LG-MAI01型煤礦礦山機電一體化綜合實訓考核平臺

一、 使用條件
1、設備用途
主要針對WK系列電鏟驅動控制理論，WK系列電鏟PLC控制方面電氣原理，以及電子技術，電力電子、伺服電機驅動技術、步進電機驅動技術、交流電機驅動技術、直流電機驅動技術、變頻調速、PLC可編程控制技術、人機界面、故障檢測技術、工業網絡技術、電機控制理論等的了解、學習及相應技術的掌握運用，包含但不限于此。通過該教學裝置各項目的實訓，達到被訓員工對通用電氣技術的學習和現場WK系列設備電氣控制系統維修技術技能提高的目的。該裝置在滿足教學演示。學員仿真實操條件下，保證其運行的可靠性、準確性和安全性。
2、氣候條件及工作環境：適用于年平均溫度5.3～7.6℃，*高氣溫達39.4℃，*低氣溫為-34℃，屬大陸性氣候，白天與夜間的溫差較大。年降水量為231～459.5mm，年蒸發量為1824.7～2896.1mm，海拔高度：1200m。該設備裝置此環境的室內使用。
3、供電條件：提供交流380V、50HZ電源，電源電壓偏移±10%，瞬時電壓波動±30%，頻率偏移±1%。投標方保證提供的設備能在上述條件及環境下正常運行。裝置容量：≤1.5KVA。

二、技術規格
1、基礎性能
（1）綜合性強
裝置綜合電子技術，電力電子、半導體變流、交直流調速、PLC可編程控制技術、電機控制理論等幾個方面的技能培訓項目。
（2）適應性強要求
裝置采用積木式結構，更換便捷，如需要擴展功能或開發新實驗，只需添加部件即可。
（3）整套性強
從專用電源、電機及其它實驗部件到實驗連接專用導線配套齊全，配套部件的性能、規格等均密切結合實驗的需要進行配套。
（4）結構
    采用分布式結構，各實驗掛件采用分隔結構形式，組件面板示意、圖線分明，各掛件任務明確，操作、維護方便。
（5）體積要求
    裝置體積較小，占地面積少，節約實驗用房，減少基建投資；要求配套的小電機均經特殊設計，可模擬中小型電機的特性和參數；小電機耗電省，節約能源，實驗噪聲小；實驗內容豐富，設計合理，除了加深理論知識外還可結合實際開設設計性實驗。型材桌體底部基礎框架采用T形槽內凹高強度鋁合金型材，桌體表面型材采用高幾何精度和表面光潔度強的鋁合金型材，并對表面進行陽極氧化處理、外觀精美。桌體尺寸：1800×900×750mm（L×W×H）。配有APT三色警示燈（紅、黃、綠色，LED，帶蜂鳴器）。
（6）供電系統
    供電采用三相隔離變壓器隔離，并設有電壓型漏電保護裝置和電流型漏電保護裝置，確保操作者的安全；各電源輸出均有監示及短路保護等功能，各測量儀表均有可靠的保護功能，使用安全可靠；控制屏還設有定時器兼報警記錄儀。
2、技術性能
（1）輸入電源：輸入電源為三相四線(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：小于等于1.5KVA
（4）外形尺寸：187.3×72.5×162.2 cm3
3、平臺的模塊化設計：
（1）機電技術智能控制高級應用平臺將具有單獨功能的部件進行模塊化組裝，每個模塊都具有相應的培訓內容，各個模塊又能組成工作單元，通過工作單元再擴展成機電一體化系統。
（2）平臺中的各個模塊能夠體現出典型的工業控制過程，模塊組合而成的工藝流程能夠由簡單到復雜，由淺入深，層次分明，便于學生進行有梯度的訓練，能以基礎知識為起點，實現從基礎原理、技能訓練到復雜的機電一體領域。
（）平臺中的工作單元采用機電集成式設計，每個單元中所涉及的各個傳感器、電機、電磁閥等傳感器和執行器的安裝部件和接口單元獨立地匯集成一體，同一個工作單元中各個器件通過標準接口再與控制器進行連接，這樣便于模塊和工作單元之間的靈活組合，教師及學生可自行設計不同的課題對平臺的各單元進行重新組合，也可自行開發被控單元與平臺配合使用。
4、裝置涵蓋基本部件及功能
（1）立體倉儲單元

