工業(yè)自動化控制技術(shù)實訓裝置,工業(yè)控制實訓設(shè)備
2023-06-02 07:49工業(yè)自動化控制技術(shù)實訓裝置
一、 產(chǎn)品概述
工業(yè)自動化控制技術(shù)實訓裝置集運動控制、伺服控制、傳感器應用、工控組態(tài)等技術(shù)于一體，滿足工業(yè)機器人技術(shù)、機電一體化技術(shù)、電氣自動化技術(shù)等專業(yè)教學所需。工業(yè)運動控制技術(shù)實訓裝置是根據(jù)人力資源和社會保障部制定的"可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計師"培訓及國家職業(yè)標準考核大綱內(nèi)容，適當增加新技術(shù)，按照職業(yè)教育培訓、職業(yè)技能鑒定和實訓教學要求而研制的。適合職業(yè)院校、職業(yè)培訓學校、職教中心、鑒定站/所對可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計師的四、三、二級開展培訓及技能鑒定。
1. 工業(yè)運動控制技術(shù)實訓臺該裝置是根據(jù)人力資源和社會保障部制定的"可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計師"培訓及國家職業(yè)標準考核大綱內(nèi)容，適當增加新技術(shù)，按照職業(yè)教育培訓、職業(yè)技能鑒定和實訓教學要求而研制的。
2. 工業(yè)迅速發(fā)展處理器要求不斷提高，教學需要與時俱進設(shè)備要不斷升級，而教學還需要從基礎(chǔ)學起，同時滿足需要實驗室建設(shè)重復會導致浪費資金和實驗室空間。
3. 一個產(chǎn)品需要多種加工工藝，導致工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備錯縱復雜，一個主機不能完成所有工作，需要多個站點進行相互配合完成。
4. 不同層次的考核需要不同設(shè)備，不能有機的進行結(jié)合，有些實訓完成后無法進行考量檢查學生的接受程度。
三、 裝置特色
1. 工業(yè)技術(shù)實訓裝置建設(shè)理念為一次性建設(shè)，本設(shè)備采用通用型寬展口，所有主機的I/O口都可通過擴展口引出，可以用于插接式訓練，也可進行線接式實操訓練；還設(shè)有兩塊可拆卸的網(wǎng)孔板可對不同層次的學生進行考核。
2. 在主機選型方面由S7-1200系列PLC再到大型S7-1500系列PLC，主機可以通過并口連接到實訓區(qū)進行實訓。
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，配套工控組態(tài)監(jiān)控軟件，實現(xiàn)仿真化、信息化實訓教學。
4. 項目實訓模塊：利用目前典型的可編程控制器及總線技術(shù)完成對工業(yè)生產(chǎn)中典型案例的模擬對象、實物模型中的邏輯、模擬、過程、運動等的控制。
5. 仿真實訓教學：通過虛擬環(huán)境實時顯示PLC運行狀態(tài)，模擬工業(yè)現(xiàn)場控制，可以進行編程訓練、程序編寫測試等功能。
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S7-1500、S7-1200構(gòu)成，根據(jù)工業(yè)中西門子PLC應用歷程構(gòu)建了一個工業(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℃ 相對濕度＜85%(25℃) 海拔＜4000m
3. 裝置容量：＜0.5kVA
4. 重 量：100kg
5. 外形尺寸：1200mm×600mm×1700mm
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、 基本配置及功能
實訓裝置由S7-1500單元、S7-1200單元、變頻調(diào)速單元、伺服電機、實訓組件、電工基礎(chǔ)實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1511-1PN，工作存儲器可存儲150 KB代碼和1MB數(shù)據(jù)；位指令執(zhí)行時間60 ns；4級防護機制，工藝功能：運動控制，閉環(huán)控制，計數(shù)與測量；雙端口，智能設(shè)備，支持MRP、MRPD，傳輸協(xié)議TCP/IP，安全開放式用戶通信，S7通信。
2. S7-1200單元
主機1214C,125 KB 工作存儲器；24VDC 電源，板載 DI14 x 24VDC 漏型/源型，板載 DQ10 x 24VDC 及AI2和AQ2；PROFINET端口，用于編程、HMI和PLC間數(shù)據(jù)通信。
3. 觸摸屏單元
觸摸屏單元采用MCGS-TPC7062TI彩色觸摸屏，用于PLC主機以太網(wǎng)通訊。
