"追求技術(shù)進(jìn)步、服務(wù)科教興國、支持教育事業(yè)"
SB-PLCW型工業(yè)自動(dòng)化控制實(shí)訓平臺
一、 產(chǎn)品概述
工業(yè)自動(dòng)化控制實(shí)訓裝置,工業(yè)自動(dòng)化控制實(shí)訓平臺,工業(yè)自動(dòng)化控制室是集西門(mén)子S7－200、西門(mén)子S7－1500PLC、西門(mén)子G120多功能變頻器、西門(mén)子TP700人機界面、西門(mén)子V90伺服控制系統、軟啟動(dòng)器、電力拖動(dòng)實(shí)訓裝置于一體的綜合性專(zhuān)業(yè)實(shí)訓室。主要進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)、電力系統自動(dòng)化技術(shù)專(zhuān)業(yè)的相關(guān)自動(dòng)化控制基礎實(shí)訓，同時(shí)可進(jìn)行維修電工初、中、高級職業(yè)資格等級證的培訓與鑒定，特種作業(yè)電工安全上崗證的培訓與鑒定工作。工業(yè)自動(dòng)化控制實(shí)訓裝置,工業(yè)自動(dòng)化控制實(shí)訓平臺是根據人力資源和社會(huì )保障部制定的"可編程序控制系統設計師"培訓及國家職業(yè)標準考核大綱內容，適當增加新技術(shù)，按照職業(yè)教育培訓、職業(yè)技能鑒定和實(shí)訓教學(xué)要求而研制的。適合職業(yè)院校、職業(yè)培訓學(xué)校、職教中心、鑒定站/所對可編程序控制系統設計師的四、三、二級開(kāi)展培訓及技能鑒定。
二、 研發(fā)背景
1. 工業(yè)自動(dòng)化控制實(shí)訓裝置是根據人力資源和社會(huì )保障部制定的"可編程序控制系統設計師"培訓及國家職業(yè)標準考核大綱內容，適當增加新技術(shù)，按照職業(yè)教育培訓、職業(yè)技能鑒定和實(shí)訓教學(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)設備要不斷升級，而教學(xué)還需要從基礎學(xué)起，同時(shí)滿(mǎn)足需要實(shí)驗室建設重復會(huì )導致浪費資金和實(shí)驗室空間。
3. 一個(gè)產(chǎn)品需要多種加工工藝，導致工業(yè)現場(chǎng)設備錯縱復雜，一個(gè)主機不能完成所有工作，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備，不能有機的進(jìn)行結合，有些實(shí)訓完成后無(wú)法進(jìn)行考量檢查學(xué)生的接受程度。
三、 工業(yè)自動(dòng)化控制實(shí)訓裝置特色
1. 實(shí)訓建設理念為一次性建設，本設備采用通用型寬展口，所有主機的I/O口都可通過(guò)光電隔離轉接模塊引出（保護主機元件），可以用于插接式訓練，也可進(jìn)行線(xiàn)接式實(shí)操訓練。
2. 在主機選型方面由小型S7-200 SMART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(mén)子常用PLC類(lèi)型，主機可以通過(guò)并口連接到實(shí)訓區進(jìn)行實(shí)訓，可從基礎小型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)習理念讓學(xué)生容易接受，學(xué)習起來(lái)更加得心應手。
3. 采用模塊組合式結構，含開(kāi)關(guān)量、模擬量、變頻調速、觸摸屏、通信模塊等，配套MCGS工控組態(tài)監控軟件，實(shí)現仿真化、信息化實(shí)訓教學(xué)。
4. 項目實(shí)訓模塊：利用目前典型的可編程控制器及總線(xiàn)技術(shù)完成對工業(yè)生產(chǎn)中典型案例的模擬對象、實(shí)物模型中的邏輯、模擬、過(guò)程、運動(dòng)等的控制。
5. 仿真實(shí)訓教學(xué)：通過(guò)虛擬環(huán)境實(shí)時(shí)顯示PLC運行狀態(tài)，模擬工業(yè)現場(chǎng)控制，可以進(jìn)行編程訓練、程序編寫(xiě)測試等功能。
6. 模塊化網(wǎng)絡(luò )系統：網(wǎng)絡(luò )結構主要由西門(mén)子主機S7-1500、S7-1200、S7-200SMART構成，根據工業(yè)中西門(mén)子PLC應用歷程構建了一個(gè)工業(yè)網(wǎng)絡(luò )，網(wǎng)絡(luò )通訊涉及RS485通訊、DP主從站通訊、以太網(wǎng)通等多層網(wǎng)絡(luò )通訊。
四、工業(yè)自動(dòng)化控制實(shí)訓裝置技術(shù)性能
1. 輸入電源：三相四線(xiàn)（或三相五線(xiàn)）～380V±10% 50Hz
2. 工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度＜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：具有漏電壓、漏電流保護裝置，安全符合國家標準
