SBGYW-02型开放式自动化及测控综合实训装置
一、 产品概述
自动化测控综合实训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。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。
参考图（以实物图为准）
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。
4.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口都可通过扩展口引出,可以用于插接式训练,也可进行线接式实操训练；还设有两块可拆卸的网孔板可对不同层次的学生进行考核。
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,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,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。
4.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S7-1200、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PROFINET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
4.重量：100kg
5.外形尺寸：1780mm×730mm×1460mm
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。
1.S7-1200单元
S7-1200单元主要由主机1215C和信号转接板组成。
主机1215C,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。
2.S7-200SMART单元
S7-200SMART单元主要由主机CPU ST40,工作电源24VDC,工作存储器64 KB,集成数字量I/O（24路数字量输入/16路数字量输出）、集成3路高速脉冲输出,4路高速计数；支持RS-485和以太网通信。
3.触摸屏单元
触摸屏单元采用西门子KTP700 Basic 7寸彩色触摸屏,用于1200主机以太网通讯,控制和显示各单元的运行状态。
4.以太网交换机
以太网交换机采用非网管型工业以太网10/100MBIT/S交换机,自带5个双绞线端口,RJ45接口；用于构建小型星形和总线形拓扑结构；自带LED诊断显示,供电电源DC 24V。
5.变频调速单元
变频调速单元采用西门子SINAMICS系列V20变频器,单相220V供电,输出功率0.37KW。集成RS-485通讯接口,提供BOP操作面板；具有线性V/F控制、平方V/F控制、可编程多点设定V/F控制,磁通电流控制、直流转矩控制；集成4路数字量输入,2路模拟量输入；具备过电压、欠电压保护,变频器、电机过热保护,短路保护等。
6.小车运动控制单元
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、报警运行控制、点动控制等,能实现小车的精确定位。该系统外观精美,体积紧凑,重量轻。
7.实训组件
实训组件主要由电源挂箱虚实结合挂箱,挂箱区域采用开放式结构可根据需求增加不同挂箱。
电源挂箱提供AC 380V、AC220V 是一表示2、DC24V电源,为实训挂箱和电机实训单元提供动力源；设有启动停止按钮,各相电源工作指示,具有过流、过压、短路等保护。
8.二维丝杆控制单元
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 是一表示2,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,采用交流伺服驱动,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。
9.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。
10.三相交流电机
交流额定电压380V/△接法,转速1400转/min,功率40W,频率50HZ,绝缘等级E级。
11.无线智能考核系统
采用最新MCU技术RAM处理芯片的数字化集成电路板与配套无线故障设置控制系统,系统稳定、不易感染病毒。
控制模块(PC控制终端或手持移动控制终端)和驱动模块(智能故障设置驱动盒)分离, 避免复杂连线干扰控制器,系统更加可靠。
驱动模块内置智能故障设置控制系统,配有专用新型无线数据传输模块(可插拔型)和RS232串行通讯接口,可无线组网通讯和RS232有线通讯。
手持移动控制终端采用7寸高清晰彩色液晶触控屏,中文菜单式触控操作界面,人机对 话友好。手持移动控制终端可控制任意一台带驱动模块的 。
手持移动控制终端不联网时可作单机操作,当带驱动模块的 无线组网时,手持移动控制终端可无线进网作为联网终端,可作学生机登录实训与考核的操作终端,也可作教师机登录出题设故的操作终端。
可通过PC机或平板电脑 控制终端进行实训考核,也可通过手持移动控制终端进行实训考核,教师与 学员界面分开,教师通过密码进入教师界面出题,学员在普通界面答题。(注：教师与学员设故与排故界面原理图与设备面板原理图完全一致)
可自由设定任意一处有关的各种常见故障,故障类型包括：线路断路、对地短路、接触不良,偶发等故障现象。每套驱动模块可以设置8路大电流5A的 开路故障、16路小电流2A的信号通路的开路、不良、偶发、短路等故障,共24路故 障设置。可根据需求扩展设置64路大电流5A的开路故障、128路小电流2A的信号通 路的开路、不良、偶发、短路等故障,共192路故障设置。可根据用户使用要求调整故障设置点的数量和故障设置类型。
所有配备驱动模块的 ,均可通过内置的专用新型无线数据传输模块无线组网,实现远程集中管理。
用户可选择通过无线或RS-232串口通讯与其它 配套的无线故障设置控制系统 组成一个网络,通过主控计算机控制每一台 的故障设置、故障排除、参数设定、远程起动、信息反馈、考核评分等功能。
★12.基于物联网实验室安全用电智能控制系统（全室一套）
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 是一表示2
（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
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。
1.PLC认知实训（软硬件结构、系统组成、基本指令、接线、编程下载等）
PLC虚拟控制应用实训
1.数码显示控制
2.抢答器控制
3.天塔之光控制
4.音乐喷泉控制
5.十字路口交通灯控制
6.水塔水位控制
7.自动送料装车系统控制
8.四节传送带控制
9.装配流水线控制
10.多种液体混合装置控制
11.自控成型机控制
12.自动洗衣机控制
13.电镀生产线控制
14.自控轧钢机控制
15.邮件分拣机控制
16.自动售货机控制
17.机械手控制控制
18.四层电梯控制
PLC实物控制应用实训
19.直线运动位置检测、定位控制
20.步进电机定位控制
21.步进电机的速度控制
22.步进电机的正反转控制
23.伺服电机定位控制
24.伺服电机的速度控制
25.伺服电机的正反转控制
26.伺服电机和步进电机的综合控制
典型电动机控制实操实训
27.三相鼠笼式异步电动机点动和自锁PLC控制
28.三相鼠笼式异步电动机联动正反转PLC控制
29.三相鼠笼式异步电动机带延时正反转PLC控制
30.三相鼠笼式异步电动机Y/△转换起动PLC控制
PLC、变频器、触摸屏综合应用技能实训
31.变频器功能参数设置与操作
32.外部端子点动控制
33.变频器控制电机正反转
34.多段速度选择变频调速
35.变频器无级调速
36.外部模拟量方式的变频调速控制
37.基于PLC的变频器外部端子的电机正反转控制
38.基于PLC模拟量方式变频开环/闭环调速控制
39.基于PLC通信方式的变频开环调速
40.基于触摸屏控制方式的基本指令编程练习
41.基于触摸屏控制方式的数码显示控制
网络通讯综合实训
42.PLC与变频器RS485通讯实训
43.PLC、触摸屏与变频器通信控制
44.PLC主机之间PROFINET通讯实训
45.PLC、变频器、触摸屏组网综合应用实训