4. 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8個雙絞線端口，RJ45接口；用于構(gòu)建小型星形和總線形拓撲結(jié)構(gòu)；自帶LED診斷顯示，供電電源DC 24V 。
5. 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；具備過電壓、欠電壓保護，變頻器、電機過熱保護，短路保護等。
6. 實訓組件
實訓組件主要由電源掛箱虛實結(jié)合掛箱，掛箱區(qū)域采用開放式結(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，為實訓掛箱和電機實訓單元提供動力源；設(shè)有啟動停止按鈕，各相電源工作指示，具有過流、過壓、短路等保護。
7. 二維絲桿控制單元
二維絲桿控制單元主要由伺服驅(qū)動和步進驅(qū)動組成。伺服電機用于控制Y軸絲桿，采用交流伺服驅(qū)動，工作電壓AC220V，輸出功率100W。步進電機用于控制X軸絲桿，采用交流步進電機驅(qū)動，工作電壓DC24V，輸出功率35W。
8. 電工基礎(chǔ)實訓單元
電工基礎(chǔ)實訓單元主要由交流接觸器、中間繼電器、時間繼電器、按鈕等組成，用于電機正反轉(zhuǎn)、星三角轉(zhuǎn)換、啟停自鎖等實訓。
9. 三相交流電機
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E級。
六、主要配置清單
七、實訓項目
（1）PLC基本技能實訓
1.PLC認知實訓（軟硬件結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組成、基本指令練習、接線、編程下載等）
2.典型電動機控制實操實訓（點動、自鎖、正反轉(zhuǎn)、星三角換接啟動等）
3.PLC仿真實訓
（2）PLC模擬控制應用實訓
1、交通信號燈PLC控制
2、機械手控制
3、多種液體混合裝置控制
4、自動送料裝車控制
5、天塔之光控制
6、音樂噴泉控制
7、搶答器控制
8、電機的PLC控制
9、自動售貨機模擬控制
10、自控軋鋼機模擬控制
11、自動供水控制
12、自動成型模擬控制
13、郵件分揀機控制
14、加工中心控制
15、中間繼電器
16、基礎(chǔ)實驗
（3）PLC、變頻器、觸摸屏綜合應用技能實訓
1.變頻器功能參數(shù)設(shè)置與操作
2.變頻器報警與保護功能
3.外部端子點動控制
4.變頻器控制電機正反轉(zhuǎn)
5.多段速度選擇變頻調(diào)速
6.變頻器無級調(diào)速
7.基于外部模擬量（電壓/電流）控制方式的變頻調(diào)速
8.瞬時停電啟動控制
9.PID變頻調(diào)速控制
10.PLC控制變頻器外部端子的電機正反轉(zhuǎn)
11.PLC控制變頻器外部端子的電機運行時間控制
12.基于PLC數(shù)字量控制方式的多段速
13.基于PLC通信方式的變頻器開環(huán)調(diào)速
14.基于PLC通信方式的速度閉環(huán)控制
15. 現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)
16. PLC、觸摸屏與變頻器通信控制
17.變頻器恒壓供水系統(tǒng)的模擬
18.基于觸摸屏控制方式的基本指令編程練習
19.基于觸摸屏控制方式的LED控制
20.基于觸摸屏控制方式的溫度PID控制
（4）PLC實物控制應用實訓
1. 步進電機定位控制
2. 步進電機的速度控制
3. 步進電機的正反轉(zhuǎn)控制
4. 伺服電機定位控制
5. 伺服電機的速度控制
6. 伺服電機的正反轉(zhuǎn)控制
7. 伺服電機和步進電機的綜合控制
（5）典型電動機控制實操實訓
1.三相鼠籠式異步電動機點動和自鎖PLC控制
2.三相鼠籠式異步電動機聯(lián)動正反轉(zhuǎn)PLC控制
3.三相鼠籠式異步電動機帶延時正反轉(zhuǎn)PLC控制
4.三相鼠籠式異步電動機Y/△轉(zhuǎn)換起動PLC控制
（6）網(wǎng)絡(luò)通訊綜合實訓
1. PLC與變頻器RS485通訊實訓
2. PLC、觸摸屏與變頻器通信控制
3. PLC主機之間PROFIBUS -DP通訊實訓
4. PLC主機之間PROFINET通訊實訓
5. PLC、變頻器、觸摸屏組網(wǎng)綜合應用實訓
工業(yè)自動化控制技術(shù)實訓裝置集運動控制、伺服控制、傳感器應用、工控組態(tài)等技術(shù)于一體，滿足工業(yè)機器人技術(shù)、機電一體化技術(shù)、電氣自動化技術(shù)等專業(yè)教學所需。工業(yè)運動控制技術(shù)實訓裝置是根據(jù)人力資源和社會保障部制定的"可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計師"培訓及國家職業(yè)標準考核大綱內(nèi)容，適當增加新技術(shù)，按照職業(yè)教育培訓、職業(yè)技能鑒定和實訓教學要求而研制的。適合職業(yè)院校、職業(yè)培訓學校、職教中心、鑒定站/所對可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計師的四、三、二級開展培訓及技能鑒定。
