数字化工业实训装置，数字化工业控制实训平台
数字化工业控制实训平台
一、 产品概述
数字化工业控制实训装置结合当前我国工业自动化应用技术及器件技术的发展，充分考虑实用性、先进性。装置采用模块式结构，实训挂箱包含PLC主机挂箱、变频器挂箱、触摸屏挂箱、PLC模拟负载挂箱、实训网孔板挂箱及丰富的验证演示装置。实训内容包括PLC的基础实训、PLC综合实训，变频器的认识、操作、参数设定及通讯实训，触摸屏的认识、操作、应用实训，单片机接口扩展、数据采集、数据显示、键盘控制、定时器、打印机接口实训等，实训项目丰富、综合性强、紧跟工业自动化发展潮流。
参考图
二、产品特点
1、模块式结构，挂箱更换方便，便于组织各种实训项目及扩展新的实训功能。
2、适合就业前及岗前综合技能训练，适合高级工技能培训考核。
3、能进行小型工程项目设计、设备选型、安装调试、操作模拟。
4、只需三相四线交流电源即可投入使用，实训资源丰富、综合性强，有效节约实训用房。
5、安全性高，除配备电压型和电流型漏电保护器外，装置设有单片机全程监控的过载或短路软截止保护功能，确保设备和人身安全。
三、数字化工业控制实训设备特点
1. 实训建设理念为一次性建设，本设备采用通用型宽展口，所有主机的I/O口都可通过光电隔离转接模块引出（保护主机元件），可以用于插接式训练，也可进行线接式实操训练。
2. 在主机选型方面由小型S7-200 SMART系列PLC到中型S7-1200系列PLC再到大型S7-1500系列PLC，全面覆盖了西门子常用PLC类型，主机可以通过并口连接到实训区进行实训，可从基础小型PLC开始学起，再到中型PIC,最后到大型PLC，由简到繁的学习理念让学生容易接受，学习起来更加得心应手。
3. 采用模块组合式结构，含开关量、模拟量、变频调速、触摸屏、通信模块等，配套MCGS工控组态监控软件，实现仿真化、信息化实训教学。
4. 项目实训模块：利用目前典型的可编程控制器及总线技术完成对工业生产中典型案例的模拟对象、实物模型中的逻辑、模拟、过程、运动等的控制。
5.了解PLC的以太网通讯的结构和特点，了解PLC的Profibus-DP总线通讯的结构和特点；
6.了解PLC的数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块的使用方法；
7.掌握PLC的基本编程方法以及熟练使用基本的编程语言；
8.掌握触摸屏的组态编程方法；
9.掌握PLC与变频器、触摸屏的通讯；
10.熟练使用PLC及各种电气配件组成PLC控制系统；
11.熟练使用PLC及模拟实物控制对象组成各种复杂的控制系统；
12.熟练完成PLC与PLC之间的以太网通讯测试实验；
13.熟练完成PLC与变频器通过Profibus-DP总线组成变频调试控制实验；
14.掌握PLC实训教学课程APP软件的使用；
四、数字化工业控制实训台技术性能
1. 输入电源：三相四线（或三相五线）～380V±10% 50Hz
2. 工作环境：温度-10℃～+40℃ 相对湿度＜85%(25℃) 海拔＜4000m
3. 装置容量：＜0.5kVA
4. 重 量：100kg
5. 外形尺寸：1400mm×70mm×1850mm
6. 安全保护：具有漏电压、漏电流保护装置，安全符合国家标准
五、 基本配置及功能
实训装置由S7-1500单元、S7-1200单元、S7-200SMART单元、变频调速单元、小车运动控制单元、、实训组件、电工基础实训单元二维丝杆控制单元、触摸屏单元、以太网交换机、交流电机等组成。
1. S7-1500单元
S7-1500单元主要由主机1511C-1PN、DP通讯模块CP1542-5和信号转接板组成。
主机1511C-1PN，CPU自带显示屏；工作存储器可存储 175 KB 代码和 1 MB 数据；位指令执行时间 60 ns；4 级防护机制，工艺功能，运动控制，闭环控制，计数与测量；跟踪功能；PROFINET IO 控制器，支持 RT/IRT，性能升级 PROFINET V2.3，支持 MRP、MRPD，传输协议 TCP/IP，安全开放式用户通信，S7 通信，Web 服务器，DNS 客户端，OPC UA 服务器数据访问；自带 DI16/DQ16，AI5/AQ2，数字量输入模块 DI 16xDC24V，16 个一组；数字量输出模块 DQ 16xDC24V/0.5A，16 个一组；模拟量输入模块 AI 4xU/I、AI 1xRTD，16 位，5 个一组；模拟量输出模块 AQ 2xU/I，16 位，2 个一组；6 个通道用于计数与测量，带增量式编码器 24 V（最高 100 kHz）；4 个通道用于 PTO；脉宽调制；频率输出（最高 100 kHz）。
