LGMX-08型機電液綜合實驗實訓(xùn)裝置

一、概述
LGMX-08型機電液綜合實驗實訓(xùn)裝置是針對機電一體化綜合實訓(xùn)裝置，由鋁合金導(dǎo)軌式實訓(xùn)臺、機電一體化、儀表校驗與檢測、儀表自動化、過程控制、熱處理爐控制教學(xué)的要求而研發(fā)的。設(shè)備對象分上下兩層，主要包含四大功能部分，分別為液位儀表控制、液位溫度控制、熱處理控制及運動控制部分。設(shè)備結(jié)構(gòu)分為上下兩層。下層為液位儀表控制系統(tǒng)、液位溫度控制系統(tǒng)、熱處理系統(tǒng)。上層為運動控制部分。涵蓋了PLC、氣動控制、電機傳動、電磁鐵控制、位置控制、傳感器檢測等學(xué)科，是實際工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備的微縮裝置。基于多種傳感器的檢測及旋轉(zhuǎn)編碼器的精確定位，多種電機（步進(jìn)、伺服、普通減速電機、雙速電機）控制方式，實現(xiàn)對不同材質(zhì)、不同顏色物體的分揀，6個方向機械手控制控制；并具有模擬化工過程自動化控制、儀表檢測實訓(xùn)、PID調(diào)節(jié)等多種過程控制方式；裝置還具有冶金行業(yè)的熱處理爐控制方式、能夠模擬熱處理爐的冶金控制，小車裝卸料控制。適合于自動化、電氣自動化、電氣工程等專業(yè)的《運動控制》、《氣壓系統(tǒng)》、《機電一體化技術(shù)》、《檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)》、《可編程控制技術(shù)》、《儀表檢測》《傳感器技術(shù)》《過程控制》《工業(yè)自動化》《熱處理爐控制》《冶金控制技術(shù)》等課程開設(shè)實訓(xùn)課。