工件定位臺	一套
貨架層數	2層
庫位數	8個

（2）多工位裝配單元（含V90伺服電機）
該單元由伺服電機系統、推料氣缸、夾緊定位機構、井式供料裝置、四工位旋轉裝配臺、裝配氣缸及其安裝支架、工件檢測裝置、料芯檢測傳感器、氣缸限位傳感器、電磁閥組、型材基體、轉接模塊等組成，可進行多工位的裝配工作。

工件及工件中的料芯	不少于10塊
四工位旋轉裝配臺	一臺
V90伺服系統	一套
0.05KW電機帶編碼器	一臺
驅動器：帶Profinet通訊口，0.1KW，200-240V；	一套
動力電纜；	配套以上設備
編碼器電纜；	配套以上設備
設定值電纜	配套以上設備

（3）井式供料單元
該單元配有井式供料塔、貨料檢測傳感器、出料倉、料塊、磁性開關、推料氣缸、電磁閥、轉接模塊、型材基體、固定底板等。其中，貨料檢測傳感器采用對射型光電傳感器，磁性開關用于檢測推料氣缸的原點和限位點。
（4）皮帶傳送與檢測單元（含變頻器）
皮帶傳送單元與檢測單元是由變頻器、電機模塊、工件檢測設備、定位支架、氣缸支架、選料氣缸、電磁閥、2組皮帶及其支撐架、3組滑道及其支架、轉接模塊等組成。
采用變頻器及配套部件包含： G120控制單元CU250-2 PN，內置ProfiNET通訊口，支持矢量控制，可通過EPos功能執行定位任務，4個可組態的IO點，6DI（可作3F-DI），5DI，3DO（可作1F-DO），2AI，2AO安全集成STO，SBC、SS1安全功能可通過安全授權擴展，編碼器：D-CLIQ+HTL/TTL/SSI，旋轉變壓器/HTL通過端子接入保護等級IP20，提供USB及SD/MMC接口；
其它附件：

SD卡	512 MB
G120智能操作面板
G120 0.75KW功率單元	PM240-2帶制動斬波器，3AC 380-480V+10%/ -10%47-63HZ；
USB-電纜；	3米
電機額定電壓三相	380V
額定轉速	60r/min
額定轉矩	3000mN.m
額定頻率	50HZ
其它部件	皮帶、定位支架等

（5）機械手搬運單元
行走機械手搬運單元由右限位、左限位、從動軸承塊、S120伺服電機系統、連接線拖鏈、主動軸承座、分層氣缸、物料升降氣缸、取料機械手、機械手電磁閥組、旋轉關節、防碰撞R軸關節、三聯軸分層結構裝置、旋轉氣缸、導軌、同步齒形帶、轉接模塊、固定底板等組成。
伺服系統包括：

控制單元	CU320
CF存儲卡	配套以上設備
智能型電源模塊	配套以上設備
進線端電源模塊	配套以上設備
帶增量式編碼器的同步伺服電機	0.38kw
單軸電機模塊	INPUT:DC 600V,OUTPUT:3-PH 400V,3A
行走機構的有效行程	550mm
三聯軸分層結構有效行程	150mm
旋轉氣缸帶動旋轉底盤旋轉范圍	0-180°
電機信號電纜、電機動力電纜	配套以上設備

（6）載貨臺單元
載貨臺模塊單元由工件定位臺、光電傳感器、型材基體和固定底板組成。
工件定位臺的相對位置可調整；具有工件檢測功能。
（7）鉆銑加工單元
該單元由龍門式鉆銑裝置、自動夾緊裝置（夾緊氣缸、工件定位裝置、V型夾緊裝置等組成）、步進電機驅動器、電磁閥組、轉接模塊、型材基體、固定底板等組成。
龍門式鉆銑裝置中的X軸、Y軸、Z軸組成龍門式結構，其中X軸與Y軸采用步進電機進行驅動；Z軸由升降氣缸和動力軸組成，能完成鉆銑加工。
主要技術參數