CP 1542-5 通信模块，用于将 S7-1500 连接到 PROFIBUS DP，支持DP主站或 DP 从站，S7 和 PG/OP 通信，时钟同步，自带诊断功能。
光电隔离转接模块，将主机I/O信号插座转接，保护主机元件，便于学生实训接线；所有插座均可接插，实现设备的通用性。
2. S7-1200单元
S7-1200单元主要由主机1215C和信号转接板组成。
主机1215C,工作存储器125 KB；工作电源24VDC，自带DI14/DQ10，AI2/AQ2板载 DI14 x 24VDC 漏型/源型，板载 DQ10 x 24VDC 及 AI2 和 AQ2；板载 6 个高速计数器和 4 个脉冲输出；支持3 个用于串行通信的通信模块，8 个用于 I/O 扩展的信号模块；运行速度0.04 ms/1000 条指令；具有2 个 PROFINET 端口，用于编程、HMI 和 PLC 间数据通信。
光电隔离转接模块，将主机I/O信号插座转接，保护主机元件，便于学生实训接线；所有插座均可接插，实现设备的通用性。
3. S7-200SMART单元
S7-200SMART单元主要由主机CPU ST30、通讯模块DP01和信号转接板组成。
主机CPU ST30, 工作电源24VDC，工作存储器64 KB,集成数字量I/O（18路数字量输入/12路数字量输出）、集成3路高速脉冲输出，4路高速计数；支持RS-485和以太网通信。
通讯模块DP01，用于将 S7-200SMART 连接到 PROFIBUS DP，工作电压DC24V,支持DP从站，时钟同步，自带诊断功能。
光电隔离转接模块，将主机I/O信号插座转接，保护主机元件，便于学生实训接线；所有插座均可接插，实现设备的通用性。
4. 触摸屏单元
触摸屏单元采用西门子KTP700 Basic 7寸彩色触摸屏，用于1500主机以太网通讯，控制和显示各单元的运行状态。
5. 以太网交换机
以太网交换机采用非网管型工业以太网 10/100MBIT/S交换机，自带5个双绞线端口，RJ45 接口；用于构建小型星形和总线形拓扑结构；自带LED诊断显示，供电电源DC 24V 。
6. 变频调速单元
变频调速单元采用西门子SINAMICS 系列V20变频器，单相220V供电，输出功率0.37KW。集成RS-485通讯接口，提供BOP操作面板；具有线性V/F控制、平方V/F控制、可编程多点设定V/F控制，磁通电流控制、直流转矩控制；集成4路数字量输入，2路模拟量输入；具备过电压、欠电压保护，变频器、电机过热保护，短路保护等。
7. 小车运动控制单元
主要由运动小车（直流电机驱动）、同步带轮传动机构、直流电机、光电传感器、电感式传感器、电容式传感器、行程开关等组成，通过传感检测、PLC编程，实现运动距离测量、传动控制、键值优化比较行走控制、定向控制、定位控制、报警运行控制、点动控制、位置显示控制等，能实现小车的精确定位。该系统外观精美，体积紧凑，重量轻。
8. 实训组件
实训组件主要由电源挂箱虚实结合挂箱，挂箱区域采用开放式结构可根据需求增加不同挂箱。
电源挂箱:
（1）提供线电压380V交流电源、相电压220V交流电源。交流电源输出设有电源保护系统，相间、线间过电流及直接短路均能自动保护。提供三相漏电保护器作为整个实验平台的电源总开关。三相输出通过停止和启动按钮控制。（2）实验室智慧用电安全控制系统
智能电源管理系统具有过温、短路、过流、过压、欠压、失压、功率限定7大保护功能；电源具有一键锁定功能，处理故障时，防止漏电保护器合闸，造成触电危险；电源具有故障锁定功能，发生故障导致跳闸时，不能人为上电，只能通过远程清除故障后，才能上电成功；能通过无线4G和有线以太网与手机APP和PC端云平台通讯，没有网络的情况下，教室整套智能电源管理系统可离线独立运行。
