可编程控制器（西门子）综合实训室
设备名：可编程控制器综合实训系统
一、总体要求
1.可编程控制器综合实训装置能完成《可编程控制器技术》、《电气及PLC控制技术》、《PLC及其应用》、《变频调速技术》、《现场总线控制技术》等课程的实验教学、实操技能培训与实训技能鉴定考核。
2.采用积木组合式结构，所有模块全部按照工业标准信号进行实训，由简单的PLC基本指令开始，如更深层次的高速计数器、PID运算、步进脉冲定位、变频器等，组成一套完整的PLC学习系统。
3.基本器件采用模块化结构，使装置不会随新技术、新课题的发展而淘汰，只需増加核心新部件即可扩展完成新课题的实训，并能实现强-弱电之间、交叉课程之间的互联，实现仿真化、信息化、网络实训教学。
4.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模拟对象、实物模型中的逻辑、模拟、过程、运动等的控制实训，完成学生认知、设计、安装、调试、检修等多种技能实训。实训对象要求实物教学，接近工业现场的实际应用，提高学生的学习乐趣，使学生很快就能适应现场的工作。
二、装置特点
1、采用积木组合式结构，含开关量、模拟量、变频调速、触摸彩屏、总线通信模块等，配套组态监控软件、仿真实训软件，实现仿真化、信息化、网络实训教学，体现实训教学的网络性和系统性。
2、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模拟对象，实物模型中的逻辑、模拟、过程、运动等的控制实训，完成学生认知、设计、安装、调试、检修等多种技能实训。PLC实训对象形像逼真，接近工业现场的实际应用，通过本实验装置的训练，学生很快就能适应现场的工作。
3．采用西门子S7-1200系列可编程控制器，功能强大，性能优越，采用模块化设计，组合灵活。
4．采变频器，功能广泛，动态响应高，驱动性能高。
5. 采用工业及7寸触摸屏，兼容性强，画面编辑功能强，图库丰富，满足日常教学需求和工业控制要求。
6、多种通信方式：通过以太网总线，将实训装置（从站）PLC和主站PLC进行以太网主从通信。PLC与触摸屏实现1：N通信，触摸屏画面可实时监控PLC系统运行状态和控制PLC系统。
三、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<400m
3、装置容量：＜0.5KVA
4、重 量：＜110Kg
5、外形尺寸：1600mm×750mm×1600mm
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
四、实训装置的基本配置及功能
实训装置由控制屏、实训桌、主机实训组件、实训模块（含丰富的工业现场设备模拟实训对象）、变频器挂箱、触摸屏挂箱、交直流电机、总线单元、等组成。
（一）控制屏（铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板）
1、交流电源控制单元
三相四线380V交流电源经空气开关后给装置供电，电网电压表监控电网电压，设有带灯保险丝保护，控制屏的供电由钥匙开关和启停开关控制，同时具有漏电告警指示及告警复位。
提供三相四线380V、单相220V电源各一组，由启停开关控制输出，并设有保险丝保护。
（二）基于物联网实验室安全用电智能控制系统
1、特点
当智能控制系统检测到有漏电或触电情景出现时，智能控制系统在0.1秒断开连接，保证人身和财产安全；智能控制系统本身有故障指示灯，用户可根据智能控制系统故障指示灯显示判断出当前故障状态，便于处理；智能控制系统有挂锁功能，需要检修时，在挂锁位置上锁，★防止他人上电，检修更安全。可以采集现场输出型装置数据，通过多种物联网通信方式上传至云端，实现本地设备的远程监控。
2、功能
基于物联网实验室安全用电智能控制系统，可进行用电数据采集、统计、存储、分析、查询等。运用前端数据可视化技术将实时的用电数据展示在平台上，并以图表的形式提供可视化的用电信息查询功能；运用数据库技术实时监测用电设备和线路运行状况，对异常状况及时告警，从而预防电气火灾；运用用电系统故障定位技术及时发现并精准定位用电故障点，自动生成故障报告，协助用户第一时间修复用电系统故障；运用电能质量监测技术实时分析和评估电能质量问题，并提供定制化的治理方案，协助用户获得优质电能；运用大数据技术和行业数学模型统计、分析并挖掘基础的用电数据，基于数据发掘节能潜力，从而提供能效优化方案。满足用电管理系统可视、安全、可靠、优质和经济的智慧用电模块需求。
3、基于物联网实验室安全用电智能控制系统由执行装置与网机组成，技术参数分别为：
（1）执行装置技术参数
（1）极数：3P+N
（2）脱扣特性：C（5-10）In D（10-14）In
（3）额定电流：In 6A、10A、16A、20A、25A、32A、40A、50A、63A