X軸采用滾珠絲桿傳動形式，有效行程	160mm
Y軸采用滾珠絲桿傳動形式，有效行程：	90mm
Z軸采用升降氣缸，有效行程	30mm
動力軸采用專用高速電機，轉速	800r/min

（8）視覺檢測單元
采IN-SIGHT 2000 -120視覺系統：

相機光源和鏡頭	集成一體設計，支持平角和直角安裝方式
模塊化設計，多種光源	不同顏色、偏振和半偏振、非偏振）和鏡頭（3.6mm 6mm 8mm 12mm 16mm 25mm）
與外界通訊連接	配備以太網線和IO線，支持所有通用的以太網協議涉及串口通訊和IO通訊
調試軟件環境	easybuider界面
相機分辨率	640*480，在不失分辨率的前提下，支持兩倍放大功能；
元件定位	圖案
工件檢測	圖案, 像素計數, 對比度, 亮度
電源	24VDC ±10%, 48W (2.0A)；
防護等級	IP65。

（9）稱重單元
稱重單元由電阻應變片式重量傳感器、轉換電路板、立柱、地腳鏈接支架等組成，稱重范圍：0～200g，分辨力（靈敏度）：≤1g。
（10）溫度控制單元
單元由溫箱、溫箱底座、加熱裝置、散熱裝置、變送器、自動送料裝置、門自動提升裝置、電磁閥組、轉接模塊、型材基體等構成。

自動送料裝置行程	150mm
測量精度	10℃-40℃：±0.2℃

（11）彩色觸摸屏單元
10寸TOUCH屏幕，集成以太網口，,MPI口等通信接口。配有金屬支架，金屬支架可將觸摸屏固定于桌面，移動方便，可安裝在桌面的任意位置。
（12）煤礦皮帶機輸煤系統實驗單元、煤礦井下排水自動化系統實驗單元、立井罐籠自動控制系統實驗單元
被控實驗模塊采用數學模型，利用單片機系統實現對象固有特征，實現被控對象仿真運行，根據系統運行情況，能自動反饋系統的各種信息（如傳感器、變送器等），輸出工業標準信號（4-20mA和0-10V）。每一個被控實驗模塊獨立設計，國際標準尺寸，可在模塊放置架上自由裝卸。
2、控制單元和仿真單元要求
（1）控制單元一

CPU	S7-1500 CPU 1516-3 PN/DP；
數字量輸入模塊32 DI 數字量輸出模塊32 DQ	1塊 1塊
模擬量輸入模塊，8 AI	1塊
模擬量輸出模塊，4 AQ	1塊
MMC存儲卡，64 MB	一張
40針前連接器	4個
1根以太網電纜	6米
1根導軌	長482mm
1個電源模塊	24V/8A
S71500 位置檢測模塊	TM POSINPUT 2
授權編程軟件	博途V14及以上

（2）控制單元二

CPU	1個CPU 1214C（緊湊型CPU DC/DC/DC）
工業以太網交換機	SCALANCE X2080
1根預制工業以太網電纜	長度6米；
集成輸入/輸出	14DI 24V直流輸入，10晶體管輸出24V直流，2模擬量輸入0-10V DC或0-20MA
1個仿真模塊，	8 通道，仿真數字量直流輸入開關
1個模擬量輸出模塊SB1232	1路模擬量輸出，+/-10VDC（12位）或0-20MA（11位）。
1套軟件STEP 7 BASIC V14	正版授權

