TWDG-1D 電工·電子·電力拖動·PLC·單片機綜合實驗裝置

一、特點
1、綜合性強 綜合了目前國內各類學校電類基礎課程的全部實驗項目。
2、適應性強 實驗的深度與廣度可根據需要作靈活調整，普及與提高可根據教學的進程作有機地結合。裝置積木式結構，更換便捷，添加部件即可。擴展功能或開發新實驗。
3、整套性強 從儀器儀表、專用電源到實驗連接專用導線等均配套齊全，儀器儀表的性能、精度、規格等均密切結合實驗的需要進行配套。
4、一致性強 實驗器件選擇合理、配套完整，使多組實驗結果有良好的同一性，便于教師組織和指導實驗教學。
5、直觀性強 本裝置采用整體與掛件相結合的結構形式，電源配置、儀表一目了然，各實驗掛件任務明確，操作、維護簡便。
二、功能
1、本裝置可提供實驗所需的交流電源、低壓直流電源、可調恒流源、函數信號發生器（含頻率計）、受控源、交直流測量儀表（電壓、電流、功率、功率因數）、各實驗掛箱及電機等。
2、能完成“電工基礎”、“電工學”中的疊加、戴維南、雙口網絡、諧振、選頻及一、二階電路等實驗。
3、能完成“電路分析”、“電工學”中的單相、三相、日光燈、變壓器、互感器及電度表等實驗。
4、能完成“電機控制”、“繼電接觸控制”及“電力拖動”等課程實驗。

5、能完成模電、數電及PLC可編程控制實驗。

6、單片機實訓開發系統可完成51/96/8088等CPU的單片機、微機的全部軟、硬件實驗，適用于《msc-51單片機原理與接口》《mcs-96單片機原理與接口》《單片機接口技術》《十六位微機原理與接口》等課程實驗。

三、技術性能
1、輸入電源：三相四線(或三相五線)   380V±10% 50Hz
2、工作環境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%(25℃) 海拔＜4000m
3、外形尺寸：167×73×153cm3
4、裝置容量：＜1.5KVA
四、基本實驗項目

