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工業(yè)全數字直流調速系統(tǒng)實訓平臺
一、產品概述
“工業(yè)全數字直流調速系統(tǒng)實訓平臺”依據高等院校新統(tǒng)編教材《電力拖動自動控制系統(tǒng)》(上海大學陳伯時編著)、《直流調速》等教材大綱的要求，配合為高等院校、職業(yè)培訓技術院校相關專業(yè)進行有關電力拖動自動控制系統(tǒng)課程的實訓而推出的一個現代化實訓產品,設計時充分考慮了目前國內實訓室的現狀和發(fā)展趨勢，精心研制而成。在同類產品具有結構合理、功能完善、可靠性好、性價比高的優(yōu)點。
二、系統(tǒng)特點
1.網絡化：網絡化是當今世界的主流，如今的直流調速器不僅可通過調速主機上傳統(tǒng)數字量、模擬量的I/O點來實現對直流電機的控制，還能通過現場總線技術或工業(yè)以太網實現對調速器、PLC等信息資源進行共享和控制，避免單機設備因缺乏信息資源的共享而造成“自動化孤島效應”，甚至還可以利用計算機與其聯(lián)網，通過組態(tài)軟件在計算機組態(tài)，完成對實訓裝置的遠程監(jiān)控。
2.工業(yè)化：傳統(tǒng)教學實訓設備只是純粹完成學校驗證性實訓而刻意設計制造的產品，造成學生畢業(yè)后與所接觸的工業(yè)實際產品大相徑庭，故現場化的教育方式十分重要，本裝置直接選用工業(yè)級產品，和目前新工業(yè)技術產品相符，完全符合工業(yè)應用標準。
3.開放性：開放式教學的目的，主要是提高學生的動手能力，本裝置中調速器的所有硬件電路均以結構框形式在實訓面板上作了詳盡的描繪，相應I/O點通過專用弱電端子全部引出，學生可以選用專用實訓導線方便靈活地自由接線組合。
4.先進性：本裝置選用的直流調速器是選用當今新工業(yè)產品，它以兩個高效率的CPU為核心，融入了功能強大而又豐富的控制、運算和通信處理軟件，使得以前在模擬直流調速驅動裝置中實現的復雜調速拖動控制在本實訓模塊上都可變得輕而易舉地實現。本實訓裝置除了可進行一般的調壓調速、弱磁升速等常規(guī)直流電機速度控制實訓外，增加工藝板后還可實現各種復雜傳動控制要求的實訓，如張力、位置、繞線、卷取、擺動等控制。
5.多樣化：為盡可能反映目前電機加載方式的優(yōu)缺點及多樣化，我們可以提供多達三種的電機加載方式，包括利用發(fā)電機加載、渦流測功機加載以及磁粉制動器加載，每種加載方式各有優(yōu)缺點，教師可以根據學校教學目的的不同，靈活選擇加載方式。
三、技術性能
1.輸入電源: 三相四線(或三相五線) ～380V±10% 50Hz
2.工作環(huán)境: 溫度-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%（25℃）海拔＜4000m
3.裝置容量：＜2.0kVA
4.外形尺寸：175cm×73cm×157cm
四、系統(tǒng)組成
(一) DW01電源、儀器控制屏
控制屏為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，鋁質面板。為實驗提供交流電源、高壓直流電源、低壓直流電源及各種測試儀表等。具體功能如下：
1、主控功能板
(1) 三相四線電源輸入，經漏電保護器后，經過總開關,由接觸器通過起、停按鈕進行操作；
(2) 設有450V指針式交流電壓表三只，指示電源輸入的三相電壓；
(3) 定時器兼報警記錄儀（服務管理器），平時作為時鐘使用，具有設定實驗時間、定時報警、切斷電源等功能；還可以自動記錄由于接線或操作錯誤所造成的漏電告警、儀表超量程告警總次數, 為學生實驗技能的考核提供一個統(tǒng)一的標準。
2、交、直流電源
(1) 勵磁電源：直流220V/0.5A，具有短路保護。
(2) 電樞電源：直流0～220V/2A連續(xù)可調電源一路，具有短路保護。
