PLC網(wǎng)絡(luò )綜合實(shí)驗平臺,PLC可編程實(shí)訓裝置如今智能制造已經(jīng)成為制造業(yè)的發(fā)展方向,“一體化工程設計”和“透明化工廠(chǎng)”已成為可能,網(wǎng)絡(luò )在其中扮演了重要的角色。PLC的控制系統已由以往的獨立、封閉逐步轉向開(kāi)放式,具有網(wǎng)絡(luò )化、綜合化的特點(diǎn)。為了提高學(xué)生的就業(yè)競爭力,更好地讓學(xué)生學(xué)習到先進(jìn)的PLC技術(shù),建立PLC綜合實(shí)驗平臺勢在必行。通過(guò)對比和研究,本課題以西門(mén)子S7-1200PLC、S7-1500PLC為核心,將工業(yè)以太網(wǎng)引入現場(chǎng)級,搭建具有靈活網(wǎng)絡(luò )結構的控制系統,可以組建二級網(wǎng)絡(luò )系統和三級網(wǎng)絡(luò )系統。管理級對整個(gè)網(wǎng)絡(luò )系統的實(shí)驗管理進(jìn)行指示和監控,是控制和信息系統的集成層?刂萍墝邮盏默F場(chǎng)級設備數據進(jìn)行處理、對現場(chǎng)級下達啟動(dòng)或停止等命令以及接收管理級信息進(jìn)行相關(guān)動(dòng)作,F場(chǎng)級負責對現場(chǎng)級設備的控制和檢測。為了學(xué)生在實(shí)驗過(guò)程中更好地了解實(shí)際工業(yè)生產(chǎn),本綜合實(shí)驗平臺將硬件設備設計在控制柜內,既保證了學(xué)生實(shí)驗過(guò)程中的安全又方便了設備的維護。通過(guò)建立綜合實(shí)驗平臺,學(xué)生可以由淺入深的學(xué)習到西門(mén)子PLC的技術(shù)特點(diǎn)和應用方法。實(shí)驗教學(xué)中學(xué)生可以使用統一網(wǎng)絡(luò )結構的工業(yè)以太網(wǎng)PROFINET通信協(xié)議高效完成控制任務(wù),將實(shí)驗室作為一個(gè)統一的整體聯(lián)系在一起,真正做到一網(wǎng)到底,管控一體化。同時(shí)為了豐富通信方式,每臺PLC都配有RS-232和RS-485通信模塊,涵蓋了幾乎西門(mén)子所有的通信連接方式,讓學(xué)生更好的掌握組網(wǎng)技術(shù),建立系統集成的概念。另外,加入對HMI觸摸屏和組態(tài)軟件的學(xué)習,更好地模擬工業(yè)現場(chǎng),貼近工業(yè)實(shí)際。在此綜合實(shí)驗平臺的基礎上設計的恒壓供水、自動(dòng)送料裝車(chē)和伺服單軸的控制系統,系統控制穩定,運行良好,可以實(shí)現模擬工業(yè)現場(chǎng)的實(shí)踐操作。該平臺的開(kāi)發(fā)不僅可以讓學(xué)生學(xué)習到工控領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù),也為教師的科研工作和學(xué)生的畢業(yè)設計提供了平臺。
SBSL-A型PLC網(wǎng)絡(luò )綜合實(shí)驗平臺(三菱PLC)
1、概述
PLC 網(wǎng)絡(luò )綜合實(shí)驗裝置選用基于以太網(wǎng)的PLC可編程控制器、變頻調速、觸摸屏、電氣控制及微機接口應用綜合實(shí)驗裝置,是專(zhuān)為各院校開(kāi)設的《可編程控制器技術(shù)》、《可編程控制器及其應用》等課程實(shí)驗配套設計的,集可編程邏輯控制器、通信模塊、模擬量控制模塊、編程軟件、工控組態(tài)軟件、仿真教學(xué)軟件、實(shí)驗掛箱(變頻器控制、觸摸屏控制等)、實(shí)物等于一體。在本裝置上,可直觀(guān)地進(jìn)行PLC的基本指令練習、多個(gè)PLC實(shí)際應用的模擬實(shí)驗及實(shí)物實(shí)驗,所有實(shí)驗均有組態(tài)棒圖進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤。
