KCPLC-03M型工业数字化网络综合实训平台

参考图片（以实物图为准）

一、 产品概述

该装置是根据人力资源和社会保障部制定的“可编程序控制系统设计师”培训及国家职业标准考核大纲内容，适当增加新技术，按照职业教育培训、职业技能鉴定和实训教学要求而研制的。适合职业院校、职业培训学校、职教中心、鉴定站/所对可编程序控制系统设计师的四、三、二级开展培训及技能鉴定。

二、 研发背景

1.该装置是根据人力资源和社会保障部制定的“可编程序控制系统设计师”培训及国家职业标准考核大纲内容，适当增加新技术，按照职业教育培训、职业技能鉴定和实训教学要求而研制的。

2.工业迅速发展处理器要求不断提高，教学需要与时俱进设备要不断升级，而教学还需要从基础学起，同时满足需要实验室建设重复会导致浪费资金和实验室空间。

3.一个产品需要多种加工工艺，导致工业现场设备错纵复杂，一个主机不能完成所有工作，需要多个站点进行相互配合完成。

4.不同层次的考核需要不同设备，不能有机的进行结合，有些实训完成后无法进行考量检查学生的接受程度。

三、 装置特色

1.实训建设理念为一次性建设，本设备采用通用型宽展口，所有主机的I/O口都可通过扩展口引出，可以用于插接式训练，也可进行线接式实操训练；还设有两块可拆卸的网孔板可对不同层次的学生进行考核。

2.在主机选型方面由小型S7-1200 系列PLC到中型S7-300系列PLC再到大型S7-1500系列PLC，全面覆盖了西门子常用PLC类型，主机可以通过并口连接到实训区进行实训，可从基础小型PLC开始学起，再到中型PIC,最后到大型PLC，由简到繁的学习理念让学生容易接受，学习起来更加得心应手。

3.采用模块组合式结构，含开关量、模拟量、变频调速、触摸屏、通信模块等，配套MCGS工控组态监控软件，实现仿真化、信息化实训教学。

4.项目实训模块：利用目前典型的可编程控制器及总线技术完成对工业生产中典型案例的模拟对象、实物模型中的逻辑、模拟、过程、运动等的控制。

5.仿真实训教学：通过虚拟环境实时显示PLC运行状态，模拟工业现场控制，可以进行编程训练、程序编写测试等功能。

6.模块化网络系统：网络结构主要由西门子主机S7-1500、S7-300、S7-1500构成，根据工业中西门子PLC应用历程构建了一个工业网络，网络通讯涉及PROFINET通讯、以太网通等多层网络通讯。

四、 技术性能

1.输入电源：三相四线（或三相五线）～380V±10% 50Hz

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

3.置容量：＜0.5kVA

4.重    量：100kg

5.外形尺寸：1780mm×730mm×1460mm

6.安全保护：具有漏电压、漏电流保护装置，安全符合国家标准

五、 基本配置及功能

实训装置由S7-1500单元、S7-300单元、S7-1200单元、变频调速单元、分布式I/O单元、伺服单元、电气气动单元、触摸屏单元、以太网交换机、交流电机等组成。

1.S7-1500单元

 1 个 S7- 1500 CPU 1516- 3 PN/DP , 1 MB / 5 MB；2、1 个数字量输入模块，32 DI；3、1 个数字量输出模块，32 DQ；4、1 个模拟量输入模块，8 AI；5、1 个模拟量输出模块，4 AQ；6、1 个 MMC 存储卡，24 MB；7、4 个 40 针前连接器；8、1 根以太网电缆，长 6 米；9、1 根导轨，长 482mm；10、1 个电源模块，24V/8A。

