電氣控制與PLC應用技術虛實一體化實訓裝置,PLC實訓設備
2024-01-14 09:11
電氣控制與PLC應用技術虛實一體化實訓裝置
參考圖
一、 產品概述參考圖
本裝置是根據人力資源和社會保障部制定的“可編程序控制系統設計師”培訓及國家職業標準考核大綱內容，適當增加新技術，按照職業教育培訓、職業技能鑒定和實訓教學要求而研制的。適合職業院校、職業培訓學校、職教中心、鑒定站/所對可編程序控制系統設計師的四、三、二級開展培訓及技能鑒定。
二、 研發背景
1. 本裝置是根據人力資源和社會保障部制定的“可編程序控制系統設計師”培訓及國家職業標準考核大綱內容，適當增加新技術，按照職業教育培訓、職業技能鑒定和實訓教學要求而研制的。
2. 工業迅速發展處理器要求不斷提高，教學需要與時俱進設備要不斷升級，而教學還需要從基礎學起，同時滿足需要實驗室建設重復會導致浪費資金和實驗室空間。
3. 一個產品需要多種加工工藝，導致工業現場設備錯縱復雜，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備，不能有機的進行結合，有些實訓完成后無法進行考量檢查學生的接受程度。
三、 產品特色
1. 實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；還設有兩塊可拆卸的網孔板可對不同層次的學生進行考核。
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全面覆蓋了西門子常用PLC類型，主機可以通過并口連接到實訓區進行實訓，可從基礎小型PLC開始學起，再到中型PIC,最后到大型PLC，由簡到繁的學習理念讓學生容易接受，學習起來更加得心應手。
3. 采用模塊組合式結構，含開關量、模擬量、變頻調速、觸摸屏、通信模塊等，配套MCGS工控組態監控軟件，實現仿真化、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完成對工業生產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：通過虛擬環境實時顯示PLC運行狀態，模擬工業現場控制，可以進行編程訓練、程序編寫測試等功能。
6. 模塊化網絡系統：網絡結構主要由西門子主機S7-1200、S7-200SMART構成，根據工業中西門子PLC應用歷程構建了一個工業網絡，網絡通訊涉及RS485通訊、以太網通等多層網絡通訊。
四、 技術性能
1. 輸入電源：三相四線（或三相五線）AC380V±10% 50Hz
2. 裝置容量：＜0.5kVA
3. 重 量：100kg
4. 外形尺寸：1310mm×700mm×1780mm
5. 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
實訓裝置由實訓平臺、電源模塊、PLC模擬控制模塊、S7-1200單元、S7-200SAMRT單元、變頻調速單元、觸摸屏單元、以太網交換機、二維控制單元、電工基礎實訓單元、交流電機、型材電腦桌及實驗導線等組成。相關電氣部件接口采用多功能端子引出，具有插孔式實驗驗證和接線式工程訓練兩種方式，可由學生自主搭建相關電氣控制線路。
1. 實訓平臺
平臺采用立式網孔板結構，由工業鋁型材搭建而成，左側網孔板為固定式結構；右側為兩塊可拆卸的網孔板，底部設有帶剎車萬向輪，方便移動布局，造型美觀大方。
2. 電源模塊
提供三相380V交流電源，同時可得到單相220V交流電源。交流電源輸出處設有智能設備管控及安全保護系統，當相間、線間過電流及直接短路均能自動保護。并提供直流24V/5A電源。
3. PLC模擬控制模塊
學生在標準的PLC的編程環境編寫好控制程序后，編譯下載到PLC進行實訓，實現對虛擬場景的實時控制。掛箱側重于學習PLC應用模擬控制編程實訓，用手槍插式護套結構實訓連接線搭建實訓線路。
可完成數碼顯示控制、搶答器控制、天塔之光控制、音樂噴泉控制、十字路口交通燈控制、水塔水位控制、自動送料裝車系統控制、四節傳送帶控制、裝配流水線控制、多種液體混合裝置控制、自控成型機控制、自控軋鋼機控制、郵件分揀機控制、自動售貨機控制、機械手控制控制、三層電梯控制、加工中心控制、自動洗衣機、電鍍生產線等實訓項目。
4.S7-1200單元
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 個高速計數器和 4 個脈沖輸出；支持3 個用于串行通信的通信模塊，8 個用于 I/O 擴展的信號模塊；運行速度0.04 ms/1000 條指令；具有2 個 PROFINET 端口，用于編程、HMI和 PLC 間數據通信。
多功能端子，電氣接口采用多功能端子引出，具有插孔式實驗驗證和接線式工程訓練兩種方式，可由學生自主搭建相關電氣控制線路。
5.S7-200SMART單元
主機CPU ST30,工作電源24VDC，工作存儲器64KB,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和以太網通信。STEP7
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，時鐘同步，自帶診斷功能。
多功能端子，電氣接口采用多功能端子引出，具有插孔式實驗驗證和接線式工程訓練兩種方式，可由學生自主搭建相關電氣控制線路。
6.觸摸屏單元
觸摸屏單元采用西門子KTP700 Basic 7寸彩色觸摸屏，用于PLC主機以太網通訊，控制和顯示各單元的運行狀態。
7.變頻調速單元
變頻調速單元采用西門子V20，功率0.37KW ，電壓220V，多功能端子，電氣接口采用多功能端子引出，具有插孔式實驗驗證和接線式工程訓練兩種方式，可由學生自主搭建相關電氣控制線路。
8.以太網交換機
