一、產品概述

本裝置是一種最為典型的機電一體化產品，是為職業院校、職業教育培訓機構而研制的，它適合機電一體化、自動化等相關專業的教學和培訓。該裝置采用型材結構，其上安裝有交流伺服電機及驅動單元、步進電機及驅動單元、直流無刷電機及驅動單元、交流電機及變頻調速單元、觸摸屏單元、plc及A/D D/A單元、傳感器及旋轉編碼器單元、皮帶輸送單元、滾珠絲杠單元、蝸輪蝸桿單元。采用工業元器件，所有傳感器、執行器、控制器接口開放，培訓內容包含：PLC（數字量和模擬量）技術，傳感器及旋轉編碼器技術、直流無刷電機特性研究、步進電機特性研究、交流伺服電機特性研究、特種電機控制技術、觸摸屏技術、位置及速度控制技術、機械傳動（皮帶傳動、滾珠絲杠傳動及蝸輪蝸桿傳動）技術、組態軟件監控技術等。平面模塊化結構，所有控制電機的接線開放，安裝尺寸完全一致，可做到電機互換，控制電平一致。

二、產品特點

1. 本實訓裝置有機融合了機械、電氣、傳感器、交流電機變頻調速、直流無刷電機控制、步進電機驅動控制、伺服電機驅動控制、能開展任務驅動的項目教學。

2. 整體結構采用開放式和拆裝式，具有明顯的動手拆裝實訓功能，可以拆裝到各零部件及每顆細小的螺絲，能很好的服務于項目實訓教學；能根據不同的任務更換組合模塊，具有很強的重組性，使教學或競賽時可方便的選擇需要的模塊，非常適合廣大職業院校自動化技能實訓需求。

3. 用于教學，以工作過程為導向、工學結合的模式規劃教學活動，可完成多種工業現場環境下的技能培訓任務。

4. 該實訓考核裝置PLC模塊I/O端子、變頻器接線端子、各常用模塊接線端子，均采用安全型插座，使用帶安全插頭的導線進行電路連接；各指令開關、光電開關、傳感器和指示元件的電路通過端子排進行連接。插拔線連接電路與端子排連接電路相結合，既保證學生基本技能的訓練、形成和鞏固，又保證電路連接的快速、安全和可靠。

三、技術性能

1. 輸入電源：三相四線（或三相五線）～380V±10%  50Hz

2. 工作環境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度≤85%（25℃）海拔＜4000m

3. 裝置容量：≤1.0kVA

4. 結構尺寸：1200mm×800mm×840mm

5. 安全保護：具有漏電保護，安全符合國家標準

四、實訓內容

1.觸摸屏實訓

Ø 觸摸屏與PLC之間的通訊實訓

Ø 觸摸屏監視電機的運行狀態和控制電機的運行參數

Ø 利用觸摸屏做交互式人機介面

Ø 基于觸摸屏→PLC→數字伺服（步進驅動）方式的運行曲線組態顯示控制

Ø 基于觸摸屏→PLC→交直流電機方式的運行曲線組態顯示控制

2.PLC訓練

Ø 基本指令編程練習

Ø 高級指令編程實訓

Ø PID控制指令應用實訓

Ø 利用PLC（脈沖、模擬量）控制步進電機、交流減速電機、伺服電機、直流無刷電機

Ø 用PLC采集各種傳感器信號

Ø PLC采集旋轉編碼器信號

3.三相異步電機變頻調速

Ø 變頻器功能參數設置與操作

Ø 變頻器報警與保護功能

Ø 多段速度選擇變頻調速

Ø 外部端子點動控制

Ø 控制電機運行時間操作

Ø 控制電機正反轉運動控制

Ø 外部模擬量（電壓/電流）變頻調速

Ø 三相異步電機的變頻器閉環調速

4.步進電機

Ø 啟動特性的研究：通過PLC修改頻率，運行頻率加速時間及運行長度，觀察運轉特性。

Ø 細分特性研究：通過細分撥碼開關改變細分，觀察步進電機在低速運行時的振動和噪聲變化，掌握細分意義和如何計算細分距角

Ø 脫機信號作用研究

Ø 驅動電壓的影響

Ø 驅動電流的影響

5.伺服電機

Ø 位置模式：通過PLC修改啟動頻率，運行頻率，加減速時間以及運行長度，觀察電機運轉特性

Ø 速度模式1：將伺服電機的控制模式調整為速度模式的外部控制方式，通過PLC的模擬量控制伺服電機的運行，學會如何調速零漂、加減速的調整、速度增益和輸入增益的調整，控制零速鉗位端口了解它的作用，通過編碼器反饋做閉環實現位置控制并通過人機界面進行位置和速度的顯示

