TWB-228型工業數字化網絡控制實訓平臺

一、 產品概述

裝置結合當前我國工業自動化應用技術及器件技術的發展，充分考慮實用性、先進性。裝置采用模塊式結構，實訓掛箱包含PLC主機掛箱、變頻器掛箱、觸摸屏掛箱、PLC模擬負載掛箱、步進控制系統、伺服控制系統及豐富的驗證演示裝置。實訓內容包括PLC的基礎實訓、PLC綜合實訓，變頻器的認識、操作、參數設定及通訊實訓，觸摸屏的認識、操作、應用實訓，伺服控制的認識、操作、應用實訓、步進電機擴展、數據采集、數據顯示、鍵盤控制、定時器、接口實訓等，實訓項目豐富、綜合性強、緊跟工業自動化發展潮流。

二、產品特點

   1、模塊式結構，掛箱更換方便，便于組織各種實訓項目及擴展新的實訓功能。

   2、適合就業前及崗前綜合技能訓練，適合高級工技能培訓考核。

   3、能進行小型工程項目設計、設備選型、安裝調試、操作模擬。

   4、只需三相四線交流電源即可投入使用，實訓資源豐富、綜合性強，有效節約實訓用房。

   5、安全性高，除配備電壓型和電流型漏電保護器外，裝置設有單片機全程監控的過載或短路軟截止保護功能，確保設備和人身安全。

三、設備特點

1. 實訓建設理念為一次性建設，本設備采用通用型寬展口，所有主機的I/O口都可通過光電隔離轉接模塊引出（保護主機元件），可以用于插接式訓練，也可進行線接式實操訓練。

2. 在主機選型S7-1200系列PLC再，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區進行實訓，由簡到繁的學習理念讓學生容易接受，學習起來更加得心應手。

3. 采用模塊組合式結構，含開關量、模擬量、變頻調速、觸摸屏、通信模塊等，配套MCGS工控組態監控軟件，實現仿真化、信息化實訓教學。

4. 項目實訓模塊：利用目前典型的可編程控制器及總線技術完成對工業生產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.了解PLC的以太網通訊的結構和特點，了解PLC的Profibus-DP總線通訊的結構和特點；

6.了解PLC的數字量輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊的使用方法；

7.掌握PLC的基本編程方法以及熟練使用基本的編程語言；

8.掌握觸摸屏的組態編程方法；

9.掌握PLC與變頻器、觸摸屏的通訊；

10.熟練使用PLC及各種電氣配件組成PLC控制系統；

11.熟練使用PLC及模擬實物控制對象組成各種復雜的控制系統；

12.熟練完成PLC與PLC之間的以太網通訊測試實驗；

13.熟練完成PLC與變頻器通過Profibus-DP總線組成變頻調試控制實驗；

14.掌握PLC實訓教學課程APP軟件的使用；

四、技術性能

1. 輸入電源：三相四線（或三相五線）～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：＜0.5kVA

4. 重    量：100kg

5. 外形尺寸：1400mm×700mm×1850mm

6. 安全保護：具有漏電壓、漏電流保護裝置，安全符合國家標準

五、基本配置及功能

實訓裝置由S7-1200單元、變頻調速單元、小車運動控制單元、實訓組件、電工基礎實訓單元二維絲桿控制單元、觸摸屏單元、以太網交換機、交流電機等組成。

1. S7-1200單元

S7-1200單元主要由主機1214C和信號轉接板組成。

主機1215C,工作存儲器125 KB；工作電源24VDC，自帶DI14/DQ10，板載 DI14 x 24VDC 漏型/源型，板載 DQ10 x 24VDC ；板載 6 個高速計數器和2個脈沖輸出；支持3 個用于串行通信的通信模塊，6 個用于 I/O 擴展的信號模塊；運行速度0.04 ms/1000 條指令；具有2 個 PROFINET 端口，用于編程、HMI 和 PLC 間數據通信。

