“机械自动化器件及其应用”实验教学大纲
Mechanical Automation Devices and Applications
课程中文名称：机械自动化器件及其应用
课程英文名称：Mechanical Automation Devices and Applications
课程编码：MACH3445
实验学时：32 学分：2
适用专业：机械、能动、化工、电气学院相关专业大三、大四本科生
先修课程：机械设计、高等数学、机械控制工程
开课学院：机械、能动学院
开课学期：第5学期
教材及实验指导书：
1、要义勇，董霞，主编，《机械自动化器件及其应用》自编教材。
2、简林柯，李新中，自动化元件，西安交通大学自编教材，1997。
一、实验课程简介
本课程是一门讲授机械制造领域中机械位移、位置定位、运动速度和运动顺序、加速度以及力等参数测量与控制内容的专业课程。阐述各种典型自动控制元件和测量元件的基本原理和特性，主要针对各类生产机械设备，分析并选择合理的自动化元件，搭建各种典型简单的控制与测量系统，并对相关的控制技术的基础理论和方法进行阐述，实现最佳控制目的；是机械动力类学生和工程技术人员必须掌握的专业知识，因此该课程是一门实践性较强的专业基础课程。
二、实验课性质、目的和任务
性质： 课程内实验
目的： 通过本实验使学生了解机械制造领域的典型自动化测量元件和自动化控制元件的基本原理、特性、典型应用和选用的方法；培养学生初步掌握典型测量与控制机电系统的基本组成及其设计方法；选用合适的自动化测量和控制元件搭建简单的测控系统的能力，为学生今后进行测控系统的类比设计和系统设计打下良好的技术基础。
任务： ①使学生了解典型测量与控制元件的基本原理，技术发展和国内外应用对比现状。②选用自动化测量与控制方法，编写系统测量与控制方案。③动手搭建典型自动化测量系统，掌握基本编程方法。④培养学生初步掌握典型测量与控制机电系统的基本组成及其设计方法，为学生今后进行测控系统的类比设计和系统设计打下良好的技术基础。
三、实验课教学基本要求
1．了解典型测量与控制元件的基本原理，技术发展和国内外应用对比现状。
2．选用自动化测量与控制方法，编写系统测量与控制方案。
3. 动手搭建典型自动化测量系统，掌握基本编程方法。
四、实验教学的内容与要求
1．实验项目名称： 现代自动化技术在机械生产线中的应用
（企业技术讲座）（8学时）
实验目的：了解典型测量与控制元件的基本原理，技术发展和国内外应用对比现状。
教学基本要求：了解典型测量与控制元件的应用现状。
实验内容提要：
1）. 松下电气系统的组成和技术发展讲座。
2）. 研华电气系统的组成和技术发展讲座。
3）. 四海测控公司：综合测控技术讲座。
实验类型：综合性实验
必做或选做：必做
使用的主要仪器：多媒体教室
2．实验项目名称：典型测量元件的基础实验（3学时）
实验目的：认知典型测量元件（光电开关、电感位移传感器和测温元件等）的基本原理和应用。
教学基本要求：了解典型测量元件的基本原理，学会典型测量元件在典型二维运动控制实验系统的典型应用的编程方法。
实验内容提要：
1）.了解光电开关的基本原理，查询生产线零件的典型位移或者位置光电感应检测方法和应用电路，实验验证测量元件的实际效果。
2）.了解PT100\热电偶温度检测方法，查询典型应用电路，实验验证测量元件的实际效果。
实验类型：综合性实验
必做或选做：必做
使用的主要仪器：TVT-CMSSII二维运动控制实验系统
3．实验项目名称：典型测量系统实验（3学时）
实验目的：认知测量典型元件的自动化测量方法的基本原理和应用。了解三种典型基于板卡+计算机的、基于PLC的和基于单片机/二次仪表模块的自动化测量系统的基本原理和应用。
教学基本要求：选用自动化测量方法，编写系统测量方案，搭建自动化测量系统。
实验内容提要：