五、 工業(yè)自動(dòng)化控制實(shí)訓設備基本配置及功能
實(shí)訓裝置由S7-1500單元、S7-1200單元、S7-200SMART單元、變頻調速單元、小車(chē)運動(dòng)控制單元、、實(shí)訓組件、電工基礎實(shí)訓單元二維絲桿控制單元、觸摸屏單元、以太網(wǎng)交換機、交流電機等組成。
1. S7-1500單元
S7-1500單元主要由主機1511C-1PN、DP通訊模塊CP1542-5和信號轉接板組成。
主機1511C-1PN，CPU自帶顯示屏；工作存儲器可存儲 175 KB 代碼和 1 MB 數據；位指令執行時(shí)間 60 ns；4 級防護機制，工藝功能，運動(dòng)控制，閉環(huán)控制，計數與測量；跟蹤功能；PROFINET IO 控制器，支持 RT/IRT，性能升級 PROFINET V2.3，支持 MRP、MRPD，傳輸協(xié)議 TCP/IP，安全開(kāi)放式用戶(hù)通信，S7 通信，Web 服務(wù)器，DNS 客戶(hù)端，OPC UA 服務(wù)器數據訪(fǎng)問(wèn)；自帶 DI16/DQ16，AI5/AQ2，數字量輸入模塊 DI 16xDC24V，16 個(gè)一組；數字量輸出模塊 DQ 16xDC24V/0.5A，16 個(gè)一組；模擬量輸入模塊 AI 4xU/I、AI 1xRTD，16 位，5 個(gè)一組；模擬量輸出模塊 AQ 2xU/I，16 位，2 個(gè)一組；6 個(gè)通道用于計數與測量，帶增量式編碼器 24 V（最高 100 kHz）；4 個(gè)通道用于 PTO；脈寬調制；頻率輸出（最高 100 kHz）。
CP 1542-5 通信模塊，用于將 S7-1500 連接到 PROFIBUS DP，支持DP主站或 DP 從站，S7 和 PG/OP 通信，時(shí)鐘同步，自帶診斷功能。
光電隔離轉接模塊，將主機I/O信號插座轉接，保護主機元件，便于學(xué)生實(shí)訓接線(xiàn)；所有插座均可接插，實(shí)現設備的通用性。
2. S7-1200單元
S7-1200單元主要由主機1215C和信號轉接板組成。
主機1215C,工作存儲器125 KB；工作電源24VDC，自帶DI14/DQ10，AI2/AQ2板載 DI14 x 24VDC 漏型/源型，板載 DQ10 x 24VDC 及 AI2 和 AQ2；板載 6 個(gè)高速計數器和 4 個(gè)脈沖輸出；支持3 個(gè)用于串行通信的通信模塊，8 個(gè)用于 I/O 擴展的信號模塊；運行速度0.04 ms/1000 條指令；具有2 個(gè) PROFINET 端口，用于編程、HMI 和 PLC 間數據通信。
光電隔離轉接模塊，將主機I/O信號插座轉接，保護主機元件，便于學(xué)生實(shí)訓接線(xiàn)；所有插座均可接插，實(shí)現設備的通用性。
3. S7-200SMART單元
S7-200SMART單元主要由主機CPU ST30、通訊模塊DP01和信號轉接板組成。
主機CPU ST30, 工作電源24VDC，工作存儲器64 KB,集成數字量I/O（18路數字量輸入/12路數字量輸出）、集成3路高速脈沖輸出，4路高速計數；支持RS-485和以太網(wǎng)通信。
通訊模塊DP01，用于將 S7-200SMART 連接到 PROFIBUS DP，工作電壓DC24V,支持DP從站，時(shí)鐘同步，自帶診斷功能。
光電隔離轉接模塊，將主機I/O信號插座轉接，保護主機元件，便于學(xué)生實(shí)訓接線(xiàn)；所有插座均可接插，實(shí)現設備的通用性。
4. 觸摸屏單元
觸摸屏單元采用西門(mén)子KTP700 Basic 7寸彩色觸摸屏，用于1500主機以太網(wǎng)通訊，控制和顯示各單元的運行狀態(tài)。
5. 以太網(wǎng)交換機
以太網(wǎng)交換機采用非網(wǎng)管型工業(yè)以太網(wǎng) 10/100MBIT/S交換機，自帶5個(gè)雙絞線(xiàn)端口，RJ45 接口；用于構建小型星形和總線(xiàn)形拓撲結構；自帶LED診斷顯示，供電電源DC 24V 。
6. 變頻調速單元
變頻調速單元采用西門(mén)子SINAMICS 系列V20變頻器，單相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(xiàn)性V/F控制、平方V/F控制、可編程多點(diǎn)設定V/F控制，磁通電流控制、直流轉矩控制；集成4路數字量輸入，2路模擬量輸入；具備過(guò)電壓、欠電壓保護，變頻器、電機過(guò)熱保護，短路保護等。
7. 小車(chē)運動(dòng)控制單元
主要由運動(dòng)小車(chē)（直流電機驅動(dòng)）、同步帶輪傳動(dòng)機構、直流電機、光電傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、行程開(kāi)關(guān)等組成，通過(guò)傳感檢測、PLC編程，實(shí)現運動(dòng)距離測量、傳動(dòng)控制、鍵值優(yōu)化比較行走控制、定向控制、定位控制、報警運行控制、點(diǎn)動(dòng)控制、位置顯示控制等，能實(shí)現小車(chē)的精確定位。該系統外觀(guān)精美，體積緊湊，重量輕。