光電隔離轉接模塊，將主機I/O信號插座轉接，保護主機元件，便于學生實訓接線；所有插座均可接插，實現設備的通用性。

2. 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1200主機以太網通訊，控制和顯示各單元的運行狀態。

3. 以太網交換機

以太網交換機采用非網管型工業以太網 10/100MBIT/S交換機，自帶5個雙絞線端口，RJ45 接口；用于構建小型星形和總線形拓撲結構；自帶LED診斷顯示，供電電源DC 24V 。

4. 變頻調速單元

變頻調速單元采用西門子SINAMICS 系列G120C變頻器，輸出功率0.55KW。集成RS-485通訊接口，提供BOP操作面板；具有線性V/F控制、平方V/F控制、可編程多點設定V/F控制，磁通電流控制、直流轉矩控制；具備過電壓、欠電壓保護，變頻器、電機過熱保護，短路保護等。

5. 小車運動控制單元

主要由運動小車（直流電機驅動）、同步帶輪傳動機構、直流電機、光電傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、行程開關等組成，通過傳感檢測、PLC編程，實現運動距離測量、傳動控制、鍵值優化比較行走控制、定向控制、定位控制、報警運行控制、點動控制、位置顯示控制等，能實現小車的精確定位。該系統外觀精美，體積緊湊，重量輕。

6. 二維絲桿控制單元（西門子V90伺服控制驅動及步進電機驅動）

二維絲桿控制單元主要由西門子V90伺服控制驅動和協雷賽步進驅動組成。

伺服驅動用于控制Y軸絲桿，采用交流伺服驅動，工作電壓AC220V，輸出功率200W。采用數字信號處理器（DSP）作為控制核心，智能功率模塊（IPM） 內部集成了驅動電路,同時具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護電路，具有較強的溫度、濕度、振動等環境適應能力和很強的抗干擾的能力；支持位置、速度和力矩三種方式對伺服馬達進行控制。

步進驅動用于控制X軸絲桿，采用直流伺服驅動，工作電壓DC24V，輸出功率35W；內部集成控制電路和功率電路，具有自檢線圈和短路保護等功能。

7. 實訓組件

實訓組件主要由電源掛箱虛實結合掛箱，掛箱區域采用開放式結構可根據需求增加不同掛箱。

電源掛箱提供AC380V、AC220V、DC24V電源，為實訓掛箱和電機實訓單元提供動力源；設有啟動停止按鈕，各相電源工作指示，具有過流、過壓、短路等保護。

實訓結合掛箱用于虛擬仿真實訓，此掛件通過RS-232和PC計算機通訊，可在計算機顯示器上實時呈現仿真畫面。

8. 電工基礎實訓單元

電工基礎實訓單元主要由交流接觸器、中間繼電器、時間繼電器、按鈕等組成，用于電機正反轉、星三角轉換、啟停自鎖等實訓。

9. 三相交流電機

交流額定電壓380V/△接法，轉速1400轉/min，功率180W，頻率50HZ，絕緣等級E級。

10.西門子教學仿真軟件1套：

要求采用三維仿真技術而研制的大型仿真實訓軟件，涵蓋了PLC實訓仿真的全部模塊。具有職業性、情境性、交互性、工藝性和智能性。實訓單元總共包含幾十個典型的實訓項目，每個實訓單元又根據需要安排了場景展示、語音視頻電路原理講解、仿真實訓操作、器件檢測、接線實操、線路檢查、故障排查、通電試車等若干實訓任務，以便操作者循序漸進地得到訓練。

PLC仿真實訓軟件要求包括基本指令、應用指令、順序控制指令：

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

1、電動機啟?？刂瓢ǎ簩嵱栆?、實訓器件、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習內容包括兩地控制電路的編程方法，學會實際控制設計PLC的外圍電路，學會分局實際控制要求設計簡單的梯形圖等。

