工业自动化综合实验装置.docx
《工业自动化综合实验装置.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工业自动化综合实验装置.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
工业自动化综合实验装置
附件
●工业自动化综合实验装置
1实验装置基本要求
1.1实验装置电源：
三相五线制～3N/380V/3A，容量小于1.5kW；
1.2实验装置要求采用完善的安全保护功能，确保学生实验的人身安全和设备安全，请在标书中详细说明人身安全保护功能和设备安全保护功能的内容。
1.3实验控制屏要求采用2层结构设计，上层可布置可编程控制器以及各种实验模块，下层可固定实验电源、测量仪表，以及控制电机等。
结构布置清晰，系统连接方便。
实验桌面采用安全绝缘、可靠性强的桌面，请在标书中详细说明。
1.4实验系统要求采用3层结构，第一层为计算机监控管理层，第二层为S7-300现场主控制层，第三层为现场控制层（S7-300）.
1.4.1计算机监控管理层采用工控机为主机，运行在WinCC组态软件环境下，对整个实验系统进行监控和调度，同时可以连接企业内部互联网，外部互联网，以及国际互联网，实现生产和过程自动化与工厂管理系统的无缝结合。
1.4.2S7-300现场主控制层，采用西门子S7-300为主机，配置相应模块，与上层采用工业以太网进行连接通讯。
与下层采用profibus－DP通讯方式连接，该层可实现开关量的输入输出控制和模拟量的输入输出控制，配置彩色触摸屏，实现人机交换功能。
1.4.3现场控制层采用S7-300可编程控制器，配置Profibus-DP通讯模块、模拟量输入输出模块和AS-I通讯模块以及彩色触摸屏，实现工业控制中的过程控制、顺序控制和人机界面。
1.5实物对象技术要求
1.5.1要求提供温度实物对象
1.5.2四层电梯系统要求与生活中的电梯工作原理是一样的，电梯模型包括升降电机、极限开关、导轨、随行电缆、厅门、召唤按钮、楼层显示装置、轿厢、开关门机构、平层装置、轿厢内指层灯、轿厢照明、控制系统等，请在标书中详细说明电梯实现原理，并提供图片。
1.5.3门禁系统模型要求在单机门禁控制系统基础上融入了防盗报警系统，既能阐述了门禁控制系统的基本系统组成，又利用了防盗报警装置中常见的门磁开关共同构成了这套以一间屋子为假想防护对象的系统。
该系统要求有IBAAC-08系统控制器、门开、关系统、窗震动系统、红外探测装置、报警系统、显示系统等组成，请在标书中详细说明电梯实现原理，并提供图片。
2装置配置要求
2.1实验装置配置的主机和模拟量输入输出模块要求采用S7-300（CPU314C-2DP）主机。
2.2装置要求配置三相交流电源以及交流电压电流表，仪表要求采用带镜面的指针式仪表，精度高，动态响应快等特点。
2.3装置上变频器要求采用西门子750W变频器，与系统主机配套，可以采用模拟量、开关量以及Profibus-DP通讯控制。
2.4系统还要求配置LOGO！
控制单元和智能传感器，可使使用者了解AS-I总线的构成及使用方法。
2.5实验模块的配置
2.5.1模拟量控制实物对象采用温度实物控制和直流电机调速系统控制，要求现场主控制层和现场控制层都配置。
2.5.2开关量控制实物对象要求采用4层电梯和门禁控制系统，并分别安装在在现场主控制层和现场控制层上
2.5.3开关量基本控制实验采用模拟实验内容
2.6实验系统的硬件、网络、以及软件设计必须充分考虑系统的可扩展性，详细说明系统扩展内容，并在标书中绘出系统扩展后的网络图。
3实验装置完成的实验内容要求
3.1可编程控制的模拟实验内容
3.1.1基本指令练习实验（WINCC、STEP7）
3.1.2喷泉模拟控制实验
3.1.3天塔之光模拟控制实验
3.1.4轧钢机模拟控制实验
3.1.5机械手模拟控制实验
3.1.6交通灯模拟控制实验
3.1.6五相步进电机模拟控制实验
3.1.6Y－Δ换接起动模拟控制实验
3.1.6三层电梯模拟控制实验
3.2可编程控制的实物对象实验内容
3.2.1直流电动机的调速控制实验
3.2.2温度的检测和控制实验
3.2.3四层电梯控制实验
3.2.4门禁控制系统实验
3.2.5交流电机调速实验
3.3LOGO!
