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2021年8月21日

工業(yè)自動(dòng)化控制實(shí)訓(xùn)平臺(tái),工業(yè)自動(dòng)化控制實(shí)訓(xùn)裝置

SB-PLC01A型工業(yè)自動(dòng)化控制實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

一、產(chǎn)品概述

工業(yè)自動(dòng)化控制實(shí)訓(xùn)平臺(tái),工業(yè)自動(dòng)化控制實(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)開展培訓(xùn)及技能鑒定。

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。

5. 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口都可通過光電隔離轉(zhuǎn)接模塊引出（保護(hù)主機(jī)元件），可以用于插接式訓(xùn)練，也可進(jìn)行線接式實(shí)操訓(xùn)練。

2. 在主機(jī)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，全面覆蓋了西門子常用PLC類型，主機(jī)可以通過并口連接到實(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)起來更加得心應(yīng)手。

3. 采用模塊組合式結(jié)構(gòu)，含開關(guān)量、模擬量、變頻調(diào)速、觸摸屏、通信模塊等，配套MCGS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)。

5. 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、過程、運(yùn)動(dòng)等的控制。

5. 仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)：通過虛擬環(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、S7-200SMART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RS485通訊、DP主從站通訊、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

5. 重量：100kg

5. 外形尺寸：800mm×800mm×1820mm

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)裝置由電源控制單元、電氣控制單元、S7-1500單元、S7-1200單元、S7-200SMART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。

5.1電源控制單元裝置

（1）輸入電壓：AC380V±10% 50HZ；

（2）工作電壓：AC220V、DC12V、DC24V；

（3）過載保護(hù)：裝置帶漏電保護(hù)、通道過載保護(hù)，帶熔斷器；

（4）支持搭載實(shí)訓(xùn)實(shí)操及工藝類實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目；

（5）支持設(shè)備端子固定引出，支持金屬線槽線路敷設(shè)

（6）裝置外形尺寸：≥850mm×700mm×2000mm

5.2 電氣控制裝置

（1）要求用于安裝不少于2組手自動(dòng)開關(guān)、啟動(dòng)、停止，2組運(yùn)行、停止及故障指示；1組LCD電壓、電流表安裝；

（2）要求端子引出，線纜標(biāo)識(shí)清晰合理；

5.3 電源保護(hù)裝置

（1）用于安裝電源開關(guān)、熔斷保護(hù)，電源鎖、啟動(dòng)停止按鈕，具備急停功能，具備多功能電力儀表檢測(cè)，設(shè)備嵌入式安裝；

（2）選用高靈敏漏電保護(hù)斷路器：工作電流：6-25A，分?jǐn)嗄芰Γ?span lang="EN-US">5.5KA，漏電動(dòng)作電流：10mA

（3）漏電保護(hù)：漏電開關(guān)、具有短路、過載、漏電保護(hù)功能

5.4 多功能數(shù)顯電流電壓表

（1）測(cè)量三相電流、三相電壓、有功、無功、計(jì)量功能、有功電能、無功電能、正反向電能、頻率、功率因數(shù)、帶485通訊接口、兩路脈沖輸出。

（2）面板尺寸：≥80mm×80mm

（3）液晶顯示功能

5.5 PLC控制器

（3）板載數(shù)字：I/O：不少于14點(diǎn)輸入、10點(diǎn)輸出（固態(tài)－MOSFET）

（4）板載模擬 I/O：不少于2點(diǎn)輸入、2點(diǎn)輸出

（5）高速計(jì)數(shù)器：共6個(gè)，單相：3個(gè)100 kHz以及3個(gè)30kHz 的時(shí)鐘頻率；正交相位：3個(gè)80kHz以及3個(gè)20kHz 的時(shí)鐘頻率

（6）脈沖輸出：至少可以組態(tài)4 個(gè)脈沖發(fā)生器

（7）脈沖捕捉輸入：至少14個(gè)

