教學(xué)設(shè)備

概述
　　智能型直流電機性能綜合測試實驗裝置是集交直流電機的控制、運行、機械特性與電氣特性測試以及教學(xué)實驗于一體的設(shè)備。它配套先進的檢測控制手段，可以對多種運行方式進行定量分析，并采集電機運行的各項參數(shù)。學(xué)生可以通過嵌入式的觸摸屏電腦實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的顯示、系統(tǒng)控制及加載控制等操作。該實驗裝置從電源控制臺、儀器儀表、電機、導(dǎo)軌、負載及專用導(dǎo)線到配套軟件均配置齊全，確保了設(shè)備的完整性和功能性。其中，電機負載采用新型高性能磁粉制動器，具備穩(wěn)定、可靠、方便的負載調(diào)節(jié)功能，既可進行穩(wěn)態(tài)測試也可快速瞬間測試。人機界面由一臺基于WinCE操作系統(tǒng)、內(nèi)嵌Homebuilder嵌入版組態(tài)軟件的觸摸屏實現(xiàn)，用于數(shù)據(jù)輸入、顯示監(jiān)控及控制終端。該終端通過RS-485/232接口采集模塊進行通訊，并將傳感器的檢測值上傳至終端進行顯示或監(jiān)控。同時，它還能接受操作指令來調(diào)控程控設(shè)備，從而實現(xiàn)對電機電樞電壓及負荷的控制。
　　 技術(shù)參數(shù)
　　該實驗裝置的技術(shù)參數(shù)包括：
　　 直流他（并）勵直流電機1臺：電樞電壓直流220V，勵磁電壓直流220V，功率185W，轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分鐘。
　　 直流電機調(diào)速器1只：0——220V可調(diào)，電壓輸出線性可控，控制信號4-20mA。
　　 嵌入式人機界面設(shè)備：7"高亮TFT液晶顯示屏，分辨率800×480，觸摸屏分辨率1024×1024；基于WinCE(中文版)操作系統(tǒng)，主頻400M，內(nèi)存64M，存儲設(shè)備128M電子盤；工作電源DC24V；支持兩個USB接口和DB9接口（一個RS-232接口和一個帶有RS-232接口及RS-485接口的COM2）。
　　 三菱PLC FX2N-16MR：可編程控制器。
　　 PLC模擬量輸入/輸出模塊各一只。
　　 隔離型直流電流傳感器、直流電壓傳感器各一只。
　　 動態(tài)扭矩傳感器：測量旋轉(zhuǎn)電機扭矩，量程0——±5N.m，線性輸出0——±5V (正反方向)，帶速度檢測信號輸出。
　　 基于觸摸屏的組態(tài)軟件運行環(huán)境：實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及顯示，實現(xiàn)電拖系統(tǒng)的系列控制操作。
　　 核心設(shè)備及功能介紹
　　 一、電源控制屏
　　電源控制屏設(shè)有電壓輸入指示儀表、急停按鈕以及過載保護措施。它提供0-30V/2A直流可調(diào)電源，并帶有保護功能。3相交流電源輸出具有電流及電壓漏電保護措施。智能電源管理系統(tǒng)具有過溫、短路、過流、過壓、欠壓、失壓和功率限定七大保護功能。電源具有一鍵鎖定功能，處理故障時防止漏電保護器合閘造成觸電危險。此外，該系統(tǒng)還具備故障鎖定功能，在發(fā)生故障導(dǎo)致跳閘時不能人為上電，只能通過遠程清除故障后才能上電成功。智能電源管理系統(tǒng)可通過無線4G或有線以太網(wǎng)與手機APP和PC端云平臺通訊，沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下也能離線獨立運行。
　　 二、實驗桌
