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SXK-800E电工电子电拖及自动化技术实训装置

产品名称：高性能电工电子电拖及自动化技术实训与考核装置产品型号：SXK-800E 详细说明：一、概述：本装置是我公司吸取国内外同类产品合理的实训方法，先进、科学的实训手段并加以消化、整合、提高而研制的针对高等院校、职业技术教育而开发的综合性实训考核装置。适用各类职业院校、中专、技校电工、电子、电拖、机电一体化、自动化等专业的教学和从事相关专业的技术人员实训考核。装置有机地融合了电工、电子、电力拖动、PLC、变频器、单片机、触摸屏等实训内容，配备多块可自由组合的实训挂箱，实现了教学资源共享，一机多用，创造性地把教学管理、教材、教案、实训、认证、考核融于一体，大大节省实训用房、减少管理人员，经济效益显著，其是高等院校、中等院校、职业学校、技校及各类培训鉴定机构新建、改建实训室的理想实训设备。二、特点 1、安全性能高：实训屏上380V交流输出处设有单片机全程监控的一套过流保护装置，相间、线间直接短路或过载，电流超过设定值，系统即告警并切断总电源，确保设备安全。配备漏电保护装置，通过启动停止按钮控制实训台工作电源。 2、测量仪表精度高，采用数字化、智能化模式，符合现代测量发展方向。 3、综合性强：使电工、电子、电力拖动、PLC、变频调速多门学科有机组合在一个实训台上，能按工厂现场操作规程进行小型工程设计实训。 4、实训的深度和广度根据需要可作灵活的调整，装置采用挂箱式结构，更换便捷，并可自由组合，满足不同的实训要求，添加部件即可扩展功能或开发新的实训项目。 5、实训台结构合理、性能优越、配套完整，根据弱电和强电配置不同的实训连接线及相应的插座，使用安全、可靠。三、技术性能： 1、工作电源：三相四线（或三相五线）～380V±5% 50Hz 2、温度：-10℃～+40℃，相对湿度＜85%（25℃） 3、装置容量：＜1.5KVA 4、重量：220Kg 5、外形尺寸：1600mm×700mm×1500mm 四、实训装置基本配置及功能本装置主要由实训屏、实训挂箱、实训配套器材、实训桌等到组成。（一）实训屏同“SXK-800D 高性能电工电子电拖及自动化技术实训与考核装置”，见本目录102页。（二）实训挂箱 1、DGJ-10 电路基础实训（一）完成叠加原理、基尔霍夫定律、戴维南定理、诺顿定理、互易定理、欧姆定律等实训；提供电阻、电感、电容，完成R、L、C串联谐振、一阶、二阶动态电路的研究、电压源与电流源的等效变换、负载获得最大功率的条件、电阻的串、并联等实训。 2、DGJ-11 电路基础实训（二）提供灯泡、稳压管、电位器、电阻箱等，完成已知和未知电路元件伏安特性的测绘、电容的充放电等实训。 3、DGJ-12 交流电路实训（一）提供电阻、电感、高压电容（0.47uF/500V、1uF/500V、2.2uF/500V、4.7uF/500V），完成日光灯功率因数提高实训、RLC串联交流电路实训、RLC并联交流电路实训以及电感、电容元件在直流电路和交流电路中的特性实训。 4、DGJ-14 电路基础实训（三）仪表量程扩展实训（电流表、电压表量程的扩展）。 5、DGJ-15 电工综合技能实训（一）电流表、电压表和欧姆表的设计。 6、DGJ -16 电工综合技能实训（二）运算放大器的应用实训、报警保护电路的设计及其应用实训、互感器的应用实训、整流滤波电路的设计及应用实训、过流保护的设计及其应用实训。 7、DGJ-17 铁芯变压器、互感/电度表实训铁芯变压器一只（50VA、36V/220V），原、副边均设有保险丝及电流插座，方便测试并能可靠保护防止变压器损坏；互感线圈一组，两个空心线圈L1、L2装在滑动架上，可调节两个线圈间的距离，并可将小线圈放到大线圈内，配有大、小铁棒各一根，灯泡负载九个只，电度表一只，规格为220V、3/6A，其电源线、负载线均已接在电度表接线架的接线柱上，实训方便。 