SBK-DGKHB电工维修考核实训装置
一、概 述
电工维修考核实训装置,维修电工技能实训考核装置是根据机械工业职业技能鉴定指导中心组织编写的《机械工人职业技能培训教材》而研发的产品,可对《初级维修电工技术》和《中级维修电工技术》教材中列出的电气控制线路和实用电子线路进行实际操作,能使学生的操作技能得到很好的锻炼与提高。实维修电工技能训装置不仅可作职校学生的实训教学,更是初级、中级维修电工技能考核的理想设备。
1.主体平台
1.1尺寸:W800*D700*H1830mm士10%
1.2平台采用立式结构开放式设计,主体采用40*80型材做骨架,周边采用Q235冷扎钢板做封板,表面静电喷塑处理,整机既坚固耐用,又美观大方。底部装有带脚垫万向轮,万向轮移动时用,可调脚固定时用,移动固定两相宜。顶部安装电源模块,中部为实训区域,依据任务安装不同挂板。
★2.智能物联网模块
2.1功能:实现与各种仪表的数据采集、处理,经过数据处理后上传到服务器平台,同时服务器平台可对物联网模块下达指令,配合扩展板模块实现远程控制。
2.2组成:由物联网云平台、采集通信模组与扩展板组成,其中采集通信模组包括:4G通信模块、网口模块、主控模块、485通信模块以及指示灯模块。扩展板配有4路输入检测与4路输出驱动电路,模块功能参数如下:
2.2.1采集与通信模块
模块通过RS-485接口,利用Modbus RTU协议采集仪表和PLC的数据,核心控制模块通过程序检测数据的长度并保存到对应地址,再将数据按照物联网服务器平台的协议进行打包,然后通过4G模块或网口模块上传到服务器平台进行数据解析并显示,同时服务器平台可以通过相应操作发送报文到4G模块或网口模块,4G模块或网口模块接收到数据后上传到核心控制模块进行命令解析,完成对应的仪器仪表的设定值修改或者对扩展板模块进行数据传输。
物联网底板:该模块作为智能物联网模块的桥梁,上面搭载了24V电源输入端子、3.3V电源转换集成电路、固件更新接口、网络模式切换按钮、两路RS-485接口、与4G模块相兼容的单排母接口、与主控模块兼容的双排母接口、与扩展板相连的排线口、与网口模块相连的过孔以及与指示灯面板相连的通孔与焊盘。该模块设计集成度超高,兼容性好,在产品损坏更换或硬件模块更新时可以直接将模块替换而无需更换底板。
网口模块:该模块采用ARM内核,可以正常工作在工业级温度范围,支持TCP Server、TCP Client、UDP Client、UDP Server、Httpd Client多种工作模式,支持Modbus网关功能。模块用于实现串口到以太网口的数据的双向透明传输,模块内部完成协议转换,数据包,通过简单设置即可指定工作细节。网口参数可以通过内置网页也可以通过设置软件或串口发送AT指令的方式进行设置,一次设置永久保存。采用双网口结构分为外网口与内网口,外网口用于与外网连接将信息发送到云端服务器平台,内网口用于MosbusRTU协议与MosbusTCP协议相互转换,可用于兼容仅支持ModbusTCP协议和网口相连的设备。
4G模块:该模块采用Air720H4GLTE通信模块与STM32L052K8T6控制器相集成的自制模块,Air720模块是一款带分集接收功能的4G多模无线通信模块,该模块支持LTE-TDD/LTE-FDD/TD-SCDMA/WCDMA/GPRS五模。模块支持多输入多输出技术(MIMO)即在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线,使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收,从而降低误码率,改善通信质量。整体的4G模块利用STM32L052K8T6控制器烧录的固件程序实现4G模块自动运行,故障重启,断开连接,参数修改与保存等功能。
核心控制模块:核心控制模块由STM32F407VGT6芯片及外围电路组成,主频可达168MHZ,模块配有程序烧录口,方便调试。模块的固件程序采用了FreeRTOS实时操作系统,具有源码公开、可移植、可裁减、调度策略灵活的特点,可以方便地移植到各种单片机上运行。模块利用FreeRTOS与STM32F407VGT6的DMA功能使各个串口分任务管理,串口收发数据处理效率大大增加。
2.2.2扩展板模块
