一、設備概述實(shí)訓裝置要求可以用于學(xué)生對可編程控制器(PLC)的編程學(xué)習、工業(yè)網(wǎng)絡(luò )架構認識與熟悉、工業(yè)以太網(wǎng)通訊及編程、觸摸屏現場(chǎng)控制、組態(tài)軟件控制與監控、遠程

 一、設備概述

實(shí)訓裝置要求可以用于學(xué)生對可編程控制器(PLC)的編程學(xué)習、工業(yè)網(wǎng)絡(luò )架構認識與熟悉、工業(yè)以太網(wǎng)通訊及編程、觸摸屏現場(chǎng)控制、組態(tài)軟件控制與監控、遠程控制及工業(yè)復雜網(wǎng)絡(luò )架構控制設計、實(shí)物對象設計及控制設計及各種傳感器及工業(yè)元器件的認識與使用，同時(shí)還可多個(gè)PLC實(shí)際應用實(shí)物控制等教學(xué)。每組實(shí)驗裝置配置可編程控制器、變頻器、觸摸屏、電動(dòng)機組、編程軟件、仿真實(shí)訓組態(tài)等。同時(shí)包含工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)裝備安裝調試、智能制造數字孿生場(chǎng)景搭建、智能制造基礎網(wǎng)絡(luò )架構與數據聯(lián)通、網(wǎng)絡(luò )信息安全保障以及數字化、網(wǎng)絡(luò )化、可視化技術(shù)綜合運用等為核心內容;

裝置采用掛箱與網(wǎng)孔板相結合的組合結構，實(shí)驗裝置分上、中、下三層結構，上層部分為實(shí)驗模擬對象，每個(gè)實(shí)驗對象為一個(gè)獨立的實(shí)驗盒，實(shí)驗盒采用插槽式的固定方式，即

牢固又方便更換;中層結構為控制屏和網(wǎng)孔板，PLC采用掛箱式安裝方式，可掛在控制屏上方，也可放置在實(shí)驗桌上使用;下層為實(shí)驗桌和移動(dòng)柜，造型美觀(guān)大方。網(wǎng)孔板能夠安裝電氣元件，快速插接配盤(pán)，提高效率;可任意搭配組合電氣元件;可完成PLC邏輯編程與實(shí)際繼電控制的結合;

本實(shí)驗裝置需集可編程控制器、組態(tài)監控、伺服控制技術(shù)、繼電器控制、實(shí)物模型、電機等于一體，可直觀(guān)地進(jìn)行PLC基礎知識、項目式編程技術(shù)、PLC電機控制技術(shù)、變頻調

速技術(shù)、PLC變頻調速控制、觸摸屏組態(tài)與控制技術(shù)、工業(yè)通訊技術(shù)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò )控制與繼電控制等專(zhuān)業(yè)技術(shù)的學(xué)習與練習，滿(mǎn)足各高等院校、職業(yè)學(xué)校對PLC實(shí)驗教學(xué)的要求;

裝置采用模塊化的設計結構，PLC、觸摸屏、變頻器、伺服、實(shí)驗對象等都是單獨的模塊，便于擴展實(shí)驗內容和能力的提升，另外電子線(xiàn)路和實(shí)訓模塊設計在網(wǎng)孔板上，一目了

然，可提高學(xué)生對電子線(xiàn)路和電氣結構的認識，加深基本原理的理解，可擴展多種能力提升方案;

二、主要參數

1.輸入電源:三相四線(xiàn)~380V±10% 50Hz;

2.工作環(huán)境:溫度-10C~+40℃,相對濕度<85%(25C),海拔<4000m;

3.裝置容量:≤1.5kVA;

4.實(shí)驗臺外形尺寸:≥1440*750*1750mm;

三、組成及功能

1、控制屏要求

要求采用鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結構加工，經(jīng)過(guò)酸洗、磷化、噴塑處理，外觀(guān)光澤大方，經(jīng)久耐用。三相380V交流電源經(jīng)空氣開(kāi)關(guān)后給裝置供電，設有保險絲和漏電保護。配置單相交流220V插座四組;

