工業(yè)自動(dòng)化控制平臺,自動(dòng)化PLC實(shí)訓設備:上海碩博公司

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2024年1月16日

工業(yè)自動(dòng)化控制平臺,工業(yè)自動(dòng)化PLC控制實(shí)訓設備

工業(yè)自動(dòng)化控制平臺,工業(yè)自動(dòng)化PLC控制實(shí)訓設備

工業(yè)自動(dòng)化控制平臺,工業(yè)自動(dòng)化PLC控制實(shí)訓裝置,工業(yè)自動(dòng)化是在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用自動(dòng)控制、自動(dòng)調整裝置，用以代替人工操縱機器和機器體系進(jìn)行加工生產(chǎn)的趨勢。在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化條件下，人只是間接地照管和監督機器進(jìn)行生產(chǎn)。工業(yè)自動(dòng)化，按其發(fā)展階段可分為：
(1) 半自動(dòng)化即部分采用自動(dòng)控制和自動(dòng)裝置，而另一部分則由人工操作機器進(jìn)行生產(chǎn)。

(2) 全自動(dòng)化指生產(chǎn)過(guò)程中全部工序，包括上料、下料、裝卸等，都不需要人直接進(jìn)行生產(chǎn)操作 (人只是間接地看管和監督機器運轉)，而由機器連續地、重復地自動(dòng)生產(chǎn)出一個(gè)或一批產(chǎn)品。
工業(yè)自動(dòng)化是機器設備或生產(chǎn)過(guò)程在不需要人工直接干預的情況下，按預期的目標實(shí)現測量、操縱等信息處理和過(guò)程控制的統稱(chēng)。自動(dòng)化技術(shù)就是探索和研究實(shí)現自動(dòng)化過(guò)程的方法和技術(shù)。它是涉及機械、微電子、計算機、機器視覺(jué)等技術(shù)領(lǐng)域的一門(mén)綜合性技術(shù)。工業(yè)革命是自動(dòng)化技術(shù)的助產(chǎn)士。正是由于工業(yè)革命的需要，自動(dòng)化技術(shù)才沖破了卵殼，得到了蓬勃發(fā)展。同時(shí)自動(dòng)化技術(shù)也促進(jìn)了工業(yè)的進(jìn)步，如今自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應用于機械制造、電力、建筑、交通運輸、信息技術(shù)等領(lǐng)域，成為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的主要手段。
工業(yè)自動(dòng)化是德國得以啟動(dòng)工業(yè)4.0的重要前提之一，主要是在機械制造和電氣工程領(lǐng)域。目前在德國和國際制造業(yè)中廣泛采用的“嵌入式系統”，正是將機械或電氣部件完全嵌入到受控器件內部，是一種特定應用設計的專(zhuān)用計算機系統。
工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)是一種運用控制理論、儀器儀表、計算機和其他信息技術(shù)，對工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現檢測、控制、優(yōu)化、調度、管理和決策，達到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目的的綜合性高技術(shù)，包括工業(yè)自動(dòng)化軟件、硬件和系統三大部分。工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)作為20世紀現代制造領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一，主要解決生產(chǎn)效率與一致性問(wèn)題。無(wú)論高速大批量制造企業(yè)還是追求靈活、柔性和定制化企業(yè)，都必須依靠自動(dòng)化技術(shù)的應用。自動(dòng)化系統本身并不直接創(chuàng )造效益，但它對企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程起著(zhù)明顯的提升作用：
（1）提高生產(chǎn)過(guò)程的安全性；
（2）提高生產(chǎn)效率；
（3）提高產(chǎn)品質(zhì)量；
（4）減少生產(chǎn)過(guò)程的原材料、能源損耗。
據國際權威咨詢(xún)機構統計，對自動(dòng)化系統投入和企業(yè)效益方面提升產(chǎn)出比約1：4至1：6之間。特別在資金密集型企業(yè)中，自動(dòng)化系統占設備總投資10%以下，起到“四兩撥千金”的作用。傳統的工業(yè)自動(dòng)化系統即機電一體化系統主要是對設備和生產(chǎn)過(guò)程的控制，即由機械本體、動(dòng)力部分、測試傳感部分、執行機構、驅動(dòng)部分、控制及信號處理單元、接口等硬件元素，在軟件程序和電子電路邏輯的有目的的信息流引導下，相互協(xié)調、有機融合和集成，形成物質(zhì)和能量的有序規則運動(dòng)，從而組成工業(yè)自動(dòng)化系統或產(chǎn)品。
在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，傳統的控制系統經(jīng)歷了繼基地式氣動(dòng)儀表控制系統、電動(dòng)單元組合式模擬儀表控制系統、集中式數字控制系統和集散式控制系統DCS的發(fā)展歷程。
隨著(zhù)控制技術(shù)、計算機、通信、網(wǎng)絡(luò )等技術(shù)的發(fā)展，信息交互溝通的領(lǐng)域正迅速覆蓋從工廠(chǎng)的現場(chǎng)設備層到控制、管理各個(gè)層次。工業(yè)控制機系統一般是指對工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程及其機電設備、工藝裝備進(jìn)行測量與控制的自動(dòng)化技術(shù)工具(包括自動(dòng)測量?jì)x表、控制裝置)的總稱(chēng)。今天，對自動(dòng)化最簡(jiǎn)單的理解也轉變?yōu)椋河脧V義的機器（包括計算機）來(lái)部分代替或完全取代或超越人的體力。