8、DZJ-20 电子技术实训（一）提供低压交流电源（0V、6V、10V、14V抽头各一路及中心抽头17V两路）、三极管、二极管、稳压块、电阻、单结晶体管、蜂鸣器等。实训箱还配有单管/负反馈两极放大器、射极跟随器、RC串联选频网络振荡器、差动放大器及低频OTL功率放大器共五块固定线路实训板。可采用固定线路或分立元件灵活组合进行实训。 9、DZJ-21 电子技术实训（二）提供四位十进制译码显示器、8位逻辑电平开关、8位电平指示器、三态逻辑笔、脉冲信号源（正、负输出单次脉冲和频率为0.5Hz～300KHz连续可调的计数脉冲源各一路），设有一些高可靠圆脚集成电路插座（9P、14P、16P、28P、40P若干只）。实训箱还配有单管/负反馈两级放大器、射极跟随器、RC串联选频网络振荡器、差动放大器及低频OTL功率放大器共五块固定线路实训板。可采用固定线路或分立元件灵活组合进行实训。 10、ZSY-04 继电接触控制（一）熔断器5只、按钮1只、变压器1只（380V/36+6.3）、转换开关1只、信号灯3只、整流电路1只、能耗制动电阻（510Ω/50W）3只、交流接触器1只、热继电器1只。 11、ZSY-05 继电接触控制（二）交流接触器3只、通电延时时间继电器1只、热继电器1只、控制按钮3只。 12、ZSY-06 继电接触控制（三）行程开关4只、倒顺开关1只、热继电器1只。 13、PLC主机挂箱配三菱FX1N-40mR主机，集成数字量I/O（24路数字量输入，16路数字量输出），RS-422通讯口，SC-09通讯编程电缆及转接输入输出口、开关等。随机配置仿真教学软件及工控组态软件。 14、PLC实训演示挂箱序号编号控制对象实训模块实训教学目标 1 SX1 抢答器/音乐喷泉通过对抢答系统中各组人员抢答时序的监视和控制，掌握条件判断控制指令的编写方法；通过对音乐喷泉控制系统中“水流”及音乐的循环控制，掌握循环指令的编写方法。 2 SX2 装配流水线/十字路口交通灯通过对“生产流水线”顺序加工过程及十字路口交通灯路况信号控制，掌握顺序控制指令的编写方法。 3 SX3 水塔水位/天塔之光通过对“水塔水位”和“储水池水位”变化过程的判断，了解简单逻辑控制指令的编写方法。通过对天塔之光闪亮过程的移位控制，掌握移位寄存器指令的编写方法。 4 SX4 自动送料装车/四节传送带通过对传送带启停、传送状态的控制和对货物在自动送料装车系统中流向、流量的控制，掌握较复杂逻辑控制指令的编写方法。 5 SX5 多种液体混合装置通过对“液体混合装置”中不同液体比例及液体混合时搅拌时间的控制，掌握条件判断指令及各种不同类型的定时器指令的编写方法。 6 SX6 自动售货机通过对用户投币数目的识别和自动售货机中各种“货物”的进出控制，掌握各种计数器指令及比较输出指令的编写方法。 7 SX7 自控轧钢机/邮件分拣机通过对自控轧钢机和邮件分拣机材料（“钢锭“邮件”）来料数量、来料类别识别及对各种执行器（例如“电机”）启停时序的控制，掌握数值运算指令及中断指令的编写方法。 8 SX8 机械手控制/自控成型机通过对机械手停留“位置”及自控成型机各方向“液缸位置”的控制，掌握一个完整工业应用系统中的较简单逻辑控制程序的编写能力。 9 SX9 加工中心通过对加工中心中各方向“电机”运行方向及“刀库”进出刀、换刀过程的控制，掌握一个完整工业应用系统中的较复杂逻辑控制的编写能力。 10 SX10 四层电梯通过对一个完整的四层电梯模型的综合控制，初步掌握PLC控制系统的分析、I/O分配、设计I/O接线图、接线、编程、调试等工作过程的综合知识。 