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工业电气控制一体化实验设备

来源：作者：发布时间：2018-8-3 11:15:25

工业电气控制一体化实验设备

1.网络化：网络化是当今世界的主流，如今的直流调速器不仅可通过调速主机上传统数字量、模拟量的I/O点来实现对直流电机的控制，还能通过现场总线技术或工业以太网实现对调速器、PLC、机电一体化等信息资源进行共享和控制，避免单机设备因缺乏信息资源的共享而造成“自动化孤岛效应”，甚至还可以利用计算机与其联网，通过组态软件在计算机组态，完成对实训装置的远程监控。

2.工业化：传统教学设备只是纯粹完成学校验证性实训而刻意设计制造的产品，造成学生毕业后与所接触的工业机电一体化实际产品大相径庭，故现场化的教育方式十分重要，本实验设备直接选用工业级产品，和目前最新工业机电一体化技术产品相符，完全符合工业机电一体化应用标准。

3.开放性：开放式教学的目的，主要是提高学生的动手能力，本实验设备中调速器的所有硬件电路均以结构框形式在实训面板上作了详尽的描绘，相应机电一体化I/O点通过专用弱电端子全部引出，学生可以选用专用实训导线方便灵活地自由接线组合。

4.先进性：本实验装置选用的直流调速器是选用当今最新工业机电一体化产品，它以两个高效率的CPU为核心，融入了功能强大而又丰富的控制、运算和通信处理软件，使得以前在模拟直流调速驱动装置中实现的复杂调速拖动控制在本实训模块上都可变得轻而易举地实现。本实训设备除了可进行一般的调压调速、弱磁升速等常规直流电机速度控制实训外，增加工艺板后还可实现各种复杂传动控制要求的实训，如张力、位置、绕线、卷取、摆动等控制。

5.多样化：为尽可能反映目前电机加载方式的优缺点及多样化，我们可以提供多达三种的电机加载方式，包括利用发电机加载、涡流测功机加载以及磁粉制动器加载，每种加载方式各有优缺点，教师可以根据学校教学目的的不同，灵活选择加载方式。

小型循环控制实训系统

一、概述

“小型循环控制实训系统”是依据机电一体化教学的要求而精心研制的。工业电气控制一体化实验设备在接近工业机电一体化生产制造现场基础上又针对教学及实训目的进行了专门设计，强化了机电一体化的安装与调试能力。实训装置由型材导轨式实训台、典型机电一体化设备机械部件、PLC模块、变频器模块、按钮模块、电源模块、模拟生产设备实训模块（包含上料单元、皮带输送检测单元、气动机械手搬运单元、物料传送仓储单元、物料返回单元）、触摸屏、接线端子排和各种传感器等组成。采用开放式和拆装式结构，可根据现有的机械部件组装生产设备，使整个装置能够灵活的按实训教学或竞赛要求组装具有生产功能的光机电一体化设备。模块采用工业标准结构及抽屉式模块放置架，互换性强。

小型循环控制实训系统集运动控制、气动控制、变频调速、步进电机驱动、伺服电机驱动、传感器检测、可编程控制、时序逻辑控制于一体。通过基于该实训系统的使用、训练和培训，能充分锻炼操作者团队协作能力、计划组织能力、自动线安装与调试能力、工程实施能力等。同时适合学生进行课程设计、毕业设计。

二、实训项目

直流调速实训

1、工控组态软件编程

2、西门子S7-200可编程控制器(PLC)

