机械机电自动化实验实训设备

工业自动化通讯网络实训设备

工业自动化通讯网络实训设备

一、工业自动化通讯网络实训设备概述

工业自动化通讯网络实训设备需采用模块式结构，实训配有挂箱，需包含PLC主机挂箱、变频器挂箱、单片机挂箱、触摸屏挂箱、PLC模拟负载挂箱、实训网孔板挂箱及丰富的验证演示装置。实训内容需包括PLC的基础实训、PLC综合实训，变频器的认识、操作、参数设定及通讯实训，触摸屏的认识、操作、应用实训，单片机接口扩展、数据采集、数据显示、键盘控制、定时器、打印机接口实训等。

二、工业自动化通讯网络实训设备特点

1.模块式结构，挂箱更换方便，便于组织各种实训项目及扩展新的实训功能。

2.适合就业前及岗前综合技能训练，适合高级工技能培训考核。

3.能进行小型工程项目设计、设备选型、安装调试、操作模拟。

4.只需三相四线交流电源即可投入使用，实训资源丰富、综合性强，有效节约实训用房。

5.安全性高，除配备电压型和电流型漏电保护器外，装置设有单片机全程监控的过载或短路软截止保护功能，确保设备和人身安全。

四、工业自动化通讯网络实训设备技术性能

1.输入电压：三相四线制～380V±10%50Hz

2.工作环境：温度范围-5℃～+40℃，相对湿度＜85%（25℃）

3.装置容量：＜1.5KVA

4.外形尺寸不小于：2100mm×750mm×1680mm

五、工业自动化通讯网络实训设备配备

（一）电源、信号源、仪器控制屏

控制屏为铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝合金面板。为实训提供交流电源、直流电源、信号源、测试仪表、安全保护等。具体功能如下：

1.主控功能板

（1）三相四线电源输入，通过漏电保护器接通总开关,由接触器通过启动、停止按钮进行操作。

（2）设有450V指针式交流电压表三只，指示电源输入的三相电源电压。

（3）三相四线电源输出，具有单片机全程监控短路或过载软载止保护功能。具有短路、过载、告警等功能、故障排除复位后才能启动工作电源。

（4）装有～220V输出安全插座，为外部仪器提供安全工作电源。

2.直流电源

（1）一路直流0-30V连续可调直流电源、内置式继电器自动换档，多圈电位器连续调节，具有预设式限流保护功能，最大电流2A。

（2）提供±12V、+5V、+24V直流稳压电源，均有短路保护功能。

（3）恒流源一路：0-500mA连续可调，分2mA、20mA、500mA三档，具有输出开路，短路保护功能。

3.功率输出函数发生器：

1）采用直接数字频率合成（DDS）产生高精度正弦波，方波和三角波。采用大屏幕LCD显示输出频率、波形，衰减值。

2）正弦波输出幅度≥10V,输出阻抗50Ω，失真度<1%（0.1HZ—1KHz）。

3）频率范围:0.1HZ~3MHz,采用键盘直接输入数字设定频率,。

4）输出幅度采用电位器调节，正弦波输出具有20db,40db衰减。

5）方波占空比可调,调节范围：1%-99%调节；方波和三角波采用TTL电平输出。

6）频率计最高测量范围100MHz，自动换档。

4.虚拟仪器（不需电脑配合使用）：

A、终端部分（装学生实训屏上）同时配有虚拟信号源、虚拟示波器、虚拟逻辑分折仪、虚拟频谱仪、虚拟三用表、虚拟数字量输入输出模块。

B、基于LabVIEW虚拟仪器程序的编程方法，学生可自行设计各种虚拟仪器。

C、参数：

1）两路虚拟任意波形信号发生器，输出频率可编程，电压幅度可调；

通道数：2路

分辨率：8bits

电压范围：-5~5V

频率步长：1HZ

波形：任意信号

输出频率：>1MHZ

2）双踪存贮示波器，多种同步方式，存贮深度可编程；

通道数：2路

带宽：20MHZ

分辨率：8位

电压范围：-10~+10V

存贮深度：64K

3）双通道频谱分折仪；

4）八通道逻辑分折仪，多种同步方式，存贮深度可编程；

8路输入

分率：25nS

存贮深度：64KHZ

5）数字三用表，可测电阻、电容、电感、电压等；

数字IO口

通道数：8路IO

输入电平：TTL

输出电平：TTL

电流驱动：20mA/通道

（二）实训桌

实训桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板，结构坚固，造型美观大方。设有抽屉和元器件储存柜。

