SBGYW-02型工業(yè)控制實(shí)訓(xùn)平臺(tái)
一、 產(chǎn)品概述
工業(yè)控制實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、適合于各類職業(yè)院校和技工學(xué)校的機(jī)械制造及自動(dòng)化、機(jī)電一體化、自動(dòng)控制、電氣工程等專業(yè)的《機(jī)電傳動(dòng)與控制》、《可編程控制技術(shù)》、《運(yùn)動(dòng)控制》、《機(jī)電一體化技術(shù)》、《檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)》等課程開(kāi)設(shè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。
工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)實(shí)訓(xùn)臺(tái)包含了電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)學(xué)習(xí)中所涉及的電動(dòng)機(jī)控制 、可編程控制器控制、變頻調(diào)速控制、直流調(diào)速、觸摸屏等多項(xiàng)技術(shù)，為學(xué)生提供了一個(gè)典型的綜合實(shí)訓(xùn)環(huán)境，使學(xué)生對(duì)過(guò)去學(xué)過(guò)的諸多單科的專業(yè)和基礎(chǔ)知識(shí)，在這里能得到全面的認(rèn)識(shí)與鞏固、綜合的訓(xùn)練和實(shí)際運(yùn)用。
工業(yè)控制實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、工業(yè)控制實(shí)訓(xùn)裝置是根據(jù)人力資源和社會(huì)保障部制定的"可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)師"培訓(xùn)及國(guó)家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)考核大綱內(nèi)容，適當(dāng)增加新技術(shù)，按照職業(yè)教育培訓(xùn)、職業(yè)技能鑒定和實(shí)訓(xùn)教學(xué)要求而研制的。適合職業(yè)院校、職業(yè)培訓(xùn)學(xué)校、職教中心、鑒定站/所對(duì)可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)師的四、三、二級(jí)開(kāi)展培訓(xùn)及技能鑒定。
參考圖（以實(shí)物圖為準(zhǔn)）
二、 研發(fā)背景
1. 該裝置是根據(jù)人力資源和社會(huì)保障部制定的"可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)師"培訓(xùn)及國(guó)家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)考核大綱內(nèi)容，適當(dāng)增加新技術(shù)，按照職業(yè)教育培訓(xùn)、職業(yè)技能鑒定和實(shí)訓(xùn)教學(xué)要求而研制的。
2. 工業(yè)迅速發(fā)展處理器要求不斷提高，教學(xué)需要與時(shí)俱進(jìn)設(shè)備要不斷升級(jí)，而教學(xué)還需要從基礎(chǔ)學(xué)起，同時(shí)滿足需要實(shí)驗(yàn)室建設(shè)重復(fù)會(huì)導(dǎo)致浪費(fèi)資金和實(shí)驗(yàn)室空間。
3. 一個(gè)產(chǎn)品需要多種加工工藝，導(dǎo)致工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備錯(cuò)縱復(fù)雜，一個(gè)主機(jī)不能完成所有工作，需要多個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行相互配合完成。
4. 不同層次的考核需要不同設(shè)備，不能有機(jī)的進(jìn)行結(jié)合，有些實(shí)訓(xùn)完成后無(wú)法進(jìn)行考量檢查學(xué)生的接受程度。
三、 裝置特色
1. 實(shí)訓(xùn)建設(shè)理念為一次性建設(shè)，本設(shè)備采用通用型寬展口，所有主機(jī)的I/O口都可通過(guò)擴(kuò)展口引出，可以用于插接式訓(xùn)練，也可進(jìn)行線接式實(shí)操訓(xùn)練；還設(shè)有兩塊可拆卸的網(wǎng)孔板可對(duì)不同層次的學(xué)生進(jìn)行考核。
2. 在主機(jī)選型方面由小型ET200系列PLC到中型S7-1200系列PLC再到大型S7-1500系列PLC，全面覆蓋了西門子常用PLC類型，主機(jī)可以通過(guò)并口連接到實(shí)訓(xùn)區(qū)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，可從基礎(chǔ)小型PLC開(kāi)始學(xué)起，再到中型PIC,最后到大型PLC，由簡(jiǎn)到繁的學(xué)習(xí)理念讓學(xué)生容易接受，學(xué)習(xí)起來(lái)更加得心應(yīng)手。
3. 采用模塊組合式結(jié)構(gòu)，含開(kāi)關(guān)量、模擬量、變頻調(diào)速、觸摸屏、通信模塊等，配套HMI工控組態(tài)監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)仿真化、信息化實(shí)訓(xùn)教學(xué)。
4. 項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)模塊：利用目前典型的可編程控制器及總線技術(shù)完成對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中典型案例的模擬對(duì)象、實(shí)物模型中的邏輯、模擬、過(guò)程、運(yùn)動(dòng)等的控制。