2、特點(diǎn)
1)裝置采用組件式結構,更換實(shí)驗模塊便捷,如需要擴展功能或開(kāi)發(fā)新實(shí)驗,只需添加實(shí)驗模塊掛箱即可,永不淘汰。
2)雙端口接線(xiàn)法:PLC主機與實(shí)驗模塊掛箱之間的連接即可采用自鎖緊接插線(xiàn)單線(xiàn)逐點(diǎn)連接,以提高實(shí)驗者動(dòng)手動(dòng)腦能力,加深了解PLC的結構和功能,又可通過(guò)排線(xiàn)一次性連接,以提高實(shí)驗連線(xiàn)速度,與其他廠(chǎng)家單一連線(xiàn)法相比具有絕對的優(yōu)越性。
3)實(shí)驗對象形象逼真,接近工業(yè)現場(chǎng)的實(shí)際應用,通過(guò)本裝置的訓練,學(xué)生很快就能適應現場(chǎng)的工作。
4)采用三菱FX3U-48MR可編程序控制器,功能強大、性能優(yōu)越,采用模塊化設計,組合靈活,用戶(hù)可根據不同的需要組成不同的控制系統。
5)組態(tài)棒圖教學(xué),采用MCGS工控組態(tài)軟件,所有實(shí)驗都已編輯出形象直觀(guān)、動(dòng)感強、教學(xué)效果好的組態(tài)棒圖,進(jìn)行實(shí)驗動(dòng)態(tài)跟蹤教學(xué)。
6)實(shí)驗項目齊全,含數字量、模擬量、變頻調速、觸摸屏、網(wǎng)絡(luò )通訊及電氣控制等。
7)PLC主機的網(wǎng)絡(luò )教學(xué)實(shí)驗:配有RS485網(wǎng)絡(luò )通信
3、技術(shù)性能
1)輸入電源:三相五線(xiàn)~380V±10% 50Hz
2)工作環(huán)境:溫度-10℃~ 40℃ 相對濕度<85%(25℃)
3)裝置容量:≤1000VA
4)重 量:<110Kg
5)設備外形尺寸:長(cháng)*寬*高 850mm×800mm×1700mm
6)電腦桌外形尺寸:長(cháng)*寬*高 600mm×530mm×1000mm
7)安全保護:具有接地保護、漏電壓、漏電流、過(guò)載保護、誤操作保護裝置。
4、PLC可編程控制器實(shí)訓裝置的基本配置及功能
1)實(shí)訓控制屏(鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結構):掛放實(shí)訓模塊,內置滑槽,模塊在實(shí)訓屏上可任意移位。
2)實(shí)訓桌:鋼木結構,桌面為防火耐磨材料制作,具有放置工具抽屜、鍵盤(pán)托、顯示器擱板。
3)網(wǎng)孔板:具有知識產(chǎn)權的網(wǎng)孔實(shí)訓板,結構巧妙,實(shí)訓時(shí)電氣元件不需螺絲固定,只需一插一拉即可牢牢固定在網(wǎng)孔板上,省時(shí)省力,靈活快捷。
4)控制柜:
1、電源
1.1電源輸入:工作電壓380V±5%(50Hz),輸入時(shí)指示燈亮。
1.2電源輸出:有保險絲和漏電保護開(kāi)關(guān)二級保護功能。輸出三相交流380V工作電壓有 三只高精度電壓表指示 ,通過(guò)啟停按鈕控制三相交流電壓輸出。
A組:直流電壓+5V/3A輸出,有高精度直流電壓表指示電壓輸出,過(guò)流自動(dòng)保護功能。
B組: 直流電壓24V/2A輸出,有高精度直流電壓表指示電壓輸出,過(guò)流自動(dòng)保護功能。
C組:低壓直流穩壓電源,電壓+12V/-12V輸出,電流2A。
D組: 0-30V直流穩壓電源,內置式繼電器自動(dòng)換檔,多圈電位器連續調壓,輸出電流2A,具有預設式限流保護功能。
E組:恒流源,提供0-20mA恒流源
