工业自动化通讯网络实验装置

工业自动化通讯网络实验装置

一、产品概述
“工业自动化通讯网络实验装置”创新性地突破了传统网络教学实验模式，紧密贴合当前工业网络架构的实际现状，将现代企业中广泛采用的“现场控制层”、“过程监控层”及“企业管理层”三层网络体系清晰、直观地呈现于学生面前。通过完成一系列网络实验，学生可深入理解现代企业网络层次结构与通信机制。本工业自动化通讯网络实验装置还具备强大的外围设备扩展能力，可无缝挂接工业全数字直流/交流调速系统实验台、实物模型对象等，真正实现多功能、一体化实验平台，具有结构合理、功能完善、可靠性高和性价比突出等优势。

二、系统特点

1. 控制屏正面面板依据现代企业三层网络结构精心布局，直观展示“现场控制层”、“过程监控层”与“企业管理层”，层次分明，便于学生从整体上把握工业自动化通讯网络的架构与运行逻辑。

2. 实验平台采用全开放式硬件设计，用户可根据教学或研发需求灵活增补新设备，所有实验源程序完全开放，支持使用者自主修改、功能拓展和二次开发。

3. 本工业自动化通讯网络实验装置具备高度扩展性，其工业以太网和PROFIBUS-DP总线可兼容并挂接符合该协议的第三方硬件设备，充分满足多样化的教学和科研需求。

三、技术性能

1. 输入电源：单相AC 220V±10%，50Hz

2. 工作环境：温度-10℃～+40℃，相对湿度＜85%(25℃)，海拔＜4000m

3. 整机容量：＜1kVA

4. 外形尺寸：187.3cm×72.5cm×162.2cm

本装置严格对应三层网络模型：

• 企业管理层（位于工业以太网之上）：配备两台PC机，分别作为工程师站和操作员站，负责硬件组态、编程及整体运行监控；

• 过程监控层（工业以太网与现场总线间）：实现对现场设备的控制与数据通信；

• 现场控制层（现场总线以下）：执行实际现场操作与I/O信号处理。

四、系统配置

1. S7-300 PLC：包括CPU315-2DP主机（128KB RAM，集成PROFIBUS-DP及MPI接口）及CP343-1工业以太网通信模块；

2. S7-200 PLC：包括CPU224主机（8KB程序存储，集成14DI/10DO），配套EM277模块以接入PROFIBUS-DP总线；

3. 触摸屏：西门子TP170A，5.7英寸黑白屏，支持RS232/RS485/PROFIBUS-DP通信；

4. 分布式I/O：ET200M系列，含IM153接口模块、SM323（16路DI/DO）、SM331（8路AI）、SM332（4路AO）；

5. 交流变频器：西门子MICROMASTER 420，带PROFIBUS-DP通讯模块及操作面板；

6. 电机：0.37kW三相异步电动机，作为变频器负载；

7. 通讯网卡：CP5611，用于工控机连接PROFIBUS/MPI网络，支持主从站通讯及S7协议。

五、实验项目
本工业自动化通讯网络实验装置支持以下实验内容：

1. 西门子S7-200 PLC编程训练

2. 西门子S7-300 PLC编程与实践

3. 交流变频器参数设置与操作

4. 触摸屏组态与编程

5. WinCC工控组态软件开发

6. 分布式I/O控制实验

7. 总线通信控制变频器运行

8. 主-从站数据交换与通信调试