该模块由4路继电器输出接口,4路输入检测接口,指示灯以及电源接口组成,主要用于配合采集与通讯模块工作,达到服务器平台远程控制继电器输出,从而控制继电器上的用电器通断。
技术参数
额定工作电压:24VDC
额定工作电流:≤300mA
物联网云平台通信:可选择4G移动网络TCP/IP连接和网口TCP/IP连接两种通信方式连接到物联网云平台。
RS485通信:采用标准的ModBusRTU协议,可与PLC、电量表、气量表、温湿度计、埃夫特机器人等仪器仪表进行数据交互。
开关量输入检测:具备4路开关量检测,检测采用光耦隔离的方式,可检测电压最高35V,最大电流50mA。
继电器输出:具备4路继电器输出,可以连接到交流接触器实现低压控制高压电器通断。
系统故障检查与警示:具备故障检查机制,在系统未正常工作时对应面板指示灯熄灭方便工作人员发现问题。
3.电源模块
3.1功能:为实训任务提供各种电源,具有漏电保护、过流保护、短路保护、接地保护等。
3.2尺寸:W718*D98*H158mm±10%
3.3结构:由箱体和面板组成,采用Q235冷钢板折弯后焊接而成,表面静电喷塑处理,文字符采用现代UV打印技术处理,使面板标识清晰且经久耐用。
3.3.1直流电源:DC24V/6.5A,带短路保护及自动恢复功能;
3.3.2两组交流电源输出;AC380V、AC220V,采用安全端子及螺钉端子两种输出方式,方便不同方式接线。
电源输出区域设计有透明安全防护罩,提高用电的安全性。防护罩开合角度大于110度,出线孔为拱门型设计。
4.PLC电气控制挂板
4.1功能:挂板集成安装有PLC控制器、触摸屏、变频器、伺服系统、步进系统、指示灯按钮模块等,所有器件端口引至接线端子,配合环形传送分拣任务模型,完成接线、编程、调试等实训。
4.2尺寸:W719*D40*H1490mm±10%(不含器件)
4.3结构:挂板采用二横二竖通用网孔设计,2.0mm厚Q235冷轧钢板折弯后焊接而成,表面静电喷塑处理。
4.4主要器件参数:
4.4.1PLC模块
CPU1214C DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI
数字量输入输出模块:8输入24V DC/ 8输出继电器
4.4.2触摸屏
液晶屏:不小于7"TFT液晶屏,分辨率不低于(800X480)
CPU主板:Cortex-A8 CPU为核心(主频600MHz)
触摸屏:四线电阻式
内存:不低于128M SDRAM,HK/HS具备图形加速
存储设备128M NAND Flash,HK/HS软件支持大数据储存
接口:1×RS232,1×RS485,2×USB (1主1从),1×以太网口
安装方式:嵌入式安装
电源:DC24V/30W
总体尺寸:226.5mm×163mm×36mm,±10%
4.4.3变频器
命令源:操作面板给定、控制端子给定、串行通讯口给定等
输入端子:4个数字输入端子
输出端子:1个继电器输出端子,1个模拟量输出端子,支持0-10V
电压输出
显示面板:LED显示
保护功能:上电电机短路检测、输入输出缺相保护、过流保护、欠压保护、过热保护等
环境温度:-10°C~±50°C
防护等级:IP20
4.4.4伺服系统
主电路电源:单相AC200V-240V,±%50/60Hz;
连续输出电流:1.6A ;
最大输出电流:5.8A;
4.4.5步进系统
名称:两相数字式步进驱动器
驱动电压:20-50VDV
适配电流：≤3A
保护功能:具有过流、过压、欠压等保护
指示灯按钮模块
采用Q235冷轧钢板折弯后焊接而成,表面静电喷塑处理,文字符采用现代丝印技术处理,使面板标识清晰且经久耐用。
安装有自复平钮4个、旋钮2个、信号指示灯6个,端口引至接线端子。
★5.环形传送分拣任务模型(核心产品)
5.1功能:该任务模拟生产线自动化控制,变频器控制输送带电机实现调速功能;通过光纤、光电、金属、等多种传感器检测,PLC控制多种气缸动作完成上料、分拣、搬运、入仓等多种功能。同时为方便教学实训,端口采用全开放设计。
5.2尺寸:约L710mm*W554mm*H391mm,±10%
5.3结构:模型底板由8mm厚铝板加工氧化而成,装有四个黑色铸铝拉手,方便搬运。底板上方有环形输送带、气动机械手、搬运龙门架、分拣机构、变频电机、伺服电机、步进电机、多种传感器及气缸等组成。