（三）实训组件

1.PLC实训组件

配置MitsubishiFX3u-40mR主机，集成数字量I/O（24路数字输入，16路数字量输出），FX3u-485BD通讯模块，FX3u-3A模拟量模块（2路输入，1路输出），SC-09通讯编程电缆及输出转接口、开关等。

2.PLC实训模拟挂箱

序号	编号	控制对象实训模块	实训教学目标
1	SX1	抢答器/音乐喷泉	通过对抢答系统中各组人员抢答时序的监视和控制，掌握条件判断控制指令的编写方法；通过对音乐喷泉控制系统中“水流”及音乐的循环控制，掌握循环指令的编写方法。
2	SX2	装配流水线/十字路口交通灯	通过对“生产流水线”顺序加工过程及十字路口交通灯路况信号控制，掌握顺序控制指令的编写方法。
3	SX3	水塔水位/天塔之光	通过对“水塔水位”和“储水池水位”变化过程的判断，了解简单逻辑控制指令的编写方法。通过对天塔之光闪亮过程的移位控制，掌握移位寄存器指令的编写方法。
4	SX4	自动送料装车/四节传送带	通过对传送带启停、传送状态的控制和对货物在自动送料装车系统中流向、流量的控制，掌握较复杂逻辑控制指令的编写方法。
5	SX5	多种液体混合装置	通过对“液体混合装置”中不同液体比例及液体混合时搅拌时间的控制，掌握条件判断指令及各种不同类型的定时器指令的编写方法。
6	SX6	自动售货机	通过对用户投币数目的识别和自动售货机中各种“货物”的进出控制，掌握各种计数器指令及比较输出指令的编写方法。
7	SX7	自控轧钢机/邮件分拣机	通过对自控轧钢机和邮件分拣机材料（“钢锭“邮件”）来料数量、来料类别识别及对各种执行器（例如“电机”）启停时序的控制，掌握数值运算指令及中断指令的编写方法。
8	SX8	机械手控制/自控成型机	通过对机械手停留“位置”及自控成型机各方向“液缸位置”的控制，掌握一个完整工业应用系统中的较简单逻辑控制程序的编写能力。
9	SX9	加工中心	通过对加工中心中各方向“电机”运行方向及“刀库”进出刀、换刀过程的控制，掌握一个完整工业应用系统中的较复杂逻辑控制的编写能力。
10	SX10	四层电梯	通过对一个完整的四层电梯模型的综合控制，初步掌握PLC控制系统的分析、I/O分配、设计I/O接线图、接线、编程、调试等工作过程的综合知识。
11	SX11	步进电机/直线运动：（实物）步进电机系统由驱动电路、步进电机、刻度盘、指针等组成；直线运动系统由电机、同步带、光电传感器、导轨、移动块等组成。	通过利用PLC对步进电机及直线运动实物模块的控制，初步了解步进电机方向、拍数的控制及直线运动检测、定位控制。
12	SX12	自动洗衣机/电镀生产线	通过对洗衣机进出水时间、洗涤流程及电镀生产线中物块侵入不同溶液的时间、方式、先后顺序的控制，掌握多点PLC控制系统的综合应用能力。

3.变频器实训挂箱

配置MitsubishiFR-D720S变频器，带有RS485通讯及BOP操作面板。

4.单片机实训挂箱

（1）DP–¬01单片机实训挂箱（一）

LED点阵显示模块、点阵式字符液晶显示模块、8253定时计数器、A/D转换、D/A转换、V/F转换、F/V转换、串引EEPROM、EEPROM、FlashRom、SRAM、I2C总线接口

