一、设备概述实训装置要求可以用于学生对可编程控制器(PLC)的编程学习、工业网络架构认识与熟悉、工业以太网通讯及编程、触摸屏现场控制、组态软件控制与监控、远程

 一、设备概述

实训装置要求可以用于学生对可编程控制器(PLC)的编程学习、工业网络架构认识与熟悉、工业以太网通讯及编程、触摸屏现场控制、组态软件控制与监控、远程控制及工业复杂网络架构控制设计、实物对象设计及控制设计及各种传感器及工业元器件的认识与使用，同时还可多个PLC实际应用实物控制等教学。每组实验装置配置可编程控制器、变频器、触摸屏、电动机组、编程软件、仿真实训组态等。同时包含工业互联网技术装备安装调试、智能制造数字孪生场景搭建、智能制造基础网络架构与数据联通、网络信息安全保障以及数字化、网络化、可视化技术综合运用等为核心内容;

装置采用挂箱与网孔板相结合的组合结构，实验装置分上、中、下三层结构，上层部分为实验模拟对象，每个实验对象为一个独立的实验盒，实验盒采用插槽式的固定方式，即

牢固又方便更换;中层结构为控制屏和网孔板，PLC采用挂箱式安装方式，可挂在控制屏上方，也可放置在实验桌上使用;下层为实验桌和移动柜，造型美观大方。网孔板能够安装电气元件，快速插接配盘，提高效率;可任意搭配组合电气元件;可完成PLC逻辑编程与实际继电控制的结合;

本实验装置需集可编程控制器、组态监控、伺服控制技术、继电器控制、实物模型、电机等于一体，可直观地进行PLC基础知识、项目式编程技术、PLC电机控制技术、变频调

速技术、PLC变频调速控制、触摸屏组态与控制技术、工业通讯技术、工业网络控制与继电控制等专业技术的学习与练习，满足各高等院校、职业学校对PLC实验教学的要求;

装置采用模块化的设计结构，PLC、触摸屏、变频器、伺服、实验对象等都是单独的模块，便于扩展实验内容和能力的提升，另外电子线路和实训模块设计在网孔板上，一目了

然，可提高学生对电子线路和电气结构的认识，加深基本原理的理解，可扩展多种能力提升方案;

二、主要参数

1.输入电源:三相四线~380V±10% 50Hz;

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

3.装置容量:≤1.5kVA;

4.实验台外形尺寸:≥1440*750*1750mm;

三、组成及功能

1、控制屏要求

要求采用铁质双层亚光密纹喷塑结构加工，经过酸洗、磷化、喷塑处理，外观光泽大方，经久耐用。三相380V交流电源经空气开关后给装置供电，设有保险丝和漏电保护。配置单相交流220V插座四组;

2、实验桌要求

桌子台面板要求采用≥25mm厚高密度纤维板外贴进口防火板，橙色PVC截面封边，具有耐磨、耐热、耐污、耐烟灼、耐菌、防霉、抗静电及易清洁等特点;正面左右两边采用

圆弧设计，安全使用，外观简约大方。

桌体要求采用工业铝合金型材一次成型，阳极氧化工艺处理，截面尺寸不低于70mm*70mm，开有标准滑槽，可以根据需求安装不同的配件，铝型材凹槽采用橙色衬条装饰，铝型材上下各有3块挡板支撑，挡板采用≥1.2mm冷轧钢板制作，表面橘红色喷塑工艺处理，并规整分布3排8*73mm腰孔，桌体的平衡可由脚下铝压铸件上的脚轮进行调节，脚轮带刹车功能便于固定。

台面要求通过至少四个铝压铸件浮空式连接支撑，厚度要求5mm，表面橙色喷塑工艺处理。桌面要求高度≥750mm，桌体承载重量≥300KG。

桌体自带抽屉1只，采用≥1.2mm冷轧钢片成型，表面橘红色喷塑工艺处理;要求配有1只移动柜，采用圆弧卷边冷冲压钣金一体成型，封闭式结构，柜体四边圆弧设计，表面喷塑工艺处理，尺寸:≥400*500*600mm,3层抽屉采用联体锁设计，底部配有≥4个1.5寸万向带刹车脚轮。