（4）额定电压：Ue AC 230V/400V
（5）额定频率f：50Hz
（6）额定短路分断能力：Icu10kA
（7）壳架等级额定电流：Inm63A
（8）缺相保护：设备防烧毁保护模式
（9）漏电保护：元器件损坏保护模式
（10）过载保护：电流过大防烧毁模式
（11）短路保护：碰线防烧毁模式
（12）挂锁保护：便于维修安全
（13）过温保护：可监测线路温度
（14）过欠压保护：防止造成人身事故和机械设备损坏
（15）漏电或触电时0.1秒断开
（16）故障指示灯，便于查看工作状态
★（17）挂锁功能，检修更方便
（2）网机技术参数
（1）内置STM32F103C8T6主控芯片
（2）外置8M无源晶振
（3）采用SP3485作为485通信芯片
（4）485防浪涌保护
（5）标准RS485接口，可直接串口设备
（6）智能型数据终端，便捷实现数据传输功能
★（7）提供强大的中心管理软件，方便设备管理
★（8）提供便捷的软件升级和固件更新服务
★（9）提供数据库数据备份，方便查看历史数据
（10）尺寸：89mm*67.5mm*20.5mm
（11）重量：70g
（12）电源：AC220V
（13）功耗：1.5W
（14）工作温度：-25℃ - +70℃
（15）工作湿度：95%
（16）WiFi版最大下行传输速率：64kbps
（17）WiFi版最大上行传输速率：32kbps
提供有效、权威的证明文件，证实该产品的可靠、安全、先进性。
4、主机实训组件
西门子1200PLC(CPU1214C,DC/DC/DC）主机，集成数字量I/O（14路数字量输入/10路数字量输出）、RS-485通信口；数字量模块SM1223(8路数字输入/8路数字输出），模拟量模块SM1234(4路模拟量输入/2路模拟量输出），含有以太网通信；所有端口全部引到面板，对应标识丝印清晰易懂，具有I/O并口扩展接口功能，配套下载和通信线配套编程电缆。
5.变频器组件
配置西门子V20变频器，功率0.37kW，带有RS485通信接口及操作面板。
6.触摸屏实训组件
西门子触摸屏KTP700 基本版， 精简面板， 按键式/触摸式操作， 7" TFT 显示屏，65536 颜色， PROFINET 接口，集成以太网口和 USB口
5、伺服驱动器模块
西门子V90伺服驱动器，输入电压：200-240V；功率：200W；防护等级:IP20；常规通用接口，配套西门子 SIMOTICS S-1FL6,低惯性,200W,3000转,0.32N*m。
（二）实训挂箱
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序号 |
编号 |
控制对象实训模块 |
实训教学目标 |
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1 |
SX1 |
抢答器/音乐喷泉 |
通过对抢答系统中各组人员抢答时序的监视和控制，掌握条件判断控制指令的编写方法；通过对音乐喷泉控制系统中“水流”及音乐的循环控制，掌握循环指令的编写方法。 |
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2 |
SX2 |
装配流水线/十字路口交通灯 |
通过对“生产流水线”顺序加工过程及十字路口交通灯路况信号控制，掌握顺序控制指令的编写方法。 |
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3 |
SX3 |
水塔水位/天塔之光 |
通过对“水塔水位”和“储水池水位”变化过程的判断，了解简单逻辑控制指令的编写方法。通过对天塔之光闪亮过程的移位控制，掌握移位寄存器指令的编写方法。 |
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4 |
SX4 |
自动送料装车/四节传送带 |
通过对传送带启停、传送状态的控制和对货物在自动送料装车系统中流向、流量的控制，掌握较复杂逻辑控制指令的编写方法。 |
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5 |
SX5 |
多种液体混合装置 |
通过对“液体混合装置”中不同液体比例及液体混合时搅拌时间的控制，掌握条件判断指令及各种不同类型的定时器指令的编写方法。 |
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6 |
SX6 |
自动售货机 |
通过用用户投币数目的识别和自动售货机中各种“货物”的进出控制，掌握各种计数器指令及比较输出指令的编写方法。 |
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7 |
SX7 |
自控轧钢机/邮件分拣机 |