控制器实验
3.3.1LOGO！
认识实验
3.3.2LOGO！
控制灯组负载实验
3.3.3LOGO！
实现楼道灯光控制实验
3.4工业自动化网络控制系统实验内容
3.4.1PLC网络监控实验
3.4.2PLC与PLC数据读写实验
3.4.3多PLC协调控制实验
3.4.4PROFIBUS-DP网络构建实验
3.4.5PROFIBUS-DP网络控制电机转速实验
3.4.6PROFIBUS-DP网络控制温度对象实验
3.4.7TP170B显示控制温度实验
3.4.8TP170B显示控制转速实验
3.5应具有大型实验内容
3.6配国内品牌计算机
4其他要求
4.1要求提供实验装置和各实验模块的图片，供评标时参考；
4.2要求提供各实验波形和计算机界面，不能提供者视为不能响应标书要求；
4.3要求在标书中详细叙述产品的保护功能、技术性能、详细配置、特点以及现有系统网络图（包括今后扩展的系统网络图）。
●检测技术与传感器创新平台
有DRVI可重组虚拟仪器平台；有数据采集仪、开关电源和综合实验桌构成；有基础实验平台和各类工程测试扩展实验模块等组成；基础实验平台可完成信号分析及信号处理等16种仿真实验内容；工程检测扩展实验模块包括转子台实验模块、环行输送线实验模块、无损检测实验模块、环境状况检测实验模块、悬臂梁实验模块和超声波位移测量模块等；完成加速度、速度、电涡流、温度、湿度、气体、噪声、力、光电、磁电、红外、霍尔、光、超声波等传感器的实验检测和应用实验；能完成传感器的应用实验，能完成创新扩展实验；有开放式传感器实验模块；可视化、图形化编程；学生可以通过内置的嵌入Web服务器（内置的Web服务器使用8500端口）在线安装并使用软件DRLab系列软件。
客户端计算机的程序安装量不到10M，适合在校园网上建立虚拟仪器实验室使用；浏览器和虚拟仪器平台合二为一；远程信号采集设备公享；DRLab系列软件平台提供教学演示芯片集，利用该芯片集，教师可以根据自身教学的需求很方便的搭建一些教学演示模型，比如传送带模型、齿轮检测模型、弹簧阻尼系统、运动小车控制等等；有DRLab系列软件平台采用了与基于XML的超文本网页技术即“虚拟仪器网页”来描述所创建的系统，读入一个“网页”就是一个不同的仪器和实验；使用DRVI虚拟仪器平台可以很方便的搭建各种虚拟仪器，比如频谱分析仪、数字滤波器、数字频率计、双踪示波器、数字万用表、噪声测试仪等等；根据教学需求提供多种实验的实验脚本和指导书，能够迅速的开出满足教学大纲要求的实验课程。
而且提供的实验指导书是基于WEB模式的，可以直接在网络上发布，学生可以预先通过网络浏览并准备实验，提高实验效率；有微型化的工业对象，主要部件均为工业级；每台要配国内品牌计算机。
实验项目：
热电偶原理及现象
PN结温度传感器测温实验
热敏电阻演示实验
金属箔式应变片性能—单臂电桥
霍尔式传感器的应用
应变片的温度效应及补偿
●电路原理实验装置
1、设计创新式实验：
要求有独立的通用器件为最小模块式模块单元，可灵活组合不同课题、不同要求的实验电路。
强调训练学生在理解基础上灵活解决问题的动手能力。
2、工程实用式实验：
要求所有实验器件全部安全裸露，学生可直观真实器件及对应符号和工作状态的变化，使教育培训最大程度的贴近工程实际运用状态。
带标准印刷的器件模块，使得线路直观，查故方便。
3、扩展兼容式实验：
要求基本器件的模块化特点使得装置不会随新技术、新课题的发展而淘汰，只需增加核心新部件即可扩展完成新课题的实验，并能实现强-弱电之间、交叉课程之间的互联，与相应软、硬件技术的发展而同步升级。
应配有电路仿真软件。
4、可靠性：
要求特殊工艺的模块式连接部件及接插件保证10万次工作寿命，确保各触点的接触电阻小于10-6Ω，分布电容小于10pF。