3、工业触摸屏编程

4、了解直流调速控制系统的原理

5、逻辑无环流可逆直流调速系统

6、PLC、直流调速器组成的调速系统

7、触摸屏、直流调速器组成的调速系统

8、基于组态软件通讯方式的PLC、直流调速器组成的调速系统

交流调速实训

1.变频器功能参数设置与操作

2.变频器报警与保护功能

3.多段速度选择变频调速

4.外部端子点动控制

5.外部端子遥控控制

6.控制电机运行时间操作

7.控制电机正反转运动控制

8.电压/电流监视器信号输出及显示9.瞬间停电变频器参数设定

10.外部模拟量（电压/电流）变频调速

11.基于变频调速的RS485通信

12.变频恒压供水模拟控制

13.基于组态软件的三相异步电机的变频调速实时曲线

14. 基于组态软件的三相异步电机变频调速时电压、电流、功率、转速实时采集显示

15.基于通讯方式的PLC、交流变频器组成的调速系统

16.基于通讯方式的PLC、触摸屏、交流变频器组成的调速系统

三、技术性能

1.输入电源：三相四线（或三相五线）～380V±10%50Hz

2.工作环境：温度-10℃～+40℃相对湿度≤85%（25℃）海拔＜4000m

3.装置容量：＜1.0kVA

4.外形尺寸：1500mm×800mm×1500mm

四、系统组成

(一) DW01电源、实验仪器控制屏

控制屏为铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板。为实验提供交流电源、高压直流电源、低压直流电源及各种测试仪表等。具体功能如下：

1、主控功能板

(1) 三相四线电源输入，经漏电保护器后，经过总开关,由接触器通过起、停按钮进行操作；

(2) 设有450V指针式交流电压表三只，指示电源输入的三相电压；

(3) 定时器兼报警记录仪（服务管理器），平时作为时钟使用，具有设定实验时间、定时报警、切断电源等功能；还可以自动记录由于接线或操作错误所造成的漏电告警、仪表超量程告警总次数, 为学生实验技能的考核提供一个统一的标准。

2、交、直流电源

(1) 励磁电源：直流220V/0.5A，具有短路保护。

(2) 电枢电源：直流0～220V/2A连续可调电源一路，具有短路保护。

(3) 直流可调稳压电源：0-30V/2A，具有短路软截止自动恢复保护功能。

(4) 交流电源：设有单相调压器一组，可得到交流0～250V可调电压；

3、交、直流仪表

(1) 交流电压表：0～500V带镜面交流电压表一只，精度1.0级。

(2) 交流电压表：0～5A带镜面交流电流表一只，精度1.0级，具有超量程报警、指示、切断总电源等功能。

(3) 功率、功率因数表：由微电脑、高精度A/D转换芯片和全数显电路构成。通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。为了提高测量范围和测试精度，在硬、软件上均分八档区域，自动判断、自动换档。功率测量精度1.0级，电压、电流量程分别为450V、5A，测量功率因数时还能自动判断负载性质（感性显示“L”，容性显示“C”，纯电阻不显示），可储存15组数据，供随时查阅。

(4) 直流电压表：直流数字电压表1只，测量范围0～300V，三位半数显，输入阻抗为10MΩ，精度0.5级。

(5) 直流电流表：直流数字电流表1只，测量范围为0～5A，三位半数显，精度0.5级，具有超量程报警、指示、切断总电源等功能。

（二）实验桌

实验桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、而磨高密度板、结构坚固，造型美观大方。桌子左右各设有两个抽屉（带锁）。

五、实训组件

1.电机导轨、光码盘测速系统及数显转速表

包括日本欧姆龙1024光电编码器及固定电机的不锈钢导轨等。不锈钢导轨平整度好，无应力变形，加工精细，同心度好，互换性好，能保证电机与电机、电机与测功机之间连接的同心度不超过±5丝，电机运行噪声小，实训参数典型，能较好满足实训要求。在导轨面板上设有五位数显转速表，显示当前转速；同时设有光电编码信号输出，包括A、B两个通道，与调速主机配合完成速度闭环及定位的功能。

2.工业触摸屏

触摸屏作为人机对话界面，即可对使用设备进行监测，还可以对设备进行简单控制，故在工业现场广泛使用，本实验装置选用工业现场的产品，液晶屏幕尺寸为7寸MCGS7062彩色屏幕。触摸屏带有两种通讯口，第一个为RS232通讯口，第二个为RS485通讯口。

3.S7-200 PLC可编程控制器

PLC在工业控制系统中，处于核心的位置，为保证性能上的强大，选用西门子的S7-200 CPU226的PLC可编程控制器，AC 电源，24路数字量输入16路继电器输出，16/24 KB代码/10 KB数据，2个PPI/自由端口。EM235 （4路模拟量输出1路量输入），可供教师完成毕业设计或研究生课题等。

