一、產品概述

該套系統是基于《國家中長期人才發展規劃綱要(2010-2020年)》對經濟社會發展重點領域急需緊缺專門人才及創新型科技人才的培養要求，依據國家相關職業工種培養及鑒定標準，結合中國當前制造業的崗位需求，接軌世界技能競賽（World skills）相關標準及規程開發設計而成。該套系統由“工作站”(Working Station）形式綜合體現。

“工作站”可以模塊方式自由組合，形成多種模式，操作者不但在實習、工作中培養、訓練了機械裝調、電氣管路連接、程序設計、工業機器人應用、傳感器應用、計算機應用、檢修排故、觸摸屏組態、伺服、步進驅動控制等機電專業技能，同時也體驗到職業素養中的社會能力與方法能力。

該設備技術涵蓋面廣，定位前瞻，是機電一體化專業教學實習、技能鑒定和技能競賽的絕佳載體。

二、產品結構

每個獨立的單元由實訓桌、執行機構及掛板構成。每套設備除配獨立的單元外，還配裝配桌、工具柜、電腦桌等。

實訓桌：采用冷軋鋼板折彎焊接，表面靜電噴塑，實訓桌面采用防火、防水、防腐蝕的木質面板。實訓桌下方裝有四個萬向輪和四個可調腳，萬向輪移動時用，可調腳固定時用，對于地面不平造成設備放置不穩等情況進行臨時調整。實訓桌臺面是用鋁型材拼接而成，方便學生將工件在其上任意位置、不同方向靈活布局安裝。

執行機構：采用鋁板精加工后組裝而成，表面噴砂后陽極氧化，既防腐蝕又美觀大方。

掛板：斜裝于實訓桌正下方，可很方便地取、卸。掛板上裝有plc、變頻器等電器元件，統一由電纜線及快速插頭與實訓桌上的執行機構連接。

裝配桌：有機械裝配桌和電氣裝配桌各一臺。均由臺身和臺面兩大部分組成。臺身用方管焊接噴塑后組裝連接，臺面用高密度中纖板，表面貼壓防火板，耐腐蝕、防靜電。整個裝配桌可隨意拆裝，方便運輸安裝。

工具柜：用冷軋鋼板折彎焊接，表面靜電噴塑。工具柜有多個抽屜，可儲藏工具，下面裝4個萬向輪，可推入工具柜的下方空隙處。

電腦桌：采用冷軋鋼板折彎焊接加中纖板臺面組裝而成。下面裝4個萬向輪。

單片機、plc可編程設計與控制虛擬仿真軟件（提供演示及版權證書）：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。

機械實訓安全教育虛擬仿真軟件（提供演示及版權證書）：本軟件基于unity3d開發，可布置到云服務器端，也可在本地環境使用，軟件采用三維漫游的形式，可通過鍵盤控制移動，鼠標控制鏡頭方向，設有機械安全距離實驗，機械安全保護裝置實驗、機械安全防護設計基礎考核，實驗進行時，三維漫游畫面采用箭頭與腳印圖案提示移動至實驗位置，機械對象周圍圓圈顯示了工作半徑，實驗過程伴有三維機器人的對話框提醒。

機械安全距離實驗內容包括防止上下肢觸及危險區的安全距離實驗（內分2種圍欄高度與開口大小），選擇進入后，鏡頭前彈出GB23821-2009《機械安全防止上下肢觸及危險區的安全距離》要求，錯誤示范：實驗過程為人體進入機械對象工作半徑受到傷害后，血色畫面與語音提醒收到機械傷害，并回至原位并進行下一實驗，最終一步為正確做法。

機械安全保護裝置實驗分為安全聯鎖開關、安全光幕、安全墊、安全激光掃描儀等保護裝置實驗，可選類別（安全輸入、安全控制、安全輸出、其他）、生產廠家、產品列表（安全聯鎖開關、安全光幕、安全墊、安全激光掃描儀、安全控制器、安全繼電器、安全護欄）。安裝位置有藍色閃爍框架提醒，實驗流程：選擇安全護欄并安裝、選擇安全連鎖開關（或選擇安全光幕、安全墊、安全激光掃描儀）并安裝、選擇安全控制器并安裝至電氣控制箱、選擇安全繼電器并安裝至電氣控制箱、點擊電氣控制箱上的啟動按鈕。若進入危險區域時，系統將提示報警音，且機械對象停止工作，選擇電氣控制箱上的復位按鈕可停止。

機械安全防護設計基礎考核要求完成機械安全系統的安裝，正確安裝安全護欄、安全聯鎖開關、安全光幕、安全墊、安全激光掃描儀、安全控制器、安全繼電器、24V電源、信號燈及急停按鈕，考核分為十個考核點，部分考核點有3個選項，由學生自由選擇，最終10項考核點選好后，提交確認，系統自動得出總分數以及各考核點的得分情況。

