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2025年5月25日

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)及運動控制自動化實訓(xùn)裝置、西門子SMART200實訓(xùn)室設(shè)備

SBGYW-02工業(yè)網(wǎng)絡(luò)及運動控制自動化實訓(xùn)裝置

一、產(chǎn)品概述

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)及運動控制自動化實訓(xùn)裝置、西門子SMART200實訓(xùn)室設(shè)備通過實驗使得學(xué)生熟悉工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的基本原理、系統(tǒng)設(shè)計方法，熟悉各種PLC和觸摸屏的工作特性；掌握基于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)設(shè)計方法，為畢業(yè)設(shè)計及今后從事相關(guān)的工作奠定一定的實踐基礎(chǔ)。

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)及運動控制自動化實訓(xùn)設(shè)備主要承擔(dān)《工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》、《現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)》課程的設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。主要針對院校工科專業(yè)課程含PLC控制原理及應(yīng)用和現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)等專業(yè)課的學(xué)生進行實驗的專業(yè)教學(xué)實驗室。

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制實訓(xùn)臺主要用于學(xué)生對可編程控制器(PLC)的編程學(xué)習(xí) 、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)認(rèn)識與熟悉、工業(yè)以太網(wǎng)通訊及編程、觸摸屏現(xiàn)場控制、組態(tài)軟件控制與監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制及工業(yè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)控制設(shè)計、步進電機組件、伺服及驅(qū)動器組件、傳感器組件、三相異步電機組件的認(rèn)識與使用，具備現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)等典型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，集成相應(yīng)PLC及其擴展模塊硬件、觸摸屏、邊緣網(wǎng)關(guān)、步進電機、模擬量傳感器、噪音傳感器、編碼器、溫濕度傳感器、三色燈等，實現(xiàn)工業(yè)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)通信、協(xié)議轉(zhuǎn)換等實訓(xùn)場景。

二、研發(fā)背景

1. 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制實訓(xùn)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(xùn)及國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)考核大綱內(nèi)容，適當(dāng)增加新技術(shù)，按照職業(yè)教育培訓(xùn)、職業(yè)技能鑒定和實訓(xùn)教學(xué)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(xué)需要與時俱進設(shè)備要不斷升級，而教學(xué)還需要從基礎(chǔ)學(xué)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。

4. 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(xùn)完成后無法進行考量檢查學(xué)生的接受程度。

三、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制實訓(xùn)裝置特色

1. 實訓(xùn)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口都可通過擴展口引出，可以用于插接式訓(xùn)練，也可進行線接式實操訓(xùn)練；還設(shè)有兩塊可拆卸的網(wǎng)孔板可對不同層次的學(xué)生進行考核。

2. 在主機選型方面由小型S7-200SMART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(xùn)區(qū)進行實訓(xùn)，可從基礎(chǔ)小型PLC開始學(xué)起，再到中型PIC,最后到大型PLC，由簡到繁的學(xué)習(xí)理念讓學(xué)生容易接受，學(xué)習(xí)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(xùn)教學(xué)。

4. 項目實訓(xùn)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(xùn)教學(xué)：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(xùn)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S7-200SAMRT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PROFINET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

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(biāo)準(zhǔn)

五、基本配置及功能:實訓(xùn)裝置由S7-200SMART單元、變頻調(diào)速單元、小車運動控制單元、實訓(xùn)組件、電工基礎(chǔ)實訓(xùn)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。

1. S7-200SMART單元:采用西門子S7-1200主機CPU 1214C內(nèi)置數(shù)字量I/O（14路數(shù)字量輸入/10路數(shù)字量輸出）可編程控制器，模擬量2路模擬量輸入/2路模擬量輸出；集成2個以太網(wǎng)口，配置CB1241 RS485通訊模塊，支持自由端口，配置8路輸入/8路輸出數(shù)字量擴展模塊，配套PLC編程線纜、編程軟件。配有博途V17軟件。

（2）多功能端子排，將主機I/O信號集成轉(zhuǎn)接至多功能端子排上，設(shè)有快速插接端口，便于學(xué)生實訓(xùn)接線，也可使用壓線端子接口，用于訓(xùn)練實操布線工藝。

2. 觸摸屏單元:昆侖通態(tài)7寸寸彩色觸摸屏，觸摸屏實驗組件采用 7 寸彩色觸摸屏，液晶屏：7"TFT 液晶屏，分辨率（800×480），高清真彩；工業(yè)級低功耗 Cortex-A8CPU 主頻 600MGHz；觸摸屏：四線電阻式；內(nèi)存： 128M。

3. 以太網(wǎng)交換機:以太網(wǎng)交換機采用非網(wǎng)管型工業(yè)以太網(wǎng) 10/100MBIT/S交換機，自帶5個雙絞線端口，RJ45 接口；用于構(gòu)建小型星形和總線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；自帶LED診斷顯示，供電電源DC 24V 。

4. 變頻調(diào)速單元:變頻調(diào)速單元采用西門子SINAMICS 系列V20變頻器，單相AC 220供電，輸出功率0.37KW。集成RS485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(shè)定V/F控制，磁通電流控制、直流轉(zhuǎn)矩控制；集成4路數(shù)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。

5. 小車運動控制單元:主要由運動小車（直流電機調(diào)速器）、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、報警運行控制、點動控制等，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。

6. 實訓(xùn)組件:實訓(xùn)組件主要由電源掛箱虛實結(jié)合掛箱，掛箱區(qū)域采用開放式結(jié)構(gòu)可根據(jù)需求增加不同掛箱。

電源掛箱提供AC380V、AC220V、DC24V電源，為實訓(xùn)掛箱和電機實訓(xùn)單元提供動力源；設(shè)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。

7. 二維絲桿控制單元: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(dá)進行控制。

步進驅(qū)動用于控制X軸絲桿，采用交流伺服驅(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。

8. 電工基礎(chǔ)實訓(xùn)單元:電工基礎(chǔ)實訓(xùn)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(xùn)。

9. 三相交流電機:交流額定電壓380V/△接法，轉(zhuǎn)速1400轉(zhuǎn)/min，功率40W，頻率50HZ，絕緣等級E級。

五、實訓(xùn)項目

（1）PLC基本技能實訓(xùn)：MCGS組態(tài)棒圖實驗教學(xué),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(xué)實驗針對實驗項目的具體要求，學(xué)生自行編輯組態(tài)棒圖進行實驗。