LG-MAI01型煤矿矿山机电一体化综合实训考核平台

一、 使用条件
1、设备用途
主要针对WK系列电铲驱动控制理论，WK系列电铲PLC控制方面电气原理，以及电子技术，电力电子、伺服电机驱动技术、步进电机驱动技术、交流电机驱动技术、直流电机驱动技术、变频调速、PLC可编程控制技术、人机界面、故障检测技术、工业网络技术、电机控制理论等的了解、学习及相应技术的掌握运用，包含但不限于此。通过该教学装置各项目的实训，达到被训员工对通用电气技术的学习和现场WK系列设备电气控制系统维修技术技能提高的目的。该装置在满足教学演示。学员仿真实操条件下，保证其运行的可靠性、准确性和安全性。
2、气候条件及工作环境：适用于年平均温度5.3～7.6℃，*高气温达39.4℃，*低气温为-34℃，属大陆性气候，白天与夜间的温差较大。年降水量为231～459.5mm，年蒸发量为1824.7～2896.1mm，海拔高度：1200m。该设备装置此环境的室内使用。
3、供电条件：提供交流380V、50HZ电源，电源电压偏移±10%，瞬时电压波动±30%，频率偏移±1%。投标方保证提供的设备能在上述条件及环境下正常运行。装置容量：≤1.5KVA。

二、技术规格
1、基础性能
（1）综合性强
装置综合电子技术，电力电子、半导体变流、交直流调速、PLC可编程控制技术、电机控制理论等几个方面的技能培训项目。
（2）适应性强要求
装置采用积木式结构，更换便捷，如需要扩展功能或开发新实验，只需添加部件即可。
（3）整套性强
从专用电源、电机及其它实验部件到实验连接专用导线配套齐全，配套部件的性能、规格等均密切结合实验的需要进行配套。
（4）结构
    采用分布式结构，各实验挂件采用分隔结构形式，组件面板示意、图线分明，各挂件任务明确，操作、维护方便。
（5）体积要求
    装置体积较小，占地面积少，节约实验用房，减少基建投资；要求配套的小电机均经特殊设计，可模拟中小型电机的特性和参数；小电机耗电省，节约能源，实验噪声小；实验内容丰富，设计合理，除了加深理论知识外还可结合实际开设设计性实验。型材桌体底部基础框架采用T形槽内凹高强度铝合金型材，桌体表面型材采用高几何精度和表面光洁度强的铝合金型材，并对表面进行阳极氧化处理、外观精美。桌体尺寸：1800×900×750mm（L×W×H）。配有APT三色警示灯（红、黄、绿色，LED，带蜂鸣器）。
（6）供电系统
    供电采用三相隔离变压器隔离，并设有电压型漏电保护装置和电流型漏电保护装置，确保操作者的安全；各电源输出均有监示及短路保护等功能，各测量仪表均有可靠的保护功能，使用安全可靠；控制屏还设有定时器兼报警记录仪。
2、技术性能
（1）输入电源：输入电源为三相四线(或三相五线 380V±10％ 50HZ)。
（2）工作环境：温度-10℃－+40℃；相对湿度＜85％（25℃）；海拨＜4000m。
（3）装置容量：小于等于1.5KVA
（4）外形尺寸：187.3×72.5×162.2 cm3
3、平台的模块化设计：
（1）机电技术智能控制高级应用平台将具有单独功能的部件进行模块化组装，每个模块都具有相应的培训内容，各个模块又能组成工作单元，通过工作单元再扩展成机电一体化系统。
（2）平台中的各个模块能够体现出典型的工业控制过程，模块组合而成的工艺流程能够由简单到复杂，由浅入深，层次分明，便于学生进行有梯度的训练，能以基础知识为起点，实现从基础原理、技能训练到复杂的机电一体领域。
（）平台中的工作单元采用机电集成式设计，每个单元中所涉及的各个传感器、电机、电磁阀等传感器和执行器的安装部件和接口单元独立地汇集成一体，同一个工作单元中各个器件通过标准接口再与控制器进行连接，这样便于模块和工作单元之间的灵活组合，教师及学生可自行设计不同的课题对平台的各单元进行重新组合，也可自行开发被控单元与平台配合使用。
4、装置涵盖基本部件及功能
（1）立体仓储单元

工件定位台	一套
货架层数	2层
库位数	8个

（2）多工位装配单元（含V90伺服电机）
该单元由伺服电机系统、推料气缸、夹紧定位机构、井式供料装置、四工位旋转装配台、装配气缸及其安装支架、工件检测装置、料芯检测传感器、气缸限位传感器、电磁阀组、型材基体、转接模块等组成，可进行多工位的装配工作。

工件及工件中的料芯	不少于10块
四工位旋转装配台	一台
V90伺服系统	一套
0.05KW电机带编码器	一台
驱动器：带Profinet通讯口，0.1KW，200-240V；	一套
动力电缆；	配套以上设备
编码器电缆；	配套以上设备
设定值电缆	配套以上设备