11 SX11 步进电机/直线运动：（实物）步进电机系统由驱动电路、步进电机、刻度盘、指针等组成；直线运动系统由电机、同步带、光电传感器、导轨、移动块等组成。通过利用PLC对步进电机及直线运动实物模块的控制，初步了解步进电机方向、拍数的控制及直线运动检测、定位控制。 15、变频器实训挂箱配置三菱FR-S520变频器，带有RS485通讯接口及BOP操作面板。 16、电机导轨及光码盘测速系统含光码盘测速系统（配有进口光电编码器）一套，不锈钢导轨1幅，道轨平整度好，无应力变形，同心度好。 17、工控组态软件一套：打开软件编程环境，任何实训都可以编辑出形象直观动感强、数字效果好的组态棒图，并进行实训动态跟踪教学。 18、PLC仿真实训软件一套：（1）通过PLASH虚拟环境实时显示PLC的运行状态（2）可以实现PLC虚拟接线，并对接线进行错误检查（3）PLC编程训练、PLC程序编写测试等功能（4）实现PLC运行模拟，对错误程序进行检查 19、单片机挂箱配备51/96/8088等CPU的单片机、微机全部软硬件。 20、触摸屏实训挂箱 5.7英寸、256色，通过实训了解工业触摸屏的功能及使用方法，掌握与PLC之间的通信知识，并掌握复位、置位、交替等功能键、图形（曲线）显示、动态画面跟踪在触摸屏中的实现方法。 21、三相鼠笼异步电动机（200V Y接）1台 22、三相鼠笼异步电动机（380V Y/△）2台 23、连接线一套 24、尖嘴钳、螺丝刀、剥线钳等工具一套（三）实训桌实训桌为铁质双层亚光密纹喷塑，桌面为防火、防水、耐磨高密度板，结构坚固，造型美观大方。实训桌下方设有元件储存柜，可以放置实训挂箱，还设有四个带刹车的轮子，便于移动和固定。

芜湖中方科教设备有限公司 2021-08-23

基于相变材料的片上光电存算一体化器件的研发

现阶段所设计的存算一体器件单元结构如图 1 所示：器件的基本结构由波导和功能层（由下到上分为加热层、电极层、保护层、相变材料（硫系化合物）层）所构成。拟通过在当前流行的绝缘层上硅(SOI)光子平台上集成四氮化三硅光波导的方式实现器件的光学读取功能，即在非常厚的硅衬底层上生长一层绝缘层二氧化硅和波导层，然后在基片上通过光刻、显影、刻蚀等工艺制备四氮化三硅波导。功能层主要用于实现器件的电学写入功能。加热器层的主要用途是与相变材料层形成电接触，通过较小的接触面积使接触处的热量集中，从而可以在较小的电压或电流下使相变材料发生相变。因此需要加热器层具备较好的导热和导电性能，同时在近 C 波段具有较低的光损耗，可采用石墨烯。电极层可用于提供相变材料器件单元所需要的编程电脉冲。当前拟采用硒掺杂的相变材料合金（如 GSST）作为器件的核心功能层的相变材料。该材料在通信/非通信波段显示了极低的光损耗和更高的品质因数，且相变前后在通信 C 波段具有足够大的光学常数反差，可在更恶劣的高温环境下进行操作，适用于硅基光子器件应用。采用的主要技术手段包括： ① 依托于相变材料的电致和光致相变特性，通过电学编程、光学读取的方法实现器件的存储、算术运算和逻辑运算功能：存储功能的实现：拟利用相变材料晶态低透过率和非晶态高透过率分别代表二进制中的‘1’和‘0’，实现数据存储（编程）功能。例如在电极两端施加合适的电脉冲，所产生电流流经加热层时，生成的热量主要集中在加热层和相变材料层接触处，使得接触处的相变材料发生相变，实现存储功能。在完成上述编程操作后，从器件波导输入端输入读取连续光。由于相变材料功能层对光强的吸收能力在编程和非编程区域间存在着显著的差异，因此当输入光经过波导后，其能量会因为相变材料编程区域的吸收而发生改变，进而显著改变输出光强能量。所以通过测量输入输出光强的能量之比（即透过率），可实现对先前编程区域的读取。