PLC可编程控制器及单片机开发系统、自动控制原理综合实验台

KCPLC-01C型PLC可编程控制器及单片机开发系统、自动控制原理综合实验台

 一、设备特点

1、本实验台采用组件多结构  更换实验模块便捷，如需扩展功能或开发新实验，只需添加实验挂箱即可，永不淘汰。

2、双口接线法  PLC主机与实验挂箱之间的连接即可采用自锁紧接插线单线逐点连接，以提高动手动脑能力，加深了解PLC的结构功能，又可通过排线一次性连接，以提高实验连接速度，与单一连接法相比具有绝对优越性。

3、实验对象形像逼真，接近工业现场的实际应用，通过本实验装置的训练，学生很快就能适应现场的工作。

4、采用西门子S7-1200系列可编程控制器，功能强大，性能优越，采用模块化设计，组合灵活。

5、组态棒图教学 采用MCGS工控组态软件，所有实验都已编辑出形象直观、动感强、教学效果好的组态棒图，进行实验动态跟踪教学。

二、装置构成

1、PLC可编程控制器实验台：提供三相电源，直流稳压电源及安全保护装置

2、PLC可编程控制器实验装置(挂箱规格：40×24×6 cm3)：

（1）PLC001 交通信号灯PLC自动控制实验挂箱       

（2）PLC002 搅拌器的PLC自动控制实验挂箱              

（3）PLC003 LED数码管显示PLC自动控制实验挂箱（实物）  

（4）PLC004 四层电梯的PLC自动控制实验挂箱（实物）

（5）PLC005 加工中心刀具库选择控制实验挂箱（实物） 

（6）PLC006 艺术彩灯造型的PLC控制实验挂箱 

（7）PLC007 电机的自动控制实验挂箱（实物） 

（8）PLC008 步进电机的PLC控制实验挂箱（实物） 

（9）PLC009 模拟电视发射塔实验挂箱 

（10）PLC010 自动送料装车系统实验挂箱

（11）PLC011 自动售货机实验挂箱

（12）PLC012 自动成型系统实验挂箱 

（13）PLC013 水塔自动供水系统实验挂箱 

（14）PLC014 邮件自动分拣系统实验挂箱 

（15）PLC015 自动洗衣机系统实验挂箱  

（16）PLC016 电镀系统实验挂箱

（17）PLC017 继电器控制实验挂箱（一）

（18）三相鼠笼电动机380V Y /△接法

（19）基础实验挂箱

3、PLC可编程控制器操作桌

4、编程应用软件

5、仿真教学软件

6、工控组态软件

7、PLC可编程控制器（接口都已引到面板）及转接通迅电缆。

8.综合型单片机实验系统

三．总体要求

1.所有单片机硬件实验电路模块都必须集成在一个实验电路主板上，完成所有的实验项目。

2.实验箱体采用铝木合金组合材料,ABS塑料包角。                               

3．能配置单片机和PC机组态综合应用接口，PC机与单片机实时通信，在组态界面上实时显示单片机测控的各项参数；

4.测量功能：虚拟示波器、常用信号源。

5.整机具有独立自主知识产权，无任何侵权项。

四．单片机硬件电路组成

1.基础接口电路

（1）多路定时计数器8253A。

（2）可编程并行输入/输出接口8255。

（3）可编程键盘显示接口8279

（4）可编程串行通信接口16C550

（5）单片机系统简单I/O口扩展电路74LS273/74LS244。

（6）看门狗电路MAX813

2. 人机接口电路

（1）8位LED发光管输出显示

（2）8位开关量输入模块、8位开关量输出模块。

（3）8个独立的LED数码管。

（4）4×4矩阵键盘电路。

（5）16×16点阵LED模块，由4个8*8点阵和驱动电路组成。

（6）12864 LCD图形、中文、字符显示模块。

（7）主板集成有带触模屏功能的2.4”TFT 彩色液晶显示屏。

（8）两路带消抖±5V单脉冲产生电路。

（9）1HZ-1MHZ分8路输出固定脉冲发生。

3. 外设执行部件

（1）5V继电器控制、音乐发生器电路。

（2）步进电机20BY及直流电机驱动与控制。

（3）扬声器驱动电路。

（4）蜂鸣器驱动电路。

（5）光电测速模块电路。

4. 通信接口电路

（1）CH375 USB通信模块 ,支持HOST /SLAVE模式。

（2）IRM5000红外无线通信模块

（3）CAN-Bus通信模块，由SJA1000和TJA1050T专用芯片组成。

（4）TCP/IP通信模块，含太网芯片RT8019和32K静态存储器。

（5）RS232/RS485接口应用和电平转换电路。

（6）I2C串行实时日历/时钟PCF8563。

（7）I2C串行键盘显示控制器Zlg7290。

5. 存储器电路

（1）32K静态RAM 62256

（2）串行存储器93C64读写电路

