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LGMX-08型 机电液综合实验实训装置
一、概述
LGMX-08型 机电液综合实验实训装置是针对机电一体化综合实训装置，由铝合金导轨式实训台、机电一体化、仪表校验与检测、仪表自动化、过程控制、热处理炉控制教学的要求而研发的。设备对象分上下两层，主要包含四大功能部分，分别为液位仪表控制、液位温度控制、热处理控制及运动控制部分。设备结构分为上下两层。下层为液位仪表控制系统、液位温度控制系统、热处理系统。上层为运动控制部分。涵盖了PLC、气动控制、电机传动、电磁铁控制、位置控制、传感器检测等学科，是实际工业现场生产设备的微缩装置。基于多种传感器的检测及旋转编码器的精确定位，多种电机（步进、伺服、普通减速电机、双速电机）控制方式，实现对不同材质、不同颜色物体的分拣，6个方向机械手控制控制；并具有模拟化工过程自动化控制、仪表检测实训、PID调节等多种过程控制方式；装置还具有冶金行业的热处理炉控制方式、能够模拟热处理炉的冶金控制，小车装卸料控制。适合于自动化、电气自动化、电气工程等专业的《运动控制》、《气压系统》、《机电一体化技术》、《检测与转换技术》、《可编程控制技术》、《仪表检测》《传感器技术》《过程控制》《工业自动化》《热处理炉控制》《冶金控制技术》等课程开设实训课。
二、技术参数
1、 交流电源：三相 AC 380V±10% 50 Hz；
2、 温度：-10℃~40℃；环境湿度：≤90%（25℃）；
3、 实训桌外形尺寸：长×宽×高=1200mm×800mm×1400mm；
4、 整机消耗：1.5kVA；
5、 安全保护措施：具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准。采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线。
三、液位仪表系统与温度控制系统
液位仪表系统与温度控制系统主要是由上下两个水箱为对象进行的，上水箱作为液位实训实验对象和温度控制系统实验对象。下水箱为储水箱。上下水箱通过阀门控制其互通，上水箱尺寸都为300mm*400mm*350mm ，下水箱尺寸为800mm*500mm*250mm。系统配有1个液位传感器、加热棒、可控硅模块、温度变送器、温度传感器、搅拌电机、变频泵、流量传感器。上水箱采用进口亚克力材料制造，能够直观看到液位变化情况，下水箱采用不锈钢材质制造。
1、液位仪表控制系统
做液位控制实验时，打开变频器电源，通过PLC实训台，变频器改变变频泵的出水大小来控制进入液位水箱的水流量，上水箱液位传感器将测量的值反馈给控制系统（PLC）,PLC通过与液位设定值进行比较判断来控制变频器的频率大小，竟而形成一个一阶闭环控制系统。PLC通过PID控制算法，可以使进出水量相等从而实现液位定值控制。液位传感器及流量计全部采用485通信（或模拟量）方式进行控制。
2、液位温度控制系统
做液位温度控制系统实验时，PLC通过模拟量（4—20MA）控制可控硅加热模块，来调节加热棒的加热速度，温度传感器PT100将检测的温度信号反馈给PLC，PLC通过返回的温度信号来控制加热模块的加热快慢，PLC也可以启动搅拌电机进行搅拌作业，使水温均匀，除此之外，也可以启动变频泵，使水循环流动，做动态温度控制实验。
3、热处理控制系统
热处理系统主要由不锈钢模拟加热炉，加热炉侧面配有观察窗，加热炉固定在铝合金框架上，加热炉配有长度220mm红外石英加热管，旁边配有温度传感器，加热炉框架侧面配有自动门，自动门采用直流电机进行拉伸控制，全部通过PLC进行控制，在加热炉下面配有效行程500mm直线导轨滑台，运料小车放置于滑台上，运料小车运动电机采用双速电机控制，温度变送器采用4-20MA标准信号，电机全部用PLC来进行控制启停与正反转控制及速度控制。
四、多功能运动控制系统
1、整体概述