算术和逻辑功能的实现：通过调整编程电脉冲的幅度和宽度可以动态调控相变材料的相变程度，使得器件的中间透过率值可用于代表不同的数值，实现多级存储功能。所以拟采用输入脉冲数量对应加数的方法实现标量加法计算。同时由于所设计器件的读取连续光输出功率可视为读取连续光输入功率和器件透过率的乘积，因此可采用将输入功率和透过率作为被乘数和乘数的方法实现基本乘法运算。除此之外还可以将器件功能层的初始状态设置为非晶相，把晶化脉冲幅值和不足以产生晶化的脉冲幅值分别作为输入逻辑‘1’和‘0’；同时设定一个判定阈值并与编程后器件透过率的变化率进行对比，把高于和低于阈值的透过率变化率分别作为输出逻辑 ‘1’和‘0’；通过合理选择编程脉冲有望实现各种逻辑功能输出。 ② 基于器件透射率可调特性验证其实现神经突触的可行性。并依托所设计人工突触构建人工神经网络芯片，实现图像、语音和文本识别功能：突触可塑性是大脑记忆和学习的神经生物学基础，也是人工类脑器件需要实现的首要功能。为实现突触可塑性，拟把相变材料和波导之间的耦合区域视为仿生神经突触，左右两端电极分别代表突触前和突触后，分别施加在两端电极上的电脉冲则作为突触前和突触后刺激。通过调节从左右两端电极输入耦合区域的电脉冲时间差对耦合区域的光透过率进行连续调控，进而依托于上述存算理论模型和实物器件仿真和实验实现仿生神经突触的脉冲时序依赖可塑性（Spike-Timing-Dependent-Plasticity, STDP)。将不同波长的光脉冲序列输入所设计的突触单元, 经过相变材料的作用，脉冲强度发生变化，对应于乘法器。进而借助于微环结构，将不同波长的脉冲导入进同一波导中，该功能类似加法器。相加后的脉冲光强较小时，读取光与微环发生共振，在输出端口没有光强输出。当光强达到一定的阈值后，读取信号不再和微环发生共振，而是传播到输出端口。这一过程类似神经元脉冲信号的激发，实现了非线性激活函数的功能。利用上述的单个神经元结构，验证其监督式机器学习和非监督式机器学习。对于监督式机器学习，权重的数值通过外部管理器设置；对于非监督式机器学习，不再需要外部管理器来设置权重值，而是通过输出光脉冲进行反馈控制，调整权重值。在单个神经元结构的基础上，更复杂的光学脉冲神经网络结构，证明该结构的可扩展性。拟设计的神经网络中的每一层结构包括三个功能单元，即收集器、分发器和神经突触结构。收集器将上一层不同波长的光脉冲信号收集到同一根波导中，分发器将光脉冲分发给多个神经元，神经突触结构则产生光脉冲信号，输入给下一层结构。基于上述结构实现图片、语音和文本的识别。创新性分析：①首次研究了一款基于“电学编程、光学读取”模式的光电混合存算一体化器件。与传统电学存算一体化器件相比,拟研发的器件可以进行长距离的信息传输，具有传输带宽高、信号间延迟低、损耗低、抗干扰、集成密度高等优点。②采用硒(Se)掺杂的相变材料作为存算一体化器件的核心功能材料。与采用其他相变材料的存算一体器件相比，以硒参杂的相变材料作为功能材料的存算一体器件有望展现出极低的光损耗。③提出了一种基于“电学脉冲刺激、光学权重调节”的人工神经突触。该突触器件有望成为未来通用型人工神经突触，填补了光电混合型人工突触的技术空白。先进性分析：①所提出的光电混合工作模式使得该存算一体化器件不但具有传统集成电路的高密度特性，且兼具光通信技术的宽频带、低延迟、抗干扰的优越性能。②所采用硒参杂的相变材料不但继承了传统材料具有的快速相变转化速度、低功耗和稳定性强等特性，且本身在通信波段非晶态透明的同时还保持了相变前后足够大的光学性能差异的特点。③所设计的突触继承了人工电子突触和全光突触的优点，具有高集成度、低功耗、超快响应时间、稳定性强等优点。独占性分析：根据已取得成果正在撰写专利，以获得该关键技术的独有权。

南京邮电大学 2021-05-11