LGJD-CZ01型 工业自动化及网络实训平台

   概述、  LGJD-CZ01型 工业自动化及网络实训平台是一种典型的机电一体化与自动化产品，是为职业院校、职业教育培训机构而研制的， 装置适合机电一体化、电气自动化等相关专业的教学和培训。装置在接近工业生产制造现场基础上又针对教学及实训目的进行了专门设计的实训教学设备，强化了自动化生产线的安装与调试能力。

一、装置的构成：
     工业自动化及网络实训平台由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、PLC模块、变频器模块、按钮模块、电源模块、模拟生产设备实训模块、接线端子排和各种传感器、计算机等组成。整体结构采用开放式和拆装式，实训装置用于机械部件组装，可根据现有的机械部件组装生产设备，也可添加机械部件组装其他生产设备，使整个装置能够灵活的按教学要求组装具有生产功能的机电一体化设备。模块采用标准结构和抽屉式模块放置架，互换性强；按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。设备需完全符合电工电子全国职业技能大赛所要求，同时还要求具有可拓展功能，可以组成更加大型的生产模拟系统，以配合各个用户学校不同层次，不同专业的教学及培训要求。
二技术参数 ：

1. 交流电源：三相五线 AC 380V±10%  50 Hz或单相三线AC220V±5% 50Hz；
2. 温度：-10～40 ℃；环境湿度：≤90%（25℃）；
3. 外形尺寸：长×宽×高=2100×1000×840 mm；
4. 整机功耗：≤1.5 kW；   
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、设备结构：
    实训装置台架为铝合金导轨式，实训考核装置PLC模块的I/O 端子、变频器的接线端子、各常用模块与PLC的连接端子，均与安全插座连接，使用带安全插头的导线进行电路连接；各指令开关、光电开关、传感器和指示元件的电路，则通过端子排进行连接。插拔线连接电路与端子牌连接电路相结合，既保证学生基本技能的训练、形成和巩固，又保证电路连接的快速、安全和可靠。
1、铝合金导轨式实训台：可以安装送料机构、机械手、传输分拣机构。实训模块及PLC主机等可以放置在拉出式的支架上。
2、触摸屏模块：昆仑通态TPC7062,模块材料要求：高强度塑料外壳、重量轻，面板是铝塑板，图案、文字符号采用进口油墨丝印。
3、PLC模块及变频器模块：PLC西门子S7-200smart、S7-1200系列；变频器：西门子；模块材料要求：高强度塑料外壳、重量轻，面板是铝塑板，图案、文字符号采用进口油墨丝印。
4、电源模块：电源总开关（带漏电和短路保护）1个，单相电源插座2个，安全插座5个；
按钮模块：24 V/6 A、12 V/2 A各一组；急停按钮1只，转换开关2只，蜂鸣器1只，复位按钮黄、绿、红各1只，自锁按钮黄、绿、红各1只，24V指示灯黄、绿、红各2只；
5、一体化接线排：接线排壳体上两侧相对设置有一初级接线区（接线端子）和一次级接线区（安全插座）；接线端子与对应的安全插座通过导电弹性件连接；接线排壳体边缘卷折，设有固定用的螺孔，可以固定在实训桌上。
6、井式上料机构：井式工件库1件，物料推出机构1件，光电传感器2只，磁性开关2只，单缸气缸1只，单控电磁阀1只，警示灯1只，主要完成将工件库中的工件依次推出。气缸及附属传感器选用SMC或其他 厂家正规产品。
7、气动机械手装置：四自由度气动机械手，气缸及附属传感器选用SMC；整个搬运机构能完成四个自由度动作，手臂伸缩、手臂旋转、手爪上下、手爪松紧。气缸及附属传感器选用SMC或其他 厂家正规产品。
8、加工机构：主要由物料台、物料夹紧装置、龙门式二维运动装置、主轴电机、刀具以及相应的传感器、磁性开关、电磁阀、步进电机及驱动器、主轴电机、滚珠丝杆副、支架、机械零部件构成。
9、物件包装机构：主要由井式供料单元、三工位旋转工作台、平面轴承、冲压装配单元、光电传感器磁性开关、电磁阀（日本SMC）、直流减速电机、支架、机械零部件构成。
10、物料分拣装置：传送带通过三相异步电动机驱动，在传送带端点处设计有落料口，通过光电传感器检测物料；传送带上装有三个出料槽，对应位置有电感传感器、光纤传感器等，同时正对料槽位置装有推料气缸，共计三个气缸。传送带采用可拆卸的铝合金支架。气缸及附属传感器选用SMCSMC或其他 厂家正规产品。
四、软件及管理系统
1、云智能实验室安全管理系统
本平台将无线传输、信息处理等物联网技术应用用于自动化远程控制。设备端运行状态、数据参数等上传至云平台。物联网系统的传感层、传输层和应用层关联掌握数据与分析数据。
