ZYGYW-02 工業(yè)數字化網絡綜合實訓平臺

一、 產品概述
工業(yè)自動化控制實訓平臺是根據人力資源和社會保障部制定的"可編程序控制系統(tǒng)設計師"培訓及國家職業(yè)標準考核大綱內容，適當增加新技術，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)設計師的四、三、二級開展培訓及技能鑒定。
二、 研發(fā)背景
1. 該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(tǒng)設計師"培訓及國家職業(yè)標準考核大綱內容，適當增加新技術，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(yè)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、 裝置特色
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口都可通過光電隔離轉接模塊引出（保護主機元件），可以用于插接式訓練，也可進行線接式實操訓練。
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再到大型S7-1500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(qū)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(tài)監(jiān)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(yè)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(huán)境實時顯示PLC運行狀態(tài)，模擬工業(yè)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(tǒng)：網絡結構主要由西門子主機S7-1500、S7-1200、S7-200SMART構成，根據工業(yè)中西門子PLC應用歷程構建了一個工業(yè)網絡，網絡通訊涉及RS485通訊、DP主從站通訊、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）～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：1780mm×730mm×1460mm
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、S7-200SMART單元、變頻調速單元、小車運動控制單元、、實訓組件、電工基礎實訓單元二維絲桿控制單元、觸摸屏單元、以太網交換機、交流電機等組成。
1. S7-1500單元
S7-1500單元主要由主機1511C-1PN、DP通訊模塊CP1542-5和信號轉接板組成。
主機1511C-1PN，CPU自帶顯示屏；工作存儲器可存儲 175 KB 代碼和 1 MB 數據；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，計數與測量；跟蹤功能；PROFINET IO 控制器，支持 RT/IRT，性能升級 PROFINET V2.3，支持 MRP、MRPD，傳輸協議 TCP/IP，安全開放式用戶通信，S7 通信，Web 服務器，DNS 客戶端，OPC UA 服務器數據訪問；自帶 DI16/DQ16，AI5/AQ2，數字量輸入模塊 DI 16xDC24V，16 個一組；數字量輸出模塊 DQ 16xDC24V/0.5A，16 個一組；模擬量輸入模塊 AI 4xU/I、AI 1xRTD，16 位，5 個一組；模擬量輸出模塊 AQ 2xU/I，16 位，2 個一組；6 個通道用于計數與測量，帶增量式編碼器 24 V（最高 100 kHz）；4 個通道用于 PTO；脈寬調制；頻率輸出（最高 100 kHz）。
CP 1542-5 通信模塊，用于將 S7-1500 連接到 PROFIBUS DP，支持DP主站或 DP 從站，S7 和 PG/OP 通信，時鐘同步，自帶診斷功能。
光電隔離轉接模塊，將主機I/O信號插座轉接，保護主機元件，便于學生實訓接線；所有插座均可接插，實現設備的通用性。
2. S7-1200單元
S7-1200單元主要由主機1215C和信號轉接板組成。
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。
光電隔離轉接模塊，將主機I/O信號插座轉接，保護主機元件，便于學生實訓接線；所有插座均可接插，實現設備的通用性。
3. S7-200SMART單元
S7-200SMART單元主要由主機CPU ST30、通訊模塊DP01和信號轉接板組成。
主機CPU ST30, 工作電源24VDC，工作存儲器64 KB,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。
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。
光電隔離轉接模塊，將主機I/O信號插座轉接，保護主機元件，便于學生實訓接線；所有插座均可接插，實現設備的通用性。
4.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1500主機以太網通訊，控制和顯示各單元的運行狀態(tài)。
5.以太網交換機
以太網交換機采用非網管型工業(yè)以太網 10/100MBIT/S交換機，自帶5個雙絞線端口，RJ45 接口；用于構建小型星形和總線形拓撲結構；自帶LED診斷顯示，供電電源DC 24V 。
6.變頻調速單元
變頻調速單元采用西門子SINAMICS 系列V20變頻器，單相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、可編程多點設定V/F控制，磁通電流控制、直流轉矩控制；集成4路數字量輸入，2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。
7.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、直流電機、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，實現運動距離測量、傳動控制、鍵值優(yōu)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、位置顯示控制等，能實現小車的精確定位。該系統(tǒng)外觀精美，體積緊湊，重量輕。
8.實訓組件
實訓組件主要由電源掛箱虛實結合掛箱，掛箱區(qū)域采用開放式結構可根據需求增加不同掛箱。
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。
實訓結合掛箱用于虛擬仿真實訓，此掛件通過RS-232和PC計算機通訊，可在計算機顯示器上實時呈現仿真畫面。
9.二維絲桿控制單元
二維絲桿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，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(huán)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，采用直流伺服驅動，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。
10.電工基礎實訓單元
電工基礎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、星三角轉換、啟停自鎖等實訓。
11.三相交流電機
交流額定電壓380V/△接法，轉速1400轉/min，功率180W，頻率50HZ，絕緣等級E級。
六、實訓項目
PLC基本技能實訓
MCGS組態(tài)棒圖實驗教學,利用已編輯好組態(tài)棒圖,對以下任何實驗進行動態(tài)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(tài)棒圖進行實驗。
1. PLC認知實訓（軟硬件結構、系統(tǒng)組成、基本指令、接線、編程下載等）
PLC虛擬控制應用實訓
6. 水塔水位控制
7. 自動送料裝車系統(tǒng)控制
8. 四節(jié)傳送帶控制
9. 裝配流水線控制
10. 多種液體混合裝置控制
11. 自控成型機控制
14. 自控軋鋼機控制
17. 機械手控制控制
18. 四層電梯控制
PLC實物控制應用實訓
19. 直線運動位置檢測、定位控制
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(huán)/閉環(huán)調速控制
39. 基于PLC通信方式的變頻開環(huán)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PROFIBUS -DP通訊實訓
45. PLC主機之間PROFINET通訊實訓
46. PLC、變頻器、觸摸屏組網綜合應用實訓