（一）電工基本實驗

1．基本電工儀表的使用與測量誤差的計算

2．減少儀表測量誤差的方法

3．線性與非線性電路元件伏安特性的測繪

4．電位、電壓的測定及電路電位圖的繪制

5．基爾霍夫定律驗證及故障判斷

6．疊加定理驗證及故障判斷

7．電壓源與電流源的等效變換

8．戴維南定理的驗證

9．諾頓定理驗證

10．雙口網絡測試

11．互易定理驗證

12．受控源VCCS、VCVS、CCVS、CCCS的實驗研究

13．典型電信號的觀察與測量

14．RC一階電路響應的測試

15．二階動態電路響應的研究

16．R、L、C元件阻抗特性的測試

17．RC串、并聯選頻網絡特性測試

18．R、L、C串聯諧振電路的研究

19．用三表法測量交流電路等效參數

20．正弦穩態交流電路相量的研究（日光燈功率因數提高實驗）

21．互感實驗22．單相鐵心變壓器特性的測試

23．三相交流電路電壓、電流的測量

24．三相電路功率的測量

25．單相電度表的校驗

26．功率因數及相序的測量

27．負阻抗變換器及其應用

28．回轉器及其應用

（二）數字電路實驗項目：

1．與門電路邏輯功能測試

2．或門電路邏輯功能測試

3．與非門電路邏輯功能測試

4．非門電路邏輯功能測試

5．CM0S門電路的測試

6．基本RS觸發器

7．JK觸發器

8．D觸發器

9．555時基電路的應用

10．二——十進制計數器

11．二——十進制8421譯碼器

12．加法器

13．減法器

14．由集成與非門構成單穩態觸發器

15．T觸發器實驗

16．組合電路的設計之一——編碼轉換

17．組合電路的設計之二——顯示電路

18．同步時序電路的設計

19．計算機時序電路的設計

20．CM0S集成A/D、D/A轉換電路實驗

……

自行設計、開發實驗電路。

（三）模擬電路實驗

采用固定線路和分立元件靈活組合進行實驗。

1．固定線路板實驗有：

①共射極單管放大器負反饋放大器實驗             ②射極跟隨器實驗

③RC正弦振蕩器實驗       ④差動放大器實驗      ⑤OTL功率放大器實驗

2．分立元件可完成：單管放大、整流、濾波、穩壓、運放、全波可控及趣味性實驗，也可利用此平臺開發其他實驗項目。

（四）電力拖動實驗

1．閘刀開關正轉控制線路

2．接觸器點動正轉控制線路

3．具有自鎖的正轉控制線路

4．具有過找保護的正轉控制線路

5．接觸器聯鎖的正反轉控制線路

6．按鈕聯鎖的正反轉控制線路

7．按鈕接觸器復合聯鎖控制線路

8．接觸器控制串聯電阻降壓起動線路

9．時間繼電器控制串聯電阻降壓控制線路

10．接觸器控制Y/△降壓起動

11．時間繼電器控制Y/△降壓起動

12．QX3-13型Y/△自動起動控制線路

13．半波整流能耗制動控制線路

14．全波整流能耗制動控制線路

15．C620車床電氣控制線路

16．單相運行反接制動控制線路

17．電動葫蘆電氣控制線路

18．控制電路聯鎖控制線路

19．主電路聯鎖控制線路

（五）PLC可編程實驗內容

1．與、或、非邏輯功能實驗

2．定時器、計數器功能實驗

3．跳轉、分支功能實驗

4．移位寄存器實驗

5．數據處理功能實驗

6．微分、位操作實驗

7．交通信號燈PLC自動控制實驗

8．攪拌器的PLC自動控制實驗

9．LED數碼官顯示PLC自動控制實驗

10．四層電梯的PLC自動控制實驗

11．加工中心刀具庫選擇控制實驗

12．藝術彩燈造型的PLC控制實驗

13．電機的自動控制實驗

14．步進電機的PLC控制

15．模擬電視發射塔實驗實驗

16．自動送料裝車系統控制實驗

17．自動售貨機實驗

18．自動成型實驗

19．水塔自動供水控制系統實驗

20．郵件自動分揀實驗

21．自動洗衣機控制系統模擬實驗

22．電鍍過程控制實驗

（六）PLC電氣控制

1．三相鼠籠異步電動機點動和自鎖PLC控制

2．三相鼠籠異步電動機聯動正反轉PLC控制

3．三相鼠籠異步電動機帶延時正反轉PLC控制
4．三相鼠籠異步電動機Y/△轉換起動PLC控制

5．三相鼠籠異步電動機聯鎖控制

6．延時控制串電阻降壓起動線路控制

7．C620車床電氣控制

8．MCGS組態棒圖實驗教學

（七）單片機實驗項目：

MCS-51單片機實驗

軟件實驗

外部數據存儲器擴展

實驗一　清零程序

實驗二　拆字程序

實驗三　拼字程序

實驗四　數據區傳送子程序

實驗五　數據排序實驗

實驗六　查找相同數個數

實驗七　無符號雙字節快速乘法子程序

實驗八　多分支程序

實驗九　脈沖計數（定時/計數實驗）

實驗十　電腦時鐘（定時器、中斷器綜合實驗）

實驗十一　二進制轉換到BCD

實驗十二　二進制轉換到ASCII

實驗十三　八段數碼管顯示

實驗十四　鍵盤掃描顯示實驗

硬件實驗

自搭接硬件電路實驗提示

實驗一　P1口亮燈實驗

實驗二　P1口轉彎燈實驗

實驗三　P3.3輸入，P1口輸出

實驗四　工業順序控制（中斷控制）

實驗五　8255 A.B.C輸出方波

實驗六　8255 PA口控制PB口

實驗七　8255控制交通燈

實驗八　簡單I/O口擴展實驗

實驗九　A/D轉換實驗

實驗十　D/A輸出方波

實驗十一　電子音響

實驗十二　繼電器控制

實驗十三　步進電機實驗