（2）實訓器件：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位置，用于訓練學生對器件及電路的了解。電路上要有相應的符號，器件拖拽錯誤器件會拖拽不上去并會有相應的聲音顯示。

（4）I/O分配：軟件中有I/O分配地址和電路圖，將鼠標點到分配地址資源后會有相應的事物圖片展示，用來讓學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型圖和相應的符號，學生根據所學知識用鼠標將符號拖拽到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前應連接的電路，用鼠標點擊連接此線的兩觸點中的一個觸點，然后拖動鼠標，找到另一個觸點并點擊，若正確將出現連接線，不正確此線消失，只有當該連線連接正確后，才能進行下一條線的接線操作。如果接線中出現困難可點擊“答案”按鈕，點擊后將出現已完成的接線圖，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：以仿真實訓方式實現。通電后，可按照操作步驟按下相應開關，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。

11.維修電工仿真教學實訓軟件1套：軟件主要功能：

（1）、元器件庫

1、軟件應能提供常用低壓電器元器件庫：開啟式負荷開關、組合開關、低壓斷路器、封閉式負荷開關，熔斷器，按鈕、行程開關、萬能轉換開關、主令控制器等主令電器，交流接觸器、直流接觸器、中間繼電器、時間繼電器、熱繼電器、電流互感器、電壓互感器、速度繼電器等繼電器及自耦變壓器、電阻器、三相異步電動機等。

2、用戶可以自行增加元器件，自定義元器件。

3、提供上述常用低壓電器元器件的常見類型圖片，詳細的文字說明，包括型號及含義、結構、符號、工作原理、選用方法、常見故障及處理方法等。

(2)、工具、儀器儀表庫

1、軟件應能提供常用操作工具、儀器儀表庫：常用一字、十字螺絲刀（手動、電動），剝線鉗、尖嘴鉗、老虎鉗、電工刀，手電鉆、手鋸、彎管器、切管器、梯子（直梯、人字梯）、鐵榔頭、彎管彈簧、PVC管子剪刀等常用工具；萬用表、鉗形電流表、兆歐表、轉速表、電橋、驗電器等常用儀器儀表。

2、用戶可以自行增加工具、儀器儀表。

3、提供上述常用工具、儀器儀表的常見類型圖片，詳細的文字說明，包括外形、結構、工作原理、使用方法及注意事項等。

(3)、線路連接與檢測

1、提供一個用戶可以任意練習接線的環境，用戶可在沒有電路圖的情況下連接自己設計的電路，且可進行線路檢測、通電模擬調試等。

2、根據所提供的電氣控制線路圖，用戶可根據所用負載的參數要求，從元件庫中選擇所需的元器件，并在規定的控制線路板上，按工藝要求安裝元器件。

3、當元器件選擇有誤時，軟件能夠給予提示，允許操作者再進行1-2次重新選擇的機會，若再有誤，則提供正確的選擇。

4、軟件要支持自動完成元器件布置，且元器件布置完成后，要有相應的提示。

5、根據所提供的電氣控制線路圖，用戶可根據所用負載的參數要求，選擇所需的導線（線徑和線色），主電路和控制電路線色要有所區分。

6、軟件要提供輔助接線功能，用戶可根據提示等方式連接線路。

7、用戶可按電氣控制線路圖的工藝要求連接導線，導線連接錯誤時，軟件能夠給予提示，由用戶重新連接，另外，應提供線號的顯示。

8、軟件要支持自動完成線路連接，且線路連接完成后，要有相應的提示。

9、軟件要能模擬真實情境進行通電調試，展示通電過程（通電、驗電、運行、斷電），在不連接電動機等負載時，用戶按下操作按鈕后（點擊相應按鈕），可以方便觀察各電器元件的工作狀態切換情況（有醒目的變化），用萬用表、驗電筆等檢測負載；當連接上電動機后，用戶按下操作按鈕后（點擊相應按鈕），可以方便觀察各電器元件的工作狀態切換（有醒目的變化）、電動機工作情況，以便進行電器元件接線正確性驗證。