（3）I2C串行存储器24C02应用电路。

（4）IC卡读写（24C01)模块电路。

（5）SST512K FALSH存储器电路。

（6）SD卡读写电路。

6. 数据转换

（1）单路8位数字模拟转换接口DAC0832。

（2）8路8位模拟/数字转换接口ADC0809。

（3）串行8位A/D 转换电路TLC549及其相关电路

（4）串行10位D/A 转换电路TLC5615及其相关电路

（5）ISD1730PY语音录放模块、纸盆式电动扬声器及驻极体话筒。

（6）数字温度传感器DS18B20，用于环境温度检测。

7.单片机模块

 （1）配置全功能51单片机仿真系统，RS232/USB通信方式，不占用微控制器软硬件资源；CPU的口线全开放。

 （2)含STC89C52单片机模块,配在线下载电路和接口。

五．系统软件配置

1.WINDOWS下KEIL C51 软件环境，支持汇编和C语言的编程、编译、链接和源程序级调试和在线下载。

2.Small RTOS(51) 1.12.1vR嵌入式操作系统。

3.在线下载软件：STC_ISP_V479。

4.支持工业组态软件在单片机控制中的应用接口软件。

5.工业组态软件在单片机控制中的应用实验例程

6.视频培训教程。

六．实验资料

1.配套单片机实验指导书。

2.所有实验的KEIL C51及汇编样例的电子档源程序（各样例的电子文件，为KEIL C51及汇编两种格式，该电子文件可直接用于调试）。

3. 单片机各种应用实验，在一个主板上必须实现下列实验：P3输入实验，P1输出实验、DS18B20温度检测实验、LED点阵显示实验、控制交通灯实验、步进电机和直流电机闭环控制实验、串并A/D和D/A转换实验、8279键盘显示实验、1730语音录放实验、LCD显示实验、16C550可编程异步通讯接口实验、RS232/485串行通信实验、USB接口的应用实验、以太网通信实验、CAN总线通信实验、无线红外接口通信实验、I²C总线实时时钟PCF8563、ZLG7290串行键盘、 I²C智能卡应用实验、“看门狗”复位实验、NOR Flash、TFT彩色液晶屏及触摸屏的应用实验；

4.工业组态应用实验：含工业组态软件编程实验、工业组态软件在单片机控制中的应用实验，如数据采集、数字电压表、液体混合、工业顺序控制、电机控制等。

七．技术性能

1、输入电源：三相四线电源，输入时指示灯亮。

2、电源输出：有漏电型保护器、过载、短路保护装置。

A．三相四线380V输出，由三只电压表指示输出电压

B．～220V通过安全插座输出

C．+24V/2A直流稳压输出（数显）

D．+5V/1A直流稳压输出（数显）

E．±12V/1A直流稳压输出（根据装置需求而定）

3、PLC可编程控制器：

西门子：S7-1200. CPU1214C（输入14点，输出10点），配置扩展模块SM1223（8输入/8输出）

4、重量：100Kg

5、外形尺寸：160×75×150 cm

八．基本实验项目

(一)PLC实验：PLC可编程控制器实验系统

1．与、或、非逻辑功能实验                              

2．定时器、计数器功能实验

3．跳转、分支功能实验                               

4．移位寄存器实验

5．数据处理功能实验                                   

6．微分、位操作实验  

7．四层电梯的PLC自动控制实验（实物）                

8．搅拌器的PLC自动控制实验  

9．LED数码官显示PLC自动控制实验（实物）           

10．交通信号灯PLC自动控制实验

11．加工中心刀具库选择控制实验（实物）                 

12．艺术彩灯造型的PLC控制实验 

13．电机的自动控制实验 （实物）                       

14．步进电机的PLC控制（实物） 

15．模拟电视发射塔实验实验                            

16．自动送料装车系统控制实验 

17．自动售货机实验                                    

18．自动成型实验 

19．三相鼠笼式异步电动机点动和自锁PLC控制(实物)      

20．水塔自动供水控制系统实验

21．三相鼠笼式异步电动机联动正反转PLC控制(实物)     

22．邮件自动分拣实验 

23．三相鼠笼式异步电动机带延时正反转PLC控制(实物)    

24．自动洗衣机控制系统模拟实验

25．三相鼠笼式异步电动机Y/△转换起动PLC控制(实物)   