5.4主要器件参数:
5.4.1三相交流减速电机
额定电压: 380V
功率:25W
减速比:1:50
5.4.2伺服电机
额定功率: 0.1kW;
额定转矩:0.32Nm;
额定电流:1.3A;
额定转速:3000;
电压:220V;
编码器类型:23bit多圈绝对值编码器
5.4.3步进电机
额定电压:3V
额定电流:2A
步角距:1.8°
电机长度:49mm
保持转矩:0.48N.m
电机线数:4线
步距精度:5%
绝缘电阻:100MQ Min 500VDC
耐压:500V AC Iminute
径向跳动:最大0.02mm(450g负载)
轴向跳动:最大0.08mm(450g负载)
5.4.4数字光纤传感器
1)电源电压:12V至24VDC±10%
2)控制输出:NPN型
3)保护电路:电源具有逆电极保护、输出具有过流保护、过电压保护功能
4)输出功能:LIGHT-ON/DARK-ON(开关选择)
5)延时功能:断开延时计时器/开启延时计时器/单次计时器
6)响应时间:50μs(HIGH SPEED)/250μs(FINF)1ms(SUOER)/16ms (MEGA)。
5.4.5光纤头
检测距离:20至190mm
最小弯曲半径:R20。
5.4.6金属传感器
检测头尺寸:M18
检测距离:10mm±10%,
设定距离:0-8mm,
电源电压:DC12-24V,
输出NPN格式;
5.4.7圆柱型光电传感器
控制输出:NPN型,
检测范围:不低于11cm,
反应时间:最迟1.5ms,
电源电压:12V至24VDC±10%。
★6、仿真软件包
数字孪生仿真系统
6.1功能:
信息化虚拟仿真上位机,交互式软件接口实现与下位机通讯。采用软件建模及上位机界面设计,实现与下位机的通讯功能(USB、Wifi、以太网协议),实现上位机的虚拟仿真。将设备的PLC控制程序下载到真实PLC中,3D仿真模型和仿真数据驱动器取代实物设备受PLC程序控制并反馈相关的传感器信号。仿真模型接收数据后驱动3D模型运行,运行中机构对应的传感器等信息通过仿真驱动器IO输出端输出到PLC及自动化控制系统的输入端。
仿真数据驱动器通过IO输入端采集送料模型、机械手搬运模型、物料传送分拣模型的输出控制信息,将输出控制信息通过USB通信传送给上位机仿真模型
1)6.1.1数字孪生仿真软件模型包括：
① 颗粒上料单元自动化工作站,包括工作台,型材台面,上料筒2个颗粒推送气缸2个,双皮带分拣输送带1条,双工位旋转吸料机构1个,瓶子上料输送带1条,填装输送皮带1条,填装气动定位机构1个。
② 盖拧盖单元自动化工作站,包括工作台,型材台面,加盖机构1个,拧盖机构1个,输送带1条,定位机构2个。
③ 检测分拣自动化工作站,包括工作台,型材台面,龙门检测机构1个,不合格品分拣机构1个,输送带1条,定位机构1个。
④ 立体仓库自动化工作站,包括工作台,型材台面,仓库构架1个,2轴垛机机构1个。
⑤ 其他数字孪生仿真软件模型：
三层电梯控制
自动售货机
机械手
自动门
天塔之光
全自动洗衣机
自动成型机
红绿灯
装配流水线
四路抢答器
音乐喷泉
轧钢机
邮件分拣
物料分拣
多级传输
八段码显示
多种液体混合
双面铣床
电镀槽
交流电机正反转控制
小车运动
搅拌站
汽车灯光控制
汽车火花塞点火控制
加工中心控制
隧道监控
自动扶梯
CA6140普通车床PLC改造控制
X62W万能铣床PLC改造控制
T68卧式镗床PLC改造控制
M7120平面磨床PLC改造控制
Z3050摇臂钻床PLC改造控制
电动葫芦PLC改造控制
Z35摇臂钻床PLC改造控制
M1432A万能外圆磨床PLC改造控制
6.1.2仿真驱动器主机:
电源:DC24V,<200mA
数字I/0:8路输入、8路输出均兼容PNP和NPN接线方式
模拟I/0:2路输入4-20mA、2路输出4-20mA/0-10V
状态指示:电源指示、I/0状态指示、通讯状态指示
支持通讯接口:支持RS485、以太网、USB
通讯波特率:115200
嵌入式系统:内置μC/0S-III嵌入式系统
控制芯片:ARM Cortex-M3
尺寸:180*98*50mm±10%
6.1.3仿真驱动器扩展板:
电源:DC24V,≤300mA