4.直流调速器

采用英国欧陆驱动器器件公司欧陆514C，2/4象限运行，正负调速给定，模拟输入，调速时使能数字输入，电机热敏电阻或精密温度传感器输入，电流给定的模拟输入或输出，反向给定综合模拟输出，＋24V电源输出。

5.交流流调速器

采用西门子MM440 0.75KW变频调速器。控制功能：线性v/f控制，平方v/f控制，可编程多点设定v/f控制，磁通电流控制免测速矢量控制，闭环矢量控制，闭环转矩控制，节能控制模式；数字量输入6个，模拟量输入2个，模拟量输出2个，继电器输出3个；内置PID控制器，参数自整定；可选PROFIBUS-DP/Device-Net通讯模块；

6.实训元器件

该挂件上装有16个钮子开关、3个可调电位器、一路+24V/1.5A的直流电源。

7.三相可调电阻器(三组90Ω×2/1.3A瓷盘电阻)

8.直流电动机

9.直流发电机

10.三相异步电动机

11.系统软件：本装置提供三类软件，第一类是直流调速主机的配置软件，完成对主机各参数设置及修改；第二类是编程软件，包括PLC的编程软件等；第三类为工控组态软件，完成对设备的监控；软件可根据老师的要求灵活进行选择。

12.实训连接线：根据不同实训项目的特点，配备两种不同的实训联接线，强电部分采用高可靠护套结构手枪插连接线（不存在任何触电的可能），里面采用无氧铜抽丝而成头发丝般细的多股线，达到超软目的，外包丁晴聚氯乙烯绝缘层，具有柔软、耐压高、强度大、防硬化、韧性好等优点，插头采用实芯铜质件外套铍轻铜弹片，接触安全可靠；弱电部分采用弹性铍轻铜裸露结构联接线，两种导线都只能配合相应内孔的插座，这样大大提高了实训的安全及合理性。

工业全数字交直流调速系统实训平台

一、概述

“工业全数字直流调速系统实训平台”依据高等院校最新统编教材《电力拖动自动控制系统》、《直流调速》等教材大纲的要求，配合为高等院校、职业培训技术院校相关专业进行有关电力拖动自动控制系统课程的实训而推出的一个现代化实训产品,设计时充分考虑了目前国内实训室的现状和发展趋势，精心研制而成。在同类产品具有结构合理、功能完善、可靠性好、性价比高的优点。

二、组成

光机电气一体化闭环控制实训系统主要由型材实训台、上料单元、皮带输送检测单元、气动机械手搬运单元、物料传送仓储单元、物料返回单元、PLC模块、变频器模块、按钮模块、电源模块、各种传感器、触摸屏、物料、I/O接口板和气管等组成组成，完成上料、检测、分拣、搬运、传输、分类、储存、再回到初始位置，是典型的光机电一体化闭环实训平台。

