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2024年1月16日

工业自动化控制平台,工业自动化PLC控制

工业自动化控制平台,工业自动化PLC控制

工业自动化控制平台,工业自动化PLC控制实训装置,工业自动化是在工业生产中广泛采用自动控制、自动调整装置，用以代替人工操纵机器和机器体系进行加工生产的趋势。在工业生产自动化条件下，人只是间接地照管和监督机器进行生产。工业自动化，按其发展阶段可分为：
(1) 半自动化即部分采用自动控制和自动装置，而另一部分则由人工操作机器进行生产。

(2) 全自动化指生产过程中全部工序，包括上料、下料、装卸等，都不需要人直接进行生产操作 (人只是间接地看管和监督机器运转)，而由机器连续地、重复地自动生产出一个或一批产品。
工业自动化是机器设备或生产过程在不需要人工直接干预的情况下，按预期的目标实现测量、操纵等信息处理和过程控制的统称。自动化技术就是探索和研究实现自动化过程的方法和技术。它是涉及机械、微电子、计算机、机器视觉等技术领域的一门综合性技术。工业革命是自动化技术的助产士。正是由于工业革命的需要，自动化技术才冲破了卵壳，得到了蓬勃发展。同时自动化技术也促进了工业的进步，如今自动化技术已经被广泛的应用于机械制造、电力、建筑、交通运输、信息技术等领域，成为提高劳动生产率的主要手段。
工业自动化是德国得以启动工业4.0的重要前提之一，主要是在机械制造和电气工程领域。目前在德国和国际制造业中广泛采用的“嵌入式系统”，正是将机械或电气部件完全嵌入到受控器件内部，是一种特定应用设计的专用计算机系统。
工业自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其他信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性高技术，包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。工业自动化技术作为20世纪现代制造领域中最重要的技术之一，主要解决生产效率与一致性问题。无论高速大批量制造企业还是追求灵活、柔性和定制化企业，都必须依靠自动化技术的应用。自动化系统本身并不直接创造效益，但它对企业生产过程起着明显的提升作用：
（1）提高生产过程的安全性；
（2）提高生产效率；
（3）提高产品质量；
（4）减少生产过程的原材料、能源损耗。
据国际权威咨询机构统计，对自动化系统投入和企业效益方面提升产出比约1：4至1：6之间。特别在资金密集型企业中，自动化系统占设备总投资10%以下，起到“四两拨千金”的作用。传统的工业自动化系统即机电一体化系统主要是对设备和生产过程的控制，即由机械本体、动力部分、测试传感部分、执行机构、驱动部分、控制及信号处理单元、接口等硬件元素，在软件程序和电子电路逻辑的有目的的信息流引导下，相互协调、有机融合和集成，形成物质和能量的有序规则运动，从而组成工业自动化系统或产品。
在工业自动化领域，传统的控制系统经历了继基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统和集散式控制系统DCS的发展历程。
随着控制技术、计算机、通信、网络等技术的发展，信息交互沟通的领域正迅速覆盖从工厂的现场设备层到控制、管理各个层次。工业控制机系统一般是指对工业生产过程及其机电设备、工艺装备进行测量与控制的自动化技术工具(包括自动测量仪表、控制装置)的总称。今天，对自动化最简单的理解也转变为：用广义的机器（包括计算机）来部分代替或完全取代或超越人的体力。

SB-PLC01A型工业自动化控制实训平台

一、产品概述

工业自动化控制实训平台是根据人力资源和社会保障部制定的"可编程序控制系统设计师"培训及国家职业标准考核大纲内容，适当增加新技术，按照职业教育培训、职业技能鉴定和实训教学要求而研制的。适合职业院校、职业培训学校、职教中心、鉴定站/所对可编程序控制系统设计师的四、三、二级开展培训及技能鉴定。

二、研发背景

1. 该装置是根据人力资源和社会保障部制定的"可编程序控制系统设计师"培训及国家职业标准考核大纲内容，适当增加新技术，按照职业教育培训、职业技能鉴定和实训教学要求而研制的。