（9）類型：使用PROFINET（以太網(wǎng)）實(shí)現(xiàn)控制

工作存儲(chǔ)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(jì)數(shù)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(kuò)展的信號(hào)模塊；運(yùn)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(shù)據(jù)通信。

配置光電隔離轉(zhuǎn)接模塊，將主機(jī)I/O信號(hào)插座轉(zhuǎn)接，保護(hù)主機(jī)元件，便于學(xué)生實(shí)訓(xùn)接線；所有插座均可接插，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的通用性。

5.6 模擬量輸入輸出模塊

（1）輸入路數(shù)：不少于4

（2）輸出路數(shù)：不少于2

5.7 觸摸屏

（1）顯示屏：TFT真彩液晶屏，64K色

（2）尺寸：7英寸

（3）分辯率：至少800×400

（4）用戶內(nèi)存：≥10MB

（5）接口：PROFINET（以太網(wǎng)）

（6）可用組態(tài)軟件：Wincc Basic V13 SP1或更高版本

用于PLC主機(jī)以太網(wǎng)通訊，控制和顯示各單元的運(yùn)行狀態(tài)。

5.8 變頻控制單元

（1）數(shù)字量輸入通道：不少于6個(gè)

（2）數(shù)字量輸出通道：不少于3個(gè)

（3）模擬量輸入通道：不少于2個(gè)；

（4）模擬量輸出通道：不少于2個(gè)；

（5）故障安全數(shù)字量輸入：不少于1個(gè)

（6）與PLC可以使用PROFINET（以太網(wǎng)）實(shí)現(xiàn)控制

5.9 伺服驅(qū)動(dòng)器及伺服電機(jī)

（1）最大電機(jī)功率：1-2KW

（2）額定輸入電流：3-6A

（3）最大輸出電流：10-20A

（4）電源電壓：200V-240VAC（-15%-+10%）

（5）電源頻率：50Hz/60Hz（±10%）

（1）伺服電機(jī)軸高：40

（2）伺服電機(jī)額定功率：0.75KW

5.10 運(yùn)動(dòng)控制對(duì)象

主要由運(yùn)動(dòng)小車（直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)）、同步帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、直流電機(jī)、光電傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、行程開關(guān)等組成，通過傳感檢測(cè)、PLC編程，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)距離測(cè)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(bào)警運(yùn)行控制、點(diǎn)動(dòng)控制、位置顯示控制等，能實(shí)現(xiàn)小車的精確定位。該系統(tǒng)外觀精美，體積緊湊，重量輕。

5.11二維絲桿控制對(duì)象

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。

伺服驅(qū)動(dòng)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)具有過電壓、過電流、過熱、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)驅(qū)動(dòng)用于控制X軸絲桿，采用直流伺服驅(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。

5.12 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)。

5.13 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180W，頻率50HZ，絕緣等級(jí)E級(jí)。

5.14 管理工作站

（1）CPU：Intel I5-9500處理器（主頻≥3.0GHz，6C）

（2）主板：Intel 300系列以上芯片組

（3）內(nèi)存：8G；

（4）顯卡：2GB

（5）聲卡：集成HD Audio，支持5.1聲道（提供前1后2共3個(gè)音頻接口）

（6）硬盤：1T硬盤；

（7）網(wǎng)卡：集成10/100/1000M以太網(wǎng)卡；

（8）光驅(qū)：DVD刻錄

（9）21.5寸LED背光顯示器

（10）分辨率1920x1080（16：9）

5.15 安裝耗材及工具

配置裝置安裝所需的鐵質(zhì)

六、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

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）

2.PLC實(shí)物控制應(yīng)用實(shí)訓(xùn)

直線運(yùn)動(dòng)位置檢測(cè)、定位控制

步進(jìn)電機(jī)定位控制

步進(jìn)電機(jī)的速度控制

步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制

伺服電機(jī)定位控制

伺服電機(jī)的速度控制

伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制

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)

三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)和自鎖PLC控制