二、技術(shù)參數(shù)
1、交流電源：三相 AC 380V±10% 50 Hz；
2、溫度：-10℃~40℃；環(huán)境濕度：≤90%（25℃）；
3、實訓(xùn)桌外形尺寸：長×寬×高=1200mm×800mm×1400mm；
4、整機消耗：1.5kVA；
5、安全保護(hù)措施：具有接地保護(hù)、漏電保護(hù)功能，安全性符合相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)。采用高絕緣的安全型插座及帶絕緣護(hù)套的高強度安全型實驗導(dǎo)線。
三、液位儀表系統(tǒng)與溫度控制系統(tǒng)
液位儀表系統(tǒng)與溫度控制系統(tǒng)主要是由上下兩個水箱為對象進(jìn)行的，上水箱作為液位實訓(xùn)實驗對象和溫度控制系統(tǒng)實驗對象。下水箱為儲水箱。上下水箱通過閥門控制其互通，上水箱尺寸都為300mm*400mm*350mm ，下水箱尺寸為800mm*500mm*250mm。系統(tǒng)配有1個液位傳感器、加熱棒、可控硅模塊、溫度變送器、溫度傳感器、攪拌電機、變頻泵、流量傳感器。上水箱采用進(jìn)口亞克力材料制造，能夠直觀看到液位變化情況，下水箱采用不銹鋼材質(zhì)制造。
1、液位儀表控制系統(tǒng)
做液位控制實驗時，打開變頻器電源，通過PLC實訓(xùn)臺，變頻器改變變頻泵的出水大小來控制進(jìn)入液位水箱的水流量，上水箱液位傳感器將測量的值反饋給控制系統(tǒng)（PLC）,PLC通過與液位設(shè)定值進(jìn)行比較判斷來控制變頻器的頻率大小，竟而形成一個一階閉環(huán)控制系統(tǒng)。PLC通過PID控制算法，可以使進(jìn)出水量相等從而實現(xiàn)液位定值控制。液位傳感器及流量計全部采用485通信（或模擬量）方式進(jìn)行控制。
2、液位溫度控制系統(tǒng)
做液位溫度控制系統(tǒng)實驗時，PLC通過模擬量（4—20MA）控制可控硅加熱模塊，來調(diào)節(jié)加熱棒的加熱速度，溫度傳感器PT100將檢測的溫度信號反饋給PLC，PLC通過返回的溫度信號來控制加熱模塊的加熱快慢，PLC也可以啟動攪拌電機進(jìn)行攪拌作業(yè)，使水溫均勻，除此之外，也可以啟動變頻泵，使水循環(huán)流動，做動態(tài)溫度控制實驗。
3、熱處理控制系統(tǒng)
熱處理系統(tǒng)主要由不銹鋼模擬加熱爐，加熱爐側(cè)面配有觀察窗，加熱爐固定在鋁合金框架上，加熱爐配有長度220mm紅外石英加熱管，旁邊配有溫度傳感器，加熱爐框架側(cè)面配有自動門，自動門采用直流電機進(jìn)行拉伸控制，全部通過PLC進(jìn)行控制，在加熱爐下面配有效行程500mm直線導(dǎo)軌滑臺，運料小車放置于滑臺上，運料小車運動電機采用雙速電機控制，溫度變送器采用4-20MA標(biāo)準(zhǔn)信號，電機全部用PLC來進(jìn)行控制啟停與正反轉(zhuǎn)控制及速度控制。
四、多功能運動控制系統(tǒng)
1、整體概述
多功能運動控制系統(tǒng)主要由鋁合金導(dǎo)軌式實訓(xùn)臺、典型的機電一體化設(shè)備的機械部件、機械手模塊、傳感器分揀單元、電磁閥氣動單元、伺服電機、步進(jìn)電機模塊及生產(chǎn)設(shè)備實訓(xùn)模塊、接線端子排和各種傳感器等組成。整體結(jié)構(gòu)采用開放式和拆裝式，實訓(xùn)裝備用于機械部件組裝，可根據(jù)現(xiàn)有的機械部件組裝生產(chǎn)實訓(xùn)設(shè)備，也可添加機械部件組裝其他生產(chǎn)實訓(xùn)設(shè)備，使整個裝備能夠靈活的按教學(xué)或者實訓(xùn)考核要求組裝成具有模擬生產(chǎn)功能的機電一體化設(shè)備。模塊采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)放置架，互換性強；按照具有生產(chǎn)性功能和整合學(xué)習(xí)功能的原則確定模塊內(nèi)容，使教學(xué)或競賽時可方便的選擇需要的模塊。該系統(tǒng)包含了機電一體化專業(yè)學(xué)習(xí)中所涉及的諸如電機驅(qū)動、機械傳動、氣動、觸摸屏控制、可編程控制器、傳感器，變頻調(diào)速等多項技術(shù)，為學(xué)員提供了一個典型的綜合實訓(xùn)環(huán)境，使學(xué)生對過去學(xué)過的諸多單科專業(yè)和基礎(chǔ)知識在這里能得到全面的認(rèn)識、鞏固、綜合的訓(xùn)練和實際運用。
1）機械手單元
機械手具有臺面橫向移動功能，能夠?qū)Σ牧戏謷нM(jìn)行移動后的廢料元件進(jìn)行抓取存放于指令的地點。左右移動機構(gòu)采用絲桿直線滑塊導(dǎo)軌，采用伺服電機，導(dǎo)軌滑塊上放有高度為200mm的機械手伸縮裝置，機械手通過氣動元件來進(jìn)行伸縮控制，當(dāng)電磁閥啟動時氣缸伸出機械手向前伸出，當(dāng)電磁閥出氣時氣缸縮回機械手向下收縮。氣缸前端配有氣動手指機械元件，當(dāng)電磁閥打開充氣時，氣動手指夾住元件，當(dāng)?shù)竭_(dá)指定地點后，電磁閥關(guān)閉時氣動手指松開元件。
2）材料材料分揀單元
材料分揀單元主要是由伺服材料分揀裝置由氣動部分、落料機構(gòu)、物料傳送機構(gòu)、料槽及電氣控制等六部分組成。氣動部分由電磁閥和汽缸組成；物料傳送部分由電機和同步傳送帶組成。電氣控制由步進(jìn)電機和伺服電機雙向選擇動力源、電磁閥、氣缸、開關(guān)電源、光電傳感器、顏色傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器、磁性傳感器等組成。
材料分揀皮帶長度為800mm，兩端分別裝有步進(jìn)電機和伺服電機雙向選擇動力源，兩個電機電源采用硬保護(hù)措施，防止兩個動力源同時工作。材料分揀單元設(shè)置有四種材料分揀功能，機械手將材料放置于皮帶一端，皮帶運輸材料，材料通過顏色傳感器及電容式傳感器和電感式傳感器檢測出材料種類，當(dāng)檢測到傳感器種類時，所屬氣缸就動作，將材料推至指令落料機構(gòu)上。
3）步進(jìn)運料皮帶單元
步進(jìn)皮帶運料單元主要由步進(jìn)電機、步進(jìn)驅(qū)動器、皮帶、接近傳感器等組成，能夠進(jìn)行絕對位置控制、相對位置控制等實驗，并能配合機械手材料分揀進(jìn)行綜合實驗。
五、PLC控制系統(tǒng)掛箱
控制系統(tǒng)掛箱主要包括PLC主機掛箱、按鈕掛箱、變頻器掛箱、自控原理掛箱，單片機控制掛箱，掛箱掛掛在實訓(xùn)臺前面板上的橫條上，通過3號、4號導(dǎo)線與實訓(xùn)臺上部的對應(yīng)插線排相連。

器件名稱	規(guī)格型號	數(shù)量	備注
PLC掛箱	CPU224XP DC/DC/RLY	1套
PLC掛箱	EM235 模擬量模塊	1套
變頻器掛箱	西門子M420變頻器	1套
按鈕掛箱	正負(fù)10V可調(diào)模塊（帶數(shù)顯），Ø22紅綠按鈕	1套