F組:單相市電輸出,供用戶(hù)自備儀器使用。
d)主機實(shí)訓組件
配置三菱FX系列主機,集成數字量I/O,24路數字量輸入24數字量輸出,配置FXON-3A模塊2輸入1輸出和RS485通訊模塊
5、實(shí)訓模塊組件
序號 |
編號 |
控制對象實(shí)訓模塊 |
實(shí)訓教學(xué)目標 |
1 |
PLC001 |
搶答器 |
通過(guò)對搶答系統中各組人員搶答時(shí)序的監視和控制,掌握條件判斷控制指令的編寫(xiě)方法 |
2 |
PLC002 |
天塔之光 |
通過(guò)對天塔之光閃亮過(guò)程的移位控制,掌握移位寄存器指令的編寫(xiě)方法。 |
3 |
PLC003 |
水塔水位 |
通過(guò)對“水塔水位”和“儲水池水位”變化過(guò)程的判斷,了解簡(jiǎn)單邏輯控制指令的編寫(xiě)方法 |
4 |
PLC004 |
十字路口交通燈 |
通過(guò)對十字路口交通燈路況信號的控制,掌握順序控制指令的編寫(xiě)方法 |
5 |
PLC005 |
直流電機控制/溫度控制(模擬量控制) |
通過(guò)對直流電機系統中脈沖信號采集、轉速控制(電壓量)及溫度控制系統中的溫度參數的控制,掌握高速計數器指令、模擬量處理指令、可通過(guò)信號源0~10V調節轉速/溫度。 |
7 |
PLC006 |
自動(dòng)洗衣機 |
通過(guò)對洗衣機進(jìn)出水時(shí)間、洗滌流程、時(shí)間、方式、先后順序的控制,掌握多點(diǎn)PLC控制系統的綜合應用能力 |
8 |
PLC007 |
機械手控制系統 |
通過(guò)對機械手停留 “ 位置 ” 及自控成型機各方向 “ 液缸位置 ” 的控制,掌握一個(gè)完整工業(yè)應用系統中的較簡(jiǎn)單邏輯控制程序的編寫(xiě)能力。 |
7.系統實(shí)訓項目包括:
(1)順序控制部分
1、天塔之光控制(閃爍、發(fā)射、流水型)
2、音樂(lè )噴泉控制(具有聲效功能)
3、多種液體混合裝置控制
4、十字路口交通燈控制(具有顯示和指示功能)
5、機械手控制系統(具有模擬動(dòng)作功能)
6、四層電梯控制系統(具有樓層、方向指示及模擬動(dòng)作功能)
7、電鍍生產(chǎn)線(xiàn)控制(自動(dòng)/手動(dòng),自診斷)
8、水塔水位控制
9、裝配流水線(xiàn)控制
10、運料小車(chē)控制
11、直流電機控制
12、基于觸摸屏控制方式的基本指令編程練習
(2)運動(dòng)控制部分
1.伺服電機的參數設置
2.伺服電機的脈沖控制
3.伺服電機的模擬量控制
4.步進(jìn)電機的參數設置
5.步進(jìn)電機的脈沖控制
8、配置清單
序號 |
名稱(chēng) |
型號 |
數量 |
單位 |
1 |
PLC |
FX3U-48MT |
1 |
臺 |
2 |
擴展模塊 |
FXON-3A |
1 |
臺 |
3 |
擴展模塊 |
FX3U-485BD |
1 |
臺 |
4 |
觸摸屏 |
TPC7062TX |
1 |
臺 |
5 |
|
|
|
|
6 |
通訊電纜 | USB-FXSC09 |
1 |
根 |
7 |
實(shí)驗臺 |
|
1 |
臺 |
8 |
實(shí)訓模塊 |
音樂(lè )噴泉 |
1 |
塊 |
十字路口交通燈 |
1 |
塊 |
||
天塔之光 |
1 |
塊 |
||
機械手控制 |
1 |
塊 |
||
多種液體混合裝置 |
1 |
塊 |
||
電鍍生產(chǎn)線(xiàn)控制 |
1 |
塊 |
||
水塔水位控制 |
1 |
塊 |
||
四層電梯 |
1 |
塊 |
||
10 |
說(shuō)明書(shū) |
實(shí)驗指導 |
1 |
本 |
11
|
軟件 |
西門(mén)子編程軟件 |
1 |
套 |
觸摸屏編程軟件 |
1 |
套 |
||
12
|