采用非網管型工業以太網10/100MBIT/S交換機，自帶5個雙絞線端口，RJ45接口；采用雙電源供電接口，自帶LED診斷顯示，供電電源DC 24V。
9.小車運動控制單元
主要由運動小車（直流電機驅動）、同步帶輪傳動機構、伺服電機、光電傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、行程開關等組成，通過傳感檢測、PLC編程，實現傳動控制、鍵值優化比較行走控制、定向控制、定位控制、報警運行控制、點動控制等，能實現小車的精確定位。該系統外觀精美，體積緊湊，重量輕。
10.二維控制單元
二維控制單元主要由伺服驅動和步進驅動組成。
伺服驅動用于控制Y軸絲桿，采用交流伺服驅動及電機，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）內部集成了驅動電路,同時具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護電路，具有較強的溫度、濕度、振動等環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行控制。
步進驅動用于控制X軸絲桿，采用步進驅動，工作電壓DC24V，輸出功率35W；內部集成控制電路和功率電路，具有自檢線圈和短路保護等功能。
多功能端子，電氣接口采用多功能端子引出，具有插孔式實驗驗證和接線式工程訓練兩種方式，可由學生自主搭建相關電氣控制線路。
11.虛擬仿真軟件：
基于海量元素模型，以拖拽方式快速搭建仿真工程。虛擬設備與真實設備具有相同特性，以實際的PLC程序、機器人程序、機床數控程序等驅動虛擬設備運行，在虛擬場景中完成整個工程的調試與驗證。通過力學物理引擎、達到實際的運行效果。該裝置主要滿足學生基礎實驗、虛擬仿真實驗、課程設計的實踐需要。
12.電工基礎實訓單元
| 序號 | 名稱 | 型號及規格 | 數量 | |
| 1 | 低壓斷路器 | DZ108-20 10A | 1個 | |
| 2 | 螺旋式保險絲 | RL1-15/3A | 3個 | |
| 3 | 直插式保險絲 | RT14-20/2A | 2個 | |
| 4 | 交流接觸器 | CJX2-0910，AC220V | 3個 | |
| 5 | 輔助觸頭 | F4-22 | 2個 | |
| 6 | 熱繼電器 | JRS1D-25/Z(0.63-1A) | 1個 | |
| 7 | 熱繼電器座 | JRS1-25 | 1個 | |
| 8 | 通電延時時間繼電器 | JSZ6-4/220V(0~60S) | 1個 | |
| 9 | 時時間繼電器座 | JSZ6-4 | 1個 | |
| 10 | 中間繼電器 | ARM2F-L/DC24V帶燈 | 3個 | |
| 11 | 繼電器底座 | DYF-08A | 3個 | |
| 12 | 接線端子排 | JF5-2.5/5 | 5個 | |
| 13 | 行程開關 | LX19-001 | 2個 | |
| 14 | 按鈕開關盒 | 配裝黃、綠、紅三個按鈕開關 | 1套 | |
| 15 | 按鈕開關盒 | 配裝綠、紅兩個按鈕開關 | 1套 | |
| 16 |
交流額定電壓380V/△接法，轉速1400轉/min，功率40W，頻率50HZ，絕緣等級E級。
14.型材電腦桌
電腦桌采用鋁型材和鈑金結構，用于放置計算機。臺面為防火、防水、耐磨高密度板；立柱及橫梁為30×30工業鋁合金型材，鍵盤位為抽屜式結構并用300mm導軌固定；電腦桌底部裝有帶剎車萬向輪。尺寸約為560mm×600mm×1020mm。
15.實驗連接線
每套配有高可靠護套結構手槍插連接線，無氧銅抽絲而成，插頭采用實芯銅質件外套鈹輕銅彈片，強弱電導線的插頭插座尺寸分開，不可混插，安全可靠。
六、 實訓項目
PLC基本技能實訓
MCGS組態棒圖實驗教學,利用已編輯好組態棒圖,對以下任何實驗進行動態跟蹤教學實驗針對實驗項目的具體要求，學生自行編輯組態棒圖進行實驗。
1. PLC認知實訓（軟硬件結構、系統組成、基本指令、接線、編程下載等）
PLC虛擬控制應用實訓
2. 數碼顯示控制
3. 搶答器控制
4. 天塔之光控制
5. 音樂噴泉控制
6. 十字路口交通燈控制
7. 水塔水位控制
8. 自動送料裝車系統控制
9. 四節傳送帶控制
10. 裝配流水線控制
11. 多種液體混合裝置控制
12. 自控成型機控制
13. 自動洗衣機控制
14. 電鍍生產線控制
15. 自控軋鋼機控制
16. 郵件分揀機控制
17. 自動售貨機控制
18. 機械手控制控制
19. 四層電梯控制
PLC實物控制應用實訓
20. 步進電機定位控制
21. 步進電機的速度控制
22. 步進電機的正反轉控制
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. 伺服電機和步進電機的綜合控制
典型電動機控制實操實訓
27. 三相鼠籠式異步電動機點動和自鎖PLC控制
28. 三相鼠籠式異步電動機聯動正反轉PLC控制
29. 三相鼠籠式異步電動機帶延時正反轉PLC控制
30. 三相鼠籠式異步電動機Y/△轉換起動PLC控制
PLC、變頻器、觸摸屏綜合應用技能實訓
31. 變頻器功能參數設置與操作
32. 外部端子點動控制
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模擬量方式變頻開環調速控制
39. 基于PLC通信方式的變頻開環調速
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
網絡通訊綜合實訓
42. PLC與變頻器RS485通訊實訓
43. PLC、觸摸屏與變頻器通信控制
44. PLC主機之間PROFINET通訊實訓
45. PLC、變頻器、觸摸屏組網綜合應用實訓