(3) 直流可調穩(wěn)壓電源：0-30V/2A，具有短路軟截止自動恢復保護功能。
(4) 交流電源：設有單相調壓器一組，可得到交流0～250V可調電壓；
3、交、直流儀表
(1) 交流電壓表：0～500V帶鏡面交流電壓表一只，精度1.0級。
(2) 交流電壓表：0～5A帶鏡面交流電流表一只，精度1.0級，具有超量程報警、指示、切斷總電源等功能。
(3) 功率、功率因數表：由微電腦、高精度A/D轉換芯片和全數顯電路構成。通過鍵控、數顯窗口實現人機對話功能控制模式。為了提高測量范圍和測試精度，在硬、軟件上均分八檔區(qū)域，自動判斷、自動換檔。功率測量精度1.0級，電壓、電流量程分別為450V、5A，測量功率因數時還能自動判斷負載性質（感性顯示“L”，容性顯示“C”，純電阻不顯示），可儲存15組數據，供隨時查閱。
(4) 直流電壓表：直流數字電壓表1只，測量范圍0～300V，三位半數顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級。
(5) 直流電流表：直流數字電流表1只，測量范圍為0～5A，三位半數顯，精度0.5級，具有超量程報警、指示、切斷總電源等功能。
（二）實驗桌
實驗桌為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，桌面為防火、防水、而磨高密度板、結構堅固，造型美觀大方。桌子左右各設有兩個抽屜（帶鎖）。
五、實訓組件
1.電機導軌、光碼盤測速系統(tǒng)及數顯轉速表
包括日本歐姆龍1024光電編碼器及固定電機的不銹鋼導軌等。不銹鋼導軌平整度好，無應力變形，加工精細，同心度好，互換性好，能保證電機與電機、電機與測功機之間連接的同心度不超過±5絲，電機運行噪聲小，實訓參數典型，能較好滿足實訓要求。在導軌面板上設有五位數顯轉速表，顯示當前轉速；同時設有光電編碼信號輸出，包括A、B兩個通道，與調速主機配合完成速度閉環(huán)及定位的功能。
2. 工業(yè)觸摸屏
觸摸屏作為人機對話界面，即可對使用設備進行監(jiān)測，還可以對設備進行簡單控制，故在工業(yè)現場廣泛使用，本裝置選用工業(yè)現場的產品，液晶屏幕尺寸為7寸MCGS7062彩色屏幕。觸摸屏帶有兩種通訊口，*個為RS232通訊口，第二個為RS485通訊口。
3.S7-200 PLC可編程控制器
PLC在工業(yè)控制系統(tǒng)中，處于核心的位置，為保證性能上的強大，選用西門子的S7-200 CPU226的PLC可編程控制器，AC 電源，24路數字量輸入16路繼電器輸出，16/24 KB代碼/10 KB數據，2個PPI/自由端口。EM235 （4路模擬量輸出1路量輸入），可供教師完成畢業(yè)設計或研究生課題等。
4.直流調速器
采用英國歐陸驅動器器件公司歐陸514C，2/4象限運行，正負調速給定，模擬輸入，調速時使能數字輸入，電機熱敏電阻或精密溫度傳感器輸入，電流給定的模擬輸入或輸出，反向給定綜合模擬輸出，＋24V電源輸出。
5.交流流調速器
采用西門子MM440 0.75KW變頻調速器?？刂乒δ埽壕€性v/f控制，平方v/f控制，可編程多點設定v/f控制，磁通電流控制免測速矢量控制，閉環(huán)矢量控制，閉環(huán)轉矩控制，節(jié)能控制模式；數字量輸入6個，模擬量輸入2個，模擬量輸出2個，繼電器輸出3個； 內置PID控制器，參數自整定；可選PROFIBUS-DP/Device-Net通訊模塊；
6.實訓元器件
該掛件上裝有16個鈕子開關、3個可調電位器、一路+24V/1.5A的直流電源。
7.三相可調電阻器(三組90Ω×2/1.3A瓷盤電阻)
8.FCDJ-1直流電動機
9.FCDJ-2直流發(fā)電機
10.FCDJ-3三相異步電動機
11.系統(tǒng)軟件：本裝置提供三類軟件，*類是直流調速主機的配置軟件，完成對主機各參數設置及修改；第二類是編程軟件，包括PLC的編程軟件等；第三類為工控組態(tài)軟件，完成對設備的監(jiān)控；軟件可根據老師的要求靈活進行選擇。