智能终端：智能电源管理系统以32位ARM为核心，采用4.3寸彩色触摸屏为人机交互界面，实时监控设备运行情况，提供Zigbee、CAN等多种通信模式，具备语音播报功能。能实时监测三相电压、电流、功率，功率因数、频率、电能等参数，液晶触摸屏监测数值。能监控实验室电源的故障类型和故障次数；设备时间管理包含年月日时间的显示；用户通过刷卡方式请求开启设备，PC端进行授权之后，设备可启动使用，PC端可分时预约设备的启动和停止。
实训结合挂箱:包含模拟量信号和开关量信号，能够模拟工业现场的设备运行状态。提供三层电梯、自动售货机、机械手、自动门、天塔之光、全自动洗衣机、自动成型机、红绿灯、装配流水线、四路抢答器、音乐喷泉、轧钢机、邮件分拣、物料分拣、多级传输带、汽车电路控制、机床PLC改造控制、隧道监控等模拟控制实训（不少于36实训模块），指示灯采用贴片双色LED，面板采用3D立体彩色搭配设计，使模拟对象更直观立体，开关采用自复位兼自锁一体设计使实训能灵活实用，为适用各类PLC模块具有输入信号高低电平切换功能。
9. 二维丝杆控制单元
二维丝杆控制单元主要由伺服驱动和步进驱动组成。
伺服驱动用于控制Y轴丝杆，采用交流伺服驱动，工作电压AC220V，输出功率200W。采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，智能功率模块（IPM） 内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路，具有较强的温度、湿度、振动等环境适应能力和很强的抗干扰的能力；支持位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制。
步进驱动用于控制X轴丝杆，采用直流伺服驱动，工作电压DC24V，输出功率35W；内部集成控制电路和功率电路，具有自检线圈和短路保护等功能。
10. 电工基础实训单元
电工基础实训单元主要由交流接触器、中间继电器、时间继电器、按钮等组成，用于电机正反转、星三角转换、启停自锁等实训。
11. 三相交流电机
交流额定电压380V/△接法，转速1400转/min，功率180W，频率50HZ，绝缘等级E级。
六、实训项目
PLC基本技能实训
MCGS组态棒图实验教学,利用已编辑好组态棒图,对以下任何实验进行动态跟踪教学实验针对实验项目的具体要求，学生自行编辑组态棒图进行实验。
1. PLC认知实训（软硬件结构、系统组成、基本指令、接线、编程下载等）
PLC虚拟控制应用实训
2.三层电梯控制
3.自动售货机
4.机械手
5.自动门
6.天塔之光
7.全自动洗衣机
8.自动成型机
9.邮件分拣
10.物料分拣
11.多级传输
12.八段码显示
13.多种液体混合
14.双面铣床
15.电镀槽
16.交流电机正反转控制
17.小车运动
18.交通灯的控制
19.汽车灯光控制
20.汽车火花塞点火控制
21.加工中心控制
22.隧道监控
23.自动扶梯
24.CA6140普通车床PLC改造控制
25.X62W万能铣床PLC改造控制
26.T68卧式镗床PLC改造控制
27.M7120平面磨床PLC改造控制
28.Z3050摇臂钻床PLC改造控制
29.电动葫芦PLC改造控制
30.Z35摇臂钻床PLC改造控制
典型电动机控制实操实训
31. 三相鼠笼式异步电动机点动和自锁PLC控制
32. 三相鼠笼式异步电动机联动正反转PLC控制
33. 三相鼠笼式异步电动机带延时正反转PLC控制
34. 三相鼠笼式异步电动机Y/△转换起动PLC控制
PLC、变频器、触摸屏综合应用技能实训
35. 变频器功能参数设置与操作
36. 外部端子点动控制
37. 变频器控制电机正反转
38. 多段速度选择变频调速
39. 变频器无级调速
40. 外部模拟量方式的变频调速控制
41. 基于PLC的变频器外部端子的电机正反转控制
42. 基于PLC模拟量方式变频开环/闭环调速控制
43. 基于PLC通信方式的变频开环调速
44. 基于触摸屏控制方式的基本指令编程练习
45. 基于触摸屏控制方式的数码显示控制
网络通讯综合实训
46. PLC与变频器RS485通讯实训
47. PLC、触摸屏与变频器通信控制
48. PLC主机之间PROFIBUS -DP通讯实训
49. PLC主机之间PROFINET通讯实训
50. PLC、变频器、触摸屏组网综合应用实训
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