　　實驗桌為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，桌面為防火、防水、耐磨高密度板，結(jié)構(gòu)堅固且造形美觀大方。設(shè)有兩個大抽屜和柜門，用于放置工具、存放掛件及資料等。桌面用于安裝電源控制屏，并提供寬敞的工作臺面。實驗桌底部裝有四個萬向輪和固定調(diào)節(jié)機構(gòu)，便于移動和固定。
　　 三、直流電機及調(diào)速器
　　直流他（并）勵直流電機具備穩(wěn)定的電樞和勵磁電壓，功率185W，轉(zhuǎn)速可達1500轉(zhuǎn)/分鐘。直流電機調(diào)速器可實現(xiàn)0——220V的電壓輸出調(diào)節(jié)，并通過4-20mA的信號進行控制，保證精確調(diào)節(jié)。
　　 四、嵌入式人機界面設(shè)備
　　嵌入式人機界面設(shè)備包括7英寸高亮LCD液晶顯示屏和四線電阻式觸摸屏，具備高分辨率和靈敏度。基于WinCE操作系統(tǒng)，內(nèi)置HMIBuilder嵌入版組態(tài)軟件無限點，支持兩個USB接口和多種通訊協(xié)議（如Modbus協(xié)議），提供靈活的數(shù)據(jù)通訊能力。
　　 五、PLC及其擴展模塊
　　三菱PLC FX2N-16MR配備多個擴展模塊，支持模擬量輸入和輸出，滿足各種復(fù)雜實驗的需求。這些模塊能夠與其他設(shè)備無縫集成，提供強大的控制和監(jiān)測功能。
　　 六、傳感器及檢測模塊
　　隔離型直流電流傳感器和電壓傳感器用于實時監(jiān)測電機的電流和電壓狀態(tài)；動態(tài)扭矩傳感器則用于測量旋轉(zhuǎn)電機的扭矩；這些傳感器精度高，性能穩(wěn)定，確保實驗數(shù)據(jù)的可靠性。
　　 七、組態(tài)軟件及其功能
　　基于嵌入式人機界面的組態(tài)軟件提供了豐富的功能，包括數(shù)據(jù)采集、顯示及控制等。用戶可以通過該軟件對電機進行各種操作，如啟�？刂啤⑺俣日{(diào)節(jié)、參數(shù)監(jiān)控等。軟件界面友好直觀，易于使用。
　　 應(yīng)用場景及特點
　　該實驗裝置適用于各類院校及培訓(xùn)機構(gòu)的電機控制課程及相關(guān)科研實驗。其主要應(yīng)用場景包括：
　　 教學(xué)實驗：幫助學(xué)生理解和掌握直流電機的性能測試及控制原理。
　　 科研實驗：為研究人員提供精確的實驗數(shù)據(jù)和靈活的操作平臺。
　　 工業(yè)應(yīng)用培訓(xùn)：為企業(yè)提供員工技能培訓(xùn)及考核平臺。
　　 功能特點總結(jié)
　　智能型直流電機性能測試實驗裝置具有以下顯著特點：
　　 多功能集成：集控制、運行、測試于一體。
　　 高精度檢測：先進的檢測手段確保數(shù)據(jù)的準確性。
　　 靈活易用：嵌入式觸摸屏和組態(tài)軟件提供便捷的操作體驗。
　　 安全可靠：多重保護機制確保實驗過程的安全無憂。
　　 便攜設(shè)計：實驗桌配備滾輪易于移動適應(yīng)不同實驗場景。
　　 未來展望
　　隨著技術(shù)的發(fā)展和市場需求的變化未來智能型直流電機性能測試實驗裝置將會更加智能化和自動化。例如引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)遠程監(jiān)控和管理；利用人工智能算法優(yōu)化測試流程提高效率；開發(fā)更豐富的軟件功能以滿足多樣化的教學(xué)和研究需求等�？傊�這種實驗裝置將在推動電機工程教育和科研領(lǐng)域的發(fā)展方面發(fā)揮重要作用為實現(xiàn)更高效更安全的電機控制系統(tǒng)提供有力支持。
一、概述  
