一、概述
网络型PLC可编程控制器综合实训装置(变频+电气控制+触摸屏)是一种针对PLC技术及应用课程的先进教学设备,适用于机电一体化技术专业和生产工厂自动化技术专业的学生进行专业技能和综合技能的训练。该装置结合了西门子、三菱、欧姆龙等知名品牌PLC控制器,以及变频调速和触摸屏技术,为学生提供了一个全面的学习环境。
二、装置特点
组件式结构:装置采用组件式结构,方便更换实验模块,为扩展功能和新实验开发提供了便利。
接近工业现场:实验对象形象逼真,接近工业现场的实际应用,有助于学生快速适应现场工作。
功能强大:采用西门子S7-1500可编程序控制器,性能优越,组合灵活,可组成不同控制系统。
动态跟踪教学:通过组态棒图和MCGS工控组态软件,实现实验动态跟踪教学,提高教学效果。
实验项目全面:涵盖数字量、模拟量、变频调速、触摸屏、网络通讯及电气控制等多种实验项目。
网络通信实验:支持PLC主机的网络通信实验,包括直接通信和N:N通信等多种实验方式。
仿真实训教学:通过虚拟环境实时显示PLC运行状态,提供编程训练、程序编写测试等功能。
三、技术性能
电源:输入电源为三相四线(或三相五线)380V±10% 50Hz,输出电源具有漏电保护、过载保护和短路保护功能。
输出电压:三相四线380V输出,由三只电压表指示输出电压。
直流电源:提供±12V/1A直流稳压电源输出等功能。
工作环境:温度-10℃~+40℃、相对湿度<85%(25℃)、海拔<400m。
容量与重量:装置容量<1KVA,重量<110Kg。
外形尺寸:装置外形尺寸为1600mm×700mm×1600mm。
安全保护:具有漏电压、漏电流保护装置,符合国家标准要求。
四、基本配置及功能
该装置由控制屏、实训桌、主机实训组件、实训模块(含丰富的工业现场设备模拟实训对象)、变频器挂箱、触摸屏挂箱、交直流电机、总线单元、通信模块、电机导轨、测速机构等组成。具体配置及功能如下:
控制屏:包括交流电源控制单元、定时器兼报警记录仪、直流电源及直流电压/电流表等部分。交流电源控制单元提供电源保护功能;定时器兼报警记录仪具有时间设定、报警和切断电源等功能;直流电源及直流电压/电流表用于输出控制信号和测量信号。
主机实训组件:采用西门子S7-1500 PLC控制器,集成多种功能模块,包括DI/DO、AI/AO等模块,支持多种通讯协议。同时提供编程软件和组态软件,方便学生进行编程和调试操作。
实训模块:提供多种实训模块,包括数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块、变频器控制模块、触摸屏控制模块等,方便学生进行各种实验和实训操作。
变频器挂箱:采用知名品牌变频器,提供多种调速方式和控制方式,方便学生进行变频调速实验和实训操作。
(二)实训挂箱
序号 | 编号 | 控制对象实训模块 | 实训教学目标 |
1 | SX1 | 抢答器/音乐喷泉 | 通过对抢答系统中各组人员抢答时序的监视和控制,掌握条件判断控制指令的编写方法;通过对音乐喷泉控制系统中“水流”及音乐的循环控制,掌握循环指令的编写方法。 |
2 | SX2 | 装配流水线/十字路口交通灯 | 通过对“生产流水线”顺序加工过程及十字路口交通灯路况信号控制,掌握顺序控制指令的编写方法。 |
3 | SX3 | 水塔水位/天塔之光 | 通过对“水塔水位”和“储水池水位”变化过程的判断,了解简单逻辑控制指令的编写方法。通过对天塔之光闪亮过程的移位控制,掌握移位寄存器指令的编写方法。 |
4 | SX4 | 自动送料装车/四节传送带 | 通过对传送带启停、传送状态的控制和对货物在自动送料装车系统中流向、流量的控制,掌握较复杂逻辑控制指令的编写方法。 |
5 | SX5 | 多种液体混合装置 | 通过对“液体混合装置”中不同液体比例及液体混合时搅拌时间的控制,掌握条件判断指令及各种不同类型的定时器指令的编写方法。 |
6 | SX6 | 自动售货机 | 通过用用户投币数目的识别和自动售货机中各种“货物”的进出控制,掌握各种计数器指令及比较输出指令的编写方法。 |