（2）DP–¬02单片机实训挂箱（二）

8251串引口扩展、232总线串引接口、单片机最小应用系统1、单片机最小应用系统2、拔码开关输出

（3）DP–¬03单片机实训挂箱（三）

ISD1420语音控制、IC卡读写接口、实时时钟/日历、USB接口、RS232转RS485接口

（4）DP–¬04单片机实验挂箱（四）

8279接口电路、8255I/O扩展、8155I/O扩展、动态扫描显示模块、转换接口、MC14433、整列式键盘实验模块

（5）DP–¬05单片机实训挂箱（五）

步进电机驱动程序示列、温度传感器与温度控制、汽车转弯信号灯/十字路口交通灯、数字频率计、看门狗。

（6）DP–¬06单片机实训挂箱（六）

十六位逻辑电平显示、继电器控制接口、常用器件接口、八位逻辑电平输出、单项脉冲、扬声器、串引静态显示模块、查询式键盘。

（7）DP–¬07单片机实训挂箱（七）

主功能逻辑笔、多功能密码锁、直流电动机驱动、步进电机驱动、微型打印机与单片机的接口

（8）DP–¬08单片机实训挂箱（八）

单片机与CPLD实验、sh51仿真器

5.触摸屏实训挂箱：

规格为7英寸，256色，昆仑通态，了解工业触摸屏的功能及使用方法，掌握PLC之间的通信知识，并掌握复位、置位、交替等功能键、图形（曲线）显示、动态画面跟踪在触摸屏中的实现方法。

6.网孔板及器件：

规格为420mm×600mm，在网孔板上学会电气控制系统中各元器件的布局规划、安装、调试技能，接近工业现场。器件配有：交流接触器3只、时间继电器1只、按钮3只、热继电器2只、断路器1只、接线排20孔。

7.电机导轨及光码盘测速系统

含光码盘测速系统（配有进口光电编码器）一套，不锈钢导轨1幅，道轨平整度好，无应力变形，同心度好。

8.工控组态软件一套：

打开软件编程环境，任何实训都可以编辑出形象直观动感强、数字效果好的组态棒图，并进行实训动态跟踪教学。

9.PLC仿真实训软件一套：

（1）通过PLASH虚拟环境实时显示PLC的运行状态

（2）可以实现PLC虚拟接线，并对接线进行错误检查

（3）PLC编程训练、PLC程序编写测试等功能

（4）实现PLC运行模拟，对错误程序进行检查

10、交流电机一台，380VY/△

11、实训模型

（1）挖土机实物模型一台：集PLC技术、微机控制技术于一体，即有逼真的模型，又有生动具体真实运转机构。

（2）四驱机械手模型一台：PLC控制机械手工作电源。

12、电力电子挂箱一套

13、传感器实训挂箱一套

四、工业自动化通讯网络实训设备实训项目

（一）PLC基本技能实训

1.PLC认知实训（软硬件结构、系统组成、基本指令练习、接线、编程下载等）

2.PLC仿真实训

（二）PLC模拟控制应用实训

3.数码显示控制	4.抢答器控制（优先级、数值运算，具有声效功能）
5.天塔之光控制（闪烁、发射、流水型）	6.音乐喷泉控制（具有声效功能）
7.十字路口交通灯控制	8.水塔水位控制
9.自动送料装车系统控制	10.四节传送带控制
11.装配流水线控制	12.多种液体混合装置控制
13.自控成型机控制	14全自动洗衣机控制（具有声效功能）
15.电镀生产线控制	16.自控轧钢机控制
17.邮件分拣机控制	18.自动售货机控制
19.机械手控制	20.三层电梯控制
21.四层电梯控制（实物）	22.加工中心控制（实物）

（三）PLC实物控制实训

23.直线运动位置识别、运动轨迹控制、定位控制

24.步进电机运动控制

25.直流电机控制

26.挖土机的自动控制

（四）PLC高级技能实训（设计、安装、调试及检修）

27.三相电机点动控制线路	28.三相电机自锁控制线路
29.三相电机正反转控制线路	30.三相电机Y/△启动控制线路
31.三相电机顺序启动电气控制线路	32.C620车床的电气控制线路