多功能运动控制系统主要由铝合金导轨式实训台、典型的机电一体化设备的机械部件、机械手模块、传感器分拣单元、电磁阀气动单元、伺服电机、步进电机模块及生产设备实训模块、接线端子排和各种传感器等组成。整体结构采用开放式和拆装式，实训装备用于机械部件组装，可根据现有的机械部件组装生产实训设备，也可添加机械部件组装其他生产实训设备，使整个装备能够灵活的按教学或者实训考核要求组装成具有模拟生产功能的机电一体化设备。模块采用标准结构放置架，互换性强；按照具有生产性功能和整合学习功能的原则确定模块内容，使教学或竞赛时可方便的选择需要的模块。该系统包含了机电一体化专业学习中所涉及的诸如电机驱动、机械传动、气动、触摸屏控制、可编程控制器、传感器，变频调速等多项技术，为学员提供了一个典型的综合实训环境，使学生对过去学过的诸多单科专业和基础知识在这里能得到全面的认识、巩固、综合的训练和实际运用。
1）机械手单元
机械手具有台面横向移动功能，能够对材料分拣皮带进行移动后的废料元件进行抓取存放于指令的地点。左右移动机构采用丝杆直线滑块导轨，采用伺服电机，导轨滑块上放有高度为200mm的机械手伸缩装置，机械手通过气动元件来进行伸缩控制，当电磁阀启动时气缸伸出机械手向前伸出，当电磁阀出气时气缸缩回机械手向下收缩。气缸前端配有气动手指机械元件，当电磁阀打开充气时，气动手指夹住元件，当到达指定地点后，电磁阀关闭时气动手指松开元件。
2）材料材料分拣单元
材料分拣单元主要是由伺服材料分拣装置由气动部分、落料机构、物料传送机构、料槽及电气控制等六部分组成。气动部分由电磁阀和汽缸组成；物料传送部分由电机和同步传送带组成。电气控制由步进电机和伺服电机双向选择动力源、电磁阀、气缸、开关电源、光电传感器、颜色传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁性传感器等组成。
材料分拣皮带长度为800mm，两端分别装有步进电机和伺服电机双向选择动力源，两个电机电源采用硬保护措施，防止两个动力源同时工作。材料分拣单元设置有四种材料分拣功能，机械手将材料放置于皮带一端，皮带运输材料，材料通过颜色传感器及电容式传感器和电感式传感器检测出材料种类，当检测到传感器种类时，所属气缸就动作，将材料推至指令落料机构上。
3）步进运料皮带单元
步进皮带运料单元主要由步进电机、步进驱动器、皮带、接近传感器等组成，能够进行绝对位置控制、相对位置控制等实验，并能配合机械手材料分拣进行综合实验。
五、PLC控制系统挂箱
控制系统挂箱主要包括PLC主机挂箱、按钮挂箱、变频器挂箱、自控原理挂箱，单片机控制挂箱，挂箱挂挂在实训台前面板上的横条上，通过3号、4号导线与实训台上部的对应插线排相连。
六、单片机控制系统挂箱
单片机控制系统挂箱主要由输入，输出电路，信号调理电路，模数转换电路，隔离电路，通信电路，电源电路等组成。本系统配备光电隔离、继电器控制模块可完成数字I0控制、模拟量测量、模拟量输出、PWM输出控制等相关实验。上位机采用LABVIEW，支持温度、液位闭环控制，步进电机控制等。
七、测控系统实验挂箱
本系统由信号产生电路、信号放大电路、信号处理电路、信号检测转换电路。本实验箱适用于精密仪器、测控技术、仪器等相关专业的教学。
1、DDS信号发生器：输出正弦波、三角波、矩形波,频率范围0.1Hz～2MHz分档连续可调，编码器数字输入，带60MHz数字液晶频率计作输出指示，可作为外部计数，波形幅度0～9VP－P连续可调。
2、交直流数字电压表
真有效值交流毫伏表：测量范围0～20V，分200mV、2V、20V三档，直键开关切换，三位半数显，频带范围10Hz～1MHz，基本测量精度±0.5%±2个字。
3、数字电流表
具有通信接口、具有手动自动量程、工业级柜装48mm*96mm、精度：0.5级，5A档位：4999.9（带1个小数点），显示单位：mA；1000mA档位：999.99(带2个小数点)，显示单位：mA；100mA档位：99.999(带3个小数点)，显示单位：mA。采用透明面板设计，全量程内阻10毫欧。具有工业级485通信。
