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具有重组功能的机电系统综合实验环境建设

具有重组功能的机电系统综合实验环境建设

点击数:7571 次   录入时间:03-04 11:56:25   整理:http://www.55dianzi.com   电工技术

  该模块的主要作用是能提供: 
  (1)隔离电路。在工业控制中,为了去除干扰,同时为了系统的安全,输入、输出信号的隔离是非常必要的,本模块可设置多路光电藕合器隔离电路。 
  (2)驱动电路。包括直流电机的驱动电路、步进电机的驱动电路等。 
  2. 6 被控对象模块 
  该模块的主要作用是提供被控对象。在该模块中可提供齿轮减速器、滚珠丝杠螺母副、连轴器以及其它机械构件,同时也可提供诸如灯、发光二极管、继电器等电器设备。电机在机电控制实验中是必不可少的。本系统设置了一个步进电机以及一个直流伺服电机。 
  3 特 点 
  由于本实验平台采用模块化设计理念和组件式的架构原则,虽然结构简单,然而在进行功能组合时十分方便,最突出的特点是改变了原有实验控制设备单一、控制手段缺乏、被控对象不足等状况,也改变了原有实验单一死板的实验内容,对实验方案可进行灵活多样的变化组合。具体特点如下: 
  (1)操作简单、灵活、方便。 学生做实验时可根据实验所需灵活地选择各个模块中的不同组件[1],不必过多的考虑与实验关系不大的其他技术环节。这样,既调动了学生的学习积极性和创造性,又提高了实验效率。 
  (2)学生可根据不同的课程来选择不同的实验内容。 由于在各模块上可以任意选择、安装实验所需的组件,因此使得学生可以直观地了解控制系统构成的各个组成部分的细小环节,掌握各种元器件在使用时的接线和控制方法,解决了已往实验设备整体封闭、学生只能通过外部来了解系统,而对系统中各环节动作的工作原理不能直观了解的缺点。 
  (3)满足多层次的需求。 由于该环境是开放的,它既可搭配简单的控制电路,又可构成较复杂的控制系统,因此该环境具有随机实验环境的特点。学生可就同一实验内容,设计多种不同起点、不同路径的实验方案。让学生自主选择实验模式,设计实验方案,并为他们提供多次实验机会,可以使学生通过不同途径、不同方式进入同样内容学习的环境,从而获得对同一事物或同一问题的多方面的认识与理解,同时也满足不同层次学生学习的需要。 
  (4)满足学生个性化的要求。 自拟实验方案,自主确定实验仪器和设备。 
  (5)留有拓展空间。 该实验环境预留了各种高性能双列直插式圆脚集成电路插座,可组成各种控制电路,给学生留有广阔的设计空间,为学生设计并实现完成不同功能的各种控制系统创造了条件。 
  (6)一台多用。 通过对这些不同设备的使用,提高了本实验环境的综合实验性能,实现了设备一台多用的目的。 
  (7)可以灵活组合。实验功能板具有固定线路与灵活组合相结合的特点。选择电源模块、控制器模块、基本功能模块、驱动模块、被控对象模块,就可构成开环控制系统,在此基础上增加检测模块就可构成一个半闭环或闭环控制系统。 
  (8)可用于创新实践的开发。 如各种创新机器人大赛先期的设计及调试工作可在该环境下进行,既缩短了设计周期,又降低了开发成本。

4 可开出的实验项目 
  (1)步进电动机控制系列 
  ●软件环形分配器的设计实验 
  ●硬件环形分配器的设计实验 
  ●光电隔离电路设计实验 
  ●驱动电路的设计实验 
  ●步进电动机正反转控制实验 
  ●步进电动机调速实验 
  (2)数控机床电气控制系统综合实验系列 
  ●控制系统设计实验 
  ●扩展程序存储器和数据存储器实验 
  ●设计显示电路和键盘电路的实验 
  ●扩充I/O接口电路的实验 
  ●其他辅助控制电路设计实验 
  ●伺服系统控制电路设计实验 
  (3)数控机床运动轨迹控制综合实验系列 
  ●数控技术逐点比较法插补算法实验 
  ●刀具运动轨迹的控制实验 
  (4)工业控制、传感器综合型实验系列 
  ●小型立体仓库模型控制系统设计实验 
  ●模拟普通机床数控化改造实验 
  ●模拟工业机器人机构与伺服系统设计实验 
  ●自动分拣系统的设计及控制实验 
  ●单轴运动半闭环系统设计实验 
  ●教室的灯光管理实验 
  ●自动检票系统设计实验 
  (5)可编程控制器实验系列 
  ●基本指令编程练习 
  ●三层电梯控制系统的模拟 
  ●四层电梯控制系统的模拟 
  ●机械手动作的模拟 
  ●LED数码显示控制 
  ●五相步进电机的模拟控制 
  ●十字路****通灯控制。 
  5总 结 
  利用具有可重组功能的计算机控制平台,为完成机电控制方面的实验提供了一个很好的环境,使复杂、烦琐的工作变得简单、灵活、方便,使原来的只能完成单一实验的设备经过整合、二次开发,能满足多门课程的实验教学需要,实验的深度与广度可根据需要作灵活调整。由于环境建设采用组件式结构,更换便捷,如需要扩展功能或开发新实验,只要在各模块中添加所需部件即可。各模块图线分明、标识清楚、作用明确,使使用者操作、维护方便。 
  例如,选择一套步进电机、齿轮减速器、滚珠丝杠螺母副、连轴器、光电编码器等,就可构成一维单轴运动半闭环控制系统;若选用上述两套设备就可构成二维X-Y传动系统;如果选用三套,就可构成三维立体传动系统,可完成诸如小型立体仓库、数控机床运动轨迹控制等综合实验,并为开展较大型的综合性实验提供了可能。另外,对目前学校已购置了慧鱼创新机构设计平台,我们可以利用该环境对其控制系统进行改造,即可以用单片机进行控制,也可以用微机等其它设备进行控制;既可用汇编语言,也可用C语言或其他高级语言来进行控制程序的设计与编码。这样使学生熟悉了各种控制器的设计方法,提高了他们对电气控制系统的设计能力。同时该环境也为课程设计、毕业设计、学生课外科技活动等提供了实践创新的平台。开发现有实验资源,加强实验室建设,改进实验教学方法与手段,实现理论教学与实践的有机结合,只有这样才能充分实现学生知识——能力的迁移、转化和创新,这对培养人才具有十分重要的意义。 
  实践证明,综合实验室的建设与功能开发,在实践教学改革中发挥着越来越重要的作用。我们将进一步拓展实验教学时空、创新实验教学方法,提高实验教学质量,为全面提高人才培养质量奠定坚实的基础。 

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