KCPLC-03M型工業(yè)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)綜合實訓(xùn)平臺

參考圖片（以實物圖為準(zhǔn)）

一、 產(chǎn)品概述

該裝置是根據(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。適合職業(yè)院校、職業(yè)培訓(xùn)學(xué)校、職教中心、鑒定站/所對可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計師的四、三、二級開展培訓(xùn)及技能鑒定。

二、 研發(fā)背景

1.該裝置是根據(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、 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S7-1200 系列PLC到中型S7-300系列PLC再到大型S7-1500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S7-1500、S7-300、S7-1500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.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S7-1500單元、S7-300單元、S7-1200單元、變頻調(diào)速單元、分布式I/O單元、伺服單元、電氣氣動單元、觸摸屏單元、以太網(wǎng)交換機、交流電機等組成。

1.S7-1500單元

 1 個 S7- 1500 CPU 1516- 3 PN/DP , 1 MB / 5 MB；2、1 個數(shù)字量輸入模塊，32 DI；3、1 個數(shù)字量輸出模塊，32 DQ；4、1 個模擬量輸入模塊，8 AI；5、1 個模擬量輸出模塊，4 AQ；6、1 個 MMC 存儲卡，24 MB；7、4 個 40 針前連接器；8、1 根以太網(wǎng)電纜，長 6 米；9、1 根導(dǎo)軌，長 482mm；10、1 個電源模塊，24V/8A。

2.S7-300單元

SIMATIC S7- 300, CPU 314C- 2PN/DP COMPACT CPU WITH 192 KBYTE WORKING MEMORY, 24 DI/16 DO, 4AI, 2AO, 1 PT100, 4 FAST COUNTERS (60 KHZ),1. INTERFACE MPI/DP 12MBIT/S, 2. INTERFACE ETHERNET PROFINET, WITH 2 PORT SWITCH,INTEGRATED 24V DC POWER SUPPLY, FR

3.S7-1200單元

1 個 CPU 1214C，緊湊型 CPU DC/DC/DC , 集成輸入/ 輸出： 14 DI 24V 直流輸入，10 晶體管輸出 24 V 直流， 2 模擬量輸入 0 - 10V DC 或 0 - 20MA， 供電：直流 DC 20.4 - 28.8 V ，可編程數(shù)據(jù)存儲區(qū)：50 KB；6 套軟件 STEP 7 BASIC V11，單授權(quán)，軟件及其文檔，包含于 DVD， 兩種語言(德語,英語)，WINXP， WIN VISTA 下運行；6 根預(yù)制工業(yè)以太網(wǎng)電纜，長度 6 米；1 個仿真模塊，8 通道，仿真數(shù)字量直流輸入開關(guān)；1 個模擬量輸出模塊 SB 1232，1 路模擬量輸出， +/-10VDC (12 位) 或 0 - 20 MA (11 位)。

4.分布式I/O單元

1 個接口模塊 IM155- 6PN；2、1 個底板模塊，帶兩個 RJ45 接口；3、2 個 DI 模塊，8*24VDC/0.5A HF；4、2 個 DQ 模塊，8*24VDC/0.5A HF；5、1 個通訊模塊，4*IO- LINK；6、5 個底板模塊，信號標(biāo)記版，標(biāo)簽條，

5.觸摸屏單元

觸摸屏單元采用西門子KTP700 Basic 7寸彩色觸摸屏，用于1500主機以太網(wǎng)通訊，控制和顯示各單元的運行狀態(tài)。

6.以太網(wǎng)交換機

1 個工業(yè)以太網(wǎng)交換機 CSM1277；

1    個 C- PLUG，用于存儲組態(tài)或用戶數(shù)據(jù)。

7.變頻調(diào)速單元

1、SINAMICS G120 控制單元 CU250- 2 PN，內(nèi)置ProfiNET 通訊口，支持矢量控制，可通過 EPos 功能執(zhí)行定位任務(wù)，4 個可組態(tài)的 IO 點，6 DI(可作 3 F- DI),5 DI, 3 DO(可作 1 F - DO), 2 AI, 2 AO 安全集成 STO,SBC、 SS1 安全功能可通過安全授權(quán)擴展，編碼器 : D- CLIQ + HTL/TTL/SSI, 旋轉(zhuǎn)變壓器/HTL 通過端子接入保護等級 IP20,提供 USB 及 SD/MMC 接口；