實驗十四　8253方波

實驗十五　串并轉換實驗

實驗十六　外部存儲器擴展實驗

實驗十七　MCS-51串行口應用實驗㈠——雙機通信

實驗十八　MCS-51串行口應用實驗㈡——與PC機通信

實驗十九　溫度閉環控制

實驗二十　小直流電機調速實驗

實驗二十一  外部中斷（急救車與交通燈）

8088/8086系列微機實驗

軟件實驗

實驗一　清零程序

實驗二　拆字程序

實驗三　拼字程序

實驗四　數據區移動

實驗五　數據排序實驗

實驗六　找“零”個數

實驗七　32位二進制乘法

實驗八　多分支程序

實驗九　顯示子程序

實驗十　鍵盤掃描顯示實驗

實驗十一　二進制轉換到BCD

實驗十二　二進制轉換到ASCII

硬件實驗

自搭接硬件電路實驗提示

實驗一　8255并行口實驗㈠：A.B.C口輸出方波

實驗二　8255并行口實驗㈡：PA口控制PB口

實驗三　8255并行口實驗㈢：控制交通燈

實驗四　簡單I/O口擴展

實驗五　A/D轉換實驗

實驗六　D/A轉換實驗㈠：輸出方波

實驗七　D/A轉換實驗㈠：輸出鋸齒波

實驗八　8259中斷控制器實驗

實驗九　定時／計數器：8253方波

實驗十　繼電器控制

實驗十一　8251串行通信實驗㈠：自發自收

實驗十二　8251串行通信實驗㈡：與PC通信

實驗十三　步進電機控制

實驗十四　小直流電機調速實驗

實驗十五　溫度閉環控制

實驗十六　音頻驅動實驗

MCS-96單片機實驗

軟件實驗

實驗一　清零程序

實驗二　拆字程序

實驗三　拼字程序

實驗四　數據區傳送子程序

實驗五　數據排序實驗

實驗六　查找相同數個數

實驗七　無符號雙字節快速乘法子程序

實驗八　多分支程序

實驗九　定時器1實驗——定時中斷

實驗十　定時器T1和T2同時產生中斷

實驗十一　80C196外部中斷實驗

實驗十二　80C196軟件方法產生中斷

實驗十三　利用HSI測脈沖寬度

實驗十四　利用HSI測量單脈沖寬度

實驗十五　利用HSO產生單脈沖

實驗十六　利用HSO產生連續脈沖

實驗十七　軟件定時器

實驗十八　80C196 A/D轉換實驗

實驗十九　利用80C196的PWM產生各種波形

實驗二十　二進制轉換到BCD進制轉換到ASCII

硬件實驗

自搭接硬件電路實驗提示

實驗一　P1口亮燈實驗

實驗二　P1口轉彎燈實驗

實驗三　P2.6輸入，P1口輸出

實驗四　工業順序控制

實驗五　8255 A.B.C輸出方波

實驗六　8255 PA口控制PB口

實驗七　8255控制交通燈

實驗八　簡單I/O口擴展實驗

實驗九　A/D轉換實驗

實驗十　D/A輸出方波

實驗十一　繼電器控制

實驗十二　8253方波

實驗十三　80C196串行口實驗

實驗十四　LED七段數碼管顯示實驗

實驗十五　鍵盤顯示綜合實驗

實驗十六　音頻驅動實驗

實驗十七  步進電機實驗

實驗十八　直流電機實驗

實驗十九　外部中斷（急救車與交通燈）

五、裝置的配備
裝置主要由電源儀器控制屏、實驗桌、實驗掛箱及三相鼠籠電機等組成。
（一）TWDG-01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、直流電源、恒流源、受控源、數控信號源及各種測試儀表等。具體功能如下：
1、主控功能板
1.1 三相0～450V及單相0～250V連續可調交流電源。配備一臺三相同軸聯動自耦調壓器，規格為1.5KVA/0～450V，克服了三只單相調壓器采用鏈條結構或齒輪結構組成的許多缺點?？烧{交流電源輸出處設有過流保護技術，相間、線間過電流及直接短路均能自動保護，克服了調換保險絲帶來的麻煩。配有三只指針式交流電壓表，通過切換開關可分別指示三相電網電壓和三相調壓輸出電壓。
1.2 提供兩路低壓穩壓直流0.0～30V/1A連續可調電源，配有數字式電壓表指示輸出電壓，電壓穩定度≤0.3%，電流穩定度≤0.3%，設有短路軟截止保護和自動恢復功能。
1.3 提供一路0～500mA連續可調恒流源，分2mA、20mA、500mA三檔，負載穩定度≤5×10-4 ，額定變化率≤５×10-4 ，配有數字式直流毫安表指示輸出電流，具有輸出開路、短路保護功能。
1.4 設有照明220V/30W日光燈一盞，供實驗照明用；還設有220V/30W的日光燈燈管一支，將燈管的四個頭引出以供實驗用。
1.5 實驗管理器：具有設定實驗時間、定時報警、切斷電源等功能；還可以自動記錄與區分由于接線或操作錯誤所造成的漏電告警、儀表超量程告警等。
1.6 設有真有效值交流數字電壓表一只，測量范圍0～500V，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，三位半數顯。
2、信號源功能板
頻率計：6位數字顯示，顯示范圍1Hz～10MHz，作為外部測量和內置信號源頻率指示。
信號源頻率范圍：0.2Hz～2MHz，分七檔
輸出波形：正弦波、三角波、方波、脈沖波、斜波及50Hz正弦波
占空比調節：20%～80%
輸出幅度：20Vp-p(1MΩ負載)、 10Vp-p(50Ω負載)
輸出保護：短路保護，抗輸入電壓±35V（1分鐘）
幅度顯示：三位LED
功率輸出：≥10W；頻率范圍(3dB帶寬)：20KHz(方波、三角波、正弦波)
3、儀表、受控源功能板
3.1 智能交流數字電壓表