連接線(xiàn) |
實(shí)驗連接線(xiàn)50CM自鎖線(xiàn) |
50 |
根 |
15CM自鎖線(xiàn) |
10 |
根 |
||
A1線(xiàn) |
30 |
根 |
9.電機系統運動(dòng)控制對象
運動(dòng)控制對象實(shí)訓模型,底座采用2.0mm厚度鋼板折彎加工表面靜電噴塑處理,底部安裝4個(gè)橡膠地腳。伺服放大機的接口全部引導接線(xiàn)端子上,電動(dòng)機轉軸上安裝刻度角度盤(pán)配合指針顯示,可以學(xué)習了解伺服電機和步進(jìn)電機的原理及應用。
(1)伺服電機系統
伺服系統采用3.1kHz頻寬+24 bit分辨率;同時(shí)內建PID控制器,算法高效,一鍵快速調機,高性能點(diǎn)對點(diǎn)運動(dòng)功能可降低上位控制器功能要求,提供多功能高速通訊總線(xiàn)模式。
(2)步進(jìn)電機系統
兩相步進(jìn)電機驅動(dòng)器,采用DSP數字驅動(dòng)芯片,驅動(dòng)器輸入電壓:24~50VDC,可設置8檔電流值/15檔細分值,控制方式:脈沖、雙脈沖、脈沖+方向,具有過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、過(guò)熱保護功能。
57兩相步進(jìn)電機:步距角1.8°,相電流(串聯(lián))3A,保持扭矩1Nm,相電阻0.7Ω,轉動(dòng)慣量200gfcm²。
SBSL-B型PLC網(wǎng)絡(luò )綜合實(shí)驗平臺(西門(mén)子S71200)
1、概述
PLC網(wǎng)絡(luò )綜合實(shí)驗平臺選用基于以太網(wǎng)的PLC可編程控制器、變頻調速、觸摸屏、電氣控制及微機接口應用綜合實(shí)驗裝置,是專(zhuān)為各院校開(kāi)設的《可編程控制器技術(shù)》、《可編程控制器及其應用》等課程實(shí)驗配套設計的,集可編程邏輯控制器、通信模塊、模擬量控制模塊、編程軟件、工控組態(tài)軟件、仿真教學(xué)軟件、實(shí)驗掛箱(變頻器控制、觸摸屏控制等)、實(shí)物等于一體。在本裝置上,可直觀(guān)地進(jìn)行PLC的基本指令練習、多個(gè)PLC實(shí)際應用的模擬實(shí)驗及實(shí)物實(shí)驗,所有實(shí)驗均有組態(tài)棒圖進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤。
2、特點(diǎn)
1)裝置采用組件式結構,更換實(shí)驗模塊便捷,如需要擴展功能或開(kāi)發(fā)新實(shí)驗,只需添加實(shí)驗模塊掛箱即可,永不淘汰。
2)雙端口接線(xiàn)法:PLC主機與實(shí)驗模塊掛箱之間的連接即可采用自鎖緊接插線(xiàn)單線(xiàn)逐點(diǎn)連接,以提高實(shí)驗者動(dòng)手動(dòng)腦能力,加深了解PLC的結構和功能,又可通過(guò)排線(xiàn)一次性連接,以提高實(shí)驗連線(xiàn)速度,與其他廠(chǎng)家單一連線(xiàn)法相比具有絕對的優(yōu)越性。
3)實(shí)驗對象形象逼真,接近工業(yè)現場(chǎng)的實(shí)際應用,通過(guò)本裝置的訓練,學(xué)生很快就能適應現場(chǎng)的工作。
4)采用西門(mén)子S71200可編程序控制器,功能強大、性能優(yōu)越,采用模塊化設計,組合靈活,用戶(hù)可根據不同的需要組成不同的控制系統。
5)組態(tài)棒圖教學(xué),采用WINCC工控組態(tài)軟件,所有實(shí)驗都已編輯出形象直觀(guān)、動(dòng)感強、教學(xué)效果好的組態(tài)棒圖,進(jìn)行實(shí)驗動(dòng)態(tài)跟蹤教學(xué)。
