工业自动化控制技术实训装置,工业控制实训设备
2023-06-02 07:49工业自动化控制技术实训装置
一、 产品概述
工业自动化控制技术实训装置集运动控制、伺服控制、传感器应用、工控组态等技术于一体，满足工业机器人技术、机电一体化技术、电气自动化技术等专业教学所需。工业运动控制技术实训装置是根据人力资源和社会保障部制定的"可编程序控制系统设计师"培训及国家职业标准考核大纲内容，适当增加新技术，按照职业教育培训、职业技能鉴定和实训教学要求而研制的。适合职业院校、职业培训学校、职教中心、鉴定站/所对可编程序控制系统设计师的四、三、二级开展培训及技能鉴定。
1. 工业运动控制技术实训台该装置是根据人力资源和社会保障部制定的"可编程序控制系统设计师"培训及国家职业标准考核大纲内容，适当增加新技术，按照职业教育培训、职业技能鉴定和实训教学要求而研制的。
2. 工业迅速发展处理器要求不断提高，教学需要与时俱进设备要不断升级，而教学还需要从基础学起，同时满足需要实验室建设重复会导致浪费资金和实验室空间。
3. 一个产品需要多种加工工艺，导致工业现场设备错纵复杂，一个主机不能完成所有工作，需要多个站点进行相互配合完成。
4. 不同层次的考核需要不同设备，不能有机的进行结合，有些实训完成后无法进行考量检查学生的接受程度。
三、 装置特色
1. 工业技术实训装置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口都可通过扩展口引出，可以用于插接式训练，也可进行线接式实操训练；还设有两块可拆卸的网孔板可对不同层次的学生进行考核。
2. 在主机选型方面由S7-1200系列PLC再到大型S7-1500系列PLC，主机可以通过并口连接到实训区进行实训。
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. 仿真实训教学：通过虚拟环境实时显示PLC运行状态，模拟工业现场控制，可以进行编程训练、程序编写测试等功能。
6. 模块化网络系统：网络结构主要由西门子主机S7-1500、S7-1200构成，根据工业中西门子PLC应用历程构建了一个工业网络，网络通讯涉及PROFINET通讯、以太网通等多层网络通讯。
四、 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：1200mm×600mm×1700mm
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、变频调速单元、伺服电机、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1511-1PN，工作存储器可存储150 KB代码和1MB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；双端口，智能设备，支持MRP、MRPD，传输协议TCP/IP，安全开放式用户通信，S7通信。
2. S7-1200单元
主机1214C,125 KB 工作存储器；24VDC 电源，板载 DI14 x 24VDC 漏型/源型，板载 DQ10 x 24VDC 及AI2和AQ2；PROFINET端口，用于编程、HMI和PLC间数据通信。
3. 触摸屏单元
触摸屏单元采用MCGS-TPC7062TI彩色触摸屏，用于PLC主机以太网通讯。
4. 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8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 。
5. 变频调速单元
变频调速单元采用西门子SINAMICS 系列V20变频器，三相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，1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。
6. 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。
电源挂箱提供AC380V、AC220V、DC24V电源，为实训挂箱和电机实训单元提供动力源；设有启动停止按钮，各相电源工作指示，具有过流、过压、短路等保护。
7. 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。伺服电机用于控制Y轴丝杆，采用交流伺服驱动，工作电压AC220V，输出功率100W。步进电机用于控制X轴丝杆，采用交流步进电机驱动，工作电压DC24V，输出功率35W。
8. 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。
9. 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、主要配置清单
七、实训项目
（1）PLC基本技能实训
1.PLC认知实训（软硬件结构、系统组成、基本指令练习、接线、编程下载等）
2.典型电动机控制实操实训（点动、自锁、正反转、星三角换接启动等）
3.PLC仿真实训
（2）PLC模拟控制应用实训
1、交通信号灯PLC控制
2、机械手控制
3、多种液体混合装置控制
4、自动送料装车控制
5、天塔之光控制
6、音乐喷泉控制
7、抢答器控制
8、电机的PLC控制