    DBQ-12智能型交直流電機性能綜合測試實驗裝置是集直流電機，交流電機對應(yīng)的控制，運行，機械特性、電氣特性的測試和教學(xué)實驗于一體，配套先進的檢測控制手段，對以上各種運行方式進行定量分析，采集電機運行的各種參數(shù)。學(xué)生可通過一個嵌入式觸摸屏電腦實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的顯示、系統(tǒng)控制、加載控制等。本實驗臺從專用電源控制臺、儀器儀表、電機、導(dǎo)軌、負載及專用導(dǎo)線到配套軟件等均配套齊全。電機負載采用高性能、長壽命的新型磁粉制動器，負載調(diào)節(jié)穩(wěn)定、可靠、方便。即可穩(wěn)態(tài)測試，也可以進行快速瞬間測試。一臺觸摸屏作為人機界面，它在系統(tǒng)中作為數(shù)據(jù)輸入、顯示監(jiān)控及控制終端。該終端采用RS-485/232接口采集模塊進行通訊，數(shù)據(jù)采集模塊將傳感器的檢測值上傳給終端進行顯示或用于監(jiān)控，本款教學(xué)設(shè)備的終端還可下達操作指令給執(zhí)行模塊從而實現(xiàn)對程控設(shè)備的調(diào)節(jié)，進而實現(xiàn)對電機電樞電壓及負荷的控制。
二、系統(tǒng)主要設(shè)備及參數(shù) 
1.電源控制屏
設(shè)有電壓輸入指示儀表，急停按鈕，過載保護等措施，設(shè)有0-30V/2A直流可調(diào)電源，電源電壓及電流輸出均可調(diào)，帶有保護措施。3相交流電源輸出帶電流及電壓漏電保護措施。實驗室智慧用電安全控制系統(tǒng)：
智能電源管理系統(tǒng)具有過溫、短路、過流、過壓、欠壓、失壓、功率限定7大保護功能；電源具有一鍵鎖定功能，處理故障時，防止漏電保護器合閘，造成觸電危險；電源具有故障鎖定功能，發(fā)生故障導(dǎo)致跳閘時，不能人為上電，只能通過遠程清除故障后，才能上電成功；能通過無線4G和有線以太網(wǎng)與手機APP和PC端云平臺通訊，沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下，教室整套智能電源管理系統(tǒng)可離線獨立運行。
1、智能終端：智能電源管理系統(tǒng)以32位ARM為核心，采用4.3寸彩色觸摸屏為人機交互界面，實時監(jiān)控設(shè)備運行情況，提供Zigbee、CAN等多種通信模式，具備語音播報功能。能實時監(jiān)測三相電壓、電流、功率，功率因數(shù)、頻率、電能等參數(shù)，液晶觸摸屏監(jiān)測數(shù)值。能監(jiān)控實驗室電源的故障類型和故障次數(shù)；設(shè)備時間管理包含年月日時間的顯示；用戶通過刷卡方式請求開啟設(shè)備，PC端進行授權(quán)之后，設(shè)備可啟動使用，PC端可分時預(yù)約設(shè)備的啟動和停止！
2、手機APP：用電狀態(tài)界面實時顯示當前電壓、電流、有無功功率、電能、設(shè)備溫度、漏電電流值等；用電數(shù)據(jù)界面能智能查找近2年用電數(shù)據(jù)，設(shè)置界面能設(shè)置限定電能值、負載值、設(shè)備超溫值、過欠壓值、過欠壓恢復(fù)時間值等。后臺查看報警日志、操作日志、故障日志等。控制：可在微信小程序中遠程控制智能開關(guān)的通斷。
3、PC端軟件：每個設(shè)備狀態(tài)信息顯示，具有多個子界面，具有故障分析，用電能效分析、集中管理、個人中心資料管理、用戶報警定位跟蹤與信息統(tǒng)計；具有管理員信息修改與權(quán)限管理等功能�？梢绘I開啟和關(guān)閉所有設(shè)備，可單獨控制每臺設(shè)備的開關(guān)！
4、后臺系統(tǒng)：包含賬號管理、設(shè)備管理、報修管理、用戶管理，設(shè)備管理：①、包含監(jiān)控管理：實時視頻監(jiān)控每個教室，可一鍵預(yù)覽所有設(shè)備的在線和運行情況，分析設(shè)備使用率及運行時間！②、包含設(shè)備節(jié)點：可顯示設(shè)備所在位置、編碼名稱、掛載情況、用戶編輯、用戶查詢等。