2.S7-300单元

SIMATIC S7- 300, CPU 314C- 2PN/DP COMPACT CPU WITH 192 KBYTE WORKING MEMORY, 24 DI/16 DO, 4AI, 2AO, 1 PT100, 4 FAST COUNTERS (60 KHZ),1. INTERFACE MPI/DP 12MBIT/S, 2. INTERFACE ETHERNET PROFINET, WITH 2 PORT SWITCH,INTEGRATED 24V DC POWER SUPPLY, FR

3.S7-1200单元

1 个 CPU 1214C，紧凑型 CPU DC/DC/DC , 集成输入/ 输出： 14 DI 24V 直流输入，10 晶体管输出 24 V 直流， 2 模拟量输入 0 - 10V DC 或 0 - 20MA， 供电：直流 DC 20.4 - 28.8 V ，可编程数据存储区：50 KB；6 套软件 STEP 7 BASIC V11，单授权，软件及其文档，包含于 DVD， 两种语言(德语,英语)，WINXP， WIN VISTA 下运行；6 根预制工业以太网电缆，长度 6 米；1 个仿真模块，8 通道，仿真数字量直流输入开关；1 个模拟量输出模块 SB 1232，1 路模拟量输出， +/-10VDC (12 位) 或 0 - 20 MA (11 位)。

4.分布式I/O单元

1 个接口模块 IM155- 6PN；2、1 个底板模块，带两个 RJ45 接口；3、2 个 DI 模块，8*24VDC/0.5A HF；4、2 个 DQ 模块，8*24VDC/0.5A HF；5、1 个通讯模块，4*IO- LINK；6、5 个底板模块，信号标记版，标签条，

5.触摸屏单元

触摸屏单元采用西门子KTP700 Basic 7寸彩色触摸屏，用于1500主机以太网通讯，控制和显示各单元的运行状态。

6.以太网交换机

1 个工业以太网交换机 CSM1277；

1    个 C- PLUG，用于存储组态或用户数据。

7.变频调速单元

1、SINAMICS G120 控制单元 CU250- 2 PN，内置ProfiNET 通讯口，支持矢量控制，可通过 EPos 功能执行定位任务，4 个可组态的 IO 点，6 DI(可作 3 F- DI),5 DI, 3 DO(可作 1 F - DO), 2 AI, 2 AO 安全集成 STO,SBC、 SS1 安全功能可通过安全授权扩展，编码器 : D- CLIQ + HTL/TTL/SSI, 旋转变压器/HTL 通过端子接入保护等级 IP20,提供 USB 及 SD/MMC 接口；

2、SINAMICS SD 卡 512 MB ；

3、SINAMICS G120 安装小配件；

4、SINAMICS G120 智能操作面板；

5、SINAMICS G120 0.75KW 功率单元 PM240- 2 带制动斩波器, 3AC 380- 480V +10%/- 10% 47- 63 HZ；

6、3 米 USB- 电缆；

7、SINAMICS 扩展安全授权；

8、  SINAMICS G120  EPos 功能执行定位任务扩展授权

8.小车运动控制单元

主要由运动小车（直流电机驱动）、同步带轮传动机构、直流电机、光电传感器、电感式传感器、电容式传感器、行程开关等组成，通过传感检测、PLC编程，实现运动距离测量、传动控制、键值优化比较行走控制、定向控制、报警运行控制、点动控制等，能实现小车的精确定位。该系统外观精美，体积紧凑，重量轻。

9.实训组件

实训组件主要由电源挂箱虚实结合挂箱，挂箱区域采用开放式结构可根据需求增加不同挂箱。

电源挂箱提供AC380V、AC220V、DC24V电源，为实训挂箱和电机实训单元提供动力源；设有启动停止按钮，各相电源工作指示，具有过流、过压、短路等保护。

10.伺服控制单元

1.伺服系统套件2套，其包含：1个交流伺服电机、1个伺服电机驱动器，交流220V供电，功率为0.2KW，通信电缆等支持以太网接口和Profinet 协议，防护等级IP20。