三、技术性能

1.输入电源: 三相四线(或三相五线) ～380V±10% 50Hz

2.工作环境: 温度-10℃～+40℃　相对湿度＜85%（25℃）海拔＜4000m

3.装置容量：＜2.0kVA

4.外形尺寸：175cm×73cm×157cm

四、实训项目

任务一：气动系统的安装与调试

1.气动方向控制回路的安装

2.气动速度控制回路的安装

3.气动顺序控制回路的安装

4.气动机械手的安装

5.气动系统气路的连接

6.磁性开关的位置调整

7.气动系统调试

任务二：变频器、步进电机及驱动器、伺服电机及驱动器的安装与调试

1.变频器与交流电机主电路的连接

2.变频器面板的参数设置与操作

3.变频器面板控制交流电机调速

4.通过变频器外部端子控制电机启停

5.步进电机及驱动器的选型

6.步进电机的控制回路连接

7.步进电机的调试

8.伺服电机及驱动器的选型

9.伺服电机的控制回路连接

10.伺服电机的调试

任务三：机电设备的安装与调试

1.上料单元的安装与调试

2.交流电机传动装置的安装与调试

3.工业编码器安装和同轴度的调整

4.物料检测传感器的安装与调试

5.气动机械手装置的安装与调试

6.步进电机传动装置的安装与调试

7.伺服电机传动装置的安装与调试

8.丝杠导杆的安装与调试

9.平面巷式仓库位的安装与调整

10.触摸屏的安装与调试

11.机电一体化设备控制回路安装调试

12.自动生产线整体控制回路安装调试

任务四：电气控制电路的安装与PLC编程

1.电动机正反转控制电路的连接与程序编写

2.电动机调速控制电路的连接与程序编写

3.电机闭环定位控制电路的连接与程序编写

4.皮带输送检测程序编写

5.气动顺序动作控制程序编写

6.气动机械手控制程序编写

7.步进电机控制电路连接及控制程序编写

8.伺服电机控制电路连接及控制程序编写

9.触摸屏电路的连接及控制画面编写

10.机电一体化设备控制程序编写

11.自动生产线控制程序编写

任务五：自动控制系统的安装与调试

1.多种传感器的安装与调试

2.皮带输送检测的自动控制

3.机械手的自动控制

4.物料返回单元的自动控制

5.机电一体化的自动控制

6.PLC控制系统的安装与调试

7.自动生产线的安装与调试

任务六：区分不同物料系统的设计

1.自动生产线的安装与调试

2.区分物料的程序编写

3.调节三种传感器：识别并分拣黄色(铁质、铝质、尼龙)、红色(铝质、尼龙)物料

过程控制及自动化仪表实验设

一、概述

过程控制及自动化仪表实验设备是我公司根据自动化专业及其相关专业教学的特点，吸收了国内外同类实验设备的特点和长处，经过精心设计、多次实验和反复论证，研发的一套全新的实验设备。它采用多种常用的控制方式和理论，除了常见的PID算法及其改进算法外，还增加了模糊控制、人工神经元控制等国内外先进的控制策略。此外，本实验设备还嵌入了国际上流行的MATLAB（数学软件）软件平台，使老师和学生能轻松方便地进行算法编制。

实验台可满足《自动控制理论》、《过程控制》、《自动化仪表》以及《传感器检测与转换技术》等课程的实验教学，除了能满足本、专科学生不同层次的实验教学要求，还能为研究生、相关专业老师和工程技术人员进行复杂控制系统、智能控制系统等方面的研究，提供了实验对象和实现的途径。

二、系统特点

1. 系统性：真实反映建筑供配电结构，能达到工业现场教学的效果；

2. 全面性：能对整个建筑供配电系统的一次和二次部分结构有一个全面的了解。实训装置结合了当前建筑供配电实际应用中的各种设备，同时能熟悉建筑电气设备的供配电方式；

3. 实操性：提高学生动手能力的同时，加深对理论知识的了解；

4. 安全性：具有完善的人身保护功能。

三、系统组成

本设备集多参数控制为一体，由过程控制对象、传感器、变送器、调节器、执行器、显示器和计算机（用户自配）等组成。

1.控制对象的模型由上、中、下三个水箱及一个储水箱组成，上、中、下水箱由两台磁力泵供水。上、中两个水箱各装有一个扩散硅压力变送器来检测压力和液位；下水箱是一个复合式水箱，其中内筒不锈钢水箱中装有500W电加热器和PT100温度传感器。主管道上装有小型涡轮流量计（定做）、小型阀门和两台磁力驱动泵。水箱中的水位、压力、水温以及供水的流量都可以用于构成控制系统的被控参量。两台磁力泵中的任一台都可作为调节通道或干扰通道，模拟现场产生的干扰信号，以验证系统的稳定性和抗干扰性能。

2.实验挂箱

本实验设备共提供九个实验挂箱，分别是GK02传感器输出与显示；GK03单片机控制；GK04模拟PID实验挂箱（配两个）；GK05位式、连续控制挂箱；GK-06面板流程图；GK07交流变频器（日本三菱）挂箱（配两个）；GK08PLC控制器（西门子S7－200）挂箱。