通过对自控轧钢机和邮件分拣机材料（“钢锭“邮件”）来料数量、来料类别识别及对各种执行器（例如“电机”）启停时序的控制，掌握数值运算指令及中断指令的编写方法。 |
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8 |
SX8 |
机械手控制/自控成型机 |
通过对机械手停留“位置“及自控成型机各方向“液缸位置”的控制，掌握一个完整工业应用系统中的较简单逻辑控制程序的编写能力。 |
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9 |
SX9 |
加工中心 |
通过对加工中心中各方向“电机”运行方向及“刀库”进出刀、换刀过程的控制，掌握一个完整工业应用系统中的较复杂逻辑控制的编写能力。 |
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10 |
SX10 |
四层电梯 |
通过对一个完整的四层电梯模型的综合控制，初步掌握PLC控制系统的分析、I/O分配、设计I/O接线图、接线、编程、调试等工作过程的综合知识。 |
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11 |
SX11 |
步进电机/直线运动：（实物）步进电机系统由驱动电路、步进电机、刻度盘、指针等组成； 直线运动系统由电机、同步带、光电传感器、导轨、移动块等组成。 |
通过利用PLC对步进电机及直线运动实物模块的控制，初步了解步进电机方向、拍数的控制及直线运动检测、定位控制。 |
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12 |
SX12 |
自动洗衣机/电镀生产线 |
通过对洗衣机进出水时间、洗涤流程及电镀生产线中物块侵入不同溶液的时间、方式、先后顺序的控制，掌握多点PLC控制系统的综合应用能力。 |
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13 |
SX13 |
直流电机控制/温度控制(模拟量控制) |
通过对直流电机系统中脉冲信号采集、转速控制(电压量)及温度控制系统中的温度参数的控制，掌握高速计数器指令、模拟量处理指令、PID指令的使用。 |
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14 |
BP1 |
变频器实训组件：配置西门子V20变频器 |
初步具有综合应用变频器的能力，了解变频调速在实际中的应用，掌握变频器调速技术及PLC综合控制技术。 |
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15 |
CM1 |
触摸屏实训组件：西门子触摸屏（KTP700）
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了解工业触摸屏的功能及使用方法、掌握与PLC之间的通信知识，并掌握复位、置位、交替等功能键、图形（曲线）显示、动态画面跟踪在触摸屏中的实现方法。 |
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16 |
WK2 |
网孔板 |
学会电气控制系统中各元器件的布局规划、安装、调试过程知识。 |
（三）．低压电气实验模块
交流接触器（带辅助触点2常开2常闭）3只；时间继电器1只，常开常闭复合按钮（红绿黑）3个；漏电断路器1只，3P熔断器底座（配4A熔芯）1只，2P熔断器底座（配2A熔芯 )1只，热继电器1个。掌握一般强电系统的安装和调试工作过程知识，实现PLC方式的电机典型运行控制；掌握安装和调试PLC电气控制系统的有关知识。
（三）实训桌、椅
实训桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板；左右设有两个大抽屉（带锁），用于放置工具及资料，电脑桌联体设计，造型美观大方。每台实验桌配备两张小凳子。
（四）智能仓储控制模型
1）系统概述
可供学生完成直流电机控制、步进电机控制、伺服电机控制、PLC指令训练、位控训练、传感器检测技术等方面的实训实习、课程设计的使用。
基本功能：
（1）将货物送到指定位置（由操作员指定的位置）
（2）自动将货物送到某一位置（由PLC判定位置）
（3）将某一仓库的货物取出（由操作员指定位置）
（4）自动取出某一仓库的货物（由PLC判定位置）
（5）能够实现低速启动-变速运行-低速停车的功能
2）产品特点
1、该装置由立体仓库主体、接口电路所组成。立体车库主体由底盘、三层十仓位库体、传动机械及电气控制等四部分组成。
2、模型的传动机械部分采用滚珠丝杠、滑轨、普通丝杠等机械元件组成，采用步进电机作为拖动元件。