2、SINAMICS SD 卡 512 MB ；

3、SINAMICS G120 安裝小配件；

4、SINAMICS G120 智能操作面板；

5、SINAMICS G120 0.75KW 功率單元 PM240- 2 帶制動斬波器, 3AC 380- 480V +10%/- 10% 47- 63 HZ；

6、3 米 USB- 電纜；

7、SINAMICS 擴展安全授權(quán)；

8、  SINAMICS G120  EPos 功能執(zhí)行定位任務(wù)擴展授權(quán)

8.小車運動控制單元

主要由運動小車（直流電機驅(qū)動）、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。

9.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。

10.伺服控制單元

1.伺服系統(tǒng)套件2套，其包含：1個交流伺服電機、1個伺服電機驅(qū)動器，交流220V供電，功率為0.2KW，通信電纜等支持以太網(wǎng)接口和Profinet 協(xié)議，防護等級IP20。

2.扭矩測速傳感器，可實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速、扭矩的測量。

3.二維絲桿控制模型，主要有絲桿，導(dǎo)軌，滑塊，加工件鈑金聯(lián)軸器，直線軸承，軸承等組成。

11.高頻讀寫單元

RFID套件：包含：6臺通訊模塊，RF180C；可連讀寫器數(shù)量2；PROFINET網(wǎng)絡(luò)；數(shù)據(jù)傳輸速率10-100Mbit/s；接口RS422；2個通訊模塊電纜，推拉式RJ45；長度10m；2個讀寫器，RF340R；帶集成天線；最大范圍140mm；接口RS422；2個讀寫器，RF310R；4個讀寫器電纜，適用RF300；長度10m；直向連接器；20個電子標(biāo)簽，RF340T；工作頻率13.56MHz；存儲量8189字節(jié)；最大范圍100mm；適用RF300。

12.水箱控制對象單元

由有機玻璃水箱、水泵、水槽和液位傳感器組成?？刂菩盘柦?jīng)過功率放大電路控制水泵流量，水從有機玻璃水箱的上部進入，下部由一閥門控制水箱出水流量。液位由傳感器檢測，輸出0-10V的液位信號，通過可編程控制器（PLC）或計算機控制，實現(xiàn)液位的開關(guān)和PID閉環(huán)控制。

13.電氣氣動單元

1、繼電器單元3組

2、電信號開關(guān)單元

3、行程開關(guān)

4、磁電式接近開關(guān)

5、兩位3通電磁閥

6、兩位五通電磁閥

7、壓力傳感器，帶顯示

8、單項節(jié)流閥

9、氣缸

14.三相交流電機

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。

15.通訊電纜及附件

Profibus總線連接器，PROFIBUS  總線電纜，安全插線，部分演示程序，實驗指導(dǎo)書、教學(xué)資源等。

六、配套教學(xué)資源

1.西門子PLC仿真實訓(xùn)軟件（具有軟件著作權(quán)，網(wǎng)絡(luò)版，配10個節(jié)點）

西門子PLC仿真實訓(xùn)軟件包括基本指令、應(yīng)用指令、順序控制指令

一、基本指令：電動機啟?？刂?、電動機正反轉(zhuǎn)控制、電動機循環(huán)正反轉(zhuǎn)、可逆運行反接制動、三速電機控制、星角降壓啟動控制、數(shù)碼管點亮控制、交通燈控制、恒壓供水系統(tǒng)控制九項。