2. 工业迅速发展处理器要求不断提高，教学需要与时俱进设备要不断升级，而教学还需要从基础学起，同时满足需要实验室建设重复会导致浪费资金和实验室空间。

3. 一个产品需要多种加工工艺，导致工业现场设备错纵复杂，一个主机不能完成所有工作，需要多个站点进行相互配合完成。

5. 不同层次的考核需要不同设备，不能有机的进行结合，有些实训完成后无法进行考量检查学生的接受程度。

三、装置特色

1. 实训建设理念为一次性建设，本设备采用通用型宽展口，所有主机的I/O口都可通过光电隔离转接模块引出（保护主机元件），可以用于插接式训练，也可进行线接式实操训练。

2. 在主机选型方面由小型S7-200 SMART系列PLC到中型S7-1200系列PLC再到大型S7-1500系列PLC，全面覆盖了西门子常用PLC类型，主机可以通过并口连接到实训区进行实训，可从基础小型PLC开始学起，再到中型PIC,最后到大型PLC，由简到繁的学习理念让学生容易接受，学习起来更加得心应手。

3. 采用模块组合式结构，含开关量、模拟量、变频调速、触摸屏、通信模块等，配套MCGS工控组态监控软件，实现仿真化、信息化实训教学。

5. 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典型案例的模拟对象、实物模型中的逻辑、模拟、过程、运动等的控制。

5. 仿真实训教学：通过虚拟环境实时显示PLC运行状态，模拟工业现场控制，可以进行编程训练、程序编写测试等功能。

6. 模块化网络系统：网络结构主要由西门子主机S7-1500、S7-1200、S7-200SMART构成，根据工业中西门子PLC应用历程构建了一个工业网络，网络通讯涉及RS485通讯、DP主从站通讯、以太网通等多层网络通讯。

四、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＜4000m

3. 装置容量：＜0.5kVA

5. 重量：100kg

5. 外形尺寸：800mm×800mm×1820mm

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

五、基本配置及功能

实训装置由电源控制单元、电气控制单元、S7-1500单元、S7-1200单元、S7-200SMART单元、变频调速单元、小车运动控制单元、、实训组件、电工基础实训单元二维丝杆控制单元、触摸屏单元、以太网交换机、交流电机等组成。

5.1电源控制单元装置

（1）输入电压：AC380V±10% 50HZ；

（2）工作电压：AC220V、DC12V、DC24V；

（3）过载保护：装置带漏电保护、通道过载保护，带熔断器；

（4）支持搭载实训实操及工艺类实训项目；

（5）支持设备端子固定引出，支持金属线槽线路敷设

（6）装置外形尺寸：≥850mm×700mm×2000mm

5.2 电气控制装置

（1）要求用于安装不少于2组手自动开关、启动、停止，2组运行、停止及故障指示；1组LCD电压、电流表安装；

（2）要求端子引出，线缆标识清晰合理；

5.3 电源保护装置

（1）用于安装电源开关、熔断保护，电源锁、启动停止按钮，具备急停功能，具备多功能电力仪表检测，设备嵌入式安装；

（2）选用高灵敏漏电保护断路器：工作电流：6-25A，分断能力：5.5KA，漏电动作电流：10mA

（3）漏电保护：漏电开关、具有短路、过载、漏电保护功能

5.4 多功能数显电流电压表

（1）测量三相电流、三相电压、有功、无功、计量功能、有功电能、无功电能、正反向电能、频率、功率因数、带485通讯接口、两路脉冲输出。

（2）面板尺寸：≥80mm×80mm

（3）液晶显示功能

5.5 PLC控制器

（3）板载数字：I/O：不少于14点输入、10点输出（固态－MOSFET）

（4）板载模拟 I/O：不少于2点输入、2点输出

（5）高速计数器：共6个，单相：3个100 kHz以及3个30kHz 的时钟频率；正交相位：3个80kHz以及3个20kHz 的时钟频率

（6）脉冲输出：至少可以组态4 个脉冲发生器

（7）脉冲捕捉输入：至少14个

（9）类型：使用PROFINET（以太网）实现控制

工作存储器125 KB；工作电源24VDC，自带DI14/DQ10，AI2/AQ2板载 DI14 x 24VDC 漏型/源型，板载 DQ10 x 24VDC 及 AI2 和 AQ2；板载 6 个高速计数器和 4 个脉冲输出；支持3 个用于串行通信的通信模块，8 个用于 I/O 扩展的信号模块；运行速度0.04 ms/1000 条指令；具有2 个 PROFINET 端口，用于编程、HMI 和 PLC 间数据通信。