6)實(shí)驗項目齊全,含數字量、模擬量、變頻調速、觸摸屏、網(wǎng)絡(luò )通訊及電氣控制等。
7)PLC主機的網(wǎng)絡(luò )教學(xué)實(shí)驗:配有以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )通信
3、技術(shù)性能
1)輸入電源:三相五線(xiàn)~380V±10% 50Hz
2)工作環(huán)境:溫度-10℃~ 40℃ 相對濕度<85%(25℃)
3)裝置容量:≤1000VA
4)重 量:<110Kg
5)設備外形尺寸:長(cháng)*寬*高 850mm×800mm×1700mm
6)電腦桌外形尺寸:長(cháng)*寬*高 600mm×530mm×1000mm
7)安全保護:具有接地保護、漏電壓、漏電流、過(guò)載保護、誤操作保護裝置。
4、PLC可編程控制器實(shí)訓裝置的基本配置及功能
1)實(shí)訓控制屏(鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結構):掛放實(shí)訓模塊,內置滑槽,模塊在實(shí)訓屏上可任意移位。
2)實(shí)訓桌:鋼木結構,桌面為防火耐磨材料制作,具有放置工具抽屜、鍵盤(pán)托、顯示器擱板。
3)網(wǎng)孔板:具有知識產(chǎn)權的網(wǎng)孔實(shí)訓板,結構巧妙,實(shí)訓時(shí)電氣元件不需螺絲固定,只需一插一拉即可牢牢固定在網(wǎng)孔板上,省時(shí)省力,靈活快捷。
4)控制柜:
1、電源
1.1電源輸入:工作電壓380V±5%(50Hz),輸入時(shí)指示燈亮。
1.2電源輸出:有保險絲和漏電保護開(kāi)關(guān)二級保護功能。輸出三相交流380V工作電壓有 三只高精度電壓表指示 ,通過(guò)啟停按鈕控制三相交流電壓輸出。
A組:直流電壓+5V/3A輸出,有高精度直流電壓表指示電壓輸出,過(guò)流自動(dòng)保護功能。
B組: 直流電壓24V/2A輸出,有高精度直流電壓表指示電壓輸出,過(guò)流自動(dòng)保護功能。
C組:低壓直流穩壓電源,電壓+12V/-12V輸出,電流2A。
D組: 0-30V直流穩壓電源,內置式繼電器自動(dòng)換檔,多圈電位器連續調壓,輸出電流2A,具有預設式限流保護功能。
E組:恒流源,提供0-20mA恒流源
F組:單相市電輸出,供用戶(hù)自備儀器使用。
d)主機實(shí)訓組件
配置西門(mén)子s71200系列主機,集成數字量I/O,14路數字量輸入10數字量輸出,配置SM1223模塊8輸入8輸出和SM 1232 模擬量2輸出
5、實(shí)訓模塊組件
序號 |
編號 |
控制對象實(shí)訓模塊 |
實(shí)訓教學(xué)目標 |
1 |
PLC001 |
搶答器 |
通過(guò)對搶答系統中各組人員搶答時(shí)序的監視和控制,掌握條件判斷控制指令的編寫(xiě)方法 |
2 |
PLC002 |
天塔之光 |
通過(guò)對天塔之光閃亮過(guò)程的移位控制,掌握移位寄存器指令的編寫(xiě)方法。 |
3 |
PLC003 |
水塔水位 |
通過(guò)對“水塔水位”和“儲水池水位”變化過(guò)程的判斷,了解簡(jiǎn)單邏輯控制指令的編寫(xiě)方法 |
4 |
PLC004 |
十字路口交通燈 |
通過(guò)對十字路口交通燈路況信號的控制,掌握順序控制指令的編寫(xiě)方法 |
5 |
PLC005 |
直流電機控制/溫度控制(模擬量控制) |
通過(guò)對直流電機系統中脈沖信號采集、轉速控制(電壓量)及溫度控制系統中的溫度參數的控制,掌握高速計數器指令、模擬量處理指令、可通過(guò)信號源0~10V調節轉速/溫度。 |
7 |
PLC006 |
自動(dòng)洗衣機 |