12.實訓連接線：根據不同實訓項目的特點，配備兩種不同的實訓聯(lián)接線，強電部分采用高可靠護套結構手 插連接線（不存在任何觸電的可能），里面采用無氧銅抽絲而成頭發(fā)絲般細的多股線，達到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，具有柔軟、耐壓高、強度大、防硬化、韌性好等優(yōu)點，插頭采用實芯銅質件外套鈹輕銅彈片，接觸安全可靠；弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結構聯(lián)接線，兩種導線都只能配合相應內孔的插座，這樣大大提高了實訓的安全及合理性。
五、實訓項目
直流調速實訓
1、工控組態(tài)軟件編程
2、西門子S7-200可編程控制器(PLC)
3、工業(yè)觸摸屏編程
4、了解直流調速控制系統(tǒng)的原理
5、邏輯無環(huán)流可逆直流調速系統(tǒng)
6、PLC、直流調速器組成的調速系統(tǒng)
7、觸摸屏、直流調速器組成的調速系統(tǒng)
8、基于組態(tài)軟件通訊方式的PLC、直流調速器組成的調速系統(tǒng)
交流調速實訓
1.變頻器功能參數設置與操作
2.變頻器報警與保護功能
3.多段速度選擇變頻調速
4.外部端子點動控制
5.外部端子遙控控制
6.控制電機運行時間操作
7.控制電機正反轉運動控制
8.電壓/電流監(jiān)視器信號輸出及顯示 9.瞬間停電變頻器參數設定
10.外部模擬量（電壓/電流）變頻調速
11.基于變頻調速的RS485通信
12.變頻恒壓供水模擬控制
13.基于組態(tài)軟件的三相異步電機的變頻調速實時曲線
14. 基于組態(tài)軟件的三相異步電機變頻調速時電壓、電流、功率、轉速實時采集顯示
15.基于通訊方式的PLC、交流變頻器組成的調速系統(tǒng)
16.基于通訊方式的PLC、觸摸屏、交流變頻器組成的調速系統(tǒng)
“工業(yè)全數字直流調速系統(tǒng)實訓平臺”依據高等院校新統(tǒng)編教材《電力拖動自動控制系統(tǒng)》(上海大學陳伯時編著)、《直流調速》等教材大綱的要求，配合為高等院校、職業(yè)培訓技術院校相關專業(yè)進行有關電力拖動自動控制系統(tǒng)課程的實訓而推出的一個現代化實訓產品,設計時充分考慮了目前國內實訓室的現狀和發(fā)展趨勢，精心研制而成。在同類產品具有結構合理、功能完善、可靠性好、性價比高的優(yōu)點。
二、系統(tǒng)特點
1.網絡化：網絡化是當今世界的主流，如今的直流調速器不僅可通過調速主機上傳統(tǒng)數字量、模擬量的I/O點來實現對直流電機的控制，還能通過現場總線技術或工業(yè)以太網實現對調速器、PLC等信息資源進行共享和控制，避免單機設備因缺乏信息資源的共享而造成“自動化孤島效應”，甚至還可以利用計算機與其聯(lián)網，通過組態(tài)軟件在計算機組態(tài)，完成對實訓裝置的遠程監(jiān)控。
2.工業(yè)化：傳統(tǒng)教學實訓設備只是純粹完成學校驗證性實訓而刻意設計制造的產品，造成學生畢業(yè)后與所接觸的工業(yè)實際產品大相徑庭，故現場化的教育方式十分重要，本裝置直接選用工業(yè)級產品，和目前新工業(yè)技術產品相符，完全符合工業(yè)應用標準。
3.開放性：開放式教學的目的，主要是提高學生的動手能力，本裝置中調速器的所有硬件電路均以結構框形式在實訓面板上作了詳盡的描繪，相應I/O點通過專用弱電端子全部引出，學生可以選用專用實訓導線方便靈活地自由接線組合。
4.先進性：本裝置選用的直流調速器是選用當今新工業(yè)產品，它以兩個高效率的CPU為核心，融入了功能強大而又豐富的控制、運算和通信處理軟件，使得以前在模擬直流調速驅動裝置中實現的復雜調速拖動控制在本實訓模塊上都可變得輕而易舉地實現。本實訓裝置除了可進行一般的調壓調速、弱磁升速等常規(guī)直流電機速度控制實訓外，增加工藝板后還可實現各種復雜傳動控制要求的實訓，如張力、位置、繞線、卷取、擺動等控制。
