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2024年1月16日

工業(yè)自動化控制平臺,工業(yè)自動化PLC控制實訓設(shè)備

工業(yè)自動化控制平臺,工業(yè)自動化PLC控制實訓設(shè)備

工業(yè)自動化控制平臺,工業(yè)自動化PLC控制實訓裝置,工業(yè)自動化是在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用自動控制、自動調(diào)整裝置，用以代替人工操縱機器和機器體系進行加工生產(chǎn)的趨勢。在工業(yè)生產(chǎn)自動化條件下，人只是間接地照管和監(jiān)督機器進行生產(chǎn)。工業(yè)自動化，按其發(fā)展階段可分為：
(1) 半自動化即部分采用自動控制和自動裝置，而另一部分則由人工操作機器進行生產(chǎn)。

(2) 全自動化指生產(chǎn)過程中全部工序，包括上料、下料、裝卸等，都不需要人直接進行生產(chǎn)操作 (人只是間接地看管和監(jiān)督機器運轉(zhuǎn))，而由機器連續(xù)地、重復(fù)地自動生產(chǎn)出一個或一批產(chǎn)品。
工業(yè)自動化是機器設(shè)備或生產(chǎn)過程在不需要人工直接干預(yù)的情況下，按預(yù)期的目標實現(xiàn)測量、操縱等信息處理和過程控制的統(tǒng)稱。自動化技術(shù)就是探索和研究實現(xiàn)自動化過程的方法和技術(shù)。它是涉及機械、微電子、計算機、機器視覺等技術(shù)領(lǐng)域的一門綜合性技術(shù)。工業(yè)革命是自動化技術(shù)的助產(chǎn)士。正是由于工業(yè)革命的需要，自動化技術(shù)才沖破了卵殼，得到了蓬勃發(fā)展。同時自動化技術(shù)也促進了工業(yè)的進步，如今自動化技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于機械制造、電力、建筑、交通運輸、信息技術(shù)等領(lǐng)域，成為提高勞動生產(chǎn)率的主要手段。
工業(yè)自動化是德國得以啟動工業(yè)4.0的重要前提之一，主要是在機械制造和電氣工程領(lǐng)域。目前在德國和國際制造業(yè)中廣泛采用的“嵌入式系統(tǒng)”，正是將機械或電氣部件完全嵌入到受控器件內(nèi)部，是一種特定應(yīng)用設(shè)計的專用計算機系統(tǒng)。
工業(yè)自動化技術(shù)是一種運用控制理論、儀器儀表、計算機和其他信息技術(shù)，對工業(yè)生產(chǎn)過程實現(xiàn)檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，達到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目的的綜合性高技術(shù)，包括工業(yè)自動化軟件、硬件和系統(tǒng)三大部分。工業(yè)自動化技術(shù)作為20世紀現(xiàn)代制造領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一，主要解決生產(chǎn)效率與一致性問題。無論高速大批量制造企業(yè)還是追求靈活、柔性和定制化企業(yè)，都必須依靠自動化技術(shù)的應(yīng)用。自動化系統(tǒng)本身并不直接創(chuàng)造效益，但它對企業(yè)生產(chǎn)過程起著明顯的提升作用：
（1）提高生產(chǎn)過程的安全性；
（2）提高生產(chǎn)效率；
（3）提高產(chǎn)品質(zhì)量；
（4）減少生產(chǎn)過程的原材料、能源損耗。
據(jù)國際權(quán)威咨詢機構(gòu)統(tǒng)計，對自動化系統(tǒng)投入和企業(yè)效益方面提升產(chǎn)出比約1：4至1：6之間。特別在資金密集型企業(yè)中，自動化系統(tǒng)占設(shè)備總投資10%以下，起到“四兩撥千金”的作用。傳統(tǒng)的工業(yè)自動化系統(tǒng)即機電一體化系統(tǒng)主要是對設(shè)備和生產(chǎn)過程的控制，即由機械本體、動力部分、測試傳感部分、執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動部分、控制及信號處理單元、接口等硬件元素，在軟件程序和電子電路邏輯的有目的的信息流引導(dǎo)下，相互協(xié)調(diào)、有機融合和集成，形成物質(zhì)和能量的有序規(guī)則運動，從而組成工業(yè)自動化系統(tǒng)或產(chǎn)品。
在工業(yè)自動化領(lǐng)域，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)經(jīng)歷了繼基地式氣動儀表控制系統(tǒng)、電動單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)和集散式控制系統(tǒng)DCS的發(fā)展歷程。
隨著控制技術(shù)、計算機、通信、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，信息交互溝通的領(lǐng)域正迅速覆蓋從工廠的現(xiàn)場設(shè)備層到控制、管理各個層次。工業(yè)控制機系統(tǒng)一般是指對工業(yè)生產(chǎn)過程及其機電設(shè)備、工藝裝備進行測量與控制的自動化技術(shù)工具(包括自動測量儀表、控制裝置)的總稱。今天，對自動化最簡單的理解也轉(zhuǎn)變?yōu)椋河脧V義的機器（包括計算機）來部分代替或完全取代或超越人的體力。