(1) 电压、电流等模拟量数据显示
(2) 输入开关监控，输出开关等数字量控制。
(3) 远程控制启停状态，给定输出电压值的。
(4) 显示输入输出电压值的历史数据
(5) 可按照日期、日间进行查询历史数进行查询。
(6) 报警信号为PLC主机模拟量采集数值或者开关量可以自由设定，如当模拟量输入超过设定电压时产生报警，通过物联网自动化应用软件将报警信号上传到云平台，通过云平台向设置的终端推送报警信号，每台设备可对应多个终端设备。
(7) 通过手机端可以实现远程控制PLC的输出及监视PLC的输入状态变化。
(8) 数据显示画面：画面显示输入电压数值，输出电压监控，开关状态输入，开关控制输出，以及云端连接二维码。
(9) 联网设置界面：设置现场数据连接云平台后台数据库管理。
2、无线智能实验室管理考核系统
 该系统采用240 128点阵蓝底背光液晶显示屏及PVC轻触键盘，中文显示，试题显示直观。能实现所有维修电工挂箱任意点的故障设置。
(1) 可选择指定故障考核方式或随机故障考核方式。
(2) 随机故障考核方式下系统具有自动随机出题功能，使每次维修的故障都不相同。
(3) 随机故障考核方式可设置故障范围及故障数量。
(4) 掉电后不会丢失所设置的参数及考核结果。
(5) 具有自动评分参数设置、考核时间设置及 、重复考号报警等功能。
(6) 自动保存80位考生的考号、分数、误排次数、剩余故障、剩余时间等。
(7) 每个故障点都默认设置为开路故障，可根据要求改变为短路故障。
(8) 考核系统未上电时，电气线路能正常工作。上电后，电气线路的工作状态取决于上一次考核系统断电时的情况，但在随机故障考核方式下故障点位置与上次不一样。
(9) 本系统由教师用上位机统一设置故障（随机故障和指定故障），由无线网络输至学生实训台进行排故训练或考核，实训考核人员条件与机会均等，客观、科学判断实训考核结果，保证考核结果的公平公正。故障点设置方便、快捷，训练考核成绩自动记录、排序、打印，极大方便实训室的管理，大大减轻教师的工作量。
(10) 本考核系统有很好的通用性，通过与不同实训设备的组合，既可锻炼学员动手连接训练电路，掌握实操技能，又可通过智能化考核系统科学公正考核学员所学专业知识，有效的提高了学校的实训考核管理能力。
(11) 本系统采用独立开关电源供电，电路设计优化合理，生产工艺严格完善，保证机器的可靠性和稳定性。
(12) 本系统所有的数据交换都是通过无线网络传输，可以方便快捷组网，任意添加组网设备数量（ 高255台），而且不需要进行繁琐的网络布线，极大的简化了实验室的安装，从而降低了组建实验室的成本。
(13) 本系统兼容单机考核系统，当没有安装上位机时，本机亦可单独使用。除成绩的整理、打印等不能实现以外，其他所有功能均可在本机实现。
3、实验室智能电源安全管理系统
实训室总体智能电源管理系统由主电路、控制电路、检测保护电路、显示电路、语音报警电路等组成，整个实验室配置一套管理系统。
主要功能：
（1）上电系统自测
1）主电路及控制电路上电后对线路系统进行输入电压的过压、欠压；线路对地漏电；输出负载过流的检测，任一故障存在电源输出断开。
2）故障内容有相应文字显示。
3）对故障进行语音报警。
（2）运行检测保护
1）输入过压、欠压、输出过流、漏电，任一故障出现将自动跳闸，实施保护。
2）对故障进行语音报警。
3）保护阀值可进行现场设置。
（3）漏电功能测试
1）按下漏电测试按钮，装置会自动提供一个漏电测试信号，使保护器跳闸。
2）重新进行上电进入自己检测状态，文字显示“开机检测中....”，无故障情况下，实训室智能电源管理系统恢复供电。
（4）过压保护
1）运行中，出现输入过压，实训室智能电源管理系统将跳闸。
2）对应的“过压相”进行文字显示。
3）语音播报“线路过压，请注意”。
（5）过流保护
1）运行中，三相电源中任一相出现过流，实训室智能电源管理系统将跳闸。
2）对应的“过流相”进行文字提示。
3）语音播报“线路过流，请注意”
（6）漏电保护
1）运行中，三相中任一相出现漏电，实训室智能电源管理系统将跳闸。
2）对“漏电”进行文字显示。
3）语音播报“线路漏电，请注意”。
（7）电源监控
  1）可对各相电压进行数值显示及曲线显示，显示精度±5V
  2）可对各相电流进行数值显示及曲线显示，显示精度±
  3）高压保护电压设置：设置范围<300V，输入1A;动作时间：2-5S，输入单位0.1S
4）欠压保护电压设置：设置范围：>154V，输入单位1V；动作时间：2-5S，输入单位0.1S
5）过流保护电流设置：设置范围：<20A,输入单位0.01A;动作时间：0.5-2S，输入单位0.1S