4、直流稳压电源：±15V/0.5A；±15V/0.5A，±5V/0.5A共六路，每路均有短路保护自动恢复功能。
5、丰富的实验模块
提供通用电路，信号放大电路，窗口比较电路，电阻细分电路单元等模块。
八、液压技术控制系统
本系统配置有液压站，直线液压缸、换向阀等多种运动机构，完成系统实验。
九、实训项目
1、自动检测技术使用实训
2、气动技术应用实训
3、可编程控制器编程实训
4、电气控制电路实训
5、变频器应用实训
5、自动控制技术教学与实训
7、机械系统安装和调试实训
8、工业化工过程控制实训
9、温度控制实训
10、液位控制实训
11、脉冲传感器使用
12、工业热处理炉模拟实训
13、步进电机控制实训
14伺服电机控制实训
15、编码器使用实训
16、信号放大实训
17、电压比较器实训
18、信号运算电路实训
19、幅度调制及解调实训
20、调相电桥实训
21、脉宽调制实训
22、开关电容滤波器实训
23、电阻链分相细分实训
24、锁相环单元实训
25、分频器实训
26、锁相倍频实训
27、灯光闪烁实验
28、跑马灯实验
29、独立按键输入实验
30.光电隔离输入输出实验
31.金属检测实训
32.动态数码管显示实验
33.矩阵键盘接口实训
34.继电器隔离控制实验
35.蜂鸣器演奏实验
36.8255 芯片扩展IO口实验
37.字符型液晶显示模块控制实验
38.液晶显示模块控制实验
39.点阵LED屏汉字显示实验
40.AD转换实验
41.DA转换实验
42.LM35 温度传感器采集实验
43.单总线温度传感器采集实验
44.交直流减速电机控制实验
45.步进电机开环控制实训
46.RS232 通信实验
47.实验数据云系统上传实验
48.手机app实验数据查询实验
49.新浪微博报警实验
50.微信反向控制实验
51.五位半数字电压表设计
52.LabVIEW 软件基础
53.基于LabVIEW的PID运算测试系统
54.LabVIEW 的能源管理监控系统
LGMX-08型 机电液综合实验实训装置是针对机电一体化综合实训装置，由铝合金导轨式实训台、机电一体化、仪表校验与检测、仪表自动化、过程控制、热处理炉控制教学的要求而研发的。设备对象分上下两层，主要包含四大功能部分，分别为液位仪表控制、液位温度控制、热处理控制及运动控制部分。设备结构分为上下两层。下层为液位仪表控制系统、液位温度控制系统、热处理系统。上层为运动控制部分。涵盖了PLC、气动控制、电机传动、电磁铁控制、位置控制、传感器检测等学科，是实际工业现场生产设备的微缩装置。基于多种传感器的检测及旋转编码器的精确定位，多种电机（步进、伺服、普通减速电机、双速电机）控制方式，实现对不同材质、不同颜色物体的分拣，6个方向机械手控制控制；并具有模拟化工过程自动化控制、仪表检测实训、PID调节等多种过程控制方式；装置还具有冶金行业的热处理炉控制方式、能够模拟热处理炉的冶金控制，小车装卸料控制。适合于自动化、电气自动化、电气工程等专业的《运动控制》、《气压系统》、《机电一体化技术》、《检测与转换技术》、《可编程控制技术》、《仪表检测》《传感器技术》《过程控制》《工业自动化》《热处理炉控制》《冶金控制技术》等课程开设实训课。
1、 交流电源：三相 AC 380V±10% 50 Hz；
2、 温度：-10℃~40℃；环境湿度：≤90%（25℃）；
3、 实训桌外形尺寸：长×宽×高=1200mm×800mm×1400mm；
4、 整机消耗：1.5kVA；
5、 安全保护措施：具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准。采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线。
三、液位仪表系统与温度控制系统
液位仪表系统与温度控制系统主要是由上下两个水箱为对象进行的，上水箱作为液位实训实验对象和温度控制系统实验对象。下水箱为储水箱。上下水箱通过阀门控制其互通，上水箱尺寸都为300mm*400mm*350mm ，下水箱尺寸为800mm*500mm*250mm。系统配有1个液位传感器、加热棒、可控硅模块、温度变送器、温度传感器、搅拌电机、变频泵、流量传感器。上水箱采用进口亚克力材料制造，能够直观看到液位变化情况，下水箱采用不锈钢材质制造。