（3）井式供料单元
该单元配有井式供料塔、货料检测传感器、出料仓、料块、磁性开关、推料气缸、电磁阀、转接模块、型材基体、固定底板等。其中，货料检测传感器采用对射型光电传感器，磁性开关用于检测推料气缸的原点和限位点。
（4）皮带传送与检测单元（含变频器）
皮带传送单元与检测单元是由变频器、电机模块、工件检测设备、定位支架、气缸支架、选料气缸、电磁阀、2组皮带及其支撑架、3组滑道及其支架、转接模块等组成。
采用变频器及配套部件包含： G120控制单元CU250-2 PN，内置ProfiNET通讯口，支持矢量控制，可通过EPos功能执行定位任务，4个可组态的IO点，6DI（可作3F-DI），5DI，3DO（可作1F-DO），2AI，2AO安全集成STO，SBC、SS1安全功能可通过安全授权扩展，编码器：D-CLIQ+HTL/TTL/SSI，旋转变压器/HTL通过端子接入保护等级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功率单元	PM240-2带制动斩波器，3AC 380-480V+10%/ -10%47-63HZ；
USB-电缆；	3米
电机额定电压三相	380V
额定转速	60r/min
额定转矩	3000mN.m
额定频率	50HZ
其它部件	皮带、定位支架等

（5）机械手搬运单元
行走机械手搬运单元由右限位、左限位、从动轴承块、S120伺服电机系统、连接线拖链、主动轴承座、分层气缸、物料升降气缸、取料机械手、机械手电磁阀组、旋转关节、防碰撞R轴关节、三联轴分层结构装置、旋转气缸、导轨、同步齿形带、转接模块、固定底板等组成。
伺服系统包括：

控制单元	CU320
CF存储卡	配套以上设备
智能型电源模块	配套以上设备
进线端电源模块	配套以上设备
带增量式编码器的同步伺服电机	0.38kw
单轴电机模块	INPUT:DC 600V,OUTPUT:3-PH 400V,3A
行走机构的有效行程	550mm
三联轴分层结构有效行程	150mm
旋转气缸带动旋转底盘旋转范围	0-180°
电机信号电缆、电机动力电缆	配套以上设备

（6）载货台单元
载货台模块单元由工件定位台、光电传感器、型材基体和固定底板组成。
工件定位台的相对位置可调整；具有工件检测功能。
（7）钻铣加工单元
该单元由龙门式钻铣装置、自动夹紧装置（夹紧气缸、工件定位装置、V型夹紧装置等组成）、步进电机驱动器、电磁阀组、转接模块、型材基体、固定底板等组成。
龙门式钻铣装置中的X轴、Y轴、Z轴组成龙门式结构，其中X轴与Y轴采用步进电机进行驱动；Z轴由升降气缸和动力轴组成，能完成钻铣加工。
主要技术参数

X轴采用滚珠丝杆传动形式，有效行程	160mm
Y轴采用滚珠丝杆传动形式，有效行程：	90mm
Z轴采用升降气缸，有效行程	30mm
动力轴采用专用高速电机，转速	800r/min

（8）视觉检测单元
采IN-SIGHT 2000 -120视觉系统：

相机光源和镜头	集成一体设计，支持平角和直角安装方式
模块化设计，多种光源	不同颜色、偏振和半偏振、非偏振）和镜头（3.6mm 6mm 8mm 12mm 16mm 25mm）
与外界通讯连接	配备以太网线和IO线，支持所有通用的以太网协议涉及串口通讯和IO通讯
调试软件环境	easybuider界面
相机分辨率	640*480，在不失分辨率的前提下，支持两倍放大功能；
元件定位	图案
工件检测	图案, 像素计数, 对比度, 亮度
电源	24VDC ±10%, 48W (2.0A)；
防护等级	IP65。

（9）称重单元
称重单元由电阻应变片式重量传感器、转换电路板、立柱、地脚链接支架等组成，称重范围：0～200g，分辨力（灵敏度）：≤1g。
（10）温度控制单元
单元由温箱、温箱底座、加热装置、散热装置、变送器、自动送料装置、门自动提升装置、电磁阀组、转接模块、型材基体等构成。

自动送料装置行程	150mm
测量精度	10℃-40℃：±0.2℃

（11）彩色触摸屏单元
10寸TOUCH屏幕，集成以太网口，,MPI口等通信接口。配有金属支架，金属支架可将触摸屏固定于桌面，移动方便，可安装在桌面的任意位置。
（12）煤矿皮带机输煤系统实验单元、煤矿井下排水自动化系统实验单元、立井罐笼自动控制系统实验单元
被控实验模块采用数学模型，利用单片机系统实现对象固有特征，实现被控对象仿真运行，根据系统运行情况，能自动反馈系统的各种信息（如传感器、变送器等），输出工业标准信号（4-20mA和0-10V）。每一个被控实验模块独立设计，国际标准尺寸，可在模块放置架上自由装卸。
2、控制单元和仿真单元要求
（1）控制单元一