9、自动售货机模拟控制
10、自控轧钢机模拟控制
11、自动供水控制
12、自动成型模拟控制
13、邮件分拣机控制
14、加工中心控制
15、中间继电器
16、基础实验
（3）PLC、变频器、触摸屏综合应用技能实训
1.变频器功能参数设置与操作
2.变频器报警与保护功能
3.外部端子点动控制
4.变频器控制电机正反转
5.多段速度选择变频调速
6.变频器无级调速
7.基于外部模拟量（电压/电流）控制方式的变频调速
8.瞬时停电启动控制
9.PID变频调速控制
10.PLC控制变频器外部端子的电机正反转
11.PLC控制变频器外部端子的电机运行时间控制
12.基于PLC数字量控制方式的多段速
13.基于PLC通信方式的变频器开环调速
14.基于PLC通信方式的速度闭环控制
15. 现场总线网络通信技术
16. PLC、触摸屏与变频器通信控制
17.变频器恒压供水系统的模拟
18.基于触摸屏控制方式的基本指令编程练习
19.基于触摸屏控制方式的LED控制
20.基于触摸屏控制方式的温度PID控制
（4）PLC实物控制应用实训
1. 步进电机定位控制
2. 步进电机的速度控制
3. 步进电机的正反转控制
4. 伺服电机定位控制
5. 伺服电机的速度控制
6. 伺服电机的正反转控制
7. 伺服电机和步进电机的综合控制
（5）典型电动机控制实操实训
1.三相鼠笼式异步电动机点动和自锁PLC控制
2.三相鼠笼式异步电动机联动正反转PLC控制
3.三相鼠笼式异步电动机带延时正反转PLC控制
4.三相鼠笼式异步电动机Y/△转换起动PLC控制
（6）网络通讯综合实训
1. PLC与变频器RS485通讯实训
2. PLC、触摸屏与变频器通信控制
3. PLC主机之间PROFIBUS -DP通讯实训
4. PLC主机之间PROFINET通讯实训
5. PLC、变频器、触摸屏组网综合应用实训
工业自动化控制技术实训装置集运动控制、伺服控制、传感器应用、工控组态等技术于一体，满足工业机器人技术、机电一体化技术、电气自动化技术等专业教学所需。工业运动控制技术实训装置是根据人力资源和社会保障部制定的"可编程序控制系统设计师"培训及国家职业标准考核大纲内容，适当增加新技术，按照职业教育培训、职业技能鉴定和实训教学要求而研制的。适合职业院校、职业培训学校、职教中心、鉴定站/所对可编程序控制系统设计师的四、三、二级开展培训及技能鉴定。
参考图（以实物图为准）
二、 研发背景1. 工业运动控制技术实训台该装置是根据人力资源和社会保障部制定的"可编程序控制系统设计师"培训及国家职业标准考核大纲内容，适当增加新技术，按照职业教育培训、职业技能鉴定和实训教学要求而研制的。
2. 工业迅速发展处理器要求不断提高，教学需要与时俱进设备要不断升级，而教学还需要从基础学起，同时满足需要实验室建设重复会导致浪费资金和实验室空间。
3. 一个产品需要多种加工工艺，导致工业现场设备错纵复杂，一个主机不能完成所有工作，需要多个站点进行相互配合完成。
4. 不同层次的考核需要不同设备，不能有机的进行结合，有些实训完成后无法进行考量检查学生的接受程度。
三、 装置特色
1. 工业技术实训装置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口都可通过扩展口引出，可以用于插接式训练，也可进行线接式实操训练；还设有两块可拆卸的网孔板可对不同层次的学生进行考核。
2. 在主机选型方面由S7-1200系列PLC再到大型S7-1500系列PLC，主机可以通过并口连接到实训区进行实训。
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. 仿真实训教学：通过虚拟环境实时显示PLC运行状态，模拟工业现场控制，可以进行编程训练、程序编写测试等功能。
6. 模块化网络系统：网络结构主要由西门子主机S7-1500、S7-1200构成，根据工业中西门子PLC应用历程构建了一个工业网络，网络通讯涉及PROFINET通讯、以太网通等多层网络通讯。
四、 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：1200mm×600mm×1700mm
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、变频调速单元、伺服电机、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1511-1PN，工作存储器可存储150 KB代码和1MB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；双端口，智能设备，支持MRP、MRPD，传输协议TCP/IP，安全开放式用户通信，S7通信。
2. S7-1200单元
主机1214C,125 KB 工作存储器；24VDC 电源，板载 DI14 x 24VDC 漏型/源型，板载 DQ10 x 24VDC 及AI2和AQ2；PROFINET端口，用于编程、HMI和PLC间数据通信。
3. 触摸屏单元
触摸屏单元采用MCGS-TPC7062TI彩色触摸屏，用于PLC主机以太网通讯。
4. 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8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 。