3、交流电源控制单元要求

三相四线380V交流电源经漏电保护开关后给工作台供电，设有保险丝保护，控制屏的供电由急停和启停开关控制、提供工作台所需要的交流工作电源;

4、直流电源控制单元要求

提供一体化工业标准直流信号0-10V和4-20ma，集成4位数显表显示，精度0.01级，0.1mv的跳动变化，数字编码器粗微调双模式调节，具有高精度，低纹波，工业级长时间工

作等特点。

5、网孔板要求:

网孔板1块，采用1.50mm不锈钢板激光切割而成，底部设置有方管加强筋，可以安装在设备上，也可以平放在电脑桌上，网孔板采用5mm长孔加工，整体设计规范，合理，电

气元器件在任何角度，任何方位都能轻松装配、调整。网孔板的尺寸为650*720mm,孔大小为5mmx10mm(±2mm),左右设有手柄方便拆卸和搬运。

6、PLC主机及挂箱要求:

 (1)尺寸不低于300*298*100mm，金属材质，外表面环氧喷塑处理，面板厚度不低于1.5mm，彩色印刷。

(2)集成DI/DO的实验导线插拔接口，快速连接至控制对输入输出接口，避免复杂的电气连接线;

(3)采用三菱第5代小型可编程控制器FX5U-32MT/ES，供电电压AC100~240V，集成至少16路数字量输入至少16路数字量晶体管输出，至少2路模拟量输入，至少1路模拟

量输出，支持至少6路高速脉冲输出，内置RS485、以太网接口，支持RS232、RS422、RS485、N:N网络、MODBUS、以太网通讯，配有通信编程电缆。

7、扩展PLC主机要求:

采用西门子紧凑型PLC产品S7-1200CPU1215C DC/DC/DC，供电电压DC20.4~28.8V，集成至少14路数字量输入,至少10路数字量晶体管输出，不低于2路模拟量输入2路模

拟量输出，内置不低于150KB工作存储器/4MB负载存储器/至少10KB保持性存储器、6个高速计数器，不低于4轴高速脉冲输出，集成以太网接口，支持RS232、RS485、MODBUS、USS、S7协议通讯、PROFIBUS、PROFINET等通信，配有通信编程电缆。

8、触摸屏挂箱要求:

触摸屏要求采用昆仑通态MCGS TPC7032KT，供电电压24±20%VDC，Cortex-A7CPU，主频≥800MHz,内存不低于256M;至少7英寸高亮度TFT液晶显示屏，分辨率≥800x480;集成以太网接口、RS232、RS485、USB接口，能够使学员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、

9、伺服模块要求:

(1)伺服系统采用西门子高效伺服系统V90，0.2KW，供电电压1AC~240V集成至少10路数字量信号输入(NPN/PNP),至少6路数字量信号输出(NPN),至少2路模拟了输入(±10V分辨率13位)，至少2路模拟了输出(±10V,分辨率10位)，具有位置、速度、扭矩等多种控制方式，支持脉冲输入(最高可达1Mpps)，模拟电压，通讯设定多种指令:至少7段LED显示，参数实时自动优化;电机最大扭矩1.91Nm,最大电流咋4.2A，转速不低于3000r/min，配有增量编码器不低于2500ppr，振动等级不低于A级，径向抖动公差N级。

(2)步进系统

42型步进系统(两相四线)

步进系统输入电压要求DC20~36V，斩波频率大于35KHZ，电流要求可由开关设定，最大驱动电流要求1.68A/相,细分要求可选2、4、8、16、32、64，双极性恒流斩波方式，静止时电流自动减半。要求配套42型步进电机，步距角1.8，电压3.8V，电流0.95A，电阻4欧，电感3mH，引线数4，转动惯量34g.cm2。