SB-PLC01A型工業(yè)自動化控制實訓平臺

一、產(chǎn)品概述

工業(yè)自動化控制實訓平臺是根據(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。

二、研發(fā)背景

1. 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(fù)會導(dǎo)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(dǎo)致工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備錯縱復(fù)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。

5. 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. 實訓建設(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口都可通過光電隔離轉(zhuǎn)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(chǔ)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(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，實現(xiàn)仿真化、信息化實訓教學。

5. 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、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：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、小車運動控制單元、、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。

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：裝置帶漏電保護、通道過載保護，帶熔斷器；

（4）支持搭載實訓實操及工藝類實訓項目；

（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組手自動開關(guān)、啟動、停止，2組運行、停止及故障指示；1組LCD電壓、電流表安裝；

（2）要求端子引出，線纜標識清晰合理；

5.3 電源保護裝置

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

（2）選用高靈敏漏電保護斷路器：工作電流：6-25A，分斷能力：5.5KA，漏電動作電流：10mA

（3）漏電保護：漏電開關(guān)、具有短路、過載、漏電保護功能

5.4 多功能數(shù)顯電流電壓表

（1）測量三相電流、三相電壓、有功、無功、計量功能、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點輸入、10點輸出（固態(tài)－MOSFET）

（4）板載模擬 I/O：不少于2點輸入、2點輸出

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

（6）脈沖輸出：至少可以組態(tài)4 個脈沖發(fā)生器

（7）脈沖捕捉輸入：至少14個

（9）類型：使用PROFINET（以太網(wǎng)）實現(xiàn)控制

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(shù)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(shù)據(jù)通信。

配置光電隔離轉(zhuǎn)接模塊，將主機I/O信號插座轉(zhuǎn)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(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主機以太網(wǎng)通訊，控制和顯示各單元的運行狀態(tài)。

5.8 變頻控制單元

（1）數(shù)字量輸入通道：不少于6個

（2）數(shù)字量輸出通道：不少于3個

（3）模擬量輸入通道：不少于2個；

（4）模擬量輸出通道：不少于2個；

（5）故障安全數(shù)字量輸入：不少于1個

（6）與PLC可以使用PROFINET（以太網(wǎng)）實現(xiàn)控制

5.9 伺服驅(qū)動器及伺服電機

（1）最大電機功率：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）伺服電機軸高：40

（2）伺服電機額定功率：0.75KW

5.10 運動控制對象

主要由運動小車（直流電機驅(qū)動）、同步帶輪傳動機構(gòu)、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(guān)等組成，通過傳感檢測、PLC編程，實現(xiàn)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(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象

二維絲桿控制單元主要由伺服驅(qū)動和步進驅(qū)動組成。

伺服驅(qū)動用于控制Y軸絲桿，采用交流伺服驅(qū)動，工作電壓AC220V，輸出功率200W。采用數(shù)字信號處理器（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(yīng)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(qū)動用于控制X軸絲桿，采用直流伺服驅(qū)動，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等功能。

5.12 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。

5.13 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。

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。