參考圖（以實物圖為準）
二、 研發(fā)背景1. 工業(yè)運動控制技術(shù)實訓臺該裝置是根據(jù)人力資源和社會保障部制定的"可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計師"培訓及國家職業(yè)標準考核大綱內(nèi)容，適當增加新技術(shù)，按照職業(yè)教育培訓、職業(yè)技能鑒定和實訓教學要求而研制的。
2. 工業(yè)迅速發(fā)展處理器要求不斷提高，教學需要與時俱進設(shè)備要不斷升級，而教學還需要從基礎(chǔ)學起，同時滿足需要實驗室建設(shè)重復會導致浪費資金和實驗室空間。
3. 一個產(chǎn)品需要多種加工工藝，導致工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備錯縱復雜，一個主機不能完成所有工作，需要多個站點進行相互配合完成。
4. 不同層次的考核需要不同設(shè)備，不能有機的進行結(jié)合，有些實訓完成后無法進行考量檢查學生的接受程度。
三、 裝置特色
1. 工業(yè)技術(shù)實訓裝置建設(shè)理念為一次性建設(shè)，本設(shè)備采用通用型寬展口，所有主機的I/O口都可通過擴展口引出，可以用于插接式訓練，也可進行線接式實操訓練；還設(shè)有兩塊可拆卸的網(wǎng)孔板可對不同層次的學生進行考核。
2. 在主機選型方面由S7-1200系列PLC再到大型S7-1500系列PLC，主機可以通過并口連接到實訓區(qū)進行實訓。
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，配套工控組態(tài)監(jiān)控軟件，實現(xiàn)仿真化、信息化實訓教學。
4. 項目實訓模塊：利用目前典型的可編程控制器及總線技術(shù)完成對工業(yè)生產(chǎn)中典型案例的模擬對象、實物模型中的邏輯、模擬、過程、運動等的控制。
5. 仿真實訓教學：通過虛擬環(huán)境實時顯示PLC運行狀態(tài)，模擬工業(yè)現(xiàn)場控制，可以進行編程訓練、程序編寫測試等功能。
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S7-1500、S7-1200構(gòu)成，根據(jù)工業(yè)中西門子PLC應用歷程構(gòu)建了一個工業(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℃ 相對濕度＜85%(25℃) 海拔＜4000m
3. 裝置容量：＜0.5kVA
4. 重 量：100kg
5. 外形尺寸：1200mm×600mm×1700mm
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、 基本配置及功能
實訓裝置由S7-1500單元、S7-1200單元、變頻調(diào)速單元、伺服電機、實訓組件、電工基礎(chǔ)實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1511-1PN，工作存儲器可存儲150 KB代碼和1MB數(shù)據(jù)；位指令執(zhí)行時間60 ns；4級防護機制，工藝功能：運動控制，閉環(huán)控制，計數(shù)與測量；雙端口，智能設(shè)備，支持MRP、MRPD，傳輸協(xié)議TCP/IP，安全開放式用戶通信，S7通信。
2. S7-1200單元
主機1214C,125 KB 工作存儲器；24VDC 電源，板載 DI14 x 24VDC 漏型/源型，板載 DQ10 x 24VDC 及AI2和AQ2；PROFINET端口，用于編程、HMI和PLC間數(shù)據(jù)通信。
3. 觸摸屏單元
觸摸屏單元采用MCGS-TPC7062TI彩色觸摸屏，用于PLC主機以太網(wǎng)通訊。
4. 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8個雙絞線端口，RJ45接口；用于構(gòu)建小型星形和總線形拓撲結(jié)構(gòu)；自帶LED診斷顯示，供電電源DC 24V 。
5. 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；具備過電壓、欠電壓保護，變頻器、電機過熱保護，短路保護等。
6. 實訓組件
實訓組件主要由電源掛箱虛實結(jié)合掛箱，掛箱區(qū)域采用開放式結(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，為實訓掛箱和電機實訓單元提供動力源；設(shè)有啟動停止按鈕，各相電源工作指示，具有過流、過壓、短路等保護。
7. 二維絲桿控制單元
二維絲桿控制單元主要由伺服驅(qū)動和步進驅(qū)動組成。伺服電機用于控制Y軸絲桿，采用交流伺服驅(qū)動，工作電壓AC220V，輸出功率100W。步進電機用于控制X軸絲桿，采用交流步進電機驅(qū)動，工作電壓DC24V，輸出功率35W。