(4)、設置故障與維修

1、可用軟件中已有的正確控制線路，設置線路故障( 模擬元器件故障、線路斷線等故障)。

2、故障設置完畢后，界面應有故障個數提示。

3、用戶可選擇檢測所需的工具、儀器儀表。

4、可通過模擬試驗，觀察控制線路的故障現象。

5、故障檢測方法應支持電阻測量法、電壓測量法。

6、軟件要能限制排除故障的錯誤次數。

7、當用戶排除任意一個故障后，界面應能提示已排除故障數及剩余故障數。

8、故障全部排除后，界面應能提示故障全部排除。

9、故障全部排除后，用戶可模擬通電調試，檢驗控制線路工作是否正常。

(5)、典型案例庫

軟件內置典型的電氣控制線路安裝、檢測、維修功能，主要類型如下：

1、三相籠型異步電動機點動正轉控制線路；

2、三相籠型異步電動機連續正轉控制線路；

3、三相籠型異步電動機連續與點動混合正轉控制線路；

4、三相籠型異步電動機正反轉控制線路（接觸器聯鎖、按鈕聯鎖、接觸器按鈕雙重聯鎖）；

5、位置控制及自動往返控制線路；

6、三相籠型異步電動機順序起動同時停止/M2先停止/逆序停止控制電路；

7、三相籠型異步電動機降壓起動線路（串電阻、星三角、延邊三角形）；

8、三相籠型異步電動機制動控制線路（能耗制動、反接制動、電容制動）；

9、多速異步電動機控制線路（雙速、三速）；

10、兩地控制接觸器自鎖正轉控制線路；

11、三相異步電動機其它綜合性實訓控制線路等。

(6)、運行環境

支持TCP/IP協議，操作系統中文版win7/WIN 10。

(7)、教學資源

電工電拖實訓部分試驗：

異步電動機手動單向運轉控制試驗

異步電動機電動控制試驗

異步電動機自鎖控制試驗

具有過載保護自鎖控制試驗

異步電動機單向點動啟動控制試驗

異步電動機兩地控制試驗

異步電動機連鎖正反轉控制試驗

正反轉點動、啟動控制試驗

雙重聯鎖正反轉控制試驗

自動往返控制試驗

電機延時啟動控制試驗

自動順序啟動控制試驗

電工照明實訓部分

單級開關控制電路試驗

觸摸開關控制電路試驗

感應開關控制電路試驗

聲控開關控制電路試驗

單級開關串聯控制電路試驗

單級開關混聯控制電路試驗

白熾燈并聯電路試驗

白熾燈混聯電路試驗

日光燈混聯電路試驗

單相電度表直接安裝電路

單相電度表間接安裝電路

(8)、要求：

◆1、在開始界面顯示校方logo及學校名稱。（提供軟件截圖）

2、界面分為介紹提示區、檢測維修區、教學案例區、接線操作區和典型案例區。

3、需包含元器件介紹，布線原則，手工布線，自動布線、運行演示等功能菜單，并合理設置返回按鍵。

4、元件介紹中，需包含：刀開關、按鈕、組合開關、行程開關、斷路器、熔斷器、電流互感器、自耦變壓器、交流接觸器、熱繼電器、時間繼電器、三相異步電動機、單相電度表等元件，并有相應的元件圖形和說明。

5、手工布線模塊中，進入響應的試驗后，能夠進行虛擬布線，元件、接點顯示清晰。并有提示引導。

6、自動布線模塊中，點擊相應的試驗案例開始按鈕后，軟件能夠自動布線。

7、運行演示模塊中，對接線內容能夠

進行試驗運行，原理圖和接線操作聯動。操作區器件狀態變化后，相應的原理圖符號做出相應的響應。并設有開始接線、暫停、返回按鍵。

8、在運行演示模塊中，在接線正確的情況下，操作圖中的模塊能正常運轉。原理圖和操作圖上的功能能實現虛擬動作。

9、提供資源管理工具，可以收藏資源，自由上傳資源，并使用自定義標簽進行管理，用戶可以對資源進行評分，所有資源可以根據需求，按照評分、瀏覽次數、收藏次數、發布時間進行排序。