2.扭矩测速传感器，可实现电机转速、扭矩的测量。

3.二维丝杆控制模型，主要有丝杆，导轨，滑块，加工件钣金联轴器，直线轴承，轴承等组成。

11.高频读写单元

RFID套件：包含：6台通讯模块，RF180C；可连读写器数量2；PROFINET网络；数据传输速率10-100Mbit/s；接口RS422；2个通讯模块电缆，推拉式RJ45；长度10m；2个读写器，RF340R；带集成天线；最大范围140mm；接口RS422；2个读写器，RF310R；4个读写器电缆，适用RF300；长度10m；直向连接器；20个电子标签，RF340T；工作频率13.56MHz；存储量8189字节；最大范围100mm；适用RF300。

12.水箱控制对象单元

由有机玻璃水箱、水泵、水槽和液位传感器组成。控制信号经过功率放大电路控制水泵流量，水从有机玻璃水箱的上部进入，下部由一阀门控制水箱出水流量。液位由传感器检测，输出0-10V的液位信号，通过可编程控制器（PLC）或计算机控制，实现液位的开关和PID闭环控制。

13.电气气动单元

1、继电器单元3组

2、电信号开关单元

3、行程开关

4、磁电式接近开关

5、两位3通电磁阀

6、两位五通电磁阀

7、压力传感器，带显示

8、单项节流阀

9、气缸

14.三相交流电机

交流额定电压380V/△接法，转速1400转/min，功率40W，频率50HZ，绝缘等级E级。

15.通讯电缆及附件

Profibus总线连接器，PROFIBUS  总线电缆，安全插线，部分演示程序，实验指导书、教学资源等。

六、配套教学资源

1.西门子PLC仿真实训软件（具有软件著作权，网络版，配10个节点）

西门子PLC仿真实训软件包括基本指令、应用指令、顺序控制指令

一、基本指令：电动机启停控制、电动机正反转控制、电动机循环正反转、可逆运行反接制动、三速电机控制、星角降压启动控制、数码管点亮控制、交通灯控制、恒压供水系统控制九项。

1、电动机启停控制包括：实训要求、实训器件、器件布局、I/O分配、T型图、电路连接、通电运行等七项

（1）实训要求：文字、图片的形式展示。将主要掌握的知识点予以概括，了解本模块主要的学习内容包括两地控制电路的编程方法，学会实际控制设计PLC的外围电路，学会分局实际控制要求设计简单的梯形图等。

（2）实训器件：列出电动机启停控制单元所用到的全部器件，包括三相异步电动机、PLC、交流接触器、三相断路器、熔断器、热继电器、启动按钮、停止按钮。

（3）器件布局：将器件库中的仿真器件放到仿真配电柜中的相应位置，用于训练学生对器件及电路的了解。电路上要有相应的符号，器件拖拽错误器件会拖拽不上去并会有相应的声音显示。

（4）I/O分配：软件中有I/O分配地址和电路图，将鼠标点到分配地址资源后会有相应的事物图片展示，用来让学生更好的了解器件模型与电路图。

（5）T型图：给出缺失符号的T型图和相应的符号，学生根据所学知识用鼠标将符号拖拽到T型图上，如果正确则符号保留在T型图上，错误则消失。

（6）电路连接：

原理图中闪烁的线条即为当前应连接的电路，用鼠标点击连接此线的两触点中的一个触点，然后拖动鼠标，找到另一个触点并点击，若正确将出现连接线，不正确此线消失，只有当该连线连接正确后，才能进行下一条线的接线操作。如果接线中出现困难可点击“答案”按钮，点击后将出现已完成的接线图，可参考该图完成你所进行的操作，再次点击“答案”按钮，答案将消失。