5. 变频调速单元
变频调速单元采用西门子SINAMICS 系列V20变频器，三相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，1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。
6. 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。
电源挂箱提供AC380V、AC220V、DC24V电源，为实训挂箱和电机实训单元提供动力源；设有启动停止按钮，各相电源工作指示，具有过流、过压、短路等保护。
7. 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。伺服电机用于控制Y轴丝杆，采用交流伺服驱动，工作电压AC220V，输出功率100W。步进电机用于控制X轴丝杆，采用交流步进电机驱动，工作电压DC24V，输出功率35W。
8. 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。
9. 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、主要配置清单
| 序号 | 品名 | 规格（mm） | 数量 | 单位 |
| 1 | S7-1500 | CPU1511-1PN | 1 | 个 |
| 2 | 安装导轨 S7-1500，160 mm | 6ES7590-1AB60-0AA0 | 1 | 个 |
| 3 | S7-1200 | CPU 1214C AC/DC/RLY | 1 | 台 |
| 4 | V20 | 220V 0.37KW | 1 | 台 |
| 5 | 触摸屏 | MCGS-TPC7062TI | 1 | 台 |
| 6 | 16DI | 6ES7131-6BH01-0BA0 | 1 | 个 |
| 7 | 16DO | 6ES7132-6BH01-0BA0 | 1 | 个 |
| 8 | A0基板 | 6ES7193-6BP20-0DA0 | 2 | 个 |
| 9 | 步进电机 | 57步进电机 | 1 | 个 |
| 10 | 三相异步电机 | 三相异步电动机180W | 1 | 个 |
| 11 | 二维丝杠单元 | LGP-EW01 | 1 | 套 |
| 12 | 交换机 | 8口 | 1 | 台 |
| 13 | 实训平台 | 1200mm×600mm×1700mm | 1 | 套 |
| 14 | 实训模块1 | 抢答器/音乐喷泉/装配流水线/交通信号灯/自动供水/天塔之光 | 1 | 块 |
| 15 | 实训模块2 | 自动送料装车/四节传送带/多种液体混合装置/自动售货机/自控轧钢机/邮件分拣机 | 1 | 块 |
| 16 | 实训模块3 | 机械手控制/自控成型机/加工中心 | 1 | 块 |
| 17 | 实训模块4 | 四层电梯/基础实验/中间继电器 | 1 | 块 |
| 18 | 电脑桌 | 600mm×600mm×800mm | 1 | 张 |
（1）PLC基本技能实训
1.PLC认知实训（软硬件结构、系统组成、基本指令练习、接线、编程下载等）
2.典型电动机控制实操实训（点动、自锁、正反转、星三角换接启动等）
3.PLC仿真实训
（2）PLC模拟控制应用实训
1、交通信号灯PLC控制
2、机械手控制
3、多种液体混合装置控制
4、自动送料装车控制
5、天塔之光控制
6、音乐喷泉控制
7、抢答器控制
8、电机的PLC控制
9、自动售货机模拟控制
10、自控轧钢机模拟控制
11、自动供水控制
12、自动成型模拟控制
13、邮件分拣机控制
14、加工中心控制
15、中间继电器
16、基础实验
（3）PLC、变频器、触摸屏综合应用技能实训
1.变频器功能参数设置与操作
2.变频器报警与保护功能
3.外部端子点动控制
4.变频器控制电机正反转
5.多段速度选择变频调速
6.变频器无级调速
7.基于外部模拟量（电压/电流）控制方式的变频调速
8.瞬时停电启动控制
9.PID变频调速控制
10.PLC控制变频器外部端子的电机正反转
11.PLC控制变频器外部端子的电机运行时间控制
12.基于PLC数字量控制方式的多段速
13.基于PLC通信方式的变频器开环调速
14.基于PLC通信方式的速度闭环控制
15. 现场总线网络通信技术
16. PLC、触摸屏与变频器通信控制
17.变频器恒压供水系统的模拟
18.基于触摸屏控制方式的基本指令编程练习
19.基于触摸屏控制方式的LED控制
20.基于触摸屏控制方式的温度PID控制
（4）PLC实物控制应用实训
1. 步进电机定位控制
2. 步进电机的速度控制
3. 步进电机的正反转控制
4. 伺服电机定位控制
5. 伺服电机的速度控制
6. 伺服电机的正反转控制
7. 伺服电机和步进电机的综合控制
（5）典型电动机控制实操实训
1.三相鼠笼式异步电动机点动和自锁PLC控制
2.三相鼠笼式异步电动机联动正反转PLC控制
3.三相鼠笼式异步电动机带延时正反转PLC控制
4.三相鼠笼式异步电动机Y/△转换起动PLC控制
（6）网络通讯综合实训
1. PLC与变频器RS485通讯实训
2. PLC、触摸屏与变频器通信控制
3. PLC主机之间PROFIBUS -DP通讯实训
4. PLC主机之间PROFINET通讯实训
5. PLC、变频器、触摸屏组网综合应用实训