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北京智控理工偉業(yè)科教設(shè)備有限公司
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機電一體化組合實訓(xùn)平臺
一、概 述
機電一體化組合實訓(xùn)平臺由控制屏、實訓(xùn)桌、溫度控制單元、直流小機組單元、機械手單元、變頻器單元、交流伺服單元、小車運動控制單元、液位/流量控制單元、PLC控制系統(tǒng)、單片機控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)、計算機控制、工控組態(tài)軟件等組成。所有實訓(xùn)均采用模塊化設(shè)計、種類齊全、可組成不同的控制系統(tǒng)，能完成機電設(shè)備中的邏輯、運動、溫度、壓力、流量、液位等實訓(xùn)內(nèi)容，控制對象均采用典型機電設(shè)備模型，接近工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境，能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實際動手能力。
二、裝置特點
1. 裝置采用組件式結(jié)構(gòu)，更換便捷，如需要擴展功能或開發(fā)新實訓(xùn)，只需添加部件即可。
2. 平臺選取了工業(yè)現(xiàn)場中多種典型的機電一體化設(shè)備，它覆蓋了工業(yè)現(xiàn)場中常見過程控制參數(shù)，例如：邏輯、運動、溫度、壓力、流量、液位等，根據(jù)不同的控制方案、組合連接，算法編程，完成不同的控制
3. 控制方式多樣性，有PLC控制、單片機控制、數(shù)據(jù)采集控制、計算機控制等。
三、技術(shù)指標(biāo)
1. 輸入電源：單相三線～380V±10% 50Hz
2. 工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃，相對濕度＜85%(25℃) 海拔＜4000m
3. 裝置容量：＜0.6kVA
四、系統(tǒng)組成
(一) 控制屏
1. 交流電源控制單元
三相四線380V交流電源經(jīng)空氣開關(guān)后給裝置供電，電網(wǎng)電壓表監(jiān)控電網(wǎng)電壓，設(shè)有帶燈保險絲保護，控制屏的供電由鑰匙開關(guān)和啟停開關(guān)控制、同時具有漏電告警指示及告警復(fù)位。
提供三相四線380V、單相220V電源各一組，由啟停開關(guān)控制輸出，并設(shè)有保險絲保護。
2. 定時器兼報警記錄儀
定時器兼報警記錄儀，平時作時鐘使用，具有設(shè)定時間、定時報警、切斷電源等功能；還可自動記錄由于接線或操作錯誤所造成的漏電告警次數(shù)。
3. 直流電源、直流電壓/電流表、邏輯電平輸出及指示等
直流電壓：0～15V可調(diào)輸出；直流電流：0～20mA可調(diào)輸出；直流數(shù)字電壓表/電流表：電壓表量程0～200V、輸入阻抗為10MΩ、精度0.5級，電流表量程0～200mA、精度0.5級；同時設(shè)有邏輯電平輸出（點動、自鎖）、邏輯電平指示等。
4. PLC控制系統(tǒng)
可選用西門子或三菱或歐姆龍系列的PLC：
(1) 西門子主機為CPU224 DC/DC/DC 內(nèi)置數(shù)字量I/O（14路數(shù)字量輸入/10路數(shù)字量輸出）+EM235模擬量模塊（4路模擬量輸入/1路模擬量輸出）。
(2) 三菱主機為FX1N-24MT 內(nèi)置開關(guān)量I/O（14路開關(guān)量輸入/10路晶體管輸出）+FX0N-3A模擬量模塊（2路模擬量輸入/1路模擬量輸出。
(3) 歐姆龍主CP1E-N30DT內(nèi)置開關(guān)量I/O（18路開關(guān)量輸入/12路晶體管輸出）+ CP1W-AD041 4路模擬量輸入+CP1W-DA041 4路模擬量輸出。
5. 單片機控制系統(tǒng)
CPU芯片引腳引出，可以連接機電設(shè)備構(gòu)建實際的控制系統(tǒng)。通過編寫算法完成對多種機電設(shè)備的控制，配有仿真器。
6. 數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)
數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)含有開關(guān)量輸入/輸出模塊（自帶RS485通訊接口）、模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊（自帶RS485通訊接口）、RS232/485通訊轉(zhuǎn)換器及上位PC機中安裝MCGS工控組態(tài)軟件等組成。通過MCGS工控組態(tài)軟件編寫上位控制軟件運行算法，并可進行通訊參數(shù)修改及設(shè)定控制算法參數(shù)，被控參數(shù)實時曲線、歷史曲線動態(tài)顯示，實訓(xùn)流程圖的顯示及本實訓(xùn)相關(guān)的被控參數(shù)（動態(tài)變化顯示）。