軟件須為整體同一平臺，不得以單獨的資源展現。

三、產品特點

1．設備綜合運用了工業機器人應用技術、PLC及特殊功能模塊技術、觸摸屏應用技術、通信應用技術、交流伺服應用技術、交流變頻應用技術、電力電子應用技術、傳感器應用技術、氣動控制技術、機械裝調技術機電一體化高新技術的綜合應用。

2. 通過模塊化的設計，每個單元可以單獨安裝、調試、運行、教學、實訓，學員可以從模塊化到整個單元、從單機到聯機、從簡單到復雜得學習各種機電一體化技術。

3.整個設備主體配置為5個單元，通過不同單元配置形式可以得到6種不同功能設備，從而實現的教學內容也會有所不同。從而實現設備利用率的最大化。

四、產品配置與參數

1) 額定電壓：AC380V ±10%

2) 額定功率：3.3KW

3) 環境濕度：≤90%

4) 安全保護功能：急停按鈕，漏電保護，過流保護等用電安全保護功能，配用電安全與觸電急救虛擬仿真系統，軟件采用二維與三維結合的虛擬畫面，教導學生用電的安全和急救方法，軟件內設有單相觸電、兩相觸電、跨步觸電、低壓觸電急救、高壓觸電急救、人工呼吸救護法、牽手呼吸救護法、胸外心臟按壓就護法等原理講解與教學，單相觸電分維修帶電斷線、維修插座觸電、室外觸電等原理演示。低壓觸電和高壓觸電教學主要為學生講解演示如何解救處于低壓觸電或者高壓觸電時的人，人工呼吸救護法、牽手呼吸救護法、胸外心臟按壓就護法采用采用3D虛擬仿真技術展示，經過渲染和潤色，使模型看起來與真實部件一般無二，畫面逼真。通過實訓能夠對學生進行實訓室安全用電教育，提高學生的安全意識，使學生學會一些自救的方法，讓學生在遇到危險時能采取一定的安全措施，保護自己，以及熟悉各種電氣事故產生的原因和處理電氣事故的實用操作措施，減少電氣事故的發生。提供演示及版權證書。

5) PLC: 西門子S7-200Smart SR40 220VAC

6) 伺服：西門子6SL3210-5FE10-4UA0

7) 變頻器：MM420

8) 步進驅動器：XY系列

9) 觸摸屏：TPC7062KX，7寸

10) 機器人：機器人：三菱 RV-2F-1D-S11

11) 設備重量：330kg

12) 單站尺寸：L600mm×W720mm×H1500mm

13) 設備尺寸：L4800mm×W720mm×H1500mm

14) 工作站尺寸：L4800mm×W2500mm×H1500mm

15) 虛擬多用表參數：交流電壓量程檔位分：10、50、250、1000；直流電壓檔位分：0.25、1、2.5、10、50、250、1000；歐姆檔分：x1，x10，,100，,1000，,1K，x10K，x100K；電流表檔位：50μa、0.5、5、50、500；BATT：1.2-3.6V，RL=12Ω；BUZZ：R×3；紅外發射檢測功能：垂直角度±15°距離1-30cm；三極管測量孔。

16) 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。

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℃）海撥＜4000m

3、裝置容量：＜1.5KVA

4、外形尺寸：187×70×158cm3（也可按客戶要求定制長2.1米，寬80公分的臺面，便于放置示波器）

五、裝置的基本裝備

1、DK01電源控制屏（鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，鋁質面板）

（1）交流電源（均帶有過流保護措施）

提供交流電源：直流調速檔為三相交流電200V/3A。

交流調速檔為三相交流電240V/3A。

（2）高壓直流電源

勵磁電源：220V（0.5A），具有輸出短路保護。

（3）指示及測量儀表

1．交流數字電壓表：可通過其下方的波段開關切換指示三相電網輸入線電壓，精度1.0級；

2．真有效值交流數字電壓表一只：測量范圍0～500V，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，三位半數顯，為交流調速系統提供電壓指示；

3．真有效值交流數字電流表一只：測量范圍0～5A，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，三位半數顯，具有超量程告警、指示功能，為調速系統提供電流的指示；

4．直流數字電壓表一只：測量范圍0～500V，三位半數顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級，為調速系統提供電壓指示；