5. 仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)：通過(guò)虛擬環(huán)境實(shí)時(shí)顯示PLC運(yùn)行狀態(tài)，模擬工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制，可以進(jìn)行編程訓(xùn)練、程序編寫(xiě)測(cè)試等功能。
6. 模塊化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要由西門子主機(jī)S7-1500、S7-1200、ET200SP構(gòu)成，根據(jù)工業(yè)中西門子PLC應(yīng)用歷程構(gòu)建了一個(gè)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)通訊涉及PROFINET通訊、以太網(wǎng)通等多層網(wǎng)絡(luò)通訊。
四、 技術(shù)性能
1. 輸入電源：三相四線（或三相五線）～380V±10% 50Hz
2. 工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對(duì)濕度＜85%(25℃) 海拔＜4000m
3. 裝置容量：＜0.5kVA
4. 重 量：100kg
5. 外形尺寸：1780mm×730mm×1460mm
6. 安全保護(hù)：具有漏電壓、漏電流保護(hù)裝置，安全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)
五、 基本配置及功能:實(shí)訓(xùn)裝置由S7-1500單元、S7-1200單元、ET200SP單元、變頻調(diào)速單元、小車運(yùn)動(dòng)控制單元、、實(shí)訓(xùn)組件、電工基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)單元二維絲桿控制單元、觸摸屏單元、以太網(wǎng)交換機(jī)、交流電機(jī)等組成。
1. S7-1200單元
S7-1200單元主要由主機(jī)1215C和信號(hào)轉(zhuǎn)接板組成。
?100KB工作存儲(chǔ)器；24VDC電源，板載 DI14x24VDC漏型/源型，DO（或DQ）10x24VDC和AI2；板載6個(gè)高速計(jì)數(shù)器和4個(gè)脈沖輸出；信號(hào)板擴(kuò)展板載式I/O；最多3個(gè)通信模塊用于串行通信；最多8個(gè)信號(hào)模塊用于I/O擴(kuò)展；PROFINET IO 控制器，智能設(shè)備，TCP/IP傳輸協(xié)議，開(kāi)放式用戶安全通信，配套專用軟件。
?PLC-擴(kuò)展模塊：
數(shù)字量輸入/輸出模塊 DI8 x 24VDC漏型/源型及DO（或DQ）8x繼電器；可組態(tài)輸入延時(shí)，直插式端子塊固件版本：V2.0。
?PLC-擴(kuò)展模塊：
模擬量I/O 模塊AI4+AQ（或AQ）2；插入式端子排；輸入：≥13 位，2.5V、5V、10V，0/4到20mA；可選擇頻率抑制；可選擇濾波；診斷可組態(tài)；輸出：+/-10V，0到20mA；診斷可組態(tài)；可選擇輸出替代值。
?PLC-通信板：
帶有RS-485接口的通信板；接線盒。
2. 觸摸屏單元
觸摸屏單元采用昆侖通泰 7寸彩色觸摸屏，用于1500主機(jī)以太網(wǎng)通訊，控制和顯示各單元的運(yùn)行狀態(tài)。
3. 以太網(wǎng)交換機(jī)
7英寸TFT屏，輸入供電DC24V,屏幕分辨率800*480，主頻頻率1GHz，內(nèi)存128M存儲(chǔ)128M,具備接口RS485、RS232、RS422,1個(gè)以太網(wǎng)網(wǎng)口,配套專用軟件。
4. 變頻調(diào)速單元:變頻調(diào)速單元采用西門子SINAMICS 系列V20變頻器，三相220V供電，輸出功率0.37KW。集成RS-485通訊接口，提供BOP操作面板；具有線性V/F控制、平方V/F控制、可編程多點(diǎn)設(shè)定V/F控制，磁通電流控制、直流轉(zhuǎn)矩控制；集成4路數(shù)字量輸入，1路模擬量輸入；具備過(guò)電壓、欠電壓保護(hù)，變頻器、電機(jī)過(guò)熱保護(hù)，短路保護(hù)等。
5. 傳感器單元
溫度變送器：
導(dǎo)軌式帶pt100熱電偶,一體化變送器模塊4-20ma，測(cè)溫范圍0-200℃輸出精度±0.2%，電源DC24V。
電流變送器：
輸出4-20mA模擬量精準(zhǔn)控制:編碼器旋鈕調(diào)節(jié)，帶3位數(shù)碼管數(shù)字顯示;可設(shè)置顯示和小數(shù)點(diǎn)，方便對(duì)照實(shí)際值;工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)，可長(zhǎng)時(shí)間不斷電連續(xù)工作;Modbus通訊，現(xiàn)場(chǎng)/遠(yuǎn)程可同時(shí)控制:供電24VDC;供電反接保護(hù)，輸出可短路;標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝。
6. 實(shí)訓(xùn)組件
實(shí)訓(xùn)組件主要由電源掛箱虛實(shí)結(jié)合掛箱，掛箱區(qū)域采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)可根據(jù)需求增加不同掛箱。
電源掛箱提供AC380V、AC220V、DC24V電源，為實(shí)訓(xùn)掛箱和電機(jī)實(shí)訓(xùn)單元提供動(dòng)力源；設(shè)有啟動(dòng)停止按鈕，各相電源工作指示，具有過(guò)流、過(guò)壓、短路等保護(hù)。
7. 二維絲桿控制單元:二維絲桿控制單元主要由伺服驅(qū)動(dòng)和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)組成。