1、電動機啟?？刂瓢ǎ簩嵱?xùn)要求、實訓(xùn)器件、器件布局、I/O分配、T型圖、電路連接、通電運行等七項

（1）實訓(xùn)要求：文字、圖片的形式展示。將主要掌握的知識點予以概括，了解本模塊主要的學(xué)習(xí)內(nèi)容包括兩地控制電路的編程方法，學(xué)會實際控制設(shè)計PLC的外圍電路，學(xué)會分局實際控制要求設(shè)計簡單的梯形圖等。

（2）實訓(xùn)器件：列出電動機啟?？刂茊卧玫降娜科骷?，包括三相異步電動機、PLC、交流接觸器、三相斷路器、熔斷器、熱繼電器、啟動按鈕、停止按鈕。

（3）器件布局：將器件庫中的仿真器件放到仿真配電柜中的相應(yīng)位置，用于訓(xùn)練學(xué)生對器件及電路的了解。電路上要有相應(yīng)的符號，器件拖拽錯誤器件會拖拽不上去并會有相應(yīng)的聲音顯示。

（4）I/O分配：軟件中有I/O分配地址和電路圖，將鼠標(biāo)點到分配地址資源后會有相應(yīng)的事物圖片展示，用來讓學(xué)生更好的了解器件模型與電路圖。

（5）T型圖：給出缺失符號的T型圖和相應(yīng)的符號，學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識用鼠標(biāo)將符號拖拽到T型圖上，如果正確則符號保留在T型圖上，錯誤則消失。

（6）電路連接：

原理圖中閃爍的線條即為當(dāng)前應(yīng)連接的電路，用鼠標(biāo)點擊連接此線的兩觸點中的一個觸點，然后拖動鼠標(biāo)，找到另一個觸點并點擊，若正確將出現(xiàn)連接線，不正確此線消失，只有當(dāng)該連線連接正確后，才能進行下一條線的接線操作。如果接線中出現(xiàn)困難可點擊“答案”按鈕，點擊后將出現(xiàn)已完成的接線圖，可參考該圖完成你所進行的操作，再次點擊“答案”按鈕，答案將消失。

可以自由接線，參照電路圖可以進行自由接線，如果不會可以點擊提示，鼠標(biāo)點擊任何一個接線熱點另外的一端熱點會閃爍顯示。

（7）通電運行：以仿真實訓(xùn)方式實現(xiàn)。通電后，可按照操作步驟按下相應(yīng)開關(guān)，即可直觀地觀察到電路的運行情況，同時配合模擬真實場景的聲效，達到仿真的效果。

2.自動化生產(chǎn)線考核仿真教學(xué)軟件（具有軟件著作權(quán)，網(wǎng)絡(luò)版，配10個節(jié)點）

自動化生產(chǎn)線考核軟件是以目前流行的自動生產(chǎn)線安裝調(diào)試技能大賽裝備(教育部指定競賽裝備)為實物模型,軟件以實際工程項目為主線，以項目進程為引領(lǐng)，突出技能訓(xùn)練；強調(diào)職場場景，全部考核在三維場景下進行，具有很強的職業(yè)性、情景性、過程性與互動性。軟件分為兩大部分，分別是安裝部分考核和編程部分考核。每個項目中又包括若干個項目進程，每個項目也有若干個進程，考生必須依次對所考內(nèi)容進行作答，如果該步驟操作具有困難性可以點擊右下角“跳過”按鈕跳過該操作進程考核。

一、安裝部分考核：單元安裝、部件安裝、氣路連接、電氣連接、PLC通信5個項目內(nèi)容。

1.單元安裝：操作進程中包括供電單元檢查、加工單元安裝、裝配單元安裝、分揀單元安裝等4部分考核任務(wù)。

（1）供電單元檢查包括供電單元上電檢查進程，從工具庫選取萬用表拖動到總電源控制斷路器處測量AC380V和AC220V帶電情況→將數(shù)字萬用表檔位調(diào)到交流750V→拖動數(shù)字萬用表紅黑表筆分別到黃綠、黃紅、綠紅端測量AC380V帶電情況→再拖動數(shù)字萬用表紅黑表筆分別到黃藍(lán)、綠藍(lán)、紅藍(lán)端測量AC220V帶電情況；