连接导线为1mm2（内部252股）超软优质铜芯线。
5、安全性：
要求除常规的安全保护外，本装置还具备：
强电器件（110V以上）和相关接插件没有任何带电接点外露，从根本上保证了学生的人生安全。
6、标准化：
基本强电模块统一为A4纸标准设计（200×297mm），老师可根据学校自己课程特点任意设计补充模块（按A4纸尺寸），本公司完成制造。
7、所能开设实验项目：
（1）常用电工仪表的测量与误差分析
（2）电路、电位、基尔霍夫定律
（3）叠加原理验证
（4）戴维南定理验证和有源二端网络的研究
（5）受控源的特性曲线
（6）R-C一阶电路响应与研究
（7）二阶电路的响应研究
（8）RLC参数测量
（9）RLC串联并联
（10）负阻抗变换器的特性测试
（11）变压器实验
（12）其他电路实验组合
（13）能完成设计性、综合性的实验。
（配齐相关模块）
（14）提供电路仿真软件。
●SMT生产线
一手动贴片机
提供X轴向、Y轴向、Z轴向可调节的PCB定位平台，同时贴片头能够任意角度旋转，自带真空发生器，可以方便的拾取各种IC元器件。
通道个数2个；最高定位精度0.02mm；贴片范围不限。
二智能无铅回流焊
采用多个控温段，可以满足各种元器件的焊接，采用微风加热与部分红外线加热，配置回流焊控制软件，实现温度批量设置存储；焊接温度曲线可实时显示，并可对曲线进行打印、分析、保存。
可以实时显示温度上升速率，可以做无铅焊接，可连续长时间工作，仍能保证稳定性和精度。
工作区域和控温段数：
40个温度控制点，可根据实际的需要在计算机中设定。
温区数目：
单区多段控制。
控温系统：
微电脑自动温控；SSR无触点输出。
升温时间：
3分钟
温度范围：
室温——320℃
发热来源：
红外线+热风对流方式
标准工艺周期：
4min
温度曲线：
可根据需要在计算机中设定若干条40段温度曲线，方便调用和存储。
冷却系统：
横流式均衡快速降温。
保护系统：
整机和控制系统具有两套独立的保护系统。
氮气源：
配置氮气接口和流量计。
三手动丝印机
丝印焊膏，最大工作面积：
400mm×300mm
带有对位刻度标尺，精密丝杆调节，微调精度可达0.1mm。
PCB版类型：
单面板、双面板、多层板。
四手动点胶机
可以用于点胶水和焊锡膏，点胶时间数显控制，点胶时间范围：
0.01s---99h
五放大台灯
放大倍数8—10倍。
六返修系统
根据不同元器件可以自由编程焊接曲线或拆焊曲线，满足各种贴片元器件的精密焊接和拆焊。
配置4维万能工作平台，可以方便对精密IC的对位和贴装。
最高温度：
500度
配置静音气泵：
排气量---17L/min,压力0.7Mpa,转速2800rpm
七静音气泵
排气量：
17L/MIN
压力：
0.7MPA
转速：
2800RPM
●PCB版制作配套设备
PCB制作系统应包括1、过孔电镀系统。
2、立式丝印机3、立式化学镀锡机4、固化炉
一、过孔电镀系统及相关配套设备
电镀液微循环系统
电镀件往复运动功能：
通过调速，可控制电镀速度。
密封式设计，保证电镀液不受污染，保证电镀质量。
电源：
可调直流稳压、稳流电源，可提供0~15V，0~5A的恒压和恒流。
二、立式丝印机
1、半自动印刷，双刮刀设计，内刀外刮，外刀内刮，按下操作按钮，整套印刷流程自动完成。
2、PLC控制整套机器，刮刀由松下电机控制，模板升降由SMC汽缸控制3、有效印刷面积：
500×400mm。
4、配套印刷材料（抗电镀感光油墨、阻焊感光油墨、进口丝网、刮刀）
三、立式化学镀锡机
1、最大电镀线路板面积：
500×400mm。
2、镀锡时间：
8—12分钟。
3、配置：
含专用整流电源，电压、电流显示表，阳极配置锡锭，操作方便。
4、整流电源电压范围：
DC0~8V，5、电流调节范围：