5、報修管理：用戶可進行遠程報修，反應(yīng)設(shè)備故障信息，編輯報修情況，后臺可進行遠程維護，及時跟進，以有效解決用戶設(shè)備維護。
6、用戶管理：可連通手機號，對賬戶進行一對一的安全加密，實名認證，防止賬戶泄密、防盜，現(xiàn)場數(shù)據(jù)連接云平臺后臺數(shù)據(jù)庫管理。
現(xiàn)場需對功能逐一演示，提供有效、權(quán)威的證明文件，佐證該產(chǎn)品的可靠、安全、合法性。
2.實驗桌
實驗桌為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結(jié)構(gòu)堅固，形狀似長方體封閉式結(jié)構(gòu)，造形美觀大方；設(shè)有兩個大抽屜、柜門，用于放置工具、存放掛件及資料等。桌面用于安裝電源控制屏并提供一個寬敞舒適的工作臺面。實驗桌還設(shè)有四個萬向輪和四個固定調(diào)節(jié)機構(gòu)，便于移動和固定，有利于實驗室的布局。
3.直流他（并）勵直流電機 1臺
電樞電壓直流220V， 勵磁電壓直流220V 功率185W 轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分鐘。
4. 直流電機調(diào)速器1只
   0~220V可調(diào)，電壓輸出線性可控，控制信號4-20mA。
5.嵌入式人機界面設(shè)備
   7"高亮TFT液晶顯示屏，分辨率800×480，四線電阻式觸摸屏，分辨率1024×1024。
   工作電源DC24V
  支持Modbus協(xié)議通訊，模塊地址手動可設(shè)。
6 .三菱PLC  FX3U-16MR -01， 1臺
  7.  PLC模擬量輸入/輸出模塊
2路模擬量輸出模塊1只,  4路模擬量輸入模塊1只。
8. 智能型直流電流表，量程0-3A，具有modbus通信功能。
9. 智能型直流電流表，量程0-0.5A，具有modbus通信功能。
10.智能型電壓表1只，量程0-300V，具有modbus通信功能。
  11. 磁滯制動器 （0-24V）供電.
供電電源24V 激磁電流0~0.6A 加載能力0~3N.m
12.直流24V可調(diào)節(jié)電源
  0~24V電壓輸出電壓輸出線性可控，控制信號4-20mA。
13.動態(tài)扭矩傳感器
測量旋轉(zhuǎn)電機扭矩，量程0~±5N.m 線性輸出0~±5V (正反方向)，帶速度檢測信號輸出。
14.三相交流電動機1臺
三相交流380V/50Hz，Y形接法。 功率100W轉(zhuǎn)速1420轉(zhuǎn)/分鐘
15.EDA9033A三相電綜合參數(shù)檢測模塊， 具備單/三相電壓、電流 、有功 、無功、功率因數(shù)、頻率等檢測功能。
16.基于觸摸屏的組態(tài)軟件運行環(huán)境 實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及顯示 實現(xiàn)電拖系統(tǒng)的系列控制操作
17. 固定電機導(dǎo)軌及連軸器。
18. 低壓電器元件及安裝板
19.實驗桌，帶萬向輪，移動方便。
三、完成實驗內(nèi)容：
1.直流電動機空載特性試驗
2.直流電動機負載試驗
3.直流電動機效率測定
4.直流電動機特性曲線測定
5.直流電動機冷態(tài)電阻測量實驗等
6.直流電動機的轉(zhuǎn)速、輸出轉(zhuǎn)矩、功率、電壓、電流測定
7.三相異步電動機空載特性試驗
8.三相異步電動機負載特性試驗
9.三相異步電動機效率測定
10.三相異步電動機特性曲線測定
11.三相異步電動機的轉(zhuǎn)速、輸出轉(zhuǎn)矩、功率、電壓、電流測定
12.三相異步電動機冷態(tài)電阻測量等
四、實驗系統(tǒng)嵌入式人機交互界面樣例展示：

樣例1（直流電動機運行控制畫面）

樣例2（直流電動機運行參數(shù)檢測畫面）