2、實(shí)驗桌要求

桌子臺面板要求采用≥25mm厚高密度纖維板外貼進(jìn)口防火板，橙色PVC截面封邊，具有耐磨、耐熱、耐污、耐煙灼、耐菌、防霉、抗靜電及易清潔等特點(diǎn);正面左右兩邊采用

圓弧設計，安全使用，外觀(guān)簡(jiǎn)約大方。

桌體要求采用工業(yè)鋁合金型材一次成型，陽(yáng)極氧化工藝處理，截面尺寸不低于70mm*70mm，開(kāi)有標準滑槽，可以根據需求安裝不同的配件，鋁型材凹槽采用橙色襯條裝飾，鋁型材上下各有3塊擋板支撐，擋板采用≥1.2mm冷軋鋼板制作，表面橘紅色噴塑工藝處理，并規整分布3排8*73mm腰孔，桌體的平衡可由腳下鋁壓鑄件上的腳輪進(jìn)行調節，腳輪帶剎車(chē)功能便于固定。

臺面要求通過(guò)至少四個(gè)鋁壓鑄件浮空式連接支撐，厚度要求5mm，表面橙色噴塑工藝處理。桌面要求高度≥750mm，桌體承載重量≥300KG。

桌體自帶抽屜1只，采用≥1.2mm冷軋鋼片成型，表面橘紅色噴塑工藝處理;要求配有1只移動(dòng)柜，采用圓弧卷邊冷沖壓鈑金一體成型，封閉式結構，柜體四邊圓弧設計，表面噴塑工藝處理，尺寸:≥400*500*600mm,3層抽屜采用聯(lián)體鎖設計，底部配有≥4個(gè)1.5寸萬(wàn)向帶剎車(chē)腳輪。

3、交流電源控制單元要求

三相四線(xiàn)380V交流電源經(jīng)漏電保護開(kāi)關(guān)后給工作臺供電，設有保險絲保護，控制屏的供電由急停和啟停開(kāi)關(guān)控制、提供工作臺所需要的交流工作電源;

4、直流電源控制單元要求

提供一體化工業(yè)標準直流信號0-10V和4-20ma，集成4位數顯表顯示，精度0.01級，0.1mv的跳動(dòng)變化，數字編碼器粗微調雙模式調節，具有高精度，低紋波，工業(yè)級長(cháng)時(shí)間工

作等特點(diǎn)。

5、網(wǎng)孔板要求:

網(wǎng)孔板1塊，采用1.50mm不銹鋼板激光切割而成，底部設置有方管加強筋，可以安裝在設備上，也可以平放在電腦桌上，網(wǎng)孔板采用5mm長(cháng)孔加工，整體設計規范，合理，電

氣元器件在任何角度，任何方位都能輕松裝配、調整。網(wǎng)孔板的尺寸為650*720mm,孔大小為5mmx10mm(±2mm),左右設有手柄方便拆卸和搬運。

6、PLC主機及掛箱要求:

 (1)尺寸不低于300*298*100mm，金屬材質(zhì)，外表面環(huán)氧噴塑處理，面板厚度不低于1.5mm，彩色印刷。

(2)集成DI/DO的實(shí)驗導線(xiàn)插拔接口，快速連接至控制對輸入輸出接口，避免復雜的電氣連接線(xiàn);

(3)采用三菱第5代小型可編程控制器FX5U-32MT/ES，供電電壓AC100~240V，集成至少16路數字量輸入至少16路數字量晶體管輸出，至少2路模擬量輸入，至少1路模擬

量輸出，支持至少6路高速脈沖輸出，內置RS485、以太網(wǎng)接口，支持RS232、RS422、RS485、N:N網(wǎng)絡(luò )、MODBUS、以太網(wǎng)通訊，配有通信編程電纜。

7、擴展PLC主機要求:

采用西門(mén)子緊湊型PLC產(chǎn)品S7-1200CPU1215C DC/DC/DC，供電電壓DC20.4~28.8V，集成至少14路數字量輸入,至少10路數字量晶體管輸出，不低于2路模擬量輸入2路模

擬量輸出，內置不低于150KB工作存儲器/4MB負載存儲器/至少10KB保持性存儲器、6個(gè)高速計數器，不低于4軸高速脈沖輸出，集成以太網(wǎng)接口，支持RS232、RS485、MODBUS、USS、S7協(xié)議通訊、PROFIBUS、PROFINET等通信，配有通信編程電纜。