DC0~20A。
6、最佳电镀时间为8~12分钟7、化学槽最大容积：
600×500×600mm.8、输入电源：
AC220V/50HZ。
9、工作功率：
80W。
四、固化炉
1、主要用途：
对丝印网板，印刷油墨进行烘干。
2、能设定烘烤温度并显示（0—400℃），具有温度自动调节功能。
3、可设置固化时间并具有自动报警功能。
●宝贝车机器人套件+蓝牙模块
宝贝机器人是一个微型自主移动机器人实验平台，其底座为铝合金金属架构，坚固耐用。
底座上安装一个BASICStamp微控制器教学底板，核心是BS2-IC微控制器，控制器既可用于机器人控制器的应用软件设计。
其它外部附件和检测电路都在一个开放的教学白板上进行插装。
学生可跟随实验指导书各个实验的步骤在白板上插装电子组件，搭接电路后，编写控制程序，下载至微控制器上，执行各种机器人操作。
蓝牙模块：
2.4GHz高速跳频（频率），最大4dBm发射功率，最大91.4m的接受范围，1.1标准蓝牙版本，0.1%误比特率接受灵敏度。
BS2微控制器+教学板+传感器和电子元器件+宝贝车坦克履带对象套件+仪表箱包装+蓝牙模块
1、实验项目：
沿线行走，走迷宫，跟随光源，距离检测或与其它机器人通讯沟通。
2、宝贝车机器人的大脑--学习BS2微控制器的软件编程。
3、宝贝车机器人伺服电机--学习控制宝贝车机器人的伺服电机。
4、组装及测试宝贝车机器人--学习组装宝贝车，以及如何对宝贝车机器人进行测试。
5、宝贝车机器人巡航控制--学习如何通过编程控制宝贝车的运动。
6、机器人触觉导航--学习安装机器人的触须及电路，并进行触须导航实验。
7、用光敏电阻进行导航--学习建立光敏电阻测试电路，用它来避开阴影，手电筒引导宝贝车导航，以及向光源移动。
8、红外线导航--学习红外线探测原理，组建红外探测电路并调试，学习使用红外传感器进行导航。
9、机器人的距离探测--学习使用红外传感器进行距离探测，并据此进行宝贝车的跟随实验和条纹带的跟踪实验。
10、创新实验：
通过扩展各种传感器来实现各种复杂智能控制功能。
加上语音板可使机器人发声对话，加上无线通讯模块和CCD可以制成“视觉导引机器人”。
等
●步行车机器人套件
功能：
通过移动重心来实现行走，通过向相反方向滑动来转弯，机械部分的调整较为复杂，
这样大大提升了编程要求。
步行机器人的电气和控制系统包括BS2、AVR、MCS51型微控制器，四套红外线感
测器及接收器、发光二极管、电阻/电容、扬声器。
2个微伺服电机（可实现0°到180°的旋转）、1个机器人运动底盘、步行运动机构、机械套件包、1个电池盒、1套外部组件（红外LED及接收器、光敏电阻、触觉传感器）、一个步行机器人控制板、扩音器模块、超声波传感器、编码器、LCD模块、Memsic加速度传感器、无线射频模块
通过该机器人可以学习简单机械系统的组装，嵌入式系统的操作与控制，基本电子与电路的搭建，嵌入式控制程序的编写，完成诸如走直线、转弯、走8字、寻找和避开光源等机器人行为。
实验项目：
机器人行走（走直线、转弯、走8字、寻找等）
1、装配步行机器人——组装和调整机器人的机械部分，搭建电路。
2、步行机器人的行走——通过编程使机器人实现简单的前行或后退运动。
3、步行机器人的滑动式转弯运动——通过编程使机器人有效完成滑动式的转弯运动。
4、步行机器人的协调行走——编程使机器人按“8”字形或其它形状行走。
5、步行机器人光源跟踪——利用光敏传感器结合编程使机器人能够跟随某一光源行走。
6、步行机器人的红外避障运动——利用红外LED及接收器结合编程使机器人有效检测到前方障碍物并避开障碍物。
7、步行机器人在桌面行走——利用红外LED及接收器结合编程使机器人有效检测到桌面边缘，保持在桌面上行走。