(3)执行机构

要求控制对象集传感器、伺服电机、接线端子、直线模组、标尺等，通过传感器信号采集，对伺服/步进电机进行开关量控制、时序逻辑控制，实现自动控制功能。

10、变频器要求

采用西门子紧凑型变频器G120C，功率≥0.55kW，供电电压3AC~380V，输出频率0~550Hz，精度≥0.01Hz。集成至少6路数字量输入，至少1路继电器输出，至少1路晶体管输出，1路模拟量输入，1路模拟量输出;支持PROFINET通讯。配有基本型BOP操作面板，具有矢量控制、V/F、V/F ECO控制和无传感器的矢量控制(SLVC);具有PID控制器、电机抱闸控制、自由功能块和固定转速设定值等多种功能;具备欠电压、过电压、过载、接地故障、短路、堵转、电机抱闸保护、电机过温、变频器过温、参数互锁等保护功能。

配套三相异步电动机(380V/4):0.35A、90W、1400r/min。

11、低压电气套件要求

(1)AC220V指示灯≥2个;

(2)AC220V按钮(1NO+1NC)≥3个;

(3)AC220V交流接触器≥3个;

(4)热继电器≥1个;

(5)DC24V中间继电器及座≥3个;

(6)3位按钮盒≥2个;

12、基础练习模块要求

配有挂箱一 音乐喷泉/抢答器/基础实验；挂箱二 装配流水线/交通信号灯/自动供水/天塔之光；挂箱三 自动送料装车/传送带/多种液体混合装置/自动售货机/自动轧钢机；挂箱四 自动成型系统/机械手控制/温度控制/直流电机控制；挂箱五 邮件分检系统/步进电机的控制；挂箱六 加工中心刀具库/洗衣机自动控制；挂箱七 四层电梯的PLC控制/中间继电器；等实验挂箱的使用和编程，实现PLC基础应用学习训练。

13、温度模块功能要求

模块使用温度加热棒作为控制对象，控制对象采用有机玻璃进行防护，防止人员触摸烫伤。通过PWM斩波电路来控制其加热，配套有直流风扇，用于温度调节，当温度下降时PWM斩波电路可控制其加热。通过PID调节使实际温度可跟随控制指令的变化而变化。采样热敏电阻Pt100配合温度检测电路，实现输入0-10V的直流信号控制PWM占空比，温度信号输出0-10V的直流电压信号，以便实现闭环控制。

14、工业互联网实训套件

(1)边缘网关

智能工业通讯网关，在稳固的标准RISC平台设计基础搭配无线通讯方式，多种通讯协议的支持以及云端整合。是一款基于RISC架构的智能无线T业网关，具备开放月稳健的平台设计，支持以太网有线通讯及WIFI/3G/GPRS/4G无线通讯方式，兼容多种工业标准通讯协议Modbus及IEC-60870，并且可与WebAccess上层软件有效整合。

要求透过Mini-PCIe接口支持GPRS,3G,4G,Wi-Fi接入(板载SIM卡插槽)

要求多协议支持(Taglink软件):Modbus/RTU, Modbus/TCP,IEC-60870/104,DL_645

Cortex A8 800MHz (TIAM3352)

256MB DDR3L RAM

2 x Micro-SD插槽(内置1GB SD image卡)

1x USB 2.0

2x10/100MB以太网接口

4x RS-232/485独立串口

RT Linux V3.12

(2)工业互联网平台

要求平台将数据接入、数据分析、数据存储、数据应用、数据转发等云端能力以轻量化部署的方式下沉到边缘，可离线自治，亦可组成云边协同的方案，提供云边协同的一致化管理和服务:支持跨OS轻量化部署，性能较传统SCADA软件提升十倍:技术架构灵活开放，南向设备数据采集和数据库接入协议，数据处理算子，北向数据转发规则均可支持插件化开发和部署，可对接第三方MES/MOM或第三方云平台。主要提供以下核心功能:

1、协议适配要求:支持常用的工业协议，支持协议定制，支持协议采用插件化的方式扩展。

2、数据采集要求:支持采集设备数据、消息中间件数据、数据库数据等多种数据源的数据。

3、设备管理要求:支持设备状态监控，物模型管理以及设备影子等功能。

4、数据处理要求:支持在边缘端对数据进行清洗过滤，有效数据上云:支持数据处理插件化扩展，

5、远程运维要求:支持多操作系统的OTA升级、应用仓库管理，支持设备进程及应用管理。

6、云边协同要求:支持边缘端与云端应用、数据、服务协同，支持边缘离线自治。

7、规则转发要求:支持丰富的数据源和转发目标，支持自定义转发格式，支持数据转发插件化扩展。

8、可视化要求:支持2D报表可视化以及3D数字孪生可视化，支持低代码自定义炫酷报表。

四、实训项目

(一)电机拖动控制实训

1.三相异步电动机直接启动控制

2.三相异步电动机接触器点动控制线路

3.三相异步电动机接触器自锁控制线路

4.Y-4启动自动控制线路

5.接触器联锁的正反转控制线路

6.按钮联锁的三相异步电动机接触器正反转控制线路

(二)PLC基础控制实训

1.可编程控制器的基本指令编程练习;

2. 抢答器控制（优先级、数值运算，具有声效功能）

3. 天塔之光控制（闪烁、发射、流水型）

4. 音乐喷泉控制（具有声效功能）

5. 十字路口交通灯控制

6. 水塔水位控制

7. 自动送料装车系统控制

8. 四节传送带控制

9. 装配流水线控制

10. 多种液体混合装置控制

11. 自控成型机控制

12. 全自动洗衣机控制（具有声效功能）

13. 自控轧钢机控制

14. 邮件分拣机控制

15. 自动售货机控制

16. 机械手控制

17. 四层电梯控制

18. 加工中心控制

19. 步进电机PLC控制

(三)触摸屏组态及应用

1、触摸屏认知与选型

2、触摸屏组态软件实训

3、触摸屏网络配置与组态

4、PLC与触摸屏通讯实训

(四)变频器控制实训

1、变频器功能参数设置与操作

2、变频器外部端子点动控制

3、变频器控制电机正反转

4、多段速度选择变频调速

5、外部模拟量方式的变频调速控制

6、变频器通信控制

(五)伺服运动控制实训

1、伺服电机参数设置实训

2、伺服电机上位机控制实训

3、伺服电机通信控制实训

4、伺服电机模型复杂逻辑控制实训

5、基于伺服的小车定位控制实训

(六)步进电机控制实训

1、步进电机接线实训

2、步进电机参数设置实训

3、步进电机点动控制实训

4、步进电机脉冲定位控制实训

5、基于步进的小车定位控制实训

(七)PLC、触摸屏、变频器综合控制实训

1、触摸屏与 PLC控制方式的基本指令编程练习

2、触摸屏与 PLC控制方式的数码显示控制

3、触摸屏与 PLC 控制电动机点动与自锁项目;

4、触摸屏与 PLC 控制电动机正反转项目;

5、触摸屏与 PLC 控制电动机星三角启动项目;

6、触摸屏与 PLC 控制电动机反接制动项目

7、触摸屏与 PLC控制的变频调速项目

8、触摸屏与 PLC 控制伺服系统定位项目

9、基于PLC的变频器外部端子的电机正反转控制

10、基于PLC数字量方式多段速控制

11、基于PLC模拟量方式变频开环调速控制

12、基于PLC PROFINET通信方式的变频开环调速

13、PLC之间PROFINET网络通信

14、工业网络创新控制实训

(八)工业互联网控制实训

1、认识PLC与总线及硬件接口和通讯协议

2、安装调试PLC与总线和智能网关硬件

3、环境数据采集和配置

4、网关与工业互联网云平台软件进行连接及通讯

5、网关IP地址和采集数据配置

6、工业互联网云平台软件的常规功能设置

7、工业互联网云平台软件传输数据接口配置

8、工业互联网云平台软件输入和输出确定

9、工业互联网云平台软件自动采集数据配置