8、觸摸屏掛箱要求:

觸摸屏要求采用昆侖通態(tài)MCGS TPC7032KT，供電電壓24±20%VDC，Cortex-A7CPU，主頻≥800MHz,內存不低于256M;至少7英寸高亮度TFT液晶顯示屏，分辨率≥800x480;集成以太網(wǎng)接口、RS232、RS485、USB接口，能夠使學(xué)員了解工業(yè)觸摸屏的功能及使用方法、掌握與PLC之間的通信知識，并掌握復位、置位、交替等功能鍵、

9、伺服模塊要求:

(1)伺服系統采用西門(mén)子高效伺服系統V90，0.2KW，供電電壓1AC~240V集成至少10路數字量信號輸入(NPN/PNP),至少6路數字量信號輸出(NPN),至少2路模擬了輸入(±10V分辨率13位)，至少2路模擬了輸出(±10V,分辨率10位)，具有位置、速度、扭矩等多種控制方式，支持脈沖輸入(最高可達1Mpps)，模擬電壓，通訊設定多種指令:至少7段LED顯示，參數實(shí)時(shí)自動(dòng)優(yōu)化;電機最大扭矩1.91Nm,最大電流咋4.2A，轉速不低于3000r/min，配有增量編碼器不低于2500ppr，振動(dòng)等級不低于A(yíng)級，徑向抖動(dòng)公差N級。

(2)步進(jìn)系統

42型步進(jìn)系統(兩相四線(xiàn))

步進(jìn)系統輸入電壓要求DC20~36V，斬波頻率大于35KHZ，電流要求可由開(kāi)關(guān)設定，最大驅動(dòng)電流要求1.68A/相,細分要求可選2、4、8、16、32、64，雙極性恒流斬波方式，靜止時(shí)電流自動(dòng)減半。要求配套42型步進(jìn)電機，步距角1.8，電壓3.8V，電流0.95A，電阻4歐，電感3mH，引線(xiàn)數4，轉動(dòng)慣量34g.cm2。

(3)執行機構

要求控制對象集傳感器、伺服電機、接線(xiàn)端子、直線(xiàn)模組、標尺等，通過(guò)傳感器信號采集，對伺服/步進(jìn)電機進(jìn)行開(kāi)關(guān)量控制、時(shí)序邏輯控制，實(shí)現自動(dòng)控制功能。

10、變頻器要求

采用西門(mén)子緊湊型變頻器G120C，功率≥0.55kW，供電電壓3AC~380V，輸出頻率0~550Hz，精度≥0.01Hz。集成至少6路數字量輸入，至少1路繼電器輸出，至少1路晶體管輸出，1路模擬量輸入，1路模擬量輸出;支持PROFINET通訊。配有基本型BOP操作面板，具有矢量控制、V/F、V/F ECO控制和無(wú)傳感器的矢量控制(SLVC);具有PID控制器、電機抱閘控制、自由功能塊和固定轉速設定值等多種功能;具備欠電壓、過(guò)電壓、過(guò)載、接地故障、短路、堵轉、電機抱閘保護、電機過(guò)溫、變頻器過(guò)溫、參數互鎖等保護功能。

配套三相異步電動(dòng)機(380V/4):0.35A、90W、1400r/min。

11、低壓電氣套件要求

(1)AC220V指示燈≥2個(gè);

(2)AC220V按鈕(1NO+1NC)≥3個(gè);

(3)AC220V交流接觸器≥3個(gè);

(4)熱繼電器≥1個(gè);

(5)DC24V中間繼電器及座≥3個(gè);

(6)3位按鈕盒≥2個(gè);

12、基礎練習模塊要求

配有掛箱一 音樂(lè )噴泉/搶答器/基礎實(shí)驗；掛箱二 裝配流水線(xiàn)/交通信號燈/自動(dòng)供水/天塔之光；掛箱三 自動(dòng)送料裝車(chē)/傳送帶/多種液體混合裝置/自動(dòng)售貨機/自動(dòng)軋鋼機；掛箱四 自動(dòng)成型系統/機械手控制/溫度控制/直流電機控制；掛箱五 郵件分檢系統/步進(jìn)電機的控制；掛箱六 加工中心刀具庫/洗衣機自動(dòng)控制；掛箱七 四層電梯的PLC控制/中間繼電器；等實(shí)驗掛箱的使用和編程，實(shí)現PLC基礎應用學(xué)習訓練。