5．直流數字電流表一只：測量范圍為0～5A，三位半數顯，精度0.5級，為調速系統提供電流指示。

（4）人身安全保護體系

三相隔離變壓器一組：三相電源首先通過三相漏電保護器，然后經鑰匙開關、接觸器到隔離變壓器，使輸出與電網隔離（浮地設計），對人身安全起到一定的保護作用。

電流型漏電保護裝置：控制屏若有漏電現象，漏電流超過一定值，即切斷電源。

電壓型漏電保護裝置：控制屏若有漏電現象，即切斷電源。

實驗連接線及插座：強、弱電連接及插座分開，不能混插。

強電連接線及插座采用全封閉工藝，使用安全、可靠、防觸電。

（5）實驗管理器

具有設定實驗時間、定時報警、切斷電源等功能；還可以自動記錄與區分由于接線或操作錯誤所造成的漏電告警、儀表超量程告警等。

（6）控制屏其它設施

控制屏正面大凹槽內，設有兩根鋼管，可掛置實驗部件，凹槽底部設有3芯插座，掛件的供電由這些插座提供。控制屏兩邊設有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座，還設有實驗臺照明用的40W日光燈一盞。

2、DK02實驗桌

實驗桌為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結構堅固，形狀似長方體封閉式結構，造形美觀大方；設有兩個大抽屜、柜門，用于放置工具、存放掛件及資料等。桌面用于安裝電源控制屏并提供一個寬敞舒適的工作臺面。實驗桌還設有四個萬向輪和四個固定調節機構，便于移動和固定，有利于實驗室的布局。

3、DQ03－1固定電機導軌、測速發電機及智能數顯轉速表

4、DQ27三相可調電阻（每組900Ω×2/0.41A）

5、DK03晶閘管主電路

提供12只5A/1000V的晶閘管，每只晶閘管均設有RC吸收和保險絲保護裝置，晶閘管可通過外加觸發信號進行觸發（留有觸發脈沖輸入接口），可更好的完成設計性實驗。設有帶鏡面精密指針式直流電壓表±300V，精度1.0級帶鏡面直流電流表±2A，精度1.0級各一只和平波電抗器一組。

6、DK04三相晶閘管觸發電路

提供三相觸發電路、功放電路，脈沖變壓器等，與“DK03”配套使用。

7、DK06電機調速控制實驗（Ⅰ）

提供以下模塊：電流反饋與過流保護（FBC+FA）、給定器（G）、轉速變換器（FBS）、速度調節器（ASR）、反號器（AR）、電流調節器（ACR）等

8、DK10可調電阻、電容箱

提供耐壓AC63V的可調電容三組，調節范圍為0.1～11.37µF，0～999kΩ十進制可調電阻兩組；供電流調節器，速度調節器反饋回路使用，可靈活改變調節器的放大倍數及積分時間。

9、DK12變壓器實驗

提供三相芯式變壓器一個（該變壓器有2套副邊繞組，原、副邊繞組的電壓為127V/63.6V/31.8V），用于異步電機串級調速實驗和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實驗；還設有三相不控整流電路等模塊。

10、DK14單相交直交變頻原理

　　根據普通高等教育"九五"國家級重點教材王兆安，黃俊主編的《電力電子技術》（第四版）的內容進行開發。用于展示交直交變頻原理，主要讓學生了解SPWM正弦波脈寬調制信號的形成方法，了解IGBT管專用集成驅動芯片的特點及其使用，能完成如下實驗項目： 

　　1）SPWM波形成的過程；

　　2）交直交變頻電路在不同負載（電阻，電感）時的工作情況和波形，并研究工作頻率對電路工作波形的影響；

　　3）IGBT管專用集成驅動芯片的工作特性。 

11、DK17雙閉環H橋DC/DC變換直流調速系統

  通過對四個橋臂上IGBT管的觸發控制，來實現對可逆直流他勵電機進行調速的目的，主要由三大部分組成，即主回路部分、控制電路部分和調節部分。主回路由 直流電源、四種IGBT管組成；控制回路部分由專用芯片產生PWM脈沖波，PWM波脈沖發生器產生的四路控制脈沖，分別驅動四個橋臂的IGBT管；調節部 分由兩個PI調節器組成，并通過速度環、電流環構成的反饋回路使電機的轉速穩定運行在給定的轉速下。本實驗箱可完成的實驗項目有：（1）、全橋DC/DC 變換電路實驗（2）、雙閉環可逆直流脈寬調速實驗。

12、DK06-1電機調速控制電路（II）

提供以下模塊：零電平檢測（DPZ）、轉矩極性鑒別（DPT）、邏輯控制（DLC）。

13、DQ07-1直流發電機(DC220V，240W)

