機電一體化組合實訓平臺

一、概述
機電一體化組合實訓平臺由控制屏、實訓桌、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、單片機控制系統、數據采集控制系統、計算機控制、工控組態軟件等組成。所有實訓均采用模塊化設計、種類齊全、可組成不同的控制系統，能完成機電設備中的邏輯、運動、溫度、壓力、流量、液位等實訓內容，控制對象均采用典型機電設備模型，接近工業現場環境，能提高學生的學習興趣和實際動手能力。

二、裝置特點
1.      裝置采用組件式結構，更換便捷，如需要擴展功能或開發新實訓，只需添加部件即可。
2.      平臺選取了工業現場中多種典型的機電一體化設備，它覆蓋了工業現場中常見過程控制參數，例如：邏輯、運動、溫度、壓力、流量、液位等，根據不同的控制方案、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、數據采集控制、計算機控制等。
三、技術指標
1.     輸入電源：單相三線～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：＜0.6kVA
四、系統組成
(一)          控制屏
1.    交流電源控制單元
三相四線380V交流電源經空氣開關后給裝置供電，電網電壓表監控電網電壓，設有帶燈保險絲保護，控制屏的供電由鑰匙開關和啟停開關控制、同時具有漏電告警指示及告警復位。
提供三相四線380V、單相220V電源各一組，由啟停開關控制輸出，并設有保險絲保護。
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。
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可調輸出；直流電流：0～20mA可調輸出；直流數字電壓表/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；同時設有邏輯電平輸出（點動、自鎖）、邏輯電平指示等。
4.    PLC控制系統
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 內置數字量I/O（14路數字量輸入/10路數字量輸出）+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 內置開關量I/O（14路開關量輸入/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內置開關量I/O（18路開關量輸入/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
CPU芯片引腳引出，可以連接機電設備構建實際的控制系統。通過編寫算法完成對多種機電設備的控制，配有仿真器。
6.    數據采集控制系統
數據采集控制系統含有開關量輸入/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通訊轉換器及上位PC機中安裝MCGS工控組態軟件等組成。通過MCGS工控組態軟件編寫上位控制軟件運行算法，并可進行通訊參數修改及設定控制算法參數，被控參數實時曲線、歷史曲線動態顯示，實訓流程圖的顯示及本實訓相關的被控參數（動態變化顯示）。
(二)          實訓桌
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；中間設有一個大抽屜（帶鎖），用于放置工具及資料，電腦桌聯體設計，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，直流電機閉環調速。
(四)          機械手控制單元
由絲杠、步進電機及驅動器、電磁閥、氣缸、磁性開關和手爪等組成。通過編程，能完成運動設備的定位控制，實現抓取動作。
(五)          變頻器調速控制單元
由變頻器、交流電動機、直線運動物體、旋轉運動機構及相應的電氣控制電路等組成，實現變頻調速功能。
(六)          交流伺服控制單元
由伺服電機、驅動器、直線運動物體、旋轉運動機構及相應的電氣控制電路等組成，實現定位控制。
(七)          小車運動控制單元
由底座、運動小車、同步帶輪傳動機構、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、行程開關等組成，通過傳感檢測、PLC編程，實現運動距離測量、傳動控制、鍵值優化比較行走控制、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，控制系統編程，實現各種模擬量輸入、輸出實訓及壓力、液位的位式和PID閉環控制，可作為研究各種工業算法控制的一個實訓平臺。
五、實訓項目
1.    常見傳感器的基本應用
2.    機械手運動控制
3.    溫度PID控制
4.    直流電機閉環調速
5.    交流伺服控制
6.    變頻調速控制
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
11. PLC控制系統
12. 計算機控制系統
13. 工業組態監控