13、溫度模塊功能要求

模塊使用溫度加熱棒作為控制對象，控制對象采用有機玻璃進(jìn)行防護，防止人員觸摸燙傷。通過(guò)PWM斬波電路來(lái)控制其加熱，配套有直流風(fēng)扇，用于溫度調節，當溫度下降時(shí)PWM斬波電路可控制其加熱。通過(guò)PID調節使實(shí)際溫度可跟隨控制指令的變化而變化。采樣熱敏電阻Pt100配合溫度檢測電路，實(shí)現輸入0-10V的直流信號控制PWM占空比，溫度信號輸出0-10V的直流電壓信號，以便實(shí)現閉環(huán)控制。

14、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓套件

(1)邊緣網(wǎng)關(guān)

智能工業(yè)通訊網(wǎng)關(guān)，在穩固的標準RISC平臺設計基礎搭配無(wú)線(xiàn)通訊方式，多種通訊協(xié)議的支持以及云端整合。是一款基于RISC架構的智能無(wú)線(xiàn)T業(yè)網(wǎng)關(guān)，具備開(kāi)放月穩健的平臺設計，支持以太網(wǎng)有線(xiàn)通訊及WIFI/3G/GPRS/4G無(wú)線(xiàn)通訊方式，兼容多種工業(yè)標準通訊協(xié)議Modbus及IEC-60870，并且可與WebAccess上層軟件有效整合。

要求透過(guò)Mini-PCIe接口支持GPRS,3G,4G,Wi-Fi接入(板載SIM卡插槽)

要求多協(xié)議支持(Taglink軟件):Modbus/RTU, Modbus/TCP,IEC-60870/104,DL_645

Cortex A8 800MHz (TIAM3352)

256MB DDR3L RAM

2 x Micro-SD插槽(內置1GB SD image卡)

1x USB 2.0

2x10/100MB以太網(wǎng)接口

4x RS-232/485獨立串口

RT Linux V3.12

(2)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺

要求平臺將數據接入、數據分析、數據存儲、數據應用、數據轉發(fā)等云端能力以輕量化部署的方式下沉到邊緣，可離線(xiàn)自治，亦可組成云邊協(xié)同的方案，提供云邊協(xié)同的一致化管理和服務(wù):支持跨OS輕量化部署，性能較傳統SCADA軟件提升十倍:技術(shù)架構靈活開(kāi)放，南向設備數據采集和數據庫接入協(xié)議，數據處理算子，北向數據轉發(fā)規則均可支持插件化開(kāi)發(fā)和部署，可對接第三方MES/MOM或第三方云平臺。主要提供以下核心功能:

1、協(xié)議適配要求:支持常用的工業(yè)協(xié)議，支持協(xié)議定制，支持協(xié)議采用插件化的方式擴展。

2、數據采集要求:支持采集設備數據、消息中間件數據、數據庫數據等多種數據源的數據。

3、設備管理要求:支持設備狀態(tài)監控，物模型管理以及設備影子等功能。

4、數據處理要求:支持在邊緣端對數據進(jìn)行清洗過(guò)濾，有效數據上云:支持數據處理插件化擴展，

5、遠程運維要求:支持多操作系統的OTA升級、應用倉庫管理，支持設備進(jìn)程及應用管理。

6、云邊協(xié)同要求:支持邊緣端與云端應用、數據、服務(wù)協(xié)同，支持邊緣離線(xiàn)自治。

7、規則轉發(fā)要求:支持豐富的數據源和轉發(fā)目標，支持自定義轉發(fā)格式，支持數據轉發(fā)插件化擴展。

8、可視化要求:支持2D報表可視化以及3D數字孿生可視化，支持低代碼自定義炫酷報表。

四、實(shí)訓項目

(一)電機拖動(dòng)控制實(shí)訓

1.三相異步電動(dòng)機直接啟動(dòng)控制

2.三相異步電動(dòng)機接觸器點(diǎn)動(dòng)控制線(xiàn)路

3.三相異步電動(dòng)機接觸器自鎖控制線(xiàn)路

4.Y-4啟動(dòng)自動(dòng)控制線(xiàn)路

5.接觸器聯(lián)鎖的正反轉控制線(xiàn)路

6.按鈕聯(lián)鎖的三相異步電動(dòng)機接觸器正反轉控制線(xiàn)路

(二)PLC基礎控制實(shí)訓

1.可編程控制器的基本指令編程練習;