六、單片機控制系統(tǒng)掛箱
單片機控制系統(tǒng)掛箱主要由輸入，輸出電路，信號調(diào)理電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，隔離電路，通信電路，電源電路等組成。本系統(tǒng)配備光電隔離、繼電器控制模塊可完成數(shù)字I0控制、模擬量測量、模擬量輸出、PWM輸出控制等相關(guān)實驗。上位機采用LABVIEW，支持溫度、液位閉環(huán)控制，步進(jìn)電機控制等。
七、測控系統(tǒng)實驗掛箱
本系統(tǒng)由信號產(chǎn)生電路、信號放大電路、信號處理電路、信號檢測轉(zhuǎn)換電路。本實驗箱適用于精密儀器、測控技術(shù)、儀器等相關(guān)專業(yè)的教學(xué)。
1、DDS信號發(fā)生器：輸出正弦波、三角波、矩形波,頻率范圍0.1Hz～2MHz分檔連續(xù)可調(diào)，編碼器數(shù)字輸入，帶60MHz數(shù)字液晶頻率計作輸出指示，可作為外部計數(shù)，波形幅度0～9VP－P連續(xù)可調(diào)。
2、交直流數(shù)字電壓表
真有效值交流毫伏表：測量范圍0～20V，分200mV、2V、20V三檔，直鍵開關(guān)切換，三位半數(shù)顯，頻帶范圍10Hz～1MHz，基本測量精度±0.5%±2個字。
3、數(shù)字電流表
具有通信接口、具有手動自動量程、工業(yè)級柜裝48mm*96mm、精度：0.5級，5A檔位：4999.9（帶1個小數(shù)點），顯示單位：mA；1000mA檔位：999.99(帶2個小數(shù)點)，顯示單位：mA；100mA檔位：99.999(帶3個小數(shù)點)，顯示單位：mA。采用透明面板設(shè)計，全量程內(nèi)阻10毫歐。具有工業(yè)級485通信。
4、直流穩(wěn)壓電源：±15V/0.5A；±15V/0.5A，±5V/0.5A共六路，每路均有短路保護(hù)自動恢復(fù)功能。
5、豐富的實驗?zāi)K
提供通用電路，信號放大電路，窗口比較電路，電阻細(xì)分電路單元等模塊。
八、液壓技術(shù)控制系統(tǒng)
本系統(tǒng)配置有液壓站，直線液壓缸、換向閥等多種運動機構(gòu)，完成系統(tǒng)實驗。
九、實訓(xùn)項目
1、自動檢測技術(shù)使用實訓(xùn)
2、氣動技術(shù)應(yīng)用實訓(xùn)
3、可編程控制器編程實訓(xùn)
4、電氣控制電路實訓(xùn)
5、變頻器應(yīng)用實訓(xùn)
5、自動控制技術(shù)教學(xué)與實訓(xùn)
7、機械系統(tǒng)安裝和調(diào)試實訓(xùn)
8、工業(yè)化工過程控制實訓(xùn)
9、溫度控制實訓(xùn)
10、液位控制實訓(xùn)
11、脈沖傳感器使用
12、工業(yè)熱處理爐模擬實訓(xùn)
13、步進(jìn)電機控制實訓(xùn)
14伺服電機控制實訓(xùn)
15、編碼器使用實訓(xùn)
16、信號放大實訓(xùn)
17、電壓比較器實訓(xùn)
18、信號運算電路實訓(xùn)
19、幅度調(diào)制及解調(diào)實訓(xùn)
20、調(diào)相電橋?qū)嵱?xùn)
21、脈寬調(diào)制實訓(xùn)
22、開關(guān)電容濾波器實訓(xùn)
23、電阻鏈分相細(xì)分實訓(xùn)
24、鎖相環(huán)單元實訓(xùn)
25、分頻器實訓(xùn)
26、鎖相倍頻實訓(xùn)
27、燈光閃爍實驗
28、跑馬燈實驗
29、獨立按鍵輸入實驗
30.光電隔離輸入輸出實驗
31.金屬檢測實訓(xùn)
32.動態(tài)數(shù)碼管顯示實驗
33.矩陣鍵盤接口實訓(xùn)
34.繼電器隔離控制實驗
35.蜂鳴器演奏實驗
36.8255 芯片擴展IO口實驗
37.字符型液晶顯示模塊控制實驗
38.液晶顯示模塊控制實驗
39.點陣LED屏漢字顯示實驗
40.AD轉(zhuǎn)換實驗
41.DA轉(zhuǎn)換實驗
42.LM35 溫度傳感器采集實驗
43.單總線溫度傳感器采集實驗
44.交直流減速電機控制實驗
45.步進(jìn)電機開環(huán)控制實訓(xùn)
46.RS232 通信實驗
47.實驗數(shù)據(jù)云系統(tǒng)上傳實驗
48.手機app實驗數(shù)據(jù)查詢實驗
49.新浪微博報警實驗
50.微信反向控制實驗
51.五位半數(shù)字電壓表設(shè)計
52.LabVIEW 軟件基礎(chǔ)
53.基于LabVIEW的PID運算測試系統(tǒng)
54.LabVIEW 的能源管理監(jiān)控系統(tǒng)

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