（五）PLC、变频器、触摸屏综合应用技能实训

33.变频器功能参数设置与操作	34.变频器报警与保护功能
35.外部端子点动控制	36.变频器控制电机正反转
37.多段速度选择变频调速	38.变频器无级调速
39.基于外部模拟量(电压/电流）控制方式的变频调速	40.瞬时停电启动控制
41.PID变频调速控制	42.PLC控制变频器外部端子的电机正反转
43.PLC控制变频器外部端子的电机运行时间控制	44.基于PLC数字量控制方式的多段速
45.基于PLC模拟量控制变频开环调速	46.基于PLC通信方式的变频器开环调速
47.基于PLC通信方式的速度闭环控制	48.基于PLC模拟量方式的变频器闭环调速
49.变频器恒压供水系统的模拟	50.基于触摸屏控制方式的基本指令编程练习
51.基于触摸屏控制方式的LED控制	52.基于触摸屏控制方式的温度PID控制
53.PLC、触摸屏与变频器通信控制	54.基于MCGS的485总线网络通信技术

（六）单片机实训项目

1.存储器块清零	2.二进制到BCD码转换
3.二进制到ASCII码转换	4.程序跳转表
5.内存块移动	6.数据排序
7.P1口输入、输出实验	8.继电器控制实验
9.用74LS244读入数据	10.用74LS273输出数据
11.串行数据转换并行数据	12.并行数据转换串行数据
13.PWM转换电压实验	14.音频控制实验
15.8255输入、输出实验	16.8155输入、输出实验
17.5LED静态串行显示实验	18.6LED动态扫描显示实验
19.查询式键盘实验	20.阵列式键盘实验
21.计数器实验	22.定时器实验
23.8253定时器实验	24.外部中断实验
25.串行口通讯实验	26.ADC0809模数转换实验
27.DAC0832数模转换实验	28.MC14433模数转换实验
29.EEPROM外部数据程序存储器实验	30.SRAM外部数据存储器扩展实验
31.93C46串行EEPROM数据读写实验	32.电子时钟实验
33.电子琴模拟实验	34.打印机控制实验
35.汽车转弯信号灯控制实验	36.温度传感器温度控制实验
37.温度过程控制模拟实验	38.五相步进电机模拟实验
39.计算器实验	40.数字频率计实验
41.V/F转换实验	42.F/V转换实验
43.LED点阵显示实验	44.字符液晶显示屏控制实验
45.8279键盘扫描显示实验	46.看门狗实验
47.8251串行口扩展通讯实验	48.I2C总线读写实验
49.RS232转RS485实验	50.USB接口实验
51.十字路口交通灯控制实验	52.五功能逻辑笔实验
53.直流电机驱动调速实验（实物）	54.步进电机驱动实验（实物）
55.IC卡读写实验	56.实时时钟/日历控制实验
57.语音芯片控制实验	58.单片机与CPLD实验
59.8051与PC机串行口通讯实验	60.FlashRom外部程序存储器实验
61.多功能密码锁实验

