一、設備概述

實訓裝置要求可以用于學生對可編程控制器(PLC)的編程學習、工業(yè)網(wǎng)絡架構認識與熟悉、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、遠程控制及工業(yè)復雜網(wǎng)絡架構控制設計、實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，同時還可多個PLC實際應用實物控制等教學。每組實驗裝置配置可編程控制器、變頻器、觸摸屏、電動機組、編程軟件、仿真實訓組態(tài)等。同時包含工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術裝備安裝調試、智能制造數(shù)字孿生場景搭建、智能制造基礎網(wǎng)絡架構與數(shù)據(jù)聯(lián)通、網(wǎng)絡信息安全保障以及數(shù)字化、網(wǎng)絡化、可視化技術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，實驗裝置分上、中、下三層結構，上層部分為實驗模擬對象，每個實驗對象為一個獨立的實驗盒，實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，也可放置在實驗桌上使用;下層為實驗桌和移動柜，造型美觀大方。網(wǎng)孔板能夠安裝電氣元件，快速插接配盤，提高效率;可任意搭配組合電氣元件;可完成PLC邏輯編程與實際繼電控制的結合;

本實驗裝置需集可編程控制器、組態(tài)監(jiān)控、伺服控制技術、繼電器控制、實物模型、電機等于一體，可直觀地進行PLC基礎知識、項目式編程技術、PLC電機控制技術、變頻調

速技術、PLC變頻調速控制、觸摸屏組態(tài)與控制技術、工業(yè)通訊技術、工業(yè)網(wǎng)絡控制與繼電控制等專業(yè)技術的學習與練習，滿足各高等院校、職業(yè)學校對PLC實驗教學的要求;

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

然，可提高學生對電子線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(shù)

1.輸入電源:三相四線~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

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

2、實驗桌要求

桌子臺面板要求采用≥25mm厚高密度纖維板外貼進口防火板，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;正面左右兩邊采用

圓弧設計，安全使用，外觀簡約大方。

桌體要求采用工業(yè)鋁合金型材一次成型，陽極氧化工藝處理，截面尺寸不低于70mm*70mm，開有標準滑槽，可以根據(jù)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(guī)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行調節(jié)，腳輪帶剎車功能便于固定。

臺面要求通過至少四個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1.5寸萬向帶剎車腳輪。

3、交流電源控制單元要求

三相四線380V交流電源經(jīng)漏電保護開關后給工作臺供電，設有保險絲保護，控制屏的供電由急停和啟停開關控制、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(shù)顯表顯示，精度0.01級，0.1mv的跳動變化，數(shù)字編碼器粗微調雙模式調節(jié)，具有高精度，低紋波，工業(yè)級長時間工

作等特點。

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長孔加工，整體設計規(guī)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，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的實驗導線插拔接口，快速連接至控制對輸入輸出接口，避免復雜的電氣連接線;

(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(shù)字量輸入至少16路數(shù)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、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(shù)字量輸入,至少10路數(shù)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個高速計數(shù)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(tǒng)采用西門子高效伺服系統(tǒng)V90，0.2KW，供電電壓1AC~240V集成至少10路數(shù)字量信號輸入(NPN/PNP),至少6路數(shù)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(shù)實時自動優(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，振動等級不低于A級，徑向抖動公差N級。

(2)步進系統(tǒng)

42型步進系統(tǒng)(兩相四線)

步進系統(tǒng)輸入電壓要求DC20~36V，斬波頻率大于35KHZ，電流要求可由開關設定，最大驅動電流要求1.68A/相,細分要求可選2、4、8、16、32、64，雙極性恒流斬波方式，靜止時電流自動減半。要求配套42型步進電機，步距角1.8，電壓3.8V，電流0.95A，電阻4歐，電感3mH，引線數(shù)4，轉動慣量34g.cm2。

(3)執(zhí)行機構

要求控制對象集傳感器、伺服電機、接線端子、直線模組、標尺等，通過傳感器信號采集，對伺服/步進電機進行開關量控制、時序邏輯控制，實現(xiàn)自動控制功能。

10、變頻器要求

采用西門子緊湊型變頻器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(shù)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、過電壓、過載、接地故障、短路、堵轉、電機抱閘保護、電機過溫、變頻器過溫、參數(shù)互鎖等保護功能。

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

11、低壓電氣套件要求

(1)AC220V指示燈≥2個;

(2)AC220V按鈕(1NO+1NC)≥3個;

(3)AC220V交流接觸器≥3個;

(4)熱繼電器≥1個;