4、电气控制技能实训仿真软件
以三维仿真交互技术和三维动画视觉表现及多媒体数字技术为核心，能进行三维电路分析、电气电路模拟电路考核、综合技能虚拟实训、电气基础训练、元器件识别检测。
软件包括电工技能与实训仿真教学系统共九大部分，即电工基本常识与操作、电工仪表、照明电路安装、电机与变压器、低压电器、电动机控制和电工识图，电子技能与实训仿真教学系统共分四大部分，即电子产品制造技术、仪器仪表的 、元器件识读与检测和综合技能实训形式上有多媒体演示动画课件和自学型交互课件，视频部分在大型的一流企业实景拍摄，所使用的设备与工艺流程，皆为生产车间现在正在使用的生产技术。特别是课件对操作情景的模拟，使浏览者在计算机旁即可学习到常用仪器的使用方法、注意事项，能够身临其境地感受到操作仪器的逼真效果。
（1）软件模拟线路故障根据故障现象使用各种虚拟仪表进行排故
（2）学员根据电路图自己布局电气设备并连接线路，自动检测线路错误。
（3）逼真三维图像电机装配实训
（4）元器件检测
（5）电气电路仿真
（6）机床电气实训排故实训
（7）仪器仪表的使用
（8）元器件的识读与检测
（9）综合技能实训
5、智能制造生产线虚拟仿真系统
通过本系统软件了解组成智能制造生产线的电气、气动、PLC等元件的工作原理并对机电系统的设计、分析进行虚拟仿真。通过选择元件利用符合绘制二维回路图或利用三维模型在系统内实现智能制造的动作而进行虚拟仿真。本系统不仅实现工厂的三维仿真使虚拟现实仿真更加逼真，而且把通过仿真验证的控制逻辑单元可用作监视及控制模块，使能够实现并行工程及软件、硬件的并行设计。
仿真基本模块包括：
(1) 反馈控制和顺序控制系统
(2) 指示灯的与门(AND)控制
(3) 物品传送装置
(4) 单向气缸控制
(5) 双缸联动控制
(6) 带式输送装置系统
(7) 滚筒式输送装置系统
(8) 指示灯顺序闪烁回路
(9) 自动控制标记打印操作控制
(10) 电梯控制
(11) 气压控制移动装置
(12) 工业机器人控制
(13) 带式传送带实习装置
(14) 气压传动流水线实 置
6、PLC控制编程仿真软件
提供一个本设备专用的工件装配流程编辑软件，通过PLC下载口与PLC进行数据传输，可以将工件的装配流程进行随意编辑，并下发给PLC。每组的三个工件盒，每个工件盒的四个工位都可以设置成需要的工件，可选编号、颜色、高度，不同位置可选相同工件。软件配合PLC和机器人程序，实现工件装配流程的多样化。
五、教学课件资源
（1）小型自动化生产线的设计
课件资源具有产品的搬运、检测和传输分拣功能，整个系统由送料单元、机械手搬运单元、步进电机多点定位输送单元和传送带输送分拣单元等组成。具体的项目设计要求如下：
1）本设计的要求使用通过触摸屏与控制台按钮操作，控制生产线的自动运行。生产线通电以后，系统自行检测初始状态是否满足运行条件，如不满足则自行复位或手动调整，若满足则触摸屏显示准备就绪；
2）在准备就绪的情况下，按下启动按钮，生产线开始按顺序运行，供料单元开始工作，电机驱动转盘将工件送到物料台上；电机运行10秒后，若物料台光电开关没有检测到物料，说明已没有物料，开始报警；若检测到物料，则一号搬运机械手开始动作；
3）物料台有料，一号机械手臂伸出并下降夹取工件，夹取到工件后机械手上升缩回并旋转到右侧限位；然后机械手伸出下降将工件放到步进电机输送单元的供料台上，一号搬运机械手恢复到初始状态，等待下一次运行；
4）当步进电机输送单元传感器检测到供料台工件后，步进电机前往高度检测单元进行检测；到达后通过超声波传感器进行高度检测，检测完毕后；步进电机运行到二号搬运机械手位置；   
5）到达二号搬运机械手位置后；二号搬运机械手伸出、爪夹取工件，机架台上升，旋转到右限位，伸出手臂，机架台下降，手爪放松，将工件放到传送带上，同时二号搬运机械手复位；
6）当传送带单元传感器检测到工件时，传送带开始工作，根据工件的颜色、材料进行分拣；分拣结束后，供料台回到供料位置，等待下一次运行。
（2）S7-1200PLC的认知：S7-1200PLC简介、S7-1200PLC工作原理及运行模式、S7-1200PLC特点、S7-1200PLC扩展功能、PLC应用技术人才培养；
（3）TIA博图软件的使用：TIA 博图集成软件开发平台、TIA 博图集成软件简介、入门实例；
（4）控制单元的程序设计、指令编写、硬件选型和设计、课后思考与练习等内容。模块至少包括：八路抢答器、三相异步电机的星三角降压启动、运料小车往返控制、十字路口交通灯的控制、电动机组的启停控制、HMI控制液体混合、G120变频器的电机控制。
（5）用户手册：包括与S7-1200、有关硬件、软件和通信的手册，数量不少于二十多种。