六、實訓項目

PLC基本技能實訓

MCGS組態棒圖實驗教學,利用已編輯好組態棒圖,對以下任何實驗進行動態跟蹤教學實驗針對實驗項目的具體要求，學生自行編輯組態棒圖進行實驗。

PLC模擬控制應用實訓

（一）PLC基本技能實訓

1.PLC認知實訓（軟硬件結構、系統組成、基本指令練習、接線、編程下載等）

2.PLC仿真實訓

（二）PLC模擬控制應用實訓

3.數碼顯示控制

4.搶答器控制

5.天塔之光控制

6.十字路口交通燈控制

7.水塔水位控制

8.自動送料裝車系統控制

9.四節傳送帶控制

10.裝配流水線控制

11.多種液體混合裝置控制

12.自控成型機控制

13全自動洗衣機控制

14.電鍍生產線控制

15.自控軋鋼機控制

16.郵件分揀機控制

17.自動售貨機控制

18.機械手控制

19.三層電梯控制

20.四層電梯控制

21.加工中心控制

PLC實物控制應用實訓

22.直線運動位置檢測、定位控制

23.步進電機定位控制

24.步進電機的速度控制

25.步進電機的正反轉控制

26.伺服電機定位控制

27.伺服電機的速度控制

28.伺服電機的正反轉控制

29.伺服電機和步進電機的綜合控制

典型電動機控制實操實訓

30.三相鼠籠式異步電動機點動和自鎖PLC控制

31.三相鼠籠式異步電動機聯動正反轉PLC控制

32.三相鼠籠式異步電動機帶延時正反轉PLC控制

33.三相鼠籠式異步電動機Y/△轉換起動PLC控制

PLC、變頻器、觸摸屏綜合應用技能實訓

34.變頻器功能參數設置與操作

35.變頻器報警與保護功能

36.外部端子點動控制

37.變頻器控制電機正反轉

38.多段速度選擇變頻調速

39.變頻器無級調速

40.基于外部模擬量(電壓/電流）控制方式的變頻調速

41.瞬時停電啟動控制

42.PID變頻調速控制

43.PLC控制變頻器外部端子的電機正反轉

44.PLC控制變頻器外部端子的電機運行時間控制

45.基于PLC數字量控制方式的多段速

46.基于PLC模擬量控制變頻開環調速

47.基于PLC通信方式的變頻器開環調速

48.基于PLC通信方式的速度閉環控制

49.基于PLC模擬量方式的變頻器閉環調速

50.基于觸摸屏控制方式的基本指令編程練習

51.基于觸摸屏控制方式的LED控制

52.基于觸摸屏控制方式的溫度PID控制

53.PLC、觸摸屏與變頻器通信控制

54.基于MCGS的485總線網絡通信技術

網絡通訊綜合實訓

55. PLC與變頻器RS485通訊實訓

56. PLC、觸摸屏與變頻器通信控制

57. PLC主機之間PROFIBUS -DP通訊實訓

58. PLC主機之間PROFINET通訊實訓

59. PLC、變頻器、觸摸屏組網綜合應用實訓

伺服及步進綜合實訓

60.步進驅動器的參數設置

61.步進電機的控制

62.步進電機的PLC開環控制

63.編碼器的使用

64.基于編碼器的步進電機閉環控制

65.交流伺服驅動器的參數設置

66.交流伺服電機的閉環控制

67.溫度控制器的調試及熱電阻的使用

68.基于熱電阻的PLC溫度控制

69.傳感器的使用

70.基于傳感器的PLC位置控制

71.多臺PLC主、從站通信