(二) 實訓(xùn)桌
為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，桌面為防火、防水、耐磨高密度板；中間設(shè)有一個大抽屜（帶鎖），用于放置工具及資料，電腦桌聯(lián)體設(shè)計，造型美觀大方。
(三) 溫度控制、直流小機組單元
溫度控制模塊由加熱器、溫度變送電路、測溫器及顯示儀表等組成，直流小機組由直流電機、發(fā)電機及顯示儀表等組成。通過編程，能完成溫度PID控制，直流電機閉環(huán)調(diào)速。
(四) 機械手控制單元
由絲杠、步進電機及驅(qū)動器、電磁閥、氣缸、磁性開關(guān)和手爪等組成。通過編程，能完成運動設(shè)備的定位控制，實現(xiàn)抓取動作。
(五) 變頻器調(diào)速控制單元
由變頻器、交流電動機、直線運動物體、旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)及相應(yīng)的電氣控制電路等組成，實現(xiàn)變頻調(diào)速功能。
(六) 交流伺服控制單元
由伺服電機、驅(qū)動器、直線運動物體、旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)及相應(yīng)的電氣控制電路等組成，實現(xiàn)定位控制。
(七) 小車運動控制單元
由底座、運動小車、同步帶輪傳動機構(gòu)、直流電機、光電傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、超聲波傳感器、行程開關(guān)等組成，通過傳感檢測、PLC編程，實現(xiàn)運動距離測量、傳動控制、鍵值優(yōu)化比較行走控制、定向控制、定位控制、報警運行控制、點動控制、位置時時顯示控制等，能實現(xiàn)小車的精確定位。
(八) 液位/流量控制單元
由底座、有機玻璃水箱、微型水泵、儲水箱、手動閥門、超聲波液位傳感器、壓力傳感器、顯示儀表、和電氣控制箱組成。通過傳感器信號采集，控制系統(tǒng)編程，實現(xiàn)各種模擬量輸入、輸出實訓(xùn)及壓力、液位的位式和PID閉環(huán)控制，可作為研究各種工業(yè)算法控制的一個實訓(xùn)平臺。
五、實訓(xùn)項目
1. 常見傳感器的基本應(yīng)用
2. 機械手運動控制
3. 溫度PID控制
4. 直流電機閉環(huán)調(diào)速
5. 交流伺服控制
6. 變頻調(diào)速控制
7. 傳感器檢測
8. 小車定位控制
9. 液位/流量過程控制
10. 單片機控制系統(tǒng)
11. PLC控制系統(tǒng)
12. 計算機控制系統(tǒng)
13. 工業(yè)組態(tài)監(jiān)控
機電一體化組合實訓(xùn)平臺由控制屏、實訓(xùn)桌、溫度控制單元、直流小機組單元、機械手單元、變頻器單元、交流伺服單元、小車運動控制單元、液位/流量控制單元、PLC控制系統(tǒng)、單片機控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)、計算機控制、工控組態(tài)軟件等組成。所有實訓(xùn)均采用模塊化設(shè)計、種類齊全、可組成不同的控制系統(tǒng)，能完成機電設(shè)備中的邏輯、運動、溫度、壓力、流量、液位等實訓(xùn)內(nèi)容，控制對象均采用典型機電設(shè)備模型，接近工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境，能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實際動手能力。
二、裝置特點
1. 裝置采用組件式結(jié)構(gòu)，更換便捷，如需要擴展功能或開發(fā)新實訓(xùn)，只需添加部件即可。
2. 平臺選取了工業(yè)現(xiàn)場中多種典型的機電一體化設(shè)備，它覆蓋了工業(yè)現(xiàn)場中常見過程控制參數(shù)，例如：邏輯、運動、溫度、壓力、流量、液位等，根據(jù)不同的控制方案、組合連接，算法編程，完成不同的控制
3. 控制方式多樣性，有PLC控制、單片機控制、數(shù)據(jù)采集控制、計算機控制等。
三、技術(shù)指標(biāo)
1. 輸入電源：單相三線～380V±10% 50Hz
2. 工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃，相對濕度＜85%(25℃) 海拔＜4000m
3. 裝置容量：＜0.6kVA
四、系統(tǒng)組成
(一) 控制屏
1. 交流電源控制單元
三相四線380V交流電源經(jīng)空氣開關(guān)后給裝置供電，電網(wǎng)電壓表監(jiān)控電網(wǎng)電壓，設(shè)有帶燈保險絲保護，控制屏的供電由鑰匙開關(guān)和啟停開關(guān)控制、同時具有漏電告警指示及告警復(fù)位。
提供三相四線380V、單相220V電源各一組，由啟停開關(guān)控制輸出，并設(shè)有保險絲保護。
2. 定時器兼報警記錄儀