3.PC/PPI专用编程电缆线

4.RS232/485通讯转换器

5.豪华型电脑桌

6.计算机（用户自备）

7.上位机软件

PLC编程环境软件为STEP7-Micro/WIN32，它可以对S7-200的所有功能进行编程。上位机具有二种监控软件：

(1)MCGS工控组态软件(DEMO版)：利用PC/PPI电缆线组成PLC与MCGS工控组态软件监控系统，以及利用RS232/485转换器组成智能调节仪与MCGS工控组态软件监控系统，可实现对被控对象过渡过程的数据采集和存储，数据曲线的动态显示和监控。MCGS工控组态软件还可以对控制对象的图形任意组态，动态显示，编制控制策略，输出实时曲线、历史曲线、实时数据、历史数据，打印工程报表，操作菜单设计等一系列强大的功能。

(2)单片机数据采集与算法控制软件：利用RS232通信接口，配合单片机控制与计算机算法控制软件，实现各种数字式PID运算控制和各种先进的智能控制，并实现数据实时采集作图。而且可使用MATLAB数学软件编制各种新型的、先进的控制算法。另外单片机还可作为独立的控制器对系统进行控制。

四、技术指标

1.供电电源：单相三线220V±10%50Hz

2.整机最大功耗：＜1kVA

3.整机尺寸：172cm×73cm×160cm

五、实训项目

（一）建筑供配电设备实训

1. 常用低压电器的认知和安装

2. 电压互感器和电流互感器的认知和安装

（二）建筑供配电网络实训

1. 供电网络的运行和调试

2. 配电网络的运行和调试

（三）建筑供配电系统的继电保护实训

1. 电磁式电流继电器

2. 电磁式时间继电器

3. 电磁式中间继电器

（四）低压配电线路继电保护实训

1. 低压配电线路分级保护

2. 接地保护

（五）高压供电线路继电保护实训

1. 高压线路定时限的过电流保护

2. 高压线路反时限的过电流保护

3. 高压线路电流速断保护

（六）供配电系统的二次回路与自动装置系统实训

1. 高压断路器的控制和信号回路

2. 电测量仪表与绝缘监视

3. 电力线路的自动重合闸

4. 供配电系统的备用电源自动投入

5. 供配电系统的无功功率补偿

（七）高层建筑电气设备配电系统实训

1. 建筑照明系统配电

2. 建筑动力系统配电

3. 建筑弱电系统配电

建筑供配电技术实训装置

一、产品概述

随着建筑物高度和功能的扩展，现代建筑对电气设备的依赖程度越来越高，建筑电气设施的优劣在一定程度上标志着建筑现代化的程度。 “建筑供配电技术实训装置”是依据目前高职高专《建筑供配电》、《建筑电气》、《建筑设备》、《建筑电气技术基础》《供配电技术》、《配电自动化》、《继电保护技术》、《电力系统继电保护原理》等课程的实训教学要求，结合建筑供配电系统的实际应用和发展而设计的综合型实训装置。本装置适用于电力、电气和自动化等电类专业，适用于建筑电气、工业与民用建筑等非电类专业作相关课程的教学实训，也可作为学生毕业设计和教师科研项目的基础硬件开发实验平台。

二、设备特点

1.本实验设备的各种功能均综合在一个实验台上，采用积木式结构，系统结构紧凑、造型美观大方、便于运输及实验室的多台布局。

2.对象小型化、适应性强、综合性强，控制对象模型由不锈钢和有机玻璃水箱组成，实验水箱在屏右边能清楚看见，管道流程直观、清晰。

3.参数全面，涵盖了液位、流量、压力、温度四大典型过程控制参数。

4.小型（小功率）执行元件，它们是二个磁力驱动泵和一个电加热器，使整体结构更为紧凑、小型化。

5.系统控制方式多样性

主要有位式控制、连续控制、模拟PID控制、智能仪表控制、PLC控制、单片机控制、计算机控制、两套磁力泵交流变频调速控制和单相移相调压控制等，并可组成不同的控制方式。

6.安全保护齐全

设有电压型漏电保护器和电流型漏电保护器各一组；强电连接线及插座均采用全封闭结构，使用安全、可靠、防触电；强、弱电连接及插座分开，不会混插，避免错接线而损坏设备。

三、技术性能

1. 输入电源:三相四线～380V±10% 50Hz

2. 容量:＜2.5kVA