Ø 速度模式2：將伺服電機的控制模式調整為速度模式的內部控制方式，通過PLC的脈沖輸出和模擬量輸出控制電機的速度和位置，兩個模式通過PLC的輸出點來切換，通過這個實訓可以了解伺服ON與模式切換之間的關系，通過PLC編程加深對伺服運行的理解

Ø 位置速度模式：將伺服電機的控制模式調整為位置速度模式，通過PLC的脈沖輸出和模擬量輸出控制電機的速度和位置，兩個模式通過PLC的輸出點來切換，通過這個實訓可以了解伺服電機ON與模式切換之間的關系，通過PLC編程加深對伺服運行的理解

6.直流無刷電機

Ø 內部電位器調速：調節電位器使速度由慢到快，觀察電機在低速和高速和運行特性，比較與伺服的區別

Ø 模擬量調速：PLC模擬量輸出控制電機的速度，編碼器反饋作為速度位置反饋，實現低精度的定位。通過正反向控制端子控制轉向

7.各種傳感器及編碼器實訓

Ø 光電傳感器

Ø 電感傳感器

Ø 電容傳感器

Ø 旋轉編碼器

8.皮帶輸送帶電機綜合控制（PLC、觸摸屏、異步電機、直流無刷電機、編碼器）

9.絲杠傳動綜合控制（PLC、觸摸屏、步進電機、伺服電機）

10.轉動擺臺定位控制（PLC、觸摸屏、步進電機、伺服電機）

五、系統配置

該裝置采用型材結構，其上安裝有交流伺服電機及驅動單元、步進電機及驅動單元、直流無刷電機及驅動單元、交流電機及變頻調速單元、觸摸屏單元、PLC及A/D D/A單元、傳感器及旋轉編碼器單元、皮帶輸送單元、滾珠絲杠單元、蝸輪蝸桿單元等組成。培訓內容包含：PLC（數字量和模擬量）技術，傳感器及旋轉編碼器技術、直流無刷電機特性研究、步進電機特性研究、交流伺服電機特性研究、特種電機控制技術、觸摸屏技術、位置及速度控制技術、機械傳動（皮帶傳動、滾珠絲杠傳動及蝸輪蝸桿傳動）技術、組態軟件監控技術等。平面模塊化結構，所有控制電機的接線開放，安裝尺寸完全一致，可做到電機互換，控制電平一致。學生可以對各零件、部件、單元、直至整體機構進行零部件拆裝、調試、運行。基于C#和JS語言編程設計，用戶自行根據電腦配置選擇不同的交互界面大小，可選流暢畫質，中等畫質，完美畫質等六級畫質等級。可選擇齒輪軸系、蝸桿軸系等十多種軸系機構進行安裝、拆卸、裝配、零部件測量、考核等。零件拆裝的步驟過程中有智能提醒，軟件內的模型均采用3D模型，由3Dmax制作而成，并經過渲染和潤色，使模型看起來與真實部件一般無二，設有非標零件庫、標準零件庫、測量工具庫供拆裝選擇。軟件內配有實驗的目的、步驟、要求等集成的電子實驗考核題及指導書。使用考核功能時，軟件隨機出題供學生回答，當學生答完題目時給出考核分數。本軟件可以進行全方位旋轉、放大、縮小觀看其細節。

虛擬仿真系統

1.維修電工電子電機與職業資格培訓考評仿真軟件

本軟件為apk的格式，可在PC端使用，也可在移動端使用，本軟件即可手動設置故障也能自動設置故障，本軟件通過電路圖中綠色的框選擇手動設置故障點（最多可以設置39個故障點），也可以通過系統自動進行隨機1個故障點設置，隨機兩個故障點設置，隨機三個故障點設置，隨機四個故障點設置，隨機五個故障點設置，本軟件內有工具箱，元件庫，放大鏡，電路圖等功能，可通過工具箱可選擇萬用表進行檢測，通過元件庫選擇合適的元件，通過放大鏡可以清楚的了解各個元器件及電路。本軟件通過電動機星三角啟動控制電路故障的設置，并經過種種排查，讓學生了解電動機星三角啟動控制電路的工作原理及電路結構。

2.虛擬頻譜儀、邏輯分析儀、示波器、三用表仿真軟件：

本軟件為apk的格式，可在PC端使用，也可在移動端使用，本軟件的功能有：電阻的測量、交流電壓的測量（測量變壓器，若變壓器測量燒壞多用表時，冒黑煙提示并可以重置多用表）、晶體管的極性判斷、直流電壓測量（通電流表檔時燈光亮）、直流電流的測量、以及電容好壞的判斷。本軟件可任意拖動紅色與黑色筆頭，2個筆頭拖拽至被測物體上定位時顯示紅圈，如未定位準確無紅圈顯示，并在進行錯誤操作的時（如所選量程錯誤、所測數據錯誤等等），儀表指針將無反應、提示錯誤重新測量等，本多用表可選擇交流電壓檔，直流電壓檔，電阻檔，電流檔，電阻調0，并且可放大顯示數據，可清楚觀看所測數據大小。學生可以通過本軟件學習多用表的正確使用方法。