14、DQ09直流并勵電動機（Un=DC220V，IN=1.1A，PN=185W，n=1500RPM，絕緣等級E）

15、DQ11三相線繞式異步電動機（AC220V，接法Y，轉速1380RPM，功率120W,電流0.6A，絕緣等級E）

16、GDQ12線繞式異步電機起動與調速電阻箱

提供0、2、5、15、35五檔同軸聯調的三相繞線異步電動機轉子起動、調速電阻一組。

17、SVPWM變頻器調速系統

提供工業變頻器（單相220V供電，0.4KW）1只，采用專用DSP電機主控IC，電壓矢量控制，純正的SVPWM輸出；主電路IPM模塊為功率驅動核心部件，內置過流、短路、過溫等多種可靠保護，故障率極低；輸出頻率范圍從0.1－400HZ，精度：0.1HZ。

18、實驗連接線：

根據不同實驗項目的特點，配備兩種不同的實驗聯接線，強電部分采用高可靠護套結構手槍插連接線（不存在任何觸電的可能），里面采用無氧銅抽絲而成頭發絲般細的多股線，達到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，具有柔軟、耐壓高、強度大、防硬化、韌性好等優點，插頭采用實芯銅質件外套鈹輕銅彈片，接觸安全可靠；弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結構聯接線，兩種導線都只能配合相應內孔的插座，這樣大大提高了實驗的安全及合理性。

19、教學軟件

1、用電安全與觸電急救仿真教學軟件

軟件采用二維與三維結合的虛擬畫面，教導學生用電的安全和急救方法，軟件內設有單相觸電、兩相觸電、跨步觸電、低壓觸電急救、高壓觸電急救、人工呼吸救護法、牽手呼吸救護法、胸外心臟按壓就護法等原理講解與教學，單相觸電分維修帶電斷線、維修插座觸電、室外觸電等原理演示。低壓觸電和高壓觸電教學主要為學生講解演示如何解救處于低壓觸電或者高壓觸電時的人，人工呼吸救護法、牽手呼吸救護法、胸外心臟按壓就護法采用采用3D虛擬仿真技術展示，經過渲染和潤色，使模型看起來與真實部件一般無二，畫面逼真。通過實訓能夠對學生進行實訓室安全用電教育，提高學生的安全意識，使學生學會一些自救的方法，讓學生在遇到危險時能采取一定的安全措施，保護自己，以及熟悉各種電氣事故產生的原因和處理電氣事故的實用操作措施，減少電氣事故的發生。

2、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。

3、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。

4、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。

六、本裝置能開設的實驗項目

（一）電力電子技術實驗項目

1．三相半波可控整流電路實驗

2．三相橋式半控整流電路實驗

3．三相半波有源逆變電路實驗

4．三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗

5．單相交流調壓電路實驗

6．三相交流調壓電路實驗

(二）典型電力電子器件線路實驗

1．單相正弦波脈寬調制（SPWM）逆變電路實驗

2．全橋DC/DC變換電路實驗

（三）直流電機調速實驗（直流電機運動控制系統）

1．晶閘管直流調速系統參數和環節主要單元的調試

2．帶電流截止負反饋的轉速單閉環直流調速系統實驗

3．轉速、電流雙閉環直流調速系統實驗

4．邏輯無環流可逆直流調速系統實驗

5．轉速、電流雙閉環可逆直流脈寬調制PWM調速系統（H橋、IGBT）

（四）交流電機調速系統實驗（交流電機運動控制系統）

1．雙閉環三相繞線異步電機調壓調速系統實驗

2．雙閉環三相繞線異步電機串極調速系統實驗

3．基于DSP空間電壓矢量調制SVPWM變頻器的三相異步電機變頻調速實驗。

七、裝置配置清單

序號	編號	名稱	數量	備注
1	DK01	電源控制屏	1件
2	DK02	實驗桌	1張
3	DQ03-1	電機導軌、測速發電機及數顯轉速表	1件
4	DQ27	三相可調電阻（每組900Ω*2/0.41A）	1件
5	DK03	晶閘管主電路	1件
6	DK04	三相晶閘管觸發電路	1件
7	DK06	電機調速控制實驗（Ⅰ）	1件
8	DK10	可調電阻、電容箱	1件
9	DK12	變壓器實驗	1件
10	DK14	SPWM單相交直交變頻原理	1件
11	DK17	雙閉環H橋DC/DC變直流調速系統	1件
12	DK06-1	電機調速控制系統（Ⅱ）	1件
13	DQ07-1	直流發電機（220W）	1臺
14	DQ09	直流他（并)勵電動機	1臺
15	DQ11	三相線繞式異步電動機	1臺
16	GDQ12	線繞式異步電機轉子專用箱	1件
17	BP	變頻器調速系統	1件
18		高可靠護套結構手槍插實驗連接線及配件	1套
19	指導書	實驗指導書	1套