5.多樣化：為盡可能反映目前電機加載方式的優(yōu)缺點及多樣化，我們可以提供多達三種的電機加載方式，包括利用發(fā)電機加載、渦流測功機加載以及磁粉制動器加載，每種加載方式各有優(yōu)缺點，教師可以根據學校教學目的的不同，靈活選擇加載方式。
三、技術性能
1.輸入電源: 三相四線(或三相五線) ～380V±10% 50Hz
2.工作環(huán)境: 溫度-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%（25℃）海拔＜4000m
3.裝置容量：＜2.0kVA
4.外形尺寸：175cm×73cm×157cm
四、系統(tǒng)組成
(一) DW01電源、儀器控制屏
控制屏為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，鋁質面板。為實驗提供交流電源、高壓直流電源、低壓直流電源及各種測試儀表等。具體功能如下：
1、主控功能板
(1) 三相四線電源輸入，經漏電保護器后，經過總開關,由接觸器通過起、停按鈕進行操作；
(2) 設有450V指針式交流電壓表三只，指示電源輸入的三相電壓；
(3) 定時器兼報警記錄儀（服務管理器），平時作為時鐘使用，具有設定實驗時間、定時報警、切斷電源等功能；還可以自動記錄由于接線或操作錯誤所造成的漏電告警、儀表超量程告警總次數, 為學生實驗技能的考核提供一個統(tǒng)一的標準。
2、交、直流電源
(1) 勵磁電源：直流220V/0.5A，具有短路保護。
(2) 電樞電源：直流0～220V/2A連續(xù)可調電源一路，具有短路保護。
(3) 直流可調穩(wěn)壓電源：0-30V/2A，具有短路軟截止自動恢復保護功能。
(4) 交流電源：設有單相調壓器一組，可得到交流0～250V可調電壓；
3、交、直流儀表
(1) 交流電壓表：0～500V帶鏡面交流電壓表一只，精度1.0級。
(2) 交流電壓表：0～5A帶鏡面交流電流表一只，精度1.0級，具有超量程報警、指示、切斷總電源等功能。
(3) 功率、功率因數表：由微電腦、高精度A/D轉換芯片和全數顯電路構成。通過鍵控、數顯窗口實現人機對話功能控制模式。為了提高測量范圍和測試精度，在硬、軟件上均分八檔區(qū)域，自動判斷、自動換檔。功率測量精度1.0級，電壓、電流量程分別為450V、5A，測量功率因數時還能自動判斷負載性質（感性顯示“L”，容性顯示“C”，純電阻不顯示），可儲存15組數據，供隨時查閱。
(4) 直流電壓表：直流數字電壓表1只，測量范圍0～300V，三位半數顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級。
(5) 直流電流表：直流數字電流表1只，測量范圍為0～5A，三位半數顯，精度0.5級，具有超量程報警、指示、切斷總電源等功能。
（二）實驗桌
實驗桌為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，桌面為防火、防水、而磨高密度板、結構堅固，造型美觀大方。桌子左右各設有兩個抽屜（帶鎖）。
五、實訓組件
1.電機導軌、光碼盤測速系統(tǒng)及數顯轉速表
包括日本歐姆龍1024光電編碼器及固定電機的不銹鋼導軌等。不銹鋼導軌平整度好，無應力變形，加工精細，同心度好，互換性好，能保證電機與電機、電機與測功機之間連接的同心度不超過±5絲，電機運行噪聲小，實訓參數典型，能較好滿足實訓要求。在導軌面板上設有五位數顯轉速表，顯示當前轉速；同時設有光電編碼信號輸出，包括A、B兩個通道，與調速主機配合完成速度閉環(huán)及定位的功能。
2. 工業(yè)觸摸屏
觸摸屏作為人機對話界面，即可對使用設備進行監(jiān)測，還可以對設備進行簡單控制，故在工業(yè)現場廣泛使用，本裝置選用工業(yè)現場的產品，液晶屏幕尺寸為7寸MCGS7062彩色屏幕。觸摸屏帶有兩種通訊口，*個為RS232通訊口，第二個為RS485通訊口。
