·設備外觀

·設計簡述

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、工業網絡架構認識與熟悉、工業以太網通訊及編程、觸摸屏現場控制、組態軟件控制與監控、遠程控制及工業復雜網絡架構控制設計、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、仿真實訓組態等。同時包含工業互聯網技術裝備安裝調試、智能制造數字孿生場景搭建、智能制造基礎網絡架構與數據聯通、網絡信息安全保障以及數字化、網絡化、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、組態監控、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、觸摸屏組態與控制技術、工業通訊技術、工業網絡控制與繼電控制等專業技術的學習與練習，滿足各高等院校、職業學校對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；

·主要參數

1.輸入電源：三相四線～380V±10%  50Hz；
2.工作環境：溫度–10℃~+40℃,相對濕度＜85%（25℃),海拔＜4000m；
3.裝置容量：≤1.5kVA；
4.實驗臺外形尺寸：≥1440*750*1750mm；

·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，經過酸洗、磷化、噴塑處理，外觀光澤大方，經久耐用。三相380V交流電源經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。
桌體要求采用工業鋁合金型材一次成型，陽極氧化工藝處理，截面尺寸不低于72mm*72mm，開有標準滑槽，可以根據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，并規整分布3排8*738mm腰孔，桌體的平衡可由腳下鋁壓鑄件上的腳輪進行調節，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
提供一體化工業標準直流信號0-10V和4-20ma，集成4位數顯表顯示，精度0.01級，0.1mv的跳動變化，數字編碼器粗微調雙模式調節，具有高精度，低紋波，工業級長時間工作等特點。
5、網孔板要求：
網孔板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，網孔板采用5mm長孔加工，整體設計規范、合理，電氣元器件在任何角度、任何方位都能輕松裝配、調整。網孔板的尺寸為650*720㎜,孔大小為5mm×10mm（±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，外表面環氧噴塑處理，面板厚度不低于2mm，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路數字量輸入/至少16路數字量晶體管輸出，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、以太網接口，支持RS232、RS422、RS485、N:N網絡、MODBUS、以太網通訊，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產品S7-1200 CPU1215C DC/DC/DC，供電電壓DC20.4～28.8V，集成至少14路數字量輸入,至少10路數字量晶體管輸出，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個高速計數器，不低于4軸高速脈沖輸出，集成以太網接口，支持RS232、RS485、MODBUS、USS、S7協議通訊、PROFIBUS、PROFINET等通信，配有通信編程電纜。
8、觸摸屏掛箱要求：
（1）尺寸不低于300*298*100mm，金屬材質，外表面環氧噴塑處理，面板厚度不低于2mm，彩色印刷。
（2）直流輸入：DC24V；
（3）RJ45接口一個；
（4）4mm安全護套電源輸入接口；
（5）觸摸屏要求采用昆侖通態MCGS TPC7032KT，供電電壓24±20%VDC，Cortex-A7 CPU，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≥800×480；集成以太網接口、RS232、RS485、USB接口，能夠使學員了解工業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、圖形（曲線）顯示、動態畫面跟蹤在觸摸屏中的實現方法。要求可以和PLC組建PROFINET網絡。
9、伺服模塊要求：
（1）伺服系統
采用西門子高效伺服系統V90，0.2KW，供電電壓1AC～240V,集成至少10路數字量信號輸入（NPN/PNP），至少6路數字量信號輸出（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，參數實時自動優化；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
42型步進系統（兩相四線）
步進系統輸入電壓要求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4，轉動慣量34g.cm2。
（3）執行機構
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、參數互鎖等保護功能。
配套三相異步電動機(380V/△)：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
配有搶答器、音樂噴泉、裝配流水線、十字路口交通燈、自動送料轉車、四節傳送帶、三層電梯控制、機械手控制、天塔之光控制、多種液體混合裝置控制、數碼顯示控制、水塔水位控制等實驗掛箱的使用和編程，實現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，當溫度下降時PWM斬波電路可控制其加熱。通過PID調節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，以便實現閉環控制。
14、電子技術實訓套件要求：
（1）線路板尺寸：≥120mm×200mm的單層印刷電路板，印刷線路板厚度≥2mm；
（2）印刷線路板的正面印刷：正面需用白底黑字清晰的繪制出電路的原理圖，印刷線路板上方居中位置標明套件名稱，左下角標明套件編號；
（3）印刷線路板的反面制作：印刷線路板線寬3mm，焊接元器件焊盤為φ6mm，開孔φ2mm并加鉚釘以延長其使用壽命。印刷線路板必須正反面均有阻焊層；
（4）每塊印刷線路板四個角上安裝4個印刷線路板塑料固定件，板子之間可以層疊；
（5）套件包含直流電源與三極管靜態工作點的測量、單相半波、電容濾波、穩壓管穩壓電路、負載變化的單相半波、電容濾波、穩壓管穩壓電路、單相橋式整流、電容濾波電路、單相橋式整流、電容濾波、穩壓管穩壓電路、鎳鉻電池充電器電路、單相橋式整流、RC濾波電路。
15、工業互聯網實訓套件
（1）邊緣網關
智能工業通訊網關，在穩固的標準RISC平臺設計基礎搭配無線通訊方式，多種通訊協議的支持以及云端整合。是一款基于RISC架構的智能無線工業網關，具備開放且穩健的平臺設計，支持以太網有線通訊及WIFI/3G/GPRS/4G無線通訊方式，兼容多種工業標準通訊協議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)
要求多協議支持 (Taglink軟件): Modbus/RTU, Modbus/TCP, IEC-60870/104, DL_645
Cortex A8 800MHz (TI AM3352)
256MB DDR3L RAM
2 x Micro-SD 插槽 (內置1GB SD image卡)
1 x USB 2.0
2 x 10/100MB 以太網接口
4x RS-232/485 獨立串口
RT Linux V3.12
（2）工業互聯網平臺
要求平臺將數據接入、數據分析、數據存儲、數據應用、數據轉發等云端能力以輕量化部署的方式下沉到邊緣，可離線自治，亦可組成云邊協同的方案，提供云邊協同的一致化管理和服務；支持跨OS輕量化部署，性能較傳統SCADA軟件提升十倍；技術架構靈活開放，南向設備數據采集和數據庫接入協議、數據處理算子、北向數據轉發規則均可支持插件化開發和部署，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、協議適配要求：支持常用的工業協議，支持協議定制，支持協議采用插件化的方式擴展。
2、數據采集要求：支持采集設備數據、消息中間件數據、數據庫數據等多種數據源的數據。
3、設備管理要求：支持設備狀態監控，物模型管理以及設備影子等功能。 
4、數據處理要求：支持在邊緣端對數據進行清洗過濾，有效數據上云；支持數據處理插件化擴展。
5、遠程運維要求：支持多操作系統的OTA升級、應用倉庫管理，支持設備進程及應用管理 。
6、云邊協同要求：支持邊緣端與云端應用、數據、服務協同，支持邊緣離線自治。 
7、規則轉發要求：支持豐富的數據源和轉發目標，支持自定義轉發格式，支持數據轉發插件化擴展。
8、可視化要求：支持2D報表可視化以及3D數字孿生可視化，支持低代碼自定義炫酷報表。
15、配套資料要求
配套資料包括實訓指導書、樣例程序、可編程控制器視頻教程等。