26．电镀过程控制实验 

27．MCGS组态棒图实验教学,利用已编辑好组态棒图,对以上任何实验进行动态跟踪教学实验 

28．针对实验项目的具体要求，学生自行编辑组态棒图进行实验。

（二）、单片机实验系统：

1、单片机I/O口应用实验_ P3.3口输入 P1口输出  

2、单片机I/O口应用实验_工业顺序控制

3、并行I/O接口8255应用                       

4、简单I/O口扩展

5、A/D 转换实验                                

6、D/A转换实验

7、键盘显示控制器8279应用实验                 

8、步进电机控制实验

9、小直流电机调速实验                          

10、电子音响实验

11、继电器控制实验                             

12、数据存贮器扩展实验

13、8031单片机串行口应用实验                   

14、8031串行口应用实验

15、串行接口16C550应用实验                    

16、串行A/D转换器TLC549应用

17、串行D/A转换器TLC5615应用                 

18、单片机双机通信实验

19、USB接口应用实验                            

20、16X16 LED点阵显示实验

21、128 X 64 LCD液晶显示接口实验               

22、数字温度传感器18B20实验

23、看门狗电路MAX708                           

24、I2C总线应用实验

（1）串行E2PROM的读写实验                       

（2）I2C智能卡读写实验

（3）串行键盘显示接口ZLG7290应用实验            

（4）PCF8563串行实时时钟应用实验

25、定时计数器8253A应用实验                   

26、网络接口应用实验

27、CAN总线通信应用实验                        

28、ISD1730语音录放实验

29、红外接口通信实验                           

30、大容量NOR Flash与单片机的接口设计

31、TFT彩色液晶屏及触摸屏的应用                

32、Small RTOS(51) 1.12.1v 使用

 33、直流电机、步进电机闭环控制实验            

34、液晶显示虚拟示波器实验 

  35、工业组态软件编程实验                

36、MCGS工业组态软件在单片机控制中的应用实验      

（1）步进电机控制实验_总线控制               

（2）直流电机控制实验_总线控制

  （3）工业顺序控制实验_位控制                 

（4）数据采集实验_总线控制

（5）数据采集实验_总线控制                   

（6）数字电压表实验

（7）液体混合控制实验                        

（8）交通灯控制实验

37、工业组态软件和微控制器的接口编程实验

     ......无限扩展

（三）、自动控制实验

1、线性系统的时域分析：

（1）典型环节的模拟研究；                     

（2)二阶系统瞬态响应和稳定性;

（3)三阶系统的瞬态响应和稳定性。
 2、线性控制系统的频域分析（伯德图、奈氏图）：

（1）惯性环节的频率特性曲线；                 

（2）二阶闭环系统的频率特性曲线；

（3）二阶开环系统的频率特性曲线；             

（4）频率特性的时域分析。
 3、非线性系统的相平面分析：

（1）典型非线性环节；                         

（2）二阶非线性控制系统：

（3）三阶非线性控制系统。
4、线性系统的校正与状态反馈

1）线性系统的校正

 （1）频域法串联超前校正；                    

（2）时域法串联比例微分校正；

（3）时域法比例反馈校正；                     

（4）时域法微分反馈校正；

2)线性系统的状态反馈及极点配置 。

5、采样控制系统分析                            

6、模拟直流电机闭环调速实验
7、模拟温度闭环控制实验
（四）计算机控制技术实验
1、数/模转换实验                                

2、模/数转换实验
3、采样与保持：

（1）采样实验；                               

（2）采样/保持器实验；

（3）采样/保持控制系统分析举例。
4、平滑与数字滤波实验：

（1）微分与平滑；                               

（2）数字滤波。
5、数字PID控制实验：

（1）标准PID控制算法，                         

（2）积分分离PID控制算法：

（3）非线性PID控制算法；                       

（4）积分分离--砰砰复式PID控制算法
6、最少拍控制系统：

（1）最少拍有纹波系统；                        

（2）最少拍无纹波设计；

（3）最少拍控制系统设计举例。
7、大林算法：

（1）有明显振铃现象的大林算法及振铃消除；      

（2）有微弱振铃现象的大林算法及振铃消除；

（3）无振铃现象的大林算法。
8、多变量解耦控制：

（1）多变量解耦控制设计；                     

（2）多变量解耦控制设计。

9、微机控制的二次开发

（五）控制系统实验
1、直流电机闭环调速实验                        

2、温度闭环控制实验

3、步进电机调速实验                            

4、模拟/数字混合温度闭环控制实验