1、液位仪表控制系统
做液位控制实验时，打开变频器电源，通过PLC实训台，变频器改变变频泵的出水大小来控制进入液位水箱的水流量，上水箱液位传感器将测量的值反馈给控制系统（PLC）,PLC通过与液位设定值进行比较判断来控制变频器的频率大小，竟而形成一个一阶闭环控制系统。PLC通过PID控制算法，可以使进出水量相等从而实现液位定值控制。液位传感器及流量计全部采用485通信（或模拟量）方式进行控制。
2、液位温度控制系统
做液位温度控制系统实验时，PLC通过模拟量（4—20MA）控制可控硅加热模块，来调节加热棒的加热速度，温度传感器PT100将检测的温度信号反馈给PLC，PLC通过返回的温度信号来控制加热模块的加热快慢，PLC也可以启动搅拌电机进行搅拌作业，使水温均匀，除此之外，也可以启动变频泵，使水循环流动，做动态温度控制实验。
3、热处理控制系统
热处理系统主要由不锈钢模拟加热炉，加热炉侧面配有观察窗，加热炉固定在铝合金框架上，加热炉配有长度220mm红外石英加热管，旁边配有温度传感器，加热炉框架侧面配有自动门，自动门采用直流电机进行拉伸控制，全部通过PLC进行控制，在加热炉下面配有效行程500mm直线导轨滑台，运料小车放置于滑台上，运料小车运动电机采用双速电机控制，温度变送器采用4-20MA标准信号，电机全部用PLC来进行控制启停与正反转控制及速度控制。
四、多功能运动控制系统
1、整体概述
多功能运动控制系统主要由铝合金导轨式实训台、典型的机电一体化设备的机械部件、机械手模块、传感器分拣单元、电磁阀气动单元、伺服电机、步进电机模块及生产设备实训模块、接线端子排和各种传感器等组成。整体结构采用开放式和拆装式，实训装备用于机械部件组装，可根据现有的机械部件组装生产实训设备，也可添加机械部件组装其他生产实训设备，使整个装备能够灵活的按教学或者实训考核要求组装成具有模拟生产功能的机电一体化设备。模块采用标准结构放置架，互换性强；按照具有生产性功能和整合学习功能的原则确定模块内容，使教学或竞赛时可方便的选择需要的模块。该系统包含了机电一体化专业学习中所涉及的诸如电机驱动、机械传动、气动、触摸屏控制、可编程控制器、传感器，变频调速等多项技术，为学员提供了一个典型的综合实训环境，使学生对过去学过的诸多单科专业和基础知识在这里能得到全面的认识、巩固、综合的训练和实际运用。
1）机械手单元
机械手具有台面横向移动功能，能够对材料分拣皮带进行移动后的废料元件进行抓取存放于指令的地点。左右移动机构采用丝杆直线滑块导轨，采用伺服电机，导轨滑块上放有高度为200mm的机械手伸缩装置，机械手通过气动元件来进行伸缩控制，当电磁阀启动时气缸伸出机械手向前伸出，当电磁阀出气时气缸缩回机械手向下收缩。气缸前端配有气动手指机械元件，当电磁阀打开充气时，气动手指夹住元件，当到达指定地点后，电磁阀关闭时气动手指松开元件。
2）材料材料分拣单元
材料分拣单元主要是由伺服材料分拣装置由气动部分、落料机构、物料传送机构、料槽及电气控制等六部分组成。气动部分由电磁阀和汽缸组成；物料传送部分由电机和同步传送带组成。电气控制由步进电机和伺服电机双向选择动力源、电磁阀、气缸、开关电源、光电传感器、颜色传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁性传感器等组成。
材料分拣皮带长度为800mm，两端分别装有步进电机和伺服电机双向选择动力源，两个电机电源采用硬保护措施，防止两个动力源同时工作。材料分拣单元设置有四种材料分拣功能，机械手将材料放置于皮带一端，皮带运输材料，材料通过颜色传感器及电容式传感器和电感式传感器检测出材料种类，当检测到传感器种类时，所属气缸就动作，将材料推至指令落料机构上。
3）步进运料皮带单元
