模块、液压控制模块、气动控制模块以及冲压模块，其特征在于：电源模块由三个额定电压电流分别为24V/5A、5V/2A、24V/15A的直流源组成，该电源模块分别为PLC模块、人机交互模块、步进电机控制模块、压力机控制模块、液压控制模块、气动控制模块以及冲压模块提供电源；PLC模块采用三菱公司的FX2n-48MT型PLC控制器，所述PLC模块分别与人机交互模块、步进电机控制模块、压力机控制模块、气动控制模块以及液压控制模块相连；人机交互模块采用威纶通MT6000/8000T Series型触摸屏，该人机交互模块与所述PLC模块相连，通过所述人机交互模块将控制指令和参数设定发送给所述PLC模块；冲压模块与所述步进电机控制模块、压力机控制模块、气动控制模块以及液压控制模块连接，接收控制信号，所述冲压模块中包括供料单元、加热成型单元、送料单元、冲压单元、下料清理单元；所述步进电机控制模块与所述PLC模块相连，其中步进电机采用四通57BYG250型步进电机，步距角0.9°/1.8°，步进电机驱动器型号为SH-20403；所述压力机控制模块与所述PLC模块相连，其中压力机采用JB04-1型压力机，接收来自所述PLC模块的控制信号；所述液压控制模块与所述PLC模块相连，该液压控制模块中包括油箱、滤油器、液压泵、压力表、单向阀、换向阀、液压缸和溢流阀。进一步地，所述供料单元由料仓、供料架、供料气缸、液压剪切缸和电磁阀组成，供料气缸连接并受控于气动控制模块，液压剪切缸连接并受控于液压控制模块。进一步地，所述加热成型单元由盛锭筒、成型模具、合模气缸、滑轨、加热丝和温度传感器组成，其中合模气缸连接并受控于气动控制模块，加热丝连接并受控于所述PLC模块。进一步地，所述冲压单元由主液压缸、加速移动气缸、液压调速阀、行程开关、直线位移传感器和电磁阀组成，其中加速移动气缸连接并受控于气动控制模
块，主液压缸和液压调速阀连接并受控于液压控制模块，行程开关和直线位移传感器信号馈连至所述PLC模块。进一步地，所述送料单元由坯料托盘、顶料气缸和电磁阀组成，顶料气缸连接并受控于气动控制模块，所述下料清理单元由落料箱、清理剪切液压缸和电磁阀组成，清理剪切液压缸连接并受控于液压控制模块。本技术具有以下优点和积极效果：1)本教学实验系统，可以培养学生的实践能力和对先进技术的应用能力以及创新设计能力，使学生更好地掌握冲压技术以及机电控制和数控技术。根据《机械制造工艺学》、《模具设计》、《材料成型》、《机电传动控制》、《数控技术与机床》、《机电一体化控制技术与系统》等课程的教学要求，本系统采用模块化设计，各模块之间的连接具有很大的灵活性和开放性，针对性和目的性很强。2)应用本技术的实验系统，其显著优点体现为：通过在教学实验室配置铝型材挤压作业所需各类气动、液压控制设备结合PLC控制器的实验系统，能使学员根据教学内容设计系统方案进行装配、调试的实践训练，能显著提升教学质量和学员超出书本知识之外的领悟。该实验系统具有控制多元可选性、可靠性、开放性、安全性俱佳的优点。附图说明图1是本实验系统的系统结构示意图；图2是本实验系统中步进电机控制模块的电路示意图；图3是本实验系统中压力机控制模块的原理示意图；图4是本实验系统中液压控制模块的原理示意图；图5是本实验系统中压力机控制模块的电路示意图；图6是本实验系统中液压控制模块的电路示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术的实施方式做进一步的说明。为了给学生提供一个典型性、系统性的工业模型，搭建一个学生认识工业现场的窗口，构建一个可以提升学生工作潜能的实验教学平台。本技术创新提出了一种自动化教学实验系统，针对性地解决机电一体化尤其是铝型材挤压制造