CPU	S7-1500 CPU 1516-3 PN/DP；
数字量输入模块32 DI 数字量输出模块32 DQ	1块 1块
模拟量输入模块，8 AI	1块
模拟量输出模块，4 AQ	1块
MMC存储卡，64 MB	一张
40针前连接器	4个
1根以太网电缆	6米
1根导轨	长482mm
1个电源模块	24V/8A
S71500 位置检测模块	TM POSINPUT 2
授权编程软件	博途V14及以上

（2）控制单元二

CPU	1个CPU 1214C（紧凑型CPU DC/DC/DC）
工业以太网交换机	SCALANCE X2080
1根预制工业以太网电缆	长度6米；
集成输入/输出	14DI 24V直流输入，10晶体管输出24V直流，2模拟量输入0-10V DC或0-20MA
1个仿真模块，	8 通道，仿真数字量直流输入开关
1个模拟量输出模块SB1232	1路模拟量输出，+/-10VDC（12位）或0-20MA（11位）。
1套软件STEP 7 BASIC V14	正版授权

（3）控制单元三

CPU	1个CPU 1214C（紧凑型CPU DC/DC/DC）
1根预制工业以太网电缆	长度6米；
集成输入/输出	14DI 24V直流输入，10晶体管输出24V直流，2模拟量输入0-10V DC或0-20MA
1个仿真模块，	8 通道，仿真数字量直流输入开关
1个模拟量输出模块SB1232	1路模拟量输出，+/-10VDC（12位）或0-20MA（11位）。
1套软件STEP 7 BASIC V14	正版授权

（4）仿真单元
数字量检测接口为DB25接口模式，采用DB25针线缆，可将仿真盒连接至被测机构。
IN：Bit0/Bit1/Bit2/Bit3/Bit4/Bit5/Bit6/Bit7
OUT: Bit0/Bit1/Bit2/Bit3/Bit4/Bit5/Bit6/Bit7
模拟量检测接口采用DB15模式，采用DB15针线缆，可将仿真单元连接至被测机构。
输入0-10V;输出0-10v
Uo1/Uo2/Uo3/Uo4/Ui1/Ui2/Ui3/Ui4/Ui5/Ui6/Ui7/Ui8
数字式显示表：3位
具有可插拔式电源接口，电源为DC24V

数字量检测接口	DB25接口模式
模拟量检测接口	DB15模式，采用DB15针线缆
多功能按钮	每个按钮具有三个位置
4个电位器	用于模拟量输出
8路数字量输入检测功能	检测传感器信号，并给出传感器是否调整完备指示
8路数字量输出功能	检测电机、电磁阀等执行机构能否正常工作
8路脉冲输出点	8路固定频率的脉冲，可对步进电机、伺服电机进行调试
4路模拟量输入	集显示功能，具有数显功能，可显示当前采集的模拟量的电压值或电流值
4路模拟量输出	输出4路模拟电压或电流，并显示当前电压或电流值

（5）配套相应的空压机，保证实训单元中各气动装置的压力
（6）配套编程设备

配套编程和运行检测的正版授权软件	博图V14及以上，
气动气压	0.4～0.5MPa
配套便携编程笔记本电脑一台及配套编程电缆	处理器I7，内存16G及以上，120G的固态硬盘+1T的硬盘，显示器17英寸以上，品牌DELL），能够快速稳定的运行博途v14
配备相应设备的维修工具	一套

（7）变频器：
配备与PLC及触摸屏配套的小型的S120伺服系统、G120系统、V90伺服系统，方便学员对不同变频器的学习，输出驱动1.5KW左右小电机（伺服电机，步进电机）。能够仿真电铲上的矢量控制。
三、实训功能及内容
1、实训功能：
（1）配套成型的培训教材和实例讲解
（2）智能平台可以满足国家对技能考试（高级工、技师、高级技师）的技术要求
（3）实训设备和实训内容要满足由简单到复杂的阶梯性和可扩展性
（4）实训设备的单元之间能进行组合（搭积木式），完成不同的工艺流程。
2、实训内容：
（1）项目的建立
（2）项目的组态
（3）数字量,模拟量的应用实例训练。
（4）指令的训练
（5）控制变频器的训练
（6）触摸屏和PLC的通讯
（7）编写程序的训练
（8）PLC与和变频器的通讯
（9）触摸屏画面的组态
（10）直流电动机的控制
（11）交流电机的控制
（12）电机的控制技术
（13）伺服电机的控制技术PLC故障的模拟及诊断
（14）工业网络的组态与应用（包括MPI,DP及以太网）
（15）编码器的定位训练
（16）旋转编码器的速度控制
（17）小型装配生产线各单元配合训练
（18）仿真器的使用训练
（19）各种传感器的训练
（20）步进电机是控制训练
（21）变频器的参数设定训练
（22）在线故障诊断训练
（23）颜色、图形、形状的检测训练
（24）工业自动化生产线的训练
（25）电铲电气系统的模拟训练
（26）矿井排水系统的模拟训练

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