8. 實(shí)訓組件
實(shí)訓組件主要由電源掛箱虛實(shí)結合掛箱，掛箱區域采用開(kāi)放式結構可根據需求增加不同掛箱。
電源掛箱提供AC380V、AC220V、DC24V電源，為實(shí)訓掛箱和電機實(shí)訓單元提供動(dòng)力源；設有啟動(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。
實(shí)訓結合掛箱用于虛擬仿真實(shí)訓，此掛件通過(guò)RS-232和PC計算機通訊，可在計算機顯示器上實(shí)時(shí)呈現仿真畫(huà)面。
9. 二維絲桿控制單元
二維絲桿控制單元主要由伺服驅動(dòng)和步進(jìn)驅動(dòng)組成。
伺服驅動(dòng)用于控制Y軸絲桿，采用交流伺服驅動(dòng)，工作電壓AC220V，輸出功率200W。采用數字信號處理器（DSP）作為控制核心，智能功率模塊（IPM） 內部集成了驅動(dòng)電路,同時(shí)具有過(guò)電壓、過(guò)電流、過(guò)熱、欠壓等故障檢測保護電路，具有較強的溫度、濕度、振動(dòng)等環(huán)境適應能力和很強的抗干擾的能力；支持位置、速度和力矩三種方式對伺服馬達進(jìn)行控制。
步進(jìn)驅動(dòng)用于控制X軸絲桿，采用直流伺服驅動(dòng)，工作電壓DC24V，輸出功率35W；內部集成控制電路和功率電路，具有自檢線(xiàn)圈和短路保護等功能。
10. 電工基礎實(shí)訓單元
電工基礎實(shí)訓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，用于電機正反轉、星三角轉換、啟停自鎖等實(shí)訓。
11. 三相交流電機
交流額定電壓380V/△接法，轉速1400轉/min，功率180W，頻率50HZ，絕緣等級E級。
六、實(shí)訓項目
PLC基本技能實(shí)訓
MCGS組態(tài)棒圖實(shí)驗教學(xué),利用已編輯好組態(tài)棒圖,對以下任何實(shí)驗進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤教學(xué)實(shí)驗針對實(shí)驗項目的具體要求，學(xué)生自行編輯組態(tài)棒圖進(jìn)行實(shí)驗。
1. PLC認知實(shí)訓（軟硬件結構、系統組成、基本指令、接線(xiàn)、編程下載等）
PLC虛擬控制應用實(shí)訓
1. 數碼顯示控制
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(chē)系統控制
8. 四節傳送帶控制
9. 裝配流水線(xiàn)控制
10. 多種液體混合裝置控制
11. 自控成型機控制
12. 自動(dòng)洗衣機控制
13. 電鍍生產(chǎn)線(xiàn)控制
14. 自控軋鋼機控制
15. 郵件分揀機控制
16. 自動(dòng)售貨機控制
17. 機械手控制控制
18. 四層電梯控制
PLC實(shí)物控制應用實(shí)訓
19. 直線(xiàn)運動(dòng)位置檢測、定位控制
20. 步進(jìn)電機定位控制
21. 步進(jìn)電機的速度控制
22. 步進(jìn)電機的正反轉控制
23. 伺服電機定位控制
24. 伺服電機的速度控制
25. 伺服電機的正反轉控制
26. 伺服電機和步進(jìn)電機的綜合控制
典型電動(dòng)機控制實(shí)操實(shí)訓
27. 三相鼠籠式異步電動(dòng)機點(diǎn)動(dòng)和自鎖PLC控制
28. 三相鼠籠式異步電動(dòng)機聯(lián)動(dòng)正反轉PLC控制
29. 三相鼠籠式異步電動(dòng)機帶延時(shí)正反轉PLC控制
30. 三相鼠籠式異步電動(dòng)機Y/△轉換起動(dòng)PLC控制
PLC、變頻器、觸摸屏綜合應用技能實(shí)訓
31. 變頻器功能參數設置與操作
32. 外部端子點(diǎn)動(dòng)控制
33. 變頻器控制電機正反轉
34. 多段速度選擇變頻調速
35. 變頻器無(wú)級調速
36. 外部模擬量方式的變頻調速控制
37. 基于PLC的變頻器外部端子的電機正反轉控制
38. 基于PLC模擬量方式變頻開(kāi)環(huán)/閉環(huán)調速控制
39. 基于PLC通信方式的變頻開(kāi)環(huán)調速
40. 基于觸摸屏控制方式的基本指令編程練習
41. 基于觸摸屏控制方式的數碼顯示控制
網(wǎng)絡(luò )通訊綜合實(shí)訓
42. PLC與變頻器RS485通訊實(shí)訓
43. PLC、觸摸屏與變頻器通信控制
44. PLC主機之間PROFIBUS -DP通訊實(shí)訓
45. PLC主機之間PROFINET通訊實(shí)訓
46. PLC、變頻器、觸摸屏組網(wǎng)綜合應用實(shí)訓