可以自由接线，参照电路图可以进行自由接线，如果不会可以点击提示，鼠标点击任何一个接线热点另外的一端热点会闪烁显示。

（7）通电运行：以仿真实训方式实现。通电后，可按照操作步骤按下相应开关，即可直观地观察到电路的运行情况，同时配合模拟真实场景的声效，达到仿真的效果。

2.自动化生产线考核仿真教学软件（具有软件著作权，网络版，配10个节点）

自动化生产线考核软件是以目前流行的自动生产线安装调试技能大赛装备(教育部指定竞赛装备)为实物模型,软件以实际工程项目为主线，以项目进程为引领，突出技能训练；强调职场场景，全部考核在三维场景下进行，具有很强的职业性、情景性、过程性与互动性。软件分为两大部分，分别是安装部分考核和编程部分考核。每个项目中又包括若干个项目进程，每个项目也有若干个进程，考生必须依次对所考内容进行作答，如果该步骤操作具有困难性可以点击右下角“跳过”按钮跳过该操作进程考核。

一、安装部分考核：单元安装、部件安装、气路连接、电气连接、PLC通信5个项目内容。

1.单元安装：操作进程中包括供电单元检查、加工单元安装、装配单元安装、分拣单元安装等4部分考核任务。

（1）供电单元检查包括供电单元上电检查进程，从工具库选取万用表拖动到总电源控制断路器处测量AC380V和AC220V带电情况→将数字万用表档位调到交流750V→拖动数字万用表红黑表笔分别到黄绿、黄红、绿红端测量AC380V带电情况→再拖动数字万用表红黑表笔分别到黄蓝、绿蓝、红蓝端测量AC220V带电情况；

（2）加工单元安装包括单元安装、装置侧总线接线、单元通电、输入点检查、传感器位置调整、输出点检查进程等

（3）装配单元安装包括单元安装、装置侧连接、单元通电、输入点检查、传感器检查、输出点检查进程等

（4）分拣单元安装包括单元安装、装置侧连接、单元通电、输入点检查、传感器检查、输出点检查进程等

2.部件安装：操作进程中包括元件检查、输送单元、供料单元等考核任务。

（1）元件检查：此部分给出若干个输送单元和供料单元的元件模型，再同时给出装配站的警示灯模型和分拣站交流电机的模型。当点击警示灯和交流电机时，警示灯和交流电机会消失，然后给出对勾。都选完之后可以进入下一步，如果没选对则一直停留在这一步，按跳过按钮才能进入下一步；

（2）输送单元包括输送台装配、机械手装配、坦克链安装、伺服接线、装置侧接线考核进程等

（3）供料单元包括支撑架装配、物料台装配、送料机构装配、供料单元固定、电磁阀组装配、气路连接、装置侧接线、单元安装等考核进程。

3.气路连接：主气路连接、供料气路调试、加工气路调试、装配气路调试、输送气路调试、分拣气路调试等6部分考核任务。在考核平台页面下考生自行完成主气路的连接，不给任何的提示；在训练平台在设置2个按钮，提示、答案，点提示会出现接下来要连接的两个点，当连接完之后则不再提示接下来的电；点答案则给出完整的气路连接答案→完成供料单元气路的调试→显示加工单元部分，按动电磁阀上的测试按钮，相对应的气缸动作，动作完之后自动复位完成加工单元气路的调试→按动电磁阀上的测试按钮，相对应的气缸动作，动作完之后自动复位，完成装配单元气路的调试→按动电磁阀上的测试按钮，相对应的气缸动作，动作完之后自动复位，完成输送单元气路的调试→按动电磁阀上的测试按钮，相对应的气缸动作，动作完之后自动复位，完成分拣单元气路的调试；

4.电气连接：原理图设计、电气接线、通电检查、变频器设置、伺服驱动设置等5部分考核任务。屏幕上显示供料-输送站电路图，在考核系统中不给出文字提示，完成供料-输送站的原理图设计→点击输入端之后，出现输入端的电气接线图；点击输出端出现输出端的电气接线图，考核系统中不给出电气接线图、提示和答案，完成供料-输送站的电气接线；→从工具库中选取万用表，将万用表选择到蜂鸣器挡，测量开关电源的AC220V和DC24V有没有短路的情况→请完成变频器参数的设置→完成伺服驱动参数的设置；