交流數字電壓表1只，采用美國模擬器件公司生產的新型高性能RMS真有效值轉換器，配以高速MPU單元設計而成，通過鍵控、數顯窗口實現人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍：0-500V，頻率范圍：10Hz-20Hz。手動量程為：10V、100V、500V。測量精度為0.5級。具有數據存儲與查詢功能。

3.2智能交流數字電流表

交流數字電流表1只，采用美國模擬器件公司生產的新型高性能RMS真有效值轉換器，配以高速MPU單元設計而成，通過鍵控、數顯窗口實現人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍：0-5A，頻率范圍：10Hz-20Hz。手動量程為：100mA、1A、5A。測量精度為0.5級。具有數有數據存儲與查詢功能。
3.3 直流數顯電壓表一只，采用ICL公司高性能AD轉換器配以高速MPU單元設計而成，通過鍵控、數顯窗口實現人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍：0-200V。手動量程為：2V、20V、200V。測量精度為0.5級。具有數據存儲與查詢功能。具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。
3.4 直流數顯毫安表一只，采用ICL公司高性能AD轉換器配以高速MPU單元設計而成，通過鍵控、數顯窗口實現人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍：0-2000mA。手動量程為：20mA、200mA、2000mA。測量精度為0.5級。具有數據存儲與查詢功能。具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。
3.5 受控源CCVS、VCCS兩路，打開電源開關，CCVS、VCCS兩路受控源即可工作，通過適當的連接，即可獲得VCVS、CCCS受控源的功能。此外，還設有±12V兩路直流穩壓電源，并有發光管指示。
4、控制屏掛置掛件的具體方法
控制屏正面右邊設有一個74×48.5cm2 的大凹槽，能容納兩個大掛箱和一個小掛箱。凹槽上、下邊各設有六個螺柱，左右兩邊掛置大的掛箱，中間掛置小的掛箱。掛箱與控制屏采用螺母固定，易于裝卸和運輸。
（二）TWDG-02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、耐磨高密度板；左右設有兩個大抽屜（帶鎖），用于放置工具及資料。右邊設有放置示波器用的可拆卸擱板。
（三）實驗組件掛箱
1、TWDG-03電路基礎實驗箱
提供基爾霍夫定律（可設置三個典型故障點）、疊加原理（可設置三個典型故障點）、戴維南定理、諾頓定理、二端口網絡、互易定理、R、L、C串聯諧振電路（L用空心電感）、R、C串并聯選頻電路及一階、二階動態電路等實驗。各實驗器件齊全，實驗單元隔離分明，實驗線路完整清晰，驗證性實驗與設計性實驗相結合。
2、TWDG-04交流電路實驗箱
提供單相、三相負載電路、日光燈、變壓器、互感器及電度表等實驗。負載為三個完全獨立的燈組，可連接成Y或△兩種三相負載線路，每個燈組均設有三個并聯的白熾燈羅口燈座(每組設有三個開關控制三個負載并聯支路的通斷)，可插60W以下的白熾燈九只，各燈組設有電流插座；日光燈實驗器件有30W整流器、電容器（1uF/500V、2.2uF/500V、4.7uF/500V）、啟輝器及短接按鈕；互感線圈一組，實驗時臨時掛上，兩個空心線圈L1 、L2 裝在滑動架上，可調節兩個線圈間的距離，并可將小線圈放到大線圈內，配有大、小鐵棒各一根及非導磁鋁棒一根；電度表一只，規格為220V、3/6A，實驗時臨時掛上，其電源線、負載線均已接在電度表接線架的接線柱上，實驗方便；鐵芯變壓器一只（50VA、36V/220V），原副邊均設有保險絲便于電流的測試，可進行變壓器原、副繞組同名端判斷及變壓器應用等實驗。
3、TWDG-05元件箱
設有三組高壓電容（每組1uF/500V、2.2uF/500V 、4.7uF/500V高壓電容各一只），用以改變功率因數實驗；提供實驗所需的各種元件，如電阻、二極管、發光管、穩壓管、電位器及12V燈泡等,還提供十進制可調電阻箱，阻值為0～99999.9Ω/2W。
4、TWDG-06單相智能功率、功率因數表
由24位專用DSP、16位高精度AD轉換器和高速MPU單元設計而成，通過鍵控、數顯窗口實現人機對話功能控制模式。軟件上采用RTOS設計思路，同時配有PC監控軟件來加強分析能力。能測量電路的功率、功率因數。功率測量精度為1.0級，功率因數測量范圍0.3-1.0，電壓電流量程為450V和5A，能自動判別負載性質（感性顯示“L”，容性顯示“C”，純電阻不顯示），并可存儲測量數據，供隨時查閱。
5、TWDG-09真有效值交流數字毫伏表
能夠對各種復雜波形的有效值進行精確測量，電壓測試范圍0.2mV～600V（有效值），測試基本精度達到±1%，量程分200mV、2V、20V、200V、600V五檔，直鍵開關切換，三位半數字顯示，每檔均有超量程告警、指示及切斷總電源功能。頻率測試范圍10Hz～600KHz，輸入阻抗1MΩ，輸入電容≤30pF。
6、TWDG-10受控源(四路)、回轉器、負阻抗變換器
提供流控電壓源CCVS、壓控電流源VCCS、壓控電壓源VCVS、流控電流源CCCS、回轉器及負阻抗變換器等實驗模塊。四組受控源、回轉器、負阻抗變換器均采用標準網絡符號。