（3）控制單元三

CPU	1個CPU 1214C（緊湊型CPU DC/DC/DC）
1根預制工業以太網電纜	長度6米；
集成輸入/輸出	14DI 24V直流輸入，10晶體管輸出24V直流，2模擬量輸入0-10V DC或0-20MA
1個仿真模塊，	8 通道，仿真數字量直流輸入開關
1個模擬量輸出模塊SB1232	1路模擬量輸出，+/-10VDC（12位）或0-20MA（11位）。
1套軟件STEP 7 BASIC V14	正版授權

（4）仿真單元
數字量檢測接口為DB25接口模式，采用DB25針線纜，可將仿真盒連接至被測機構。
IN：Bit0/Bit1/Bit2/Bit3/Bit4/Bit5/Bit6/Bit7
OUT: Bit0/Bit1/Bit2/Bit3/Bit4/Bit5/Bit6/Bit7
模擬量檢測接口采用DB15模式，采用DB15針線纜，可將仿真單元連接至被測機構。
輸入0-10V;輸出0-10v
Uo1/Uo2/Uo3/Uo4/Ui1/Ui2/Ui3/Ui4/Ui5/Ui6/Ui7/Ui8
數字式顯示表：3位
具有可插拔式電源接口，電源為DC24V

數字量檢測接口	DB25接口模式
模擬量檢測接口	DB15模式，采用DB15針線纜
多功能按鈕	每個按鈕具有三個位置
4個電位器	用于模擬量輸出
8路數字量輸入檢測功能	檢測傳感器信號，并給出傳感器是否調整完備指示
8路數字量輸出功能	檢測電機、電磁閥等執行機構能否正常工作
8路脈沖輸出點	8路固定頻率的脈沖，可對步進電機、伺服電機進行調試
4路模擬量輸入	集顯示功能，具有數顯功能，可顯示當前采集的模擬量的電壓值或電流值
4路模擬量輸出	輸出4路模擬電壓或電流，并顯示當前電壓或電流值

（5）配套相應的空壓機，保證實訓單元中各氣動裝置的壓力
（6）配套編程設備

配套編程和運行檢測的正版授權軟件	博圖V14及以上，
氣動氣壓	0.4～0.5MPa
配套便攜編程筆記本電腦一臺及配套編程電纜	處理器I7，內存16G及以上，120G的固態硬盤+1T的硬盤，顯示器17英寸以上，品牌DELL），能夠快速穩定的運行博途v14
配備相應設備的維修工具	一套

（7）變頻器：
配備與PLC及觸摸屏配套的小型的S120伺服系統、G120系統、V90伺服系統，方便學員對不同變頻器的學習，輸出驅動1.5KW左右小電機（伺服電機，步進電機）。能夠仿真電鏟上的矢量控制。
三、實訓功能及內容
1、實訓功能：
（1）配套成型的培訓教材和實例講解
（2）智能平臺可以滿足國家對技能考試（高級工、技師、高級技師）的技術要求
（3）實訓設備和實訓內容要滿足由簡單到復雜的階梯性和可擴展性
（4）實訓設備的單元之間能進行組合（搭積木式），完成不同的工藝流程。
2、實訓內容：
（1）項目的建立
（2）項目的組態
（3）數字量,模擬量的應用實例訓練。
（4）指令的訓練
（5）控制變頻器的訓練
（6）觸摸屏和PLC的通訊
（7）編寫程序的訓練
（8）PLC與和變頻器的通訊
（9）觸摸屏畫面的組態
（10）直流電動機的控制
（11）交流電機的控制
（12）電機的控制技術
（13）伺服電機的控制技術PLC故障的模擬及診斷
（14）工業網絡的組態與應用（包括MPI,DP及以太網）
（15）編碼器的定位訓練
（16）旋轉編碼器的速度控制
（17）小型裝配生產線各單元配合訓練
（18）仿真器的使用訓練
（19）各種傳感器的訓練
（20）步進電機是控制訓練
（21）變頻器的參數設定訓練
（22）在線故障診斷訓練
（23）顏色、圖形、形狀的檢測訓練
（24）工業自動化生產線的訓練
（25）電鏟電氣系統的模擬訓練
（26）礦井排水系統的模擬訓練

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