SB-PLC01A型工業(yè)自動(dòng)化控制實(shí)訓平臺

一、產(chǎn)品概述

工業(yè)自動(dòng)化控制實(shí)訓平臺是根據人力資源和社會(huì )保障部制定的"可編程序控制系統設計師"培訓及國家職業(yè)標準考核大綱內容，適當增加新技術(shù)，按照職業(yè)教育培訓、職業(yè)技能鑒定和實(shí)訓教學(xué)要求而研制的。適合職業(yè)院校、職業(yè)培訓學(xué)校、職教中心、鑒定站/所對可編程序控制系統設計師的四、三、二級開(kāi)展培訓及技能鑒定。

二、研發(fā)背景

1. 該裝置是根據人力資源和社會(huì )保障部制定的"可編程序控制系統設計師"培訓及國家職業(yè)標準考核大綱內容，適當增加新技術(shù)，按照職業(yè)教育培訓、職業(yè)技能鑒定和實(shí)訓教學(xué)要求而研制的。

2. 工業(yè)迅速發(fā)展處理器要求不斷提高，教學(xué)需要與時(shí)俱進(jìn)設備要不斷升級，而教學(xué)還需要從基礎學(xué)起，同時(shí)滿(mǎn)足需要實(shí)驗室建設重復會(huì )導致浪費資金和實(shí)驗室空間。

3. 一個(gè)產(chǎn)品需要多種加工工藝，導致工業(yè)現場(chǎng)設備錯縱復雜，一個(gè)主機不能完成所有工作，需要多個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行相互配合完成。

5. 不同層次的考核需要不同設備，不能有機的進(jìn)行結合，有些實(shí)訓完成后無(wú)法進(jìn)行考量檢查學(xué)生的接受程度。

三、裝置特色

1. 實(shí)訓建設理念為一次性建設，本設備采用通用型寬展口，所有主機的I/O口都可通過(guò)光電隔離轉接模塊引出（保護主機元件），可以用于插接式訓練，也可進(jìn)行線(xiàn)接式實(shí)操訓練。

2. 在主機選型方面由小型S7-200 SMART系列PLC到中型S7-1200系列PLC再到大型S7-1500系列PLC，全面覆蓋了西門(mén)子常用PLC類(lèi)型，主機可以通過(guò)并口連接到實(shí)訓區進(jìn)行實(shí)訓，可從基礎小型PLC開(kāi)始學(xué)起，再到中型PIC,最后到大型PLC，由簡(jiǎn)到繁的學(xué)習理念讓學(xué)生容易接受，學(xué)習起來(lái)更加得心應手。