(5)DC24V中間繼電器及座≥3個;

(6)3位按鈕盒≥2個;

12、基礎練習模塊要求

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

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行防護，防止人員觸摸燙傷。通過PWM斬波電路來控制其加熱，配套有直流風扇，用于溫度調節(jié)，當溫度下降時PWM斬波電路可控制其加熱。通過PID調節(jié)使實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，實現(xiàn)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，以便實現(xiàn)閉環(huán)控制。

14、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實訓套件

(1)邊緣網(wǎng)關

智能工業(yè)通訊網(wǎng)關，在穩(wěn)固的標準RISC平臺設計基礎搭配無線通訊方式，多種通訊協(xié)議的支持以及云端整合。是一款基于RISC架構的智能無線T業(yè)網(wǎng)關，具備開放月穩(wěn)健的平臺設計，支持以太網(wǎng)有線通訊及WIFI/3G/GPRS/4G無線通訊方式，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(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)應用、數(shù)據(jù)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:支持跨OS輕量化部署，性能較傳統(tǒng)SCADA軟件提升十倍:技術架構靈活開放，南向設備數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)庫接入?yún)f(xié)議，數(shù)據(jù)處理算子，北向數(shù)據(jù)轉發(fā)規(guī)則均可支持插件化開發(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(shù)據(jù)采集要求:支持采集設備數(shù)據(jù)、消息中間件數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)等多種數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)。

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

4、數(shù)據(jù)處理要求:支持在邊緣端對數(shù)據(jù)進行清洗過濾，有效數(shù)據(jù)上云:支持數(shù)據(jù)處理插件化擴展，

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

6、云邊協(xié)同要求:支持邊緣端與云端應用、數(shù)據(jù)、服務協(xié)同，支持邊緣離線自治。

7、規(guī)則轉發(fā)要求:支持豐富的數(shù)據(jù)源和轉發(fā)目標，支持自定義轉發(fā)格式，支持數(shù)據(jù)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(shù)字孿生可視化，支持低代碼自定義炫酷報表。

四、實訓項目

(一)電機拖動控制實訓

1.三相異步電動機直接啟動控制

2.三相異步電動機接觸器點動控制線路

3.三相異步電動機接觸器自鎖控制線路

4.Y-4啟動自動控制線路

5.接觸器聯(lián)鎖的正反轉控制線路

6.按鈕聯(lián)鎖的三相異步電動機接觸器正反轉控制線路

(二)PLC基礎控制實訓

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(shù)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. 自動送料裝車系統(tǒng)控制

8. 四節(jié)傳送帶控制

9. 裝配流水線控制

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)軟件實訓

3、觸摸屏網(wǎng)絡配置與組態(tài)

4、PLC與觸摸屏通訊實訓

(四)變頻器控制實訓

1、變頻器功能參數(shù)設置與操作

2、變頻器外部端子點動控制

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)伺服運動控制實訓

1、伺服電機參數(shù)設置實訓

2、伺服電機上位機控制實訓

3、伺服電機通信控制實訓

4、伺服電機模型復雜邏輯控制實訓

5、基于伺服的小車定位控制實訓

(六)步進電機控制實訓

1、步進電機接線實訓

2、步進電機參數(shù)設置實訓

3、步進電機點動控制實訓

4、步進電機脈沖定位控制實訓

5、基于步進的小車定位控制實訓

(七)PLC、觸摸屏、變頻器綜合控制實訓

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(shù)碼顯示控制

3、觸摸屏與 PLC 控制電動機點動與自鎖項目;

4、觸摸屏與 PLC 控制電動機正反轉項目;

5、觸摸屏與 PLC 控制電動機星三角啟動項目;

6、觸摸屏與 PLC 控制電動機反接制動項目

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(tǒng)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(shù)字量方式多段速控制

11、基于PLC模擬量方式變頻開環(huán)調速控制

12、基于PLC PROFINET通信方式的變頻開環(huán)調速

13、PLC之間PROFINET網(wǎng)絡通信

14、工業(yè)網(wǎng)絡創(chuàng)新控制實訓

(八)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)控制實訓

1、認識PLC與總線及硬件接口和通訊協(xié)議

2、安裝調試PLC與總線和智能網(wǎng)關硬件

3、環(huán)境數(shù)據(jù)采集和配置

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

5、網(wǎng)關IP地址和采集數(shù)據(jù)配置

6、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺軟件的常規(guī)功能設置

7、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺軟件傳輸數(shù)據(jù)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)云平臺軟件自動采集數(shù)據(jù)配置