7 | SX7 | 自控轧钢机/邮件分拣机 | 通过对自控轧钢机和邮件分拣机材料(“钢锭“邮件”)来料数量、来料类别识别及对各种执行器(例如“电机”)启停时序的控制,掌握数值运算指令及中断指令的编写方法。 |
8 | SX8 | 机械手控制/自控成型机 | 通过对机械手停留“位置“及自控成型机各方向“液缸位置”的控制,掌握一个完整工业应用系统中的较简单逻辑控制程序的编写能力。 |
9 | SX9 | 加工中心 | 通过对加工中心中各方向“电机”运行方向及“刀库”进出刀、换刀过程的控制,掌握一个完整工业应用系统中的较复杂逻辑控制的编写能力。 |
10 | SX10 | 四层电梯 | 通过对一个完整的四层电梯模型的综合控制,初步掌握PLC控制系统的分析、I/O分配、设计I/O接线图、接线、编程、调试等工作过程的综合知识。 |
11 | SX11 | 步进电机/直线运动:(实物)步进电机系统由驱动电路、步进电机、刻度盘、指针等组成;直线运动系统由电机、同步带、光电传感器、导轨、移动块等组成。 | 通过利用PLC对步进电机及直线运动实物模块的控制,初步了解步进电机方向、拍数的控制及直线运动检测、定位控制。 |
12 | SX12 | 自动洗衣机/电镀生产线 | 通过对洗衣机进出水时间、洗涤流程及电镀生产线中物块侵入不同溶液的时间、方式、先后顺序的控制,掌握多点PLC控制系统的综合应用能力。 |
13 | SX13 | 直流电机控制/温度控制(模拟量控制) | 通过对直流电机系统中脉冲信号采集、转速控制(电压量)及温度控制系统中的温度参数的控制,掌握高速计数器指令、模拟量处理指令、PID指令的使用。 |
14 | WK1 | 典型电动机控制实操单元:施耐德交流接触器3只;时间继电器1只,3个按钮,3只交流指示灯,2只热继电器,元器件配置专用底座。 | 掌握一般强电系统的安装和调试工作过程知识,实现PLC方式的电机典型运行控制;掌握安装和调试PLC电气控制系统的有关知识。 |
15 | WK2 | 网孔板 | 学会电气控制系统中各元器件的布局规划、安装、调试过程知识。 |
16 | BP1 | 变频器实训组件:配置西门子MM420 0.37KW变频器,带有RS485通信接口及BOP操作面板 | 初步具有综合应用变频器的能力,了解变频调速在实际中的应用,掌握变频器与PLC之间USS通信协议的建立连接方法。 |
17 | CM1 | 触摸屏实训组件:7英寸TPC7062真色彩 | 了解工业触摸屏的功能及使用方法、掌握与PLC之间的通信知识,并掌握复位、置位、交替等功能键、图形(曲线)显示、动态画面跟踪在触摸屏中的实现方法。 |
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(一)电机导轨、光码盘测速系统及数显转速表
电机导轨、光码盘测速系统及数显转速表是该PLC实训装置的重要组成部分。导轨的设计保证了电机的平稳运行,无应力变形,同心度好,互换性强,电机与编码盘之间的连接同心度精确到±5丝,运行噪声小。导轨上还配备有五位数显转速表,可以实时显示电机的转速。此外,该装置还包括光码盘测速系统和电压反馈信号,以及A、B两个通道的光电编码信号输出,可以完成各种速度开/闭环及定位实训。
(二)三相鼠笼异步电机
该装置还配备了一台三相鼠笼异步电机,型号为交流380V/△。这种电机在工业控制系统中应用广泛,性能稳定可靠,适合用于各种控制实训项目。
(三)实训桌
实训桌采用铁质双层亚光密纹喷塑结构,桌面为防火、防水、耐磨的高密度板。桌面上还设有两个大抽屉(带锁),可以方便地存放工具和资料。此外,实训桌还配备了电脑桌联体设计,造型美观大方。
(四)实训项目
该PLC实训装置的实训项目非常丰富,包括PLC基本技能实训、PLC模拟控制应用实训、PLC实物控制实训以及PLC、变频器和触摸屏综合应用技能实训等。具体实训项目包括数码显示控制、抢答器控制、天塔之光控制、音乐喷泉控制、十字路口交通灯控制、水塔水位控制、自动送料装车系统控制等二十多项内容。这些实训项目可以帮助学生更好地理解和掌握PLC控制技术,提高实际操作能力和解决问题的能力。