通過(guò)對洗衣機進(jìn)出水時(shí)間、洗滌流程、時(shí)間、方式、先后順序的控制,掌握多點(diǎn)PLC控制系統的綜合應用能力 |
8 |
PLC007 |
機械手控制系統 |
通過(guò)對機械手停留 “ 位置 ” 及自控成型機各方向 “ 液缸位置 ” 的控制,掌握一個(gè)完整工業(yè)應用系統中的較簡(jiǎn)單邏輯控制程序的編寫(xiě)能力。 |
7.系統實(shí)訓項目包括:
(1)順序控制部分
1、天塔之光控制(閃爍、發(fā)射、流水型)
2、音樂(lè )噴泉控制(具有聲效功能)
3、多種液體混合裝置控制
4、十字路口交通燈控制(具有顯示和指示功能)
5、機械手控制系統(具有模擬動(dòng)作功能)
6、四層電梯控制系統(具有樓層、方向指示及模擬動(dòng)作功能)
7、電鍍生產(chǎn)線(xiàn)控制(自動(dòng)/手動(dòng),自診斷)
8、水塔水位控制
9、裝配流水線(xiàn)控制
10、運料小車(chē)控制
11、直流電機控制
12、基于觸摸屏控制方式的基本指令編程練習
(2)運動(dòng)控制部分
1.伺服電機的參數設置
2.伺服電機的脈沖控制
3.伺服電機的模擬量控制
4.步進(jìn)電機的參數設置
5.步進(jìn)電機的脈沖控制
8、配置清單
序號 |
名稱(chēng) |
型號 |
數量 |
單位 |
1 |
PLC |
CPU1214C |
1 |
臺 |
2 |
擴展模塊 |
SM1223 |
1 |
臺 |
3 |
擴展模塊 |
SM1232 |
1 |
臺 |
4 |
觸摸屏 |
TPC7062Ti |
1 |
臺 |
6 |
通訊電纜 |
以太網(wǎng)線(xiàn) |
2 |
根 |
7 |
實(shí)驗臺 |
|
1 |
臺 |
8 |
實(shí)訓模塊 |
音樂(lè )噴泉 |
1 |
塊 |
十字路口交通燈 |
1 |
塊 |
||
天塔之光 |
1 |
塊 |
||
機械手控制 |
1 |
塊 |
||
多種液體混合裝置 |
1 |
塊 |
||
電鍍生產(chǎn)線(xiàn)控制 |
1 |
塊 |
||
水塔水位控制 |
1 |
塊 |
||
四層電梯 |
1 |
塊 |
||
10 |
說(shuō)明書(shū) |
實(shí)驗指導 |
1 |
本 |
11
|
軟件 |
西門(mén)子編程軟件 |
1 |
套 |
觸摸屏編程軟件 |
1 |
套 |
||
12
|
連接線(xiàn) |
實(shí)驗連接線(xiàn)50CM自鎖線(xiàn) |
50 |
根 |
15CM自鎖線(xiàn) |
10 |
根 |
||
A1線(xiàn) |
30 |
根 |
9.電機系統運動(dòng)控制對象
運動(dòng)控制對象實(shí)訓模型,底座采用2.0mm厚度鋼板折彎加工表面靜電噴塑處理,底部安裝4個(gè)橡膠地腳。伺服放大機的接口全部引導接線(xiàn)端子上,電動(dòng)機轉軸上安裝刻度角度盤(pán)配合指針顯示,可以學(xué)習了解伺服電機和步進(jìn)電機的原理及應用。
(1)伺服電機系統
伺服系統采用3.1kHz頻寬+24 bit分辨率;同時(shí)內建PID控制器,算法高效,一鍵快速調機,高性能點(diǎn)對點(diǎn)運動(dòng)功能可降低上位控制器功能要求,提供多功能高速通訊總線(xiàn)模式。
(2)步進(jìn)電機系統
兩相步進(jìn)電機驅動(dòng)器,采用DSP數字驅動(dòng)芯片,驅動(dòng)器輸入電壓:24~50VDC,可設置8檔電流值/15檔細分值,控制方式:脈沖、雙脈沖、脈沖+方向,具有過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、過(guò)熱保護功能。
57兩相步進(jìn)電機:步距角1.8°,相電流(串聯(lián))3A,保持扭矩1Nm,相電阻0.7Ω,轉動(dòng)慣量200gfcm²。