●大学版智能机器人MT-UROBOT
ABS+铝合金，直径：
210mm运行速度：
1.0m/S、DSP16位处理芯片，cypress通信管理器，32KRAM、MT-OS多任务操作系统，支持C语言编程环境和流程图编程环境。
同时可以扩展4个扩展卡，多个主板可以协同工作。
配件包括20多种传感器及执行器。
在ＰＣ机上用软件对机器人进行编程，在通过串口连接线将程序下载到机器人中，拔去串口连接线，按下机器人身上的“运行”键，机器人就可以按照编写的程序自主运行
软件开发能力
标准Ｃ语言子集，简洁的专业程序员语言支持浮点运算、指针、多维数组；先进的多任务操作系统ＡＳＯＳ；便于学习的图形化交互式Ｃ语言；众多的驱动程序和应用程序代码，在高手的基础上学习编程
机械扩展能力
１至３２个直流电机；１至４个步进电机交流伺服电机；１至３２个继电器、电继阀、记忆合金；１至３２个灯泡、电热丝、蜂鸣器。
扩展实例：
灭火风扇，机械手臂，装饰彩灯等
电子扩展能力
１至几百路８位模拟输入；３至几十路输出捕捉；３２路数字式输出。
扩展实例：
超声测距卡，红外测距卡，６路伺服电机驱动卡，８路输入输出卡
性能指标
单片机工作频率：
2MHz
电池供电范围：
5.5-12V
串口速率:
9600bps
IR振荡频率:
37.9KHZ
红外检测距离:
>30cm
机器人速度:
>60cm/s
编码器分辨率:
33脉冲/转
机器人重量:
1.1kg
机器人直径:
20cm
轮胎直径:
65mm
电池:
6V,1200mAh镍氢电池
实验项目：
1）C语言程序设计利用数值采集计算信息实现声控机器人
2）C语言程序设计利用指针实现机器人音乐家项目
3）C语言程序设计综合设计：
语音信息采集与人机交互项目
4）C语言程序设计综合设计：
舞蹈机器人
●研究型机器人MT-ROBOT
两轮直流伺服差动驱动，一支撑轮，OpenDTC200，红外测距传感器两个，前向USB摄像头，可充电电池，OpenRob智能机器人平台软件，嵌入式工控机，无线网络模块、笔记本控制器等
两层架构，独立运动控制系统；提供动态链接库和接口定义，开放底层运动控制系统接口、函数库、通信方式、C语言代码、运动控制算法等；WindowsXP；VisualC++及MATLAB开发环境；24V，20AH动力锂电池（一组）；电机：
24V、70WMaxon：
电机（2个）；P42.8C/512M/80G计算机；
1PCI/7USB2.0/6COM；组成：
DSP2407＋CPLD结构，能够完成多轴伺服电机控制，多路声纳信息、超声信息采集及扩展功能。
系统配置DSP仿真器，可以进行运动控制相关的编程、算法研究及信号端口配置。
传感器：
声纳：
6个（45cm-7m）；PSD：
6个（10cm-80cm）
编码器：
500线（上层作4倍频处理）
摄像机：
130万像素30帧/秒，USB接口；无线通讯：
54M
函数库：
运动控制，网络控制，基本图象处理，语音采集，AD采样，测距，多路图像采集及处理。
平台系列型号齐全。
包括两轮自平衡移动机器人，两轮驱动加一支撑轮移动机器人以及四轮万向移动机器人等。
系统控制架构采用上下位机网络控制结构，尺寸紧凑，可以非常方便地扩展运动控制轴和运动控制器。
传统的机器人基本都采用通用DSP运动控制卡，通过PCI总线或者104总线与PC连接，扩展控制卡比较困难和麻烦，而且尺寸较大。
多轴控制与驱动器通过串口与上位计算机通讯，连接简单可靠。
而通用DSP运动控制卡与PC的连接采用PCI总线或其它总线结构，当机器人在剧烈运动的过程中，容易死机，造成机器人系统的可靠性不高。
运动控制器采用驱动与控制一体化DSP智能模块，大大减少了电气系统连线，进一步提高了系统的可靠性。