输入端口:2路高速脉冲输入,16路开关量输入,兼容PNP和NPN接线方式
输出端口:16路开关量输出,兼容PNP和NPN接线方式
连接方式:接线端子排、37Pin快速插头
状态指示:电源指示、I/0状态指示、通讯状态指示
通讯接口:RS485
I/0扩展:32路40Pin快速插头
嵌入式系统:内置μC/0S-III嵌入式系统
控制芯片:ARM Cortex-M3
尺寸:200*110*60mm±10%
7.电力拖动挂板
7.1功能:采用万能网孔板开放式设计,自由组合的思路,平台配套电力拖动实训套件箱,学员根据实训项目的要求,选取器件,组合成相应的实训电路,完成电力拖动线路安装、接线、调试及工艺整理实训;
7.2尺寸:W719*D40*H1490mm±10%(不含器件)
结构:挂板采用二横二坚通用网孔设计,2.0mm厚Q235冷轧钢板折弯焊接而成,表面静电喷塑处理。
8.电动机组
8.1功能:底板采用Q235冷扎钢板折弯后焊接而成,表面静电喷塑处理,底板安装有三相异步电动机及双速电动机,电动机引线采用高绝缘性安全型接线柱引出,以便于学员接线。装有两个黑色铸铝拉手,方便搬运。在设备中作为电路负载模块使用。
8.2尺寸:W600*D260*H160mm±10%(含器件)
8.3主要器件参数
8.3.1三相异步电动机3台
电压:380V
功率:≥180W
频率:50HZ
接法:Y/△
电流:0.4A
转速:≥1400r/min
8.3.2双速电机1台
电压:380V
频率:50HZ
接法:Y Y/△
电流:0.7A
转速:≥1400/700r/min
9.故障设置挂板
9.1功能:故障设置挂板选取的电路是模仿真实的工业生产控制系统,其中包含了装料、加热、冷却和卸料工序。该模块可以预设故障,学员根据工艺流程,进行故障诊断与排除。
9.2尺寸:W719*D40*H1490mm,±10%(不含器件)
9.3结构:挂板采用二横二竖通用网孔设计,2.0mm厚Q235冷轧钢板折弯后焊接而成,表面静电喷塑处理。挂板集成安装有传感器模块、故障设置模块、指法灯按钮模块、交流接触器、中间继电器、正反转控制器、电机断路器、开关电源、时间继电器等。
★10.直流调速模
10.1功能:直流调速模块采用测速发电机反馈电压和给定电压形成闭环调速系统,调速系统由给定电压、转速负反馈、放大电路、触发产生电路及主电路组成。直流调速PCB线路板采用插放式设计,方便学员取出。学员根据功能要求进行测量分析,完成故障诊断与排除。
10.2尺寸:L600*W300*H200mm±10%
10.3主要器件:
10.3.1闭环直流调速PCB线路板
10.3.2永磁直流电动机-永磁测速发电机组
10.3.3数字显示系统
10.3.4透明防护罩
11.电脑桌
11.1功能:单工位设计,用于放置编程电脑,方便学员实训使用。
11.2尺寸:L600mm×W700mm×H780mm±10%
11.3桌身:桌身采用Q235冷轧钢板折弯焊接而成,桌体底装有带刹车万向轮,移动和固定两相宜,方便调整设备的摆放位置。
11.4台面:采用25mm厚高密度中纤板外贴防火板,PVC截面封边,桌边鸭嘴型设计,台面具有耐磨、耐热、耐污及易清洁等特点。
12.装配桌
12.1功能:由桌身、工具柜、台面组成,用于电气及机械结构的装配平台。
12.2尺寸:L1500mm×W700mm×H780mm±10%
12.3桌身:采用冷轧钢板折弯焊接而成,喷塑后组装连接,装配桌预设电源插座扩展孔,依据用途可加装电源插座。整个装配桌可随意拆装,方便运输安装。
12.4工具柜:采用冷轧钢板折弯焊接而成,工具柜有多个抽屉可储藏工具,放置于装配桌底部一侧。
台面:采用25mm厚高密度中纤板外贴防火板,PVC截面封边,台面具有耐磨、耐热、耐污及易清洁等特点。
13.编程仿真工作站
13.1 Cpu:>i7-12700
内存:≥16G
硬盘:≥1T
正版系统
屏幕:≥21.5英寸
14.培训资源包
14.1设备使用说明书
系统介绍
使用说明
安全事项
设备维护
设备安装
应用软件的介绍
14.2培训项目
14.2.1 PLC电气控制实训内容
触摸屏的工程创建、编辑与下载操作
触摸屏的离线模拟应用
触摸屏的输入输出位元件应用
触摸屏的输入输出字元件应用
触摸屏的XY曲线图形元件应用
触摸屏的动画元件应用