3、该模型仓库库体由三层十个仓位组成，由PLC编程实现X、Y、Z轴位置控制，可完成仓库车模的自动或手动存取。
1）采用可编程逻辑器件，实现X、Y、Z轴的限位保护、互锁保护，确保了学生在误操作时不损坏系统硬件。
2）开放式接口设计，适宜技能实训使用。
3）通过传感器信号采集，PLC编程，实现对步进电机及直流电机进行复杂的位置控制、时序逻辑控制及上位机监控等功能。
4）采用滚珠丝杠、直线导轨、普通丝杠作为传动装置。
5) 输入电压：AC 200V-240V （带保护地三芯插座）、耗电量<250W。
横轴位移Lh ＝290mm
纵轴位移Lv ＝290mm
重复精度：0.1mm
4、外形尺寸：600×450×600mm(L×W×H)
（五）三相鼠笼式异步电动机 （380V）
三相异步电动机，380V/△接法，转速1400转/min，功率90W，频率50HZ，绝缘等级E级。
五、实训项目
（一）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）
3.PLC仿真实训
（二）PLC模拟控制应用实训
4.数码显示控制
5.抢答器控制（优先级、数值运算，具有声效功能）
6.天塔之光控制（闪烁、发射、流水型）
7.音乐喷泉控制（具有声效功能）
8.十字路口交通灯控制
9.水塔水位控制
10.自动送料装车系统控制
11.四层电梯控制（实物）
12.装配流水线控制
13.多种液体混合装置控制
14.自控成型机控制
15全自动洗衣机控制（具有声效功能）
16.电镀生产线控制
17.自控轧钢机控制
18.邮件分拣机控制
19.自动售货机控制
20.机械手控制
21.加工中心控制（实物）
（三）PLC实物控制实训
1.直线运动
2.步进电机运动控制
3.直流电机控制
4.温度控制
（四）PLC高级技能实训（设计、安装、调试及检修）
1.三相电机点动控制
2.三相电机连续控制
4.三相电机星三角控制
4.三相电机正反转控制
（五）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.变频器面板操作与运行
3.变频器无级调速
4.外部端子点动控制
5.变频器控制电机正反转
6.多段速度选择变频调速
7.外部模拟量(电压/电流）控制方式的变频调速
8.PLC控制变频器外部端子的电机正反转
9.PLC数字量控制方式的多段速
10.PLC数字量控制方式的电机降压启动
11.PLC控制变频器外部端子的电机运行时间控制
12. 基于PLC模拟量控制变频开环调速
13. 基于触摸屏控制方式的基本指令编程练习
14. 触摸屏画面等级设置及操作
15. 触摸屏画面切换操作
16. 基于触摸屏控制方式的LED控制
17. 基于触摸屏控制方式的电机运行时间控制
18. 基于触摸屏控制方式的抢答器控制
19. 基于触摸屏控制方式的四节传送带控制
20. 基于触摸屏控制方式的运料小车控制
21. 基于触摸屏控制方式的自动供水控制
22. 基于触摸屏控制方式的多段速控制
六、配置：
|
名 称 |
型 号 |
数量 |
单 位 |
|
实验屏 |
|
1 |
台 |
|
电源控制屏 |
|
1 |
台 |
|
实验桌 |
|
1 |
张 |
|
学生凳 |
|
2 |
张 |
|
PLC主机 |
CPU1214C DC/DC/DC + SM1223 + SM1234 |
1 |
套 |
|
通讯电缆 |
网线 |
2 |
条 |
|
实验挂箱 |
抢答器/音乐喷泉 |
1 |
块 |
|
装配流水线/十字路口交通灯 |
1 |
块 |
|
|
水塔水位/天塔之光 |
1 |
块 |
|
|
自动送料装车/四节传送带 |
1 |
块 |
|
|
多种液体混合装置 |
1 |
块 |
|
|
自动售货机 |
1 |
块 |
|
|
自控轧钢机/邮件分拣机 |
1 |
块 |
|
|
机械手控制/自控成型机 |
1 |
块 |
|
|
加工中心 |
1 |
块 |
|
|
四层电梯 |
1 |
块 |
|
|
步进电机/直线运动 |
1 |
块 |
|
|
温度控制/直流电机控制 |
1 |
块 |
|
|
自动洗衣机/电镀生产线 |
1 |
块 |
|
|
变频器实训挂箱（V20）0.37KW |
1 |
块 |
|
|
伺服挂箱 |
1 |
台 |
|
|
触摸屏实验箱 |
1 |
块 |
|
|
三相异步电机 |
|
1 |
台 |
|
软件 |
演示板原程序及西门子编程软件 |
1 |
套 |
|
触摸屏编程软件 |
1 |
套 |
|
|
说明书 |
实验指导 |
1 |
册 |
|
连接线 |
实验连接线50cm自锁线 |
50 |
条 |
|
15cm自锁线 |
10 |
条 |
|
|
智能仓储控制模型 |
|
1 |
套 |
|
低压电气实验模块 |
|
1 |
套 |
|
网孔板 |
|
1 |
套 |
|
教学资源包 |
见附件 |
1 |
套 |