而传统的机器人基本都采用运动控制器加独立的驱动模块，大大增加了系统的电气连线，降低了系统的可靠性。
参见右上图。
上位机可以采用笔记本、嵌入式工控机或普通工控机，用户可以根据应用灵活选择，并可以随时升级。
而传统的机器人通常都是采用普通工控机，与下位控制卡紧耦合，升级换代比较麻烦。
1、传感器技术
传感器主要包括：
声纳、PSD、编码器、语音、视觉等多种传感器，可做的研究包括：
1）基于声纳和PSD的环境建模；2）基于声纳和PSD的机器人路径规划3）基于多传感器的机器人精确定位研究；4）多传感器融合技术及其在机器人中的应用5）移动机器人系统中传感器扩展技术研究
2、智能控制系统及其控制算法
1）基于PID控制的机器人轨迹跟踪性能研究与比较2）移动机器人的动力学模型研究3）移动机器人的运动学模型研究4）轮式移动操作机器人的鲁棒跟踪控制器设计及研究5）开放式机器人控制器的研究6）移动机器人神经网络控制研究7）移动机器人模糊控制研究8）移动机器人系统中嵌入式控制器研究9）基于遗传算法的移动机器人的智能控制；10）移动机器人的非线性相关课题研究
3、机器人视觉技术
本实验室配有云台和全景视觉系统，可进行与计算机视觉相关的所有研究课题。
1）基于视觉的机器人导航系统研究2）机器人视觉伺服控制系统研究3）主动视觉及其在机器人中的应用4）图像特征提取技术研究5）人脸识别技术及其在移动机器人中的应用6）基于光流技术的移动机器人导航系统研究7）精细视频压缩编码及其在移动机器人系统中的应用8）视频采集系统研究9）足球机器人视觉图象识别系统研究10）视频的压缩编码及其在机器人系统中的应用11）小波方法在移动机器人系统中的应用12）运动目标跟踪13、基于视觉的运动目标跟踪；
4、网络机器人技术
MT-R配有高速的无线网络和有线网络，可以进行相关的网络机器人的研究，并构建全球开放的智能机器人研究实验室：
1）视频网络传输及其在移动机器人系统中的应用2）基于Agent的遥操作机器人控制器研究3）基于网络的移动机器人控制系统研究4）基于网络的移动机器人直接控制系统研究5）监督式网络控制结构及其在移动机器人中的应用6）移动机器人中视觉临场感遥控系统的研究7）移动机器人分布式控制系统研究
5、人机交互
人机交互是智能机器人的重要研究方向,通过语音和视觉可以与智能机器人MT-R进行交互:
1）语音识别技术及其在移动机器人系统中应用2）手势识别及其在移动机器人人系统中的应用3）多模态人机交互及其在移动机器人系统中4）虚拟现实技术在移动机器人系统中的应用5）表情识别及其在移动机器人人系统中的应用6）自然语言识别和理解技术
6、通讯技术及多机器人协调
1）多移动机器人系统合作与协调2）多机器人系统中硬实时通信的研究3）多机器人系统中实时通信研究4）多机器人任意队形分布式控制研究5）蓝牙技术及其在多移动机器人系统中的应用。
7、机器学习
1）移动机器人的再励学习研究2）基于视觉的移动机器人学习系统研究3）基于支持向量机的移动机器人学习4）动态环境下移动机器人的路径规划方法5）数据挖掘技术及其在移动机器人系统中的应用
8、机器人系统
全自主移动机器人系统研究2）移动机器人系统的可靠性研究
实验项目：
1）机器人的应用展示实验：
语音控制机器人
2）机器人的传感器实验：
跟人走的机器人
3）机器人的路径规划问题：
机器人自主漫游
4）机器人路进规划与智能控制：
全自主机器人避障和路径规划
●汽车四轮定位仪
测量项目
测量精度
测量范围
前轮
前束角
±1'
±5°
外倾角
±1'
±10°
后倾角
±1'
±18°
内倾角
±1'
±18°
退缩角
±1'
±5°
后轮
前束角
±1'
±5°
外倾角
±1'
±10°
退缩角
±1'
±10°
推进角
±1'
±5°
夹具范围
10"-20"
电源
220V50Hz
升级会员 