定時器兼報警記錄儀，平時作時鐘使用，具有設(shè)定時間、定時報警、切斷電源等功能；還可自動記錄由于接線或操作錯誤所造成的漏電告警次數(shù)。
3. 直流電源、直流電壓/電流表、邏輯電平輸出及指示等
直流電壓：0～15V可調(diào)輸出；直流電流：0～20mA可調(diào)輸出；直流數(shù)字電壓表/電流表：電壓表量程0～200V、輸入阻抗為10MΩ、精度0.5級，電流表量程0～200mA、精度0.5級；同時設(shè)有邏輯電平輸出（點動、自鎖）、邏輯電平指示等。
4. PLC控制系統(tǒng)
可選用西門子或三菱或歐姆龍系列的PLC：
(1) 西門子主機為CPU224 DC/DC/DC 內(nèi)置數(shù)字量I/O（14路數(shù)字量輸入/10路數(shù)字量輸出）+EM235模擬量模塊（4路模擬量輸入/1路模擬量輸出）。
(2) 三菱主機為FX1N-24MT 內(nèi)置開關(guān)量I/O（14路開關(guān)量輸入/10路晶體管輸出）+FX0N-3A模擬量模塊（2路模擬量輸入/1路模擬量輸出。
(3) 歐姆龍主CP1E-N30DT內(nèi)置開關(guān)量I/O（18路開關(guān)量輸入/12路晶體管輸出）+ CP1W-AD041 4路模擬量輸入+CP1W-DA041 4路模擬量輸出。
5. 單片機控制系統(tǒng)
CPU芯片引腳引出，可以連接機電設(shè)備構(gòu)建實際的控制系統(tǒng)。通過編寫算法完成對多種機電設(shè)備的控制，配有仿真器。
6. 數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)
數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)含有開關(guān)量輸入/輸出模塊（自帶RS485通訊接口）、模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊（自帶RS485通訊接口）、RS232/485通訊轉(zhuǎn)換器及上位PC機中安裝MCGS工控組態(tài)軟件等組成。通過MCGS工控組態(tài)軟件編寫上位控制軟件運行算法，并可進行通訊參數(shù)修改及設(shè)定控制算法參數(shù)，被控參數(shù)實時曲線、歷史曲線動態(tài)顯示，實訓(xùn)流程圖的顯示及本實訓(xùn)相關(guān)的被控參數(shù)（動態(tài)變化顯示）。
(二) 實訓(xùn)桌
為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，桌面為防火、防水、耐磨高密度板；中間設(shè)有一個大抽屜（帶鎖），用于放置工具及資料，電腦桌聯(lián)體設(shè)計，造型美觀大方。
(三) 溫度控制、直流小機組單元
溫度控制模塊由加熱器、溫度變送電路、測溫器及顯示儀表等組成，直流小機組由直流電機、發(fā)電機及顯示儀表等組成。通過編程，能完成溫度PID控制，直流電機閉環(huán)調(diào)速。
(四) 機械手控制單元
由絲杠、步進電機及驅(qū)動器、電磁閥、氣缸、磁性開關(guān)和手爪等組成。通過編程，能完成運動設(shè)備的定位控制，實現(xiàn)抓取動作。
(五) 變頻器調(diào)速控制單元
由變頻器、交流電動機、直線運動物體、旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)及相應(yīng)的電氣控制電路等組成，實現(xiàn)變頻調(diào)速功能。
(六) 交流伺服控制單元
由伺服電機、驅(qū)動器、直線運動物體、旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)及相應(yīng)的電氣控制電路等組成，實現(xiàn)定位控制。
(七) 小車運動控制單元
由底座、運動小車、同步帶輪傳動機構(gòu)、直流電機、光電傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、超聲波傳感器、行程開關(guān)等組成，通過傳感檢測、PLC編程，實現(xiàn)運動距離測量、傳動控制、鍵值優(yōu)化比較行走控制、定向控制、定位控制、報警運行控制、點動控制、位置時時顯示控制等，能實現(xiàn)小車的精確定位。
(八) 液位/流量控制單元
由底座、有機玻璃水箱、微型水泵、儲水箱、手動閥門、超聲波液位傳感器、壓力傳感器、顯示儀表、和電氣控制箱組成。通過傳感器信號采集，控制系統(tǒng)編程，實現(xiàn)各種模擬量輸入、輸出實訓(xùn)及壓力、液位的位式和PID閉環(huán)控制，可作為研究各種工業(yè)算法控制的一個實訓(xùn)平臺。
五、實訓(xùn)項目
1. 常見傳感器的基本應(yīng)用
2. 機械手運動控制
3. 溫度PID控制
4. 直流電機閉環(huán)調(diào)速
5. 交流伺服控制
6. 變頻調(diào)速控制
7. 傳感器檢測
8. 小車定位控制
9. 液位/流量過程控制
10. 單片機控制系統(tǒng)
11. PLC控制系統(tǒng)
12. 計算機控制系統(tǒng)
13. 工業(yè)組態(tài)監(jiān)控