（2）加工單元安裝包括單元安裝、裝置側(cè)總線接線、單元通電、輸入點檢查、傳感器位置調(diào)整、輸出點檢查進程等

（3）裝配單元安裝包括單元安裝、裝置側(cè)連接、單元通電、輸入點檢查、傳感器檢查、輸出點檢查進程等

（4）分揀單元安裝包括單元安裝、裝置側(cè)連接、單元通電、輸入點檢查、傳感器檢查、輸出點檢查進程等

2.部件安裝：操作進程中包括元件檢查、輸送單元、供料單元等考核任務(wù)。

（1）元件檢查：此部分給出若干個輸送單元和供料單元的元件模型，再同時給出裝配站的警示燈模型和分揀站交流電機的模型。當(dāng)點擊警示燈和交流電機時，警示燈和交流電機會消失，然后給出對勾。都選完之后可以進入下一步，如果沒選對則一直停留在這一步，按跳過按鈕才能進入下一步；

（2）輸送單元包括輸送臺裝配、機械手裝配、坦克鏈安裝、伺服接線、裝置側(cè)接線考核進程等

（3）供料單元包括支撐架裝配、物料臺裝配、送料機構(gòu)裝配、供料單元固定、電磁閥組裝配、氣路連接、裝置側(cè)接線、單元安裝等考核進程。

3.氣路連接：主氣路連接、供料氣路調(diào)試、加工氣路調(diào)試、裝配氣路調(diào)試、輸送氣路調(diào)試、分揀氣路調(diào)試等6部分考核任務(wù)。在考核平臺頁面下考生自行完成主氣路的連接，不給任何的提示；在訓(xùn)練平臺在設(shè)置2個按鈕，提示、答案，點提示會出現(xiàn)接下來要連接的兩個點，當(dāng)連接完之后則不再提示接下來的電；點答案則給出完整的氣路連接答案→完成供料單元氣路的調(diào)試→顯示加工單元部分，按動電磁閥上的測試按鈕，相對應(yīng)的氣缸動作，動作完之后自動復(fù)位完成加工單元氣路的調(diào)試→按動電磁閥上的測試按鈕，相對應(yīng)的氣缸動作，動作完之后自動復(fù)位，完成裝配單元氣路的調(diào)試→按動電磁閥上的測試按鈕，相對應(yīng)的氣缸動作，動作完之后自動復(fù)位，完成輸送單元氣路的調(diào)試→按動電磁閥上的測試按鈕，相對應(yīng)的氣缸動作，動作完之后自動復(fù)位，完成分揀單元氣路的調(diào)試；

4.電氣連接：原理圖設(shè)計、電氣接線、通電檢查、變頻器設(shè)置、伺服驅(qū)動設(shè)置等5部分考核任務(wù)。屏幕上顯示供料-輸送站電路圖，在考核系統(tǒng)中不給出文字提示，完成供料-輸送站的原理圖設(shè)計→點擊輸入端之后，出現(xiàn)輸入端的電氣接線圖；點擊輸出端出現(xiàn)輸出端的電氣接線圖，考核系統(tǒng)中不給出電氣接線圖、提示和答案，完成供料-輸送站的電氣接線；→從工具庫中選取萬用表，將萬用表選擇到蜂鳴器擋，測量開關(guān)電源的AC220V和DC24V有沒有短路的情況→請完成變頻器參數(shù)的設(shè)置→完成伺服驅(qū)動參數(shù)的設(shè)置；

5.PLC通信：連接各分站PLC、連接觸摸屏等兩部分考核任務(wù)。根據(jù)接線圖將各個分站的PLC連接起來→從零件庫中選取觸摸屏連接線，將觸摸屏接口和PLC端接口連接起來；

二、編程部分考核：程序編制、通電運行、故障排除等3個項目內(nèi)容。

1.程序編制：包括供料輸送單元的程序、加工單元程序、裝配單元程序、分揀單元程序、觸摸屏地址選擇等考核任務(wù)。完成供料輸送單元的程序編制→完成加工單元的程序編制→成裝配單元的程序編制→完成分揀單元的程序編制；