（四）TWDG-11數字電路、模擬電路

提供穩壓電源四路（±5V/0.5A；±15V/0.5A，均有短路保護、自動恢復功能）、低壓交流電源（0V、6V、10V、14V抽頭各一路及中心抽頭17V兩路）、四位十進制譯碼顯示器、兩組撥碼盤、8位邏輯開關、8位電平指示器、三態邏輯筆、單次脈沖源、揚聲器、振蕩線圈、按鍵、橋堆及電位器等。另外，還設有一些高可靠圓腳集成電路插座（8P 2只、14P 3只、16P 4只、28P 1只、40P 1只）及可靠的鍍銀長紫銅管（供插電阻、電容、電位器、晶體管等元件）。實驗掛箱配有：①共射極單管放大器負反饋放大器實驗板、②射極跟隨器實驗板、③RC正弦振蕩器實驗板、④差動放大器實驗板、⑤OTL功率放大器實驗板共五塊及若干分立元件，可采用固定線路或分立元件靈活組合進行實驗，有利于提高學生動手能力。

1、TWDG-15繼電接觸控制

提供中間繼電器、二只，熱繼電器一只，熔斷器三只，轉換開關三只，按鈕一只，行程開關四只，信號燈、保險絲座各一只。各器件的工作端子均已引到面板上，供實驗接線用。
2、TWDG-17繼電接觸控制
提供交流接觸器（線圈電壓380V）三只，熱繼電器一只，電子式時間繼電器（通電延時，工作電壓380V）一只，變壓器(220V/26V/6.3V)、整流電路、能耗制動電阻(10Ω/25W)各一組，帶燈按鈕（黃、綠、紅各一只）三只。將各器件的工作端子引到面板上，供實驗接線用。

六、配置清單（每臺）

TWDG-01	電源儀器控制屏	1套
TWDG-02	實驗桌	1張
TWDG-03	電路基礎實驗掛件	1套
TWDG-04	交流電路實驗掛件	1套
TWDG-05	元件箱	1套
TWDG-06	單相智能功率、功率因數表	1只
TWDG-09	真有效值交流數字毫伏表	1只
TWDG-10	受控源（四路）、回轉器、負阻抗變換器	1套
TWDG-12	數字電路實驗掛件	1套
TWDG-13	模擬電路實驗掛件	1套
TWDG-15	繼電接觸控制	1件
TWDG-17	繼電接觸控制	1件
	單片機實驗開發系統掛箱	1只
	三相交流電機	2臺
	高可靠護套結構手槍插式實驗連接線及配件	1套

PLC配置清單：

（一）主機：三菱FX3U-38MR

（二）實驗箱部分：

1．PLC001交通信號燈PLC自動控制

2．PLC002攪拌器的PLC自動控制（實物）

3．PLC003LED數碼管顯示PLC自動控制

4．PLC004四層電梯的PLC自動控制（實物）

5．PLC005加工中心刀具庫選擇控制（實物）

6．PLC006藝術彩燈造型的PLC控制

7．PLC007電機的自動控制（實物）

8．PLC008步進電機的PLC控制（實物）

9．PLC009模擬電視發射塔

10．PLC010自動送料裝車系統

11．PLC011自動售貨機

12．PLC012自動成型系統

13．PLC013水塔自動供水系統

14．PLC014郵件自動分揀系統

15．PLC015自動洗衣機系統

16．PLC016電鍍系統