直观教学、增加学生学习感受、熟练掌握系统架构技巧的问题，实现了一种可靠性、灵活性、开放性及安全性的自动化电教系统。本实验系统不仅包含了工业现场中典型的机构，而且涉及机电一体化和电气自动化的专业基础知识，如传感器技术、液压与气动技术、PLC、电机等，非常适合大中专院校、民办培训机构教学演示和操练，能锻炼学生思维能力、实践能力。本技术的上述自动化教学实验系统的系统结构如图1所示。该教学实验系统中包括电源模块、PLC模块、人机交互模块、步进电机控制模块、压力机控制模块、液压控制模块、气动控制模块以及冲压模块。其中，电源模块由三个额定电压电流分别为24V/5A、5V/2A、24V/15A的直流源组成，分别为PLC模块、人机交互模块、步进电机控制模块、压力机控制模块、液压控制模块、气动控制模块以及冲压模块提供电源。PLC模块采用三菱公司的FX2n-48MT型PLC控制器，所述PLC模块分别与人机交互模块、步进电机控制模块、压力机控制模块、气动控制模块以及液压控制模块相连.冲压模块与所述步进电机控制模块、压力机控制模块、气动控制模块以及液压控制模块连接，接收控制信号，所述冲压模块中包括供料单元、加热成型单元、送料单元、冲压单元、下料清理单元。所述供料单元由料仓、供料架、供料气缸、液压剪切缸和电磁阀组成，供料气缸连接并受控于气动控制模块，液压剪切缸连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动化教学实验系统，该教学实验系统中包括电源模块、PLC模块、人机交互模块、步进电机控制模块、压力机控制模块、液压控制模块、气动控制模块以及冲压模块，其特征在于：电源模块由三个额定电压电流分别为24V/5A、5V/2A、24V/15A的直流源组成，该电源模块分别为PLC模块、人机交互模块、步进电机控制模块、压力机控制模块、液压控制模块、气动控制模块以及冲压模块提供电源；PLC模块采用三菱公司的FX2n‑48MT型PLC控制器，所述PLC模块分别与人机交互模块、步进电机控制模块、压力机控制模块、气动控制模块以及液压控制模块相连；人机交互模块采用威纶通MT6000/8000 T Series型触摸屏，该人机交互模块与所述PLC模块相连，通过所述人机交互模块将控制指令和参数设定发送给所述PLC模块；冲压模块与所述步进电机控制模块、压力机控制模块、气动控制模块以及液压控制模块连接，接收控制信号，所述冲压模块中包括供料单元、加热成型单元、送料单元、冲压单元、下料清理单元；所述步进电机控制模块与所述PLC模块相连，其中步进电机采用四通57BYG250型步进电机，步距角0.9°/1.8°，步进电机驱动器型号为SH‑20403；所述压力机控制模块与所述PLC模块相连，其中压力机采用JB04‑1型压力机，接收来自所述PLC模块的控制信号；所述液压控制模块与所述PLC模块相连，该液压控制模块中包括油箱、滤油器、液压泵、压力表、单向阀、换向阀、液压缸和溢流阀。...

【技术特征摘要】
1.一种自动化教学实验系统，该教学实验系统中包括电源模块、PLC模块、人机交互模块、步进电机控制模块、压力机控制模块、液压控制模块、气动控制模块以及冲压模块，其特征在于：电源模块由三个额定电压电流分别为24V/5A、5V/2A、24V/15A的直流源组成，该电源模块分别为PLC模块、人机交互模块、步进电机控制模块、压力机控制模块、液压控制模块、气动控制模块以及冲压模块提供电源；PLC模块采用三菱公司的FX2n-48MT型PLC控制器，所述PLC模块分别与人机交互模块、步进电机控制模块、压力机控制模块、气动控制模块以及液压控制模块相连；人机交互模块采用威纶通MT6000/8000 T Series型触摸屏，该人机交互模块与所述PLC模块相连，通过所述人机交互模块将控制指令和参数设定发送给所述PLC模块；冲压模块与所述步进电机控制模块、压力机控制模块、气动控制模块以及液压控制模块连接，接收控制信号，所述冲压模块中包括供料单元、加热成型单元、送料单元、冲压单元、下料清理单元；所述步进电机控制模块与所述PLC模块相连，其中步进电机采用四通57BYG250型步进电机，步距角0.9°/1.8°，步进电机驱动器型号为SH-20403；所述压力机控制模块与所述PLC模块相连，其中压力机...

【专利技术属性】
技术研发人员：程婧璠，刘岑，陈帆，刘兵，刘小宁，
申请(专利权)人：程婧璠，
类型：新型
国别省市：湖北;42