3.S7-200 PLC可編程控制器
PLC在工業(yè)控制系統(tǒng)中，處于核心的位置，為保證性能上的強大，選用西門子的S7-200 CPU226的PLC可編程控制器，AC 電源，24路數字量輸入16路繼電器輸出，16/24 KB代碼/10 KB數據，2個PPI/自由端口。EM235 （4路模擬量輸出1路量輸入），可供教師完成畢業(yè)設計或研究生課題等。
4.直流調速器
采用英國歐陸驅動器器件公司歐陸514C，2/4象限運行，正負調速給定，模擬輸入，調速時使能數字輸入，電機熱敏電阻或精密溫度傳感器輸入，電流給定的模擬輸入或輸出，反向給定綜合模擬輸出，＋24V電源輸出。
5.交流流調速器
采用西門子MM440 0.75KW變頻調速器?？刂乒δ埽壕€性v/f控制，平方v/f控制，可編程多點設定v/f控制，磁通電流控制免測速矢量控制，閉環(huán)矢量控制，閉環(huán)轉矩控制，節(jié)能控制模式；數字量輸入6個，模擬量輸入2個，模擬量輸出2個，繼電器輸出3個； 內置PID控制器，參數自整定；可選PROFIBUS-DP/Device-Net通訊模塊；
6.實訓元器件
該掛件上裝有16個鈕子開關、3個可調電位器、一路+24V/1.5A的直流電源。
7.三相可調電阻器(三組90Ω×2/1.3A瓷盤電阻)
8.FCDJ-1直流電動機
9.FCDJ-2直流發(fā)電機
10.FCDJ-3三相異步電動機
11.系統(tǒng)軟件：本裝置提供三類軟件，*類是直流調速主機的配置軟件，完成對主機各參數設置及修改；第二類是編程軟件，包括PLC的編程軟件等；第三類為工控組態(tài)軟件，完成對設備的監(jiān)控；軟件可根據老師的要求靈活進行選擇。
12.實訓連接線：根據不同實訓項目的特點，配備兩種不同的實訓聯(lián)接線，強電部分采用高可靠護套結構手 插連接線（不存在任何觸電的可能），里面采用無氧銅抽絲而成頭發(fā)絲般細的多股線，達到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，具有柔軟、耐壓高、強度大、防硬化、韌性好等優(yōu)點，插頭采用實芯銅質件外套鈹輕銅彈片，接觸安全可靠；弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結構聯(lián)接線，兩種導線都只能配合相應內孔的插座，這樣大大提高了實訓的安全及合理性。
五、實訓項目
直流調速實訓
1、工控組態(tài)軟件編程
2、西門子S7-200可編程控制器(PLC)
3、工業(yè)觸摸屏編程
4、了解直流調速控制系統(tǒng)的原理
5、邏輯無環(huán)流可逆直流調速系統(tǒng)
6、PLC、直流調速器組成的調速系統(tǒng)
7、觸摸屏、直流調速器組成的調速系統(tǒng)
8、基于組態(tài)軟件通訊方式的PLC、直流調速器組成的調速系統(tǒng)
交流調速實訓
1.變頻器功能參數設置與操作
2.變頻器報警與保護功能
3.多段速度選擇變頻調速
4.外部端子點動控制
5.外部端子遙控控制
6.控制電機運行時間操作
7.控制電機正反轉運動控制
8.電壓/電流監(jiān)視器信號輸出及顯示 9.瞬間停電變頻器參數設定
10.外部模擬量（電壓/電流）變頻調速
11.基于變頻調速的RS485通信
12.變頻恒壓供水模擬控制
13.基于組態(tài)軟件的三相異步電機的變頻調速實時曲線
14. 基于組態(tài)軟件的三相異步電機變頻調速時電壓、電流、功率、轉速實時采集顯示
15.基于通訊方式的PLC、交流變頻器組成的調速系統(tǒng)
16.基于通訊方式的PLC、觸摸屏、交流變頻器組成的調速系統(tǒng)
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