（七）传感器实训：

1.光电式传感器的转速测量实验

2.光电式传感器的旋转方向测量实验

3.温度传感器及温度控制实验（AD590）

4.温度传感器温度特性实验（AD590）

5.压阻式压力传感器的特性实验

（八）电力电子项目实训

1）、单结晶体管触发电路（综合应用项目）

2）、晶闸晶闸管单相半控桥式整流电路（电阻负载）的调试与分析

3）、晶闸管单相半控桥式整流电路（电阻电感负载）（反电势负载）的研究

4）、IGBT管直流斩波电路的调试与分析

5）、双向晶闸管单相交流调（调光台灯）电路的制作与调试（综合应用项目）

五、工业自动化综合实训装置总体配置表

序号	名称	单位	数量	备注
1	工业自动化实训考核屏	台	1	外形尺寸：不小于2000mm×720mm×1750mm；材料：钢木结构；符合国家相关环保要求；输入电压：AC380V±10%50Hz三相五线；容量：＜1.5kVA；实验屏：用于挂置实训单元挂板具体配置详见表三、维修电工实训考核台架详细说明表
2	单片机实训挂箱	块	1	DP–01	单片机实训挂箱（一）
		块	1	DP–02	单片机实训挂箱（二）
		块	1	DP–03	单片机实训挂箱（三）
		块	1	DP–04	单片机实验挂箱（四）
		块	1	DP–05	单片机实训挂箱（五）
		块	1	DP–06	单片机实训挂箱（六）
		块	1	DP–07	单片机实训挂箱（七）
		块	1	DP–08	单片机实训挂箱（八）
		台	1	SYDJ00	三相鼠笼电动机AC220V（Y）
		台	1	SYDJ01	三相异步电动机（380，单速带离心开关）1台
3	PLC及变频器挂箱			SX1	抢答器/音乐喷泉
				SX2	装配流水线/十字路口交通灯
				SX3	水塔水位/天塔之光
				SX4	自动送料装车/四节传送带
				SX5	多种液体混合装置
				SX6	自动售货机
				SX7	自控轧钢机/邮件分拣机
				SX8	机械手控制/自控成型机
				SX9	加工中心
				SX10	四层电梯
				SX11	步进电机/直线运动：（实物）
				SX12	自动洗衣机/电镀生产线
					PLC主机挂箱（配三菱FX3u-40mR主机），含FX3u-485BD通讯模块，FX3u-3A模拟量模块
					变频器实训挂箱（配置三菱FR-S720变频器）
					SC-09通讯编程电缆及转接输入输出口、开关等。
4	触摸屏实训挂箱	套	1	规格为5.7英寸，256色，了解工业触摸屏的功能及使用方法，掌握PLC之间的通信知识，并掌握复位、置位、交替等功能键、图形（曲线）显示、动态画面跟踪在触摸屏中的实现方法。
5	电机导轨及光码盘测速系统	套	1	含光码盘测速系统（配有进口光电编码器）一套，不锈钢导轨1幅，道轨平整度好，无应力变形，同心度好。
6	网孔板挂箱及器件	套	1	规格为420mm×600mm，在网孔板上学会电气控制系统中各元器件的布局规划、安装、调试技能，接近工业现场。器件配有：交流接触器3只、时间继电器1只、按钮3只、热继电器2只、断路器1只、接线排20孔。
7	三相异步电动机	台	1	220V/180W
8	三相异步电动机	台	1	280V/180W
9	电工连线	套	1	20根：长1000mm黄6条、绿6条、红6条、黑2条； 10根：长600mm黄2条、绿2条、红2条、蓝2条、黑2条。
10	实训模型	套	1	挖土机实物模型
				四驱机械手模型
				井道电梯模型
11	中瓯牌维修电工电力拖动仿真软件	套	1	3D建模形象直观，可满足学生对电气元件结构、作用、安装、接线、电路分析的多媒体教学和熟悉电气控制线路的虚拟接线实训及应知考核测试功能。
12	PLC工控组态软件一套	套	1	打开软件编程环境，任何实训都可以编辑出形象直观动感强、数字效果好的组态棒图，并进行实训动态跟踪教学。
13	PLC仿真实训软件一套	套	1	（1）通过PLASH虚拟环境实时显示PLC的运行状态（2）可以实现PLC虚拟接线，并对接线进行错误检查（3）PLC编程训练、PLC程序编写测试等功能（4）实现PLC运行模拟，对错误程序进行检
14	常用工具	套	1	一字螺丝刀1把；十字螺丝刀1把；剥线钳1把；指针式万用表1个；斜口钳1把。
15	实验说明书	套	1	指导学生实训
16	推车式电脑桌1台	台	1

六、媒体智能型维修电工仿真教学软件

（一）、软件特点

1.在指导方针上，不以某专业或课程的教学大纲为依据，而是以国家维修电工职业标准为指导。

2.在系统定位上，不以理论性系统性为主线，而是以职业技能的训练养成为主要任务。

3.在内容选择上，不以验证性的实验为主要目的，而是以职业标准规定的技能点的仿真实训为主线。

4.在媒体使用上，不以简单的播放式动画为主，而是侧重于动画编程、受训者的参与交互性训练上。

5.在表现形式上，不以实物照片而满足，而是为追求最佳情景性效果采用三维建模技术。

6.在教学设计上，不以简单完成某个技能为满足而是围绕该技能设置了诸如目的、原理、认识、结构、拆装、布局、连线、操作、排故、考评等尽可能完备的模块。

7.该软件包含初级工与中级工、高级工全部12个实训单元的研制工作，总共包含了近100多个实训项目，基本覆盖了电工、电子、电拖、维修电工、PLC等职业技能实训和鉴定设备技术规范中所列出的主要技能项目。网络版用于学生独自仿真模拟练习，单机版用于老师教学实训。

（二）、软件简介

目前推出的，训练模块分为电工基础、照明电路、仪器仪表、低压电器、电力拖动、电子器件、电子技术、机床电路、PLC控制等100多个实验内容，学校可以根据学生学习进度选择相应的训练模块进行训练。