2. 搶答器控制（優(yōu)先級、數值運算，具有聲效功能）

3. 天塔之光控制（閃爍、發(fā)射、流水型）

4. 音樂(lè )噴泉控制（具有聲效功能）

5. 十字路口交通燈控制

6. 水塔水位控制

7. 自動(dòng)送料裝車(chē)系統控制

8. 四節傳送帶控制

9. 裝配流水線(xiàn)控制

10. 多種液體混合裝置控制

11. 自控成型機控制

12. 全自動(dòng)洗衣機控制（具有聲效功能）

13. 自控軋鋼機控制

14. 郵件分揀機控制

15. 自動(dòng)售貨機控制

16. 機械手控制

17. 四層電梯控制

18. 加工中心控制

19. 步進(jìn)電機PLC控制

(三)觸摸屏組態(tài)及應用

1、觸摸屏認知與選型

2、觸摸屏組態(tài)軟件實(shí)訓

3、觸摸屏網(wǎng)絡(luò )配置與組態(tài)

4、PLC與觸摸屏通訊實(shí)訓

(四)變頻器控制實(shí)訓

1、變頻器功能參數設置與操作

2、變頻器外部端子點(diǎn)動(dòng)控制

3、變頻器控制電機正反轉

4、多段速度選擇變頻調速

5、外部模擬量方式的變頻調速控制

6、變頻器通信控制

(五)伺服運動(dòng)控制實(shí)訓

1、伺服電機參數設置實(shí)訓

2、伺服電機上位機控制實(shí)訓

3、伺服電機通信控制實(shí)訓

4、伺服電機模型復雜邏輯控制實(shí)訓

5、基于伺服的小車(chē)定位控制實(shí)訓

(六)步進(jìn)電機控制實(shí)訓

1、步進(jìn)電機接線(xiàn)實(shí)訓

2、步進(jìn)電機參數設置實(shí)訓

3、步進(jìn)電機點(diǎn)動(dòng)控制實(shí)訓

4、步進(jìn)電機脈沖定位控制實(shí)訓

5、基于步進(jìn)的小車(chē)定位控制實(shí)訓

(七)PLC、觸摸屏、變頻器綜合控制實(shí)訓

1、觸摸屏與 PLC控制方式的基本指令編程練習

2、觸摸屏與 PLC控制方式的數碼顯示控制

3、觸摸屏與 PLC 控制電動(dòng)機點(diǎn)動(dòng)與自鎖項目;

4、觸摸屏與 PLC 控制電動(dòng)機正反轉項目;

5、觸摸屏與 PLC 控制電動(dòng)機星三角啟動(dòng)項目;

6、觸摸屏與 PLC 控制電動(dòng)機反接制動(dòng)項目

7、觸摸屏與 PLC控制的變頻調速項目

8、觸摸屏與 PLC 控制伺服系統定位項目

9、基于PLC的變頻器外部端子的電機正反轉控制

10、基于PLC數字量方式多段速控制

11、基于PLC模擬量方式變頻開(kāi)環(huán)調速控制

12、基于PLC PROFINET通信方式的變頻開(kāi)環(huán)調速

13、PLC之間PROFINET網(wǎng)絡(luò )通信

14、工業(yè)網(wǎng)絡(luò )創(chuàng )新控制實(shí)訓

(八)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)控制實(shí)訓

1、認識PLC與總線(xiàn)及硬件接口和通訊協(xié)議

2、安裝調試PLC與總線(xiàn)和智能網(wǎng)關(guān)硬件

3、環(huán)境數據采集和配置

4、網(wǎng)關(guān)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺軟件進(jìn)行連接及通訊

5、網(wǎng)關(guān)IP地址和采集數據配置

6、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺軟件的常規功能設置

7、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺軟件傳輸數據接口配置

8、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺軟件輸入和輸出確定

9、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺軟件自動(dòng)采集數據配置