伺服電機(jī)用于控制Y軸絲桿，采用交流伺服驅(qū)動(dòng)，工作電壓AC220V，輸出功率200W。采用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）作為控制核心，智能功率模塊（IPM） 內(nèi)部集成了驅(qū)動(dòng)電路,同時(shí)具有過(guò)電壓、過(guò)電流、過(guò)熱、欠壓等故障檢測(cè)保護(hù)電路，具有較強(qiáng)的溫度、濕度、振動(dòng)等環(huán)境適應(yīng)能力和很強(qiáng)的抗干擾的能力；支持位置、速度和力矩三種方式對(duì)伺服馬達(dá)進(jìn)行控制。步進(jìn)電機(jī)用于控制X軸絲桿，采用交流伺服驅(qū)動(dòng)，工作電壓DC24V，輸出功率35W；內(nèi)部集成控制電路和功率電路，具有自檢線圈和短路保護(hù)等功能。
8. 電工基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)單元
電工基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)單元主要由交流接觸器、中間繼電器、時(shí)間繼電器、按鈕等組成，用于電機(jī)正反轉(zhuǎn)、星三角轉(zhuǎn)換、啟停自鎖等實(shí)訓(xùn)。
9. 三相交流電機(jī)
交流額定電壓380V/△接法，轉(zhuǎn)速1400轉(zhuǎn)/min，功率40W，頻率50HZ，絕緣等級(jí)E級(jí)。
七、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
(一)PLC基本技能實(shí)訓(xùn)
MCGS組態(tài)棒圖實(shí)驗(yàn)教學(xué),利用已編輯好組態(tài)棒圖,對(duì)以下任何實(shí)驗(yàn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤教學(xué)實(shí)驗(yàn)針對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的具體要求，學(xué)生自行編輯組態(tài)棒圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
1. PLC認(rèn)知實(shí)訓(xùn)（軟硬件結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組成、基本指令、接線、編程下載等）
(二)PLC虛擬控制應(yīng)用實(shí)訓(xùn)
1. 數(shù)碼顯示控制
2. 搶答器控制
3. 天塔之光控制
4. 音樂(lè)噴泉控制
5. 十字路口交通燈控制
6. 水塔水位控制
7. 自動(dòng)送料裝車系統(tǒng)控制
8. 四節(jié)傳送帶控制
9. 裝配流水線控制
10. 多種液體混合裝置控制
11. 自控成型機(jī)控制
12. 自動(dòng)洗衣機(jī)控制
13. 電鍍生產(chǎn)線控制
14. 自控軋鋼機(jī)控制
15. 郵件分揀機(jī)控制
16. 自動(dòng)售貨機(jī)控制
17. 機(jī)械手控制控制
18. 四層電梯控制
(三)PLC實(shí)物控制應(yīng)用實(shí)訓(xùn)
19. 直線運(yùn)動(dòng)位置檢測(cè)、定位控制
20. 步進(jìn)電機(jī)定位控制
21. 步進(jìn)電機(jī)的速度控制
22. 步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制
23. 伺服電機(jī)定位控制
24. 伺服電機(jī)的速度控制
25. 伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制
26. 伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的綜合控制典型電動(dòng)機(jī)控制實(shí)操實(shí)訓(xùn)
27. 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)和自鎖PLC控制
28. 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)聯(lián)動(dòng)正反轉(zhuǎn)PLC控制
29. 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)帶延時(shí)正反轉(zhuǎn)PLC控制
30. 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)Y/△轉(zhuǎn)換起動(dòng)PLC控制
(四)PLC、變頻器、觸摸屏綜合應(yīng)用技能實(shí)訓(xùn)
31. 變頻器功能參數(shù)設(shè)置與操作
32. 外部端子點(diǎn)動(dòng)控制
33. 變頻器控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)
34. 多段速度選擇變頻調(diào)速
35. 變頻器無(wú)級(jí)調(diào)速
36. 外部模擬量方式的變頻調(diào)速控制
37. 基于PLC的變頻器外部端子的電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制
38. 基于PLC模擬量方式變頻開(kāi)環(huán)/閉環(huán)調(diào)速控制
39. 基于PLC通信方式的變頻開(kāi)環(huán)調(diào)速
40. 基于觸摸屏控制方式的基本指令編程練習(xí)
41. 基于觸摸屏控制方式的數(shù)碼顯示控制
（五)網(wǎng)絡(luò)通訊綜合實(shí)訓(xùn)
42. PLC與變頻器RS485通訊實(shí)訓(xùn)
43. PLC、觸摸屏與變頻器通信控制
44. PLC主機(jī)之間PROFIBUS -DP通訊實(shí)訓(xùn)
45. PLC主機(jī)之間PROFINET通訊實(shí)訓(xùn)
46. PLC、變頻器、觸摸屏組網(wǎng)綜合應(yīng)用實(shí)訓(xùn)