3、單片機、plc可編程設計與控制虛擬仿真軟件：

本軟件基于unity3d開發，內置實驗步驟、實驗指導書、電路圖、組件列表、連接線路、接通電源、電路圖、場景重置、返回等按鈕，在連線及代碼正確后，可以通過啟動/停止、正向運動、反向運動按鈕操作三維機床模型運動，在連接線路狀態下，三維機床模型可進行放大/縮小、平移。

1.繼電器控制：閱讀實驗指導書，并進入實驗，通過識讀電路圖，選擇組件列表中的繼電器、熱繼電器、開關等元器件以拖拽的形式布局至電器柜中，限位器置于三維機床模型上，可選擇蓋蓋子，部分元器件名稱可重命名，然后點擊連接線路按鈕，將端子對端子進行連線，將機床電路連接成功后，選擇接通電源，進行操作，若組件或線路連接錯誤將彈出提示錯誤框，可隨時進行場景重置。

2.PLC控制：實驗同繼電器控制，增加PLC控制功能，在連線完成后，通過PLC編碼按鈕，進入程序編寫界面，編寫正向與反向2條程序，共有12個梯形圖符號，編寫完成后，選擇提交進行程序驗證。驗證成功后，接通電源進行操作，組件、線路連接、代碼錯誤將彈出提示錯誤框，可隨時進行場景重置。

3.單片機控制：實驗同繼電器控制，增加單片機控制功能，在連線完成后，通過C編碼按鈕進入編程界面，輸入正確的C語言代碼，提交驗證成功后，接通電源進行操作，組件、線路連接、代碼錯誤將彈出提示錯誤框，可隨時進行場景重置。

表1:基本配置表（標準配置）

序號	名稱	規格	數量	單位	備注
1	工作臺	1200mm×800mm×840mm	1	張
2	PLC模塊	西門子CPU ST30(DC/DC/DC)+EM AM06(4路模擬量輸入、2路模擬量輸出)	1	臺	標準配置
3	變頻器模塊	西門子MM420 功率≥0.75kW	1	套	標準配置
4	電源模塊	三相電源總開關（帶漏電和短路保護）1個、熔斷器3只、單相三極電源插座2個、安全插座5個	1	塊
5	按鈕模塊	開關電源24V/5A 、12V/2A各1組、轉換開關2只、復位按鈕（紅、黃、綠各1只）、自鎖按鈕（紅、黃、綠各1只）、24V指示燈（紅黃綠各2只）、急停按鈕1只、蜂鳴器1只	1	塊
6	步進電機驅動模塊	相數：2，步距角： 1.8，靜態電流：2.8A，相電阻：0.8Ω，相電感：1.2mH，保持轉矩：0.9N•m	1	套
7	伺服電機驅動模塊	額定功率：200W，額定轉矩：0.64N•m，額定轉速：3000r/min，額定電流：1.6A	1	套
8	直流無刷電機驅動模塊	額定功率： 150W，額定電壓：AC220V 額定轉速：1500r/min,額定轉矩：0.955N•m，額定電流：0.945A	1	套
9	觸摸屏模塊	7寸 昆侖通態TPC7062	1	套
10	皮帶輸送帶單元	由帶式傳送帶、旋轉編碼器、光電傳感器、電感傳感器、電容傳感器、旋轉電磁鐵組成。傳輸帶行程：460mm	1	套
11	滾珠絲桿單元	由滾珠絲桿、刻度裝置、限位傳感器、移動導塊等組成。位置控制水平位移：270mm，重復精度：0.1mm	1	套
12	蝸輪蝸桿減速機單元	由蝸輪蝸桿減速機、刻度裝置等組成。超低噪聲，體積小，傳遞功率為90-120W，主要可以完成轉臺的精確定位控制	1	套
13	接線端子排	本系統的執行器、控制器接口全部引到操作面板及接口單元，并配備配套實訓導線	1	套
14	工件	含金屬、塑料工件	1	套
15	電源線	單相三芯電源線	2	根
16	實訓導線	強電、弱電連接導線	1	套
17	PLC編程電纜	配套通信編程電纜	1	根
18	配套光盤	PLC編程軟件、使用手冊、程序等	1	套
19	配套工具	工具箱：十字長柄螺絲刀、大、中、小號一字螺絲刀，中、小號十字螺絲刀，鐘表螺絲刀，剝線鉗，尖嘴鉗，剪刀，電烙鐵，驗電筆，鑷子，活動扳手，內六角扳手（8把）	1	套
20	掛線架	歐式導線架	1	個
21	電腦桌	型材電腦桌	1	張