5.PLC通信：连接各分站PLC、连接触摸屏等两部分考核任务。根据接线图将各个分站的PLC连接起来→从零件库中选取触摸屏连接线，将触摸屏接口和PLC端接口连接起来；

二、编程部分考核：程序编制、通电运行、故障排除等3个项目内容。

1.程序编制：包括供料输送单元的程序、加工单元程序、装配单元程序、分拣单元程序、触摸屏地址选择等考核任务。完成供料输送单元的程序编制→完成加工单元的程序编制→成装配单元的程序编制→完成分拣单元的程序编制；

2.通电运行：加工单元运行、装配单元运行、分拣单元运行、输送单元运行和全线运行等等考核任务。进入加工站单站运行后，首先显示完整的加工站，按下加工站运行按钮，从零件库中选取需加工的物料，将其放在物料夹上。从工具库中选择仪表螺丝刀，调整光电开关的灵敏度，使光电开光的指示灯变成绿色，同时，夹紧气缸加紧，接下来自动完成后续加工动作，排除故障并完成加工单元单站运行调试→进入装配站单站运行后，按下装配站运行按钮，从零件库中选取需装配的物料，将其放在料仓内，1、从工具库中选取仪表螺丝刀，调节光钎放大器灵敏度就能检测到物料；2、从工具库中选取扳手，向外调节光纤传感器的位置，此时可以检测到物料，排除故障并完成装配单元单站运行调试→进入分拣站单站运行后，按下分拣站运行按钮，从零件库中选取需加工的物料，将其放到分拣站物料台上，分拣站工作。

3.故障排除：包括变频器参数锁定和伺服驱动器错误两个考核项目。进入变频器参数锁定后，显示变频器，此时无论怎么动变频器上的按钮，都显示HOLD，解决方法，按住MODE键2S，解除锁定模式→进入伺服驱动器错误后，画面显示伺服器，此时无论怎么动伺服器上的按钮，都闪烁显示ERR210。解决方法，先断开伺服驱动断路器，连接好通信电缆，重新打开断路器，伺服驱动器即恢复正常；

七、实训项目

（一）PLC基本技能实训

MCGS组态棒图实验教学,利用已编辑好组态棒图,对以下任何实验进行动态跟踪教学实验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。

1. PLC认知实训（软硬件结构、系统组成、基本指令、接线、编程下载等）

（二）PLC虚拟控制应用实训

1. 步进电机定位控制

2. 步进电机的速度控制

3. 步进电机的正反转控制

4. 伺服电机定位控制

5. 伺服电机的速度控制

6. 伺服电机的正反转控制

7. 伺服电机和步进电机的综合控制

（三）典型电动机控制实操实训

8. 三相鼠笼式异步电动机点动和自锁PLC控制

9. 三相鼠笼式异步电动机联动正反转PLC控制

10. 三相鼠笼式异步电动机带延时正反转PLC控制

11. 三相鼠笼式异步电动机Y/△转换起动PLC控制

（四）PLC、变频器、触摸屏综合应用技能实训

12. 变频器功能参数设置与操作

13. 外部端子点动控制

14. 变频器控制电机正反转

15. 多段速度选择变频调速

16. 变频器无级调速

17. 外部模拟量方式的变频调速控制

18. 基于PLC的变频器外部端子的电机正反转控制

19. 基于PLC模拟量方式变频开环/闭环调速控制

20. 基于PLC通信方式的变频开环调速

21. 基于触摸屏控制方式的基本指令编程练习

22. 基于触摸屏控制方式的数码显示控制

（五）网络通讯综合实训

23. PLC与变频器PROFINET通讯实训

24. PLC、触摸屏与变频器通信控制

25. PLC主机之间PROFINET通讯实训

26. PLC、变频器、触摸屏组网综合应用实训