触摸屏的数值、文本输入显示元件应用
触摸屏的报警信息、事件登录等元件的应用
触摸屏的定时器等元件的应用
触摸屏的系统综合应用
步进电机驱动器的接线与调试
步进电机驱动器参数的设置
步进电机驱动器与PLC的脉冲定位控制
伺服电机驱动器的接线与调试
伺服电机驱动器参数的设置
伺服电机驱动器与PLC的脉冲定位控制
变频器控制电机的接线与调试
变频器参数的设置
变频器控制环形传送分拣任务模型多段速运行
环形传送分拣任务模型接线与调试
环形传送分拣任务模型运行控制程序设计
PLC、触摸屏、变频器、伺服系统综合应用实训
14.2.2电力拖动部分实训内容
接触器点动正转控制电路安装与调试
接触器自锁正转控制线路安装与调试
具有过载保护的接触器正转控制线路安装与调试
点动与连续混合正转控制线路安装与调试
两地正转控制电路安装与调试
一个按钮启动、停止控制电路安装与调试
接触器联锁正、反转控制线路安装与调试
接触器双重联锁正、反转控制线路安装与调试
位置控制线路安装与调试
自动循环控制线路安装与调试
接触器联锁的自动往返控制电路安装与调试
顺序启动逆序停止控制电路安装与调试
按钮、接触器控制Y-降压启动电路安装与调试
按钮、接触器控制双速电动机电路安装与调试
带有点动的自动往返控制电路安装与调试
双速电机(从低速到高速)自动控制电路安装与调试
电葫芦电气控制电路安装与调试
小车自动往返、延时停止控制电路安装与调试
点动、连续、停止延时自动往返控制电路安装与调试
13.配套教学资源（具有软件著作权,配1个登录帐号）
1）本系统是互通教学多元化管理平台,将用户传统的各个平台系统实施整合,集中互通管理,解决多平台、多账号难以管理、数据库分散无法集中统计等问题。系统包含了：在线教务管理系统、在线课程资源管理平台、在线习题库平台、在线考试考核平台、线上视频课程管理平台及线上虚拟仿真教学管理平台,真正意义的一站互通数据集中统计！
2）课程资源：多个微课视频实拍采集教学视频素材,后期影视包装,片头10秒左右,片尾5秒左右,视频尺寸不低于1920*1080,视频格式MP4、FLV等；多个虚拟仿真内容采用unity引擎开发,在pc端win系统上运行（win7、win8、win10,注不包含win xp）软件。
3）为了教学的统一性要求在线教育平台与实训装置是同一个生产商！
4）部分微课内容举例：
学习项目 |
学习任务 |
参考课时 |
项目一、三相异步电动机启动线路制作、调试与故障排除 |
任务一：识别低压电器及异步电动机 |
2 |
任务二：点动与自锁正转控制线路的实施 |
12 |
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任务三：联锁正反转控制线路的实施与检测 |
12 |
|
任务四：Y-△降压启动控制线路分析与接线 |
6 |
|
任务五：三相异步电动机顺序控制线路安装与测试 |
6 |
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项目二三相异步电动机行程控制线路的设计及实施 |
任务一：电动葫芦控制线路设计及实施 |
6 |
任务二：工作台自动往返线路设计及实施 |
4 |
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项目三三相异步电动机制动控制线路分析设计及实施 |
任务一：三相异步电动机反接制动控制线路安装与测试 |
4 |
任务二：三相异步电动机能耗制动控制线路安装与测试 |
4 |
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项目四卷帘门控制电路的安装、调试及故障排除 |
任务一：卷帘门控制电路的安装、调试及故障排除 |
10 |
任务二：卷帘门PLC控制电路设计 |
4 |
|
任务三：卷帘门PLC控制控制程序设计与调试 |
6 |
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项目五传送带送料装置控制线路的安装、调试及故障排除 |
任务一：传送带送料装置控制电路安装、调试及故障排除 |
10 |
任务二：用PLC技术实现传送带送料装置控制 |
4 |
|
任务三：编写调试PLC程序及系统总调试 |
6 |