利用生动的动画演示，配合语音对电路工作原理进行讲解；可通过半透明的原理图上的提示进行相关操作；具有与设备一致的实验项目和实物元件介绍；具有实验目的的描述、实验器材的展示、典型电路的分析、电路原理声动同步的解说、元件布局模拟操作、电路原理的模拟接线，模拟现场的工业仿真等功能。该软件所有图标及器件均采用3D建模，通过美工处理，整体画面美观大方。通过软件的教学及仿真，能激发学员的思维、增强学员的感性认识，更好地剖析教学的重点、难点。

软件中的项目内容都和实训设备相关，学生在去实验室之前，就可以对实操项目在理论和感观上有个初步的认识，具体见以下示例：

1、电工电拖部分：

（1）实验器材

利用3D建模，使实训设备上所用到的元器件真实的放映给学生，另学生有个直观的认识。

（2）典型电路

实训设备相应电路的原理图和实物接线图都将反应在这个栏目里。用鼠标点击原理图上相应的元器件符号，真实电路中就会指示对应的器件，并且在提示窗里出现该元件在电路中的作用

（3）电路原理

该电路的电路工作原理讲解，利用生动的动画演示，配合上专业的语音讲解使得该教学课件达到一定的深度。

（4）接线练习

学生通过半透明的原理图上的提示，按照原理图对电路进行模拟接线，接线的同时系统也有相应的提示。可以训练学生的规范接线和提供对电路的熟悉程度

（5）实验仿真

学员可以操作空气开关，按钮等元器件来操控相应项目的电路。界面上的接触器、时间继电器等元器件就可以根据操作控制电机的转动。

2、电子技术部分：

（1）实验器材

利用3D建模，使实训设备上所用到的元器件真实的放映给学生，包括电阻色环细节，使学生有个直观的认识。

（3）实验仿真

真实的反映出实验现象，包括示波器的波形、电压（可测多点），调节电位计或操作某些按钮开关，电路的参数会跟随变化。直观生动的模拟出了实验所要达到的效果，也能使学生熟悉实验仪器的使用。

3、照明电路部分：

4、仪器仪表部分：

5、机床电路排故部分：

6、PLC控制部分：

7、软件仿真实训内容要求：

一级模块	二级模块
电工基础	欧姆定律
	基尔霍夫定律
	电磁感应
	功率因数的提高
	负载星形接法
	负载三角形接法
电机与变压器	变压器
	三相异步电动机
	电流互感器
	电压互感器
	单相异步电动机
	伺服电机
	直流电动机
低压电器	接触器
	继电器
	开关
	按钮
	指示灯
	熔断器
	接线端子
电子器件	电阻器电位器
	电容器
	电感与小型变压器
	二极管
	三极管
	光电器件
	集成电路
	晶闸管与单结管电路
电子技术	单相桥式整流滤波电路
	射极偏置电路
	串联稳压电路
	延时开关电路
	RC振荡电路
	直流电动机调速电路
	差分放大电路
	单结管同步触发电路
	三端可调稳压电路
	宿舍灯控制电路
电力拖动	接触器联锁正反转
	按扭联锁正反转控制
	双重联锁正反转控制
	反接制动控制电路
	Y-Δ降压启动电路
	手动顺序起动控制
	直流电动机调速控制
	双速电动机调速控制
	电动葫芦控制
	绕线式电动机控制
照明电路	日光灯接线
照明电路	两地灯控制
机床电路	接触器联锁正反转
	按扭联锁正反转控制
	双重联锁正反转控制
	电动机反接制动控制
	Y-Δ降压启动电路
	手动顺序起动控制
	直流电动机调速控制
	双速电动机调速控制
	电动葫芦控制
	绕线式电动机控制
常用工具	验电笔
	旋具
	剥线钳
	电工刀
	电烙铁
仪器仪表	万用表
	兆欧表
	电流表
	电压表
	钳形电流表
	直流单臂电桥
	信号发生器
	普通示波器
导线连接	导线简介
	命名法
	线材选用
	导线连接
	线头绝缘的恢复
PLC	认识PLC
	交通信号灯控制系统
	可逆运行反接制动
	Y-Δ降压起动