8. 電工基礎(chǔ)實訓單元
電工基礎(chǔ)實訓單元主要由交流接觸器、中間繼電器、時間繼電器、按鈕等組成，用于電機正反轉(zhuǎn)、星三角轉(zhuǎn)換、啟停自鎖等實訓。
9. 三相交流電機
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E級。
六、主要配置清單
| 序號 | 品名 | 規(guī)格（mm） | 數(shù)量 | 單位 |
| 1 | S7-1500 | CPU1511-1PN | 1 | 個 |
| 2 | 安裝導軌 S7-1500，160 mm | 6ES7590-1AB60-0AA0 | 1 | 個 |
| 3 | S7-1200 | CPU 1214C AC/DC/RLY | 1 | 臺 |
| 4 | V20 | 220V 0.37KW | 1 | 臺 |
| 5 | 觸摸屏 | MCGS-TPC7062TI | 1 | 臺 |
| 6 | 16DI | 6ES7131-6BH01-0BA0 | 1 | 個 |
| 7 | 16DO | 6ES7132-6BH01-0BA0 | 1 | 個 |
| 8 | A0基板 | 6ES7193-6BP20-0DA0 | 2 | 個 |
| 9 | 步進電機 | 57步進電機 | 1 | 個 |
| 10 | 三相異步電機 | 三相異步電動機180W | 1 | 個 |
| 11 | 二維絲杠單元 | LGP-EW01 | 1 | 套 |
| 12 | 交換機 | 8口 | 1 | 臺 |
| 13 | 實訓平臺 | 1200mm×600mm×1700mm | 1 | 套 |
| 14 | 實訓模塊1 | 搶答器/音樂噴泉/裝配流水線/交通信號燈/自動供水/天塔之光 | 1 | 塊 |
| 15 | 實訓模塊2 | 自動送料裝車/四節(jié)傳送帶/多種液體混合裝置/自動售貨機/自控軋鋼機/郵件分揀機 | 1 | 塊 |
| 16 | 實訓模塊3 | 機械手控制/自控成型機/加工中心 | 1 | 塊 |
| 17 | 實訓模塊4 | 四層電梯/基礎(chǔ)實驗/中間繼電器 | 1 | 塊 |
| 18 | 電腦桌 | 600mm×600mm×800mm | 1 | 張 |
（1）PLC基本技能實訓
1.PLC認知實訓（軟硬件結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組成、基本指令練習、接線、編程下載等）
2.典型電動機控制實操實訓（點動、自鎖、正反轉(zhuǎn)、星三角換接啟動等）
3.PLC仿真實訓
（2）PLC模擬控制應用實訓
1、交通信號燈PLC控制
2、機械手控制
3、多種液體混合裝置控制
4、自動送料裝車控制
5、天塔之光控制
6、音樂噴泉控制
7、搶答器控制
8、電機的PLC控制
9、自動售貨機模擬控制
10、自控軋鋼機模擬控制
11、自動供水控制
12、自動成型模擬控制
13、郵件分揀機控制
14、加工中心控制
15、中間繼電器
16、基礎(chǔ)實驗
（3）PLC、變頻器、觸摸屏綜合應用技能實訓
1.變頻器功能參數(shù)設(shè)置與操作
2.變頻器報警與保護功能
3.外部端子點動控制
4.變頻器控制電機正反轉(zhuǎn)
5.多段速度選擇變頻調(diào)速
6.變頻器無級調(diào)速
7.基于外部模擬量（電壓/電流）控制方式的變頻調(diào)速
8.瞬時停電啟動控制
9.PID變頻調(diào)速控制
10.PLC控制變頻器外部端子的電機正反轉(zhuǎn)
11.PLC控制變頻器外部端子的電機運行時間控制
12.基于PLC數(shù)字量控制方式的多段速
13.基于PLC通信方式的變頻器開環(huán)調(diào)速
14.基于PLC通信方式的速度閉環(huán)控制
15. 現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)
16. PLC、觸摸屏與變頻器通信控制
17.變頻器恒壓供水系統(tǒng)的模擬
18.基于觸摸屏控制方式的基本指令編程練習
19.基于觸摸屏控制方式的LED控制
20.基于觸摸屏控制方式的溫度PID控制
（4）PLC實物控制應用實訓
1. 步進電機定位控制
2. 步進電機的速度控制
3. 步進電機的正反轉(zhuǎn)控制
4. 伺服電機定位控制
5. 伺服電機的速度控制
6. 伺服電機的正反轉(zhuǎn)控制
7. 伺服電機和步進電機的綜合控制
（5）典型電動機控制實操實訓
1.三相鼠籠式異步電動機點動和自鎖PLC控制
2.三相鼠籠式異步電動機聯(lián)動正反轉(zhuǎn)PLC控制
3.三相鼠籠式異步電動機帶延時正反轉(zhuǎn)PLC控制
4.三相鼠籠式異步電動機Y/△轉(zhuǎn)換起動PLC控制
（6）網(wǎng)絡(luò)通訊綜合實訓
1. PLC與變頻器RS485通訊實訓
2. PLC、觸摸屏與變頻器通信控制
3. PLC主機之間PROFIBUS -DP通訊實訓
4. PLC主機之間PROFINET通訊實訓
5. PLC、變頻器、觸摸屏組網(wǎng)綜合應用實訓