·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-△啟動自動控制線路
5.接觸器聯鎖的正反轉控制線路
6.按鈕聯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；
3.音樂噴泉控制；
4.裝配流水線控制；
5.十字路口交通燈控制；
6.自動送料轉車控制；
7.四節傳送帶控制；
8.三層電梯控制；
9.機械手控制控制；
10.天塔之光控制；
11.多種液體混合裝置控制；
12.數碼顯示控制；
13.水塔水位控制；
14.溫度PID控制
（三）觸摸屏組態及應用
1、觸摸屏認知與選型
2、觸摸屏組態軟件實訓
3、觸摸屏網絡配置與組態
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數字量方式多段速控制
11、基于PLC模擬量方式變頻開環調速控制
12、基于PLC PROFINET通信方式的變頻開環調速
13、PLC之間PROFINET網絡通信
14、工業網絡創新控制實訓
（八）工業互聯網控制實訓
1、認識PLC與總線及硬件接口和通訊協議
2、安裝調試PLC與總線和智能網關硬件
3、環境數據采集和配置
4、網關與工業互聯網云平臺軟件進行連接及通訊
5、網關IP地址和采集數據配置
6、工業互聯網云平臺軟件的常規功能設置
7、工業互聯網云平臺軟件傳輸數據接口配置
8、工業互聯網云平臺軟件輸入和輸出確定
9、工業互聯網云平臺軟件自動采集數據配置

·配置清單