2.通電運行：加工單元運行、裝配單元運行、分揀單元運行、輸送單元運行和全線運行等等考核任務(wù)。進入加工站單站運行后，首先顯示完整的加工站，按下加工站運行按鈕，從零件庫中選取需加工的物料，將其放在物料夾上。從工具庫中選擇儀表螺絲刀，調(diào)整光電開關(guān)的靈敏度，使光電開光的指示燈變成綠色，同時，夾緊氣缸加緊，接下來自動完成后續(xù)加工動作，排除故障并完成加工單元單站運行調(diào)試→進入裝配站單站運行后，按下裝配站運行按鈕，從零件庫中選取需裝配的物料，將其放在料倉內(nèi)，1、從工具庫中選取儀表螺絲刀，調(diào)節(jié)光釬放大器靈敏度就能檢測到物料；2、從工具庫中選取扳手，向外調(diào)節(jié)光纖傳感器的位置，此時可以檢測到物料，排除故障并完成裝配單元單站運行調(diào)試→進入分揀站單站運行后，按下分揀站運行按鈕，從零件庫中選取需加工的物料，將其放到分揀站物料臺上，分揀站工作。

3.故障排除：包括變頻器參數(shù)鎖定和伺服驅(qū)動器錯誤兩個考核項目。進入變頻器參數(shù)鎖定后，顯示變頻器，此時無論怎么動變頻器上的按鈕，都顯示HOLD，解決方法，按住MODE鍵2S，解除鎖定模式→進入伺服驅(qū)動器錯誤后，畫面顯示伺服器，此時無論怎么動伺服器上的按鈕，都閃爍顯示ERR210。解決方法，先斷開伺服驅(qū)動斷路器，連接好通信電纜，重新打開斷路器，伺服驅(qū)動器即恢復(fù)正常；

七、實訓(xùn)項目

（一）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。

1. PLC認(rèn)知實訓(xùn)（軟硬件結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組成、基本指令、接線、編程下載等）

（二）PLC虛擬控制應(yīng)用實訓(xùn)

1. 步進電機定位控制

2. 步進電機的速度控制

3. 步進電機的正反轉(zhuǎn)控制

4. 伺服電機定位控制

5. 伺服電機的速度控制

6. 伺服電機的正反轉(zhuǎn)控制

7. 伺服電機和步進電機的綜合控制

（三）典型電動機控制實操實訓(xùn)

8. 三相鼠籠式異步電動機點動和自鎖PLC控制

9. 三相鼠籠式異步電動機聯(lián)動正反轉(zhuǎn)PLC控制

10. 三相鼠籠式異步電動機帶延時正反轉(zhuǎn)PLC控制

11. 三相鼠籠式異步電動機Y/△轉(zhuǎn)換起動PLC控制

（四）PLC、變頻器、觸摸屏綜合應(yīng)用技能實訓(xùn)

12. 變頻器功能參數(shù)設(shè)置與操作

13. 外部端子點動控制

14. 變頻器控制電機正反轉(zhuǎn)

15. 多段速度選擇變頻調(diào)速

16. 變頻器無級調(diào)速

17. 外部模擬量方式的變頻調(diào)速控制

18. 基于PLC的變頻器外部端子的電機正反轉(zhuǎn)控制

19. 基于PLC模擬量方式變頻開環(huán)/閉環(huán)調(diào)速控制

20. 基于PLC通信方式的變頻開環(huán)調(diào)速

21. 基于觸摸屏控制方式的基本指令編程練習(xí)

22. 基于觸摸屏控制方式的數(shù)碼顯示控制

（五）網(wǎng)絡(luò)通訊綜合實訓(xùn)

23. PLC與變頻器PROFINET通訊實訓(xùn)

24. PLC、觸摸屏與變頻器通信控制

25. PLC主機之間PROFINET通訊實訓(xùn)

26. PLC、變頻器、觸摸屏組網(wǎng)綜合應(yīng)用實訓(xùn)