配置光电隔离转接模块，将主机I/O信号插座转接，保护主机元件，便于学生实训接线；所有插座均可接插，实现设备的通用性。

5.6 模拟量输入输出模块

（1）输入路数：不少于4

（2）输出路数：不少于2

5.7 触摸屏

（1）显示屏：TFT真彩液晶屏，64K色

（2）尺寸：7英寸

（3）分辩率：至少800×400

（4）用户内存：≥10MB

（5）接口：PROFINET（以太网）

（6）可用组态软件：Wincc Basic V13 SP1或更高版本

用于PLC主机以太网通讯，控制和显示各单元的运行状态。

5.8 变频控制单元

（1）数字量输入通道：不少于6个

（2）数字量输出通道：不少于3个

（3）模拟量输入通道：不少于2个；

（4）模拟量输出通道：不少于2个；

（5）故障安全数字量输入：不少于1个

（6）与PLC可以使用PROFINET（以太网）实现控制

5.9 伺服驱动器及伺服电机

（1）最大电机功率：1-2KW

（2）额定输入电流：3-6A

（3）最大输出电流：10-20A

（4）电源电压：200V-240VAC（-15%-+10%）

（5）电源频率：50Hz/60Hz（±10%）

（1）伺服电机轴高：40

（2）伺服电机额定功率：0.75KW

5.10 运动控制对象

主要由运动小车（直流电机驱动）、同步带轮传动机构、直流电机、光电传感器、电感式传感器、电容式传感器、行程开关等组成，通过传感检测、PLC编程，实现运动距离测量、传动控制、键值优化比较行走控制、定向控制、定位控制、报警运行控制、点动控制、位置显示控制等，能实现小车的精确定位。该系统外观精美，体积紧凑，重量轻。

5.11二维丝杆控制对象

二维丝杆控制单元主要由伺服驱动和步进驱动组成。

伺服驱动用于控制Y轴丝杆，采用交流伺服驱动，工作电压AC220V，输出功率200W。采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，智能功率模块（IPM）内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路，具有较强的温度、湿度、振动等环境适应能力和很强的抗干扰的能力；支持位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制。

步进驱动用于控制X轴丝杆，采用直流伺服驱动，工作电压DC24V，输出功率35W；内部集成控制电路和功率电路，具有自检线圈和短路保护等功能。

5.12 电工基础实训单元

电工基础实训单元主要由交流接触器、中间继电器、时间继电器、按钮等组成，用于电机正反转、星三角转换、启停自锁等实训。

5.13 三相交流电机

交流额定电压380V/△接法，转速1400转/min，功率180W，频率50HZ，绝缘等级E级。

5.14 管理工作站

（1）CPU：Intel I5-9500处理器（主频≥3.0GHz，6C）

（2）主板：Intel 300系列以上芯片组

（3）内存：8G；

（4）显卡：2GB

（5）声卡：集成HD Audio，支持5.1声道（提供前1后2共3个音频接口）

（6）硬盘：1T硬盘；

（7）网卡：集成10/100/1000M以太网卡；

（8）光驱：DVD刻录

（9）21.5寸LED背光显示器

（10）分辨率1920x1080（16：9）

5.15 安装耗材及工具

配置装置安装所需的铁质

六、实训项目

PLC基本技能实训

MCGS组态棒图实验教学,利用已编辑好组态棒图,对以下任何实验进行动态跟踪教学实验针对实验项目的具体要求，学生自行编辑组态棒图进行实验。