步进皮带运料单元主要由步进电机、步进驱动器、皮带、接近传感器等组成，能够进行绝对位置控制、相对位置控制等实验，并能配合机械手材料分拣进行综合实验。
五、PLC控制系统挂箱
控制系统挂箱主要包括PLC主机挂箱、按钮挂箱、变频器挂箱、自控原理挂箱，单片机控制挂箱，挂箱挂挂在实训台前面板上的横条上，通过3号、4号导线与实训台上部的对应插线排相连。
| 器件名称 | 规格型号 | 数量 | 备注 |
| PLC挂箱 | CPU224XP DC/DC/RLY | 1套 | |
| PLC挂箱 | EM235 模拟量模块 | 1套 | |
| 变频器挂箱 | 西门子M420变频器 | 1套 | |
| 按钮挂箱 | 正负10V可调模块（带数显），Ø22红绿按钮 | 1套 |
单片机控制系统挂箱主要由输入，输出电路，信号调理电路，模数转换电路，隔离电路，通信电路，电源电路等组成。本系统配备光电隔离、继电器控制模块可完成数字I0控制、模拟量测量、模拟量输出、PWM输出控制等相关实验。上位机采用LABVIEW，支持温度、液位闭环控制，步进电机控制等。
七、测控系统实验挂箱
本系统由信号产生电路、信号放大电路、信号处理电路、信号检测转换电路。本实验箱适用于精密仪器、测控技术、仪器等相关专业的教学。
1、DDS信号发生器：输出正弦波、三角波、矩形波,频率范围0.1Hz～2MHz分档连续可调，编码器数字输入，带60MHz数字液晶频率计作输出指示，可作为外部计数，波形幅度0～9VP－P连续可调。
2、交直流数字电压表
真有效值交流毫伏表：测量范围0～20V，分200mV、2V、20V三档，直键开关切换，三位半数显，频带范围10Hz～1MHz，基本测量精度±0.5%±2个字。
3、数字电流表
具有通信接口、具有手动自动量程、工业级柜装48mm*96mm、精度：0.5级，5A档位：4999.9（带1个小数点），显示单位：mA；1000mA档位：999.99(带2个小数点)，显示单位：mA；100mA档位：99.999(带3个小数点)，显示单位：mA。采用透明面板设计，全量程内阻10毫欧。具有工业级485通信。
4、直流稳压电源：±15V/0.5A；±15V/0.5A，±5V/0.5A共六路，每路均有短路保护自动恢复功能。
5、丰富的实验模块
提供通用电路，信号放大电路，窗口比较电路，电阻细分电路单元等模块。
八、液压技术控制系统
本系统配置有液压站，直线液压缸、换向阀等多种运动机构，完成系统实验。
九、实训项目
1、自动检测技术使用实训
2、气动技术应用实训
3、可编程控制器编程实训
4、电气控制电路实训
5、变频器应用实训
5、自动控制技术教学与实训
7、机械系统安装和调试实训
8、工业化工过程控制实训
9、温度控制实训
10、液位控制实训
11、脉冲传感器使用
12、工业热处理炉模拟实训
13、步进电机控制实训
14伺服电机控制实训
15、编码器使用实训
16、信号放大实训
17、电压比较器实训
18、信号运算电路实训
19、幅度调制及解调实训
20、调相电桥实训
21、脉宽调制实训
22、开关电容滤波器实训
23、电阻链分相细分实训
24、锁相环单元实训
25、分频器实训
26、锁相倍频实训
27、灯光闪烁实验
28、跑马灯实验
29、独立按键输入实验
30.光电隔离输入输出实验
31.金属检测实训
32.动态数码管显示实验
33.矩阵键盘接口实训
34.继电器隔离控制实验
35.蜂鸣器演奏实验
36.8255 芯片扩展IO口实验
37.字符型液晶显示模块控制实验
38.液晶显示模块控制实验
39.点阵LED屏汉字显示实验
40.AD转换实验
41.DA转换实验
42.LM35 温度传感器采集实验
43.单总线温度传感器采集实验
44.交直流减速电机控制实验
45.步进电机开环控制实训
46.RS232 通信实验
47.实验数据云系统上传实验
48.手机app实验数据查询实验
49.新浪微博报警实验
50.微信反向控制实验
51.五位半数字电压表设计
52.LabVIEW 软件基础
53.基于LabVIEW的PID运算测试系统
54.LabVIEW 的能源管理监控系统