1）. 针对生产线零件的位移或者位置光电检测，查询典型应用电路，编写测量方案，搭建自动化测量电路，验证实验结果。
2）. 针对PT100\热电偶温度检测方法，查询典型应用电路，编写测量方案，搭建自动化测量电路，验证实验结果。
实验类型：综合性实验
必做或选做：必做
使用的主要仪器：TVT-CMSSII二维运动控制实验系统
4．实验项目名称：典型控制元件的基础实验（3学时）
实验目的：认知典型控制执行元件（步进电机、交流电机、伺服电机和气缸等）的基本原理、基本控制方法和典型应用。
教学基本要求：了解典型运动执行元件的基本原理，学会典型运动执行元件在典型二维运动控制实验系统的典型应用的编程方法。
实验内容提要：
1）.编程实现步进电机的正转，反转和停止。
2）.编程实现交流电机变频控制，包括：正转，反转和定位停止。
3）.编程实现伺服电机伺服控制，包括：正转，反转和定位停止。
4）. 针对气缸的自动化点位控制电路，编程实现气缸的正转，反转和定位停止。
实验类型：综合性实验
必做或选做：必做
使用的主要仪器：TVT-CMSSII二维运动控制实验系统
5．实验项目名称：典型控制系统实验（3学时）
实验目的：认知控制典型元件的自动化控制方法。了解三种典型基于板卡+计算机的、基于PLC的和基于单片机/二次仪表模块的自动化控制系统的基本原理和应用。
教学基本要求：选用典型自动化控制方法，编写系统控制方案,在典型二维运动控制实验系统的基础上实现典型运动。
实验内容提要：
1）. 针对零件的点位控制，实现零件的移动，反转和定位，编写控制方案，实现步进电机的自动化控制电路，验证实验结果。
2）. 针对零件的点位控制，实现零件的移动，反转和定位，编写控制方案，实现交流电机的变频控制电路，验证实验结果。
3）. 针对零件的点位控制，实现零件的移动，反转和定位，编写控制方案，实现伺服电机的伺服控制电路，验证实验结果。
4）. 针对零件的点位控制，实现零件的移动，反转和定位，编写控制方案，实现气缸的自动化点位控制电路，验证实验结果。
实验类型：综合性实验
必做或选做：必做
使用的主要仪器：TVT-CMSSII二维运动控制实验系统
6．实验项目名称：典型运动测控系统的综合实验（12学时）
实验目的：了解典型生产线中PLC控制技术、传感器检测技术、气动技术、电机驱动技术、计算机组态监控及人机界面、机械结构与系统安装调试、故障检测技术技能、变频调速技术、运动控制、计算机技术及系统工程等技术。在此基础上，针对生产线运动控制方法，编写系统测量与控制方案；然后,搭建自动化测量与控制系统，实现运动测量与控制系统的正常动作。
教学基本要求：选用自动化测量与控制方法，编写系统测量与控制方案,搭建自动化测量与控制系统。
实验内容提要：（三选一）
1）. 针对生产线立体仓库系统单元，按照实验指导书，查询典型点位运动控制方法，编写点位运动测控方案，搭建自动化点位运动测控电路，验证实验结果。
2）. 针对工业装配系统单元，按照实验指导书，查询典型点位运动控制方法，编写点位运动测控方案，搭建自动化点位运动测控电路，验证实验结果。
3）. 针对工业环行线系统单元，按照实验指导书，查询典型点位运动控制方法，编写点位运动测控方案，搭建自动化点位运动测控电路，验证实验结果。
实验类型：综合性实验
必做或选做：必做
使用的主要仪器： TVT-4000E6柔性制造系统
五、实验成绩的考核与评定办法
1. 基础实验部分：
①认知测量与控制元件,书写出完整的实验方案,40%；②搭建实验系统，并实验结果正确,50%；③优秀可行测控方案10%。
2. 综合实验部分：
①书写出完整的实验方案,20%；②搭建实验系统,50%；③编写算法，并实验结果正确,20%；④优秀可行测控方案10%。
附：教学实验基本信息汇总表
大纲制定者：要义勇（执笔）
大纲校对者：董霞
大纲审定者：要义勇、董霞、陶涛
大纲批准者：訾艳阳