3. 采用模塊組合式結構，含開(kāi)關(guān)量、模擬量、變頻調速、觸摸屏、通信模塊等，配套MCGS工控組態(tài)監控軟件，實(shí)現仿真化、信息化實(shí)訓教學(xué)。

5. 項目實(shí)訓模塊：利用目前典型的可編程控制器及總線(xiàn)技術(shù)完成對工業(yè)生產(chǎn)中典型案例的模擬對象、實(shí)物模型中的邏輯、模擬、過(guò)程、運動(dòng)等的控制。

5. 仿真實(shí)訓教學(xué)：通過(guò)虛擬環(huán)境實(shí)時(shí)顯示PLC運行狀態(tài)，模擬工業(yè)現場(chǎng)控制，可以進(jìn)行編程訓練、程序編寫(xiě)測試等功能。

6. 模塊化網(wǎng)絡(luò )系統：網(wǎng)絡(luò )結構主要由西門(mén)子主機S7-1500、S7-1200、S7-200SMART構成，根據工業(yè)中西門(mén)子PLC應用歷程構建了一個(gè)工業(yè)網(wǎng)絡(luò )，網(wǎng)絡(luò )通訊涉及RS485通訊、DP主從站通訊、以太網(wǎng)通等多層網(wǎng)絡(luò )通訊。

四、技術(shù)性能

1. 輸入電源：三相四線(xiàn)（或三相五線(xiàn)）～380V±10% 50Hz

2. 工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%(25℃) 海拔＜4000m

3. 裝置容量：＜0.5kVA

5. 重量：100kg

5. 外形尺寸：800mm×800mm×1820mm

6. 安全保護：具有漏電壓、漏電流保護裝置，安全符合國家標準

五、基本配置及功能

實(shí)訓裝置由電源控制單元、電氣控制單元、S7-1500單元、S7-1200單元、S7-200SMART單元、變頻調速單元、小車(chē)運動(dòng)控制單元、、實(shí)訓組件、電工基礎實(shí)訓單元二維絲桿控制單元、觸摸屏單元、以太網(wǎng)交換機、交流電機等組成。

5.1電源控制單元裝置

（1）輸入電壓：AC380V±10% 50HZ；

（2）工作電壓：AC220V、DC12V、DC24V；

（3）過(guò)載保護：裝置帶漏電保護、通道過(guò)載保護，帶熔斷器；

（4）支持搭載實(shí)訓實(shí)操及工藝類(lèi)實(shí)訓項目；

（5）支持設備端子固定引出，支持金屬線(xiàn)槽線(xiàn)路敷設

（6）裝置外形尺寸：≥850mm×700mm×2000mm

5.2 電氣控制裝置

（1）要求用于安裝不少于2組手自動(dòng)開(kāi)關(guān)、啟動(dòng)、停止，2組運行、停止及故障指示；1組LCD電壓、電流表安裝；

（2）要求端子引出，線(xiàn)纜標識清晰合理；

5.3 電源保護裝置

（1）用于安裝電源開(kāi)關(guān)、熔斷保護，電源鎖、啟動(dòng)停止按鈕，具備急停功能，具備多功能電力儀表檢測，設備嵌入式安裝；

（2）選用高靈敏漏電保護斷路器：工作電流：6-25A，分斷能力：5.5KA，漏電動(dòng)作電流：10mA

（3）漏電保護：漏電開(kāi)關(guān)、具有短路、過(guò)載、漏電保護功能

5.4 多功能數顯電流電壓表

（1）測量三相電流、三相電壓、有功、無(wú)功、計量功能、有功電能、無(wú)功電能、正反向電能、頻率、功率因數、帶485通訊接口、兩路脈沖輸出。

（2）面板尺寸：≥80mm×80mm

（3）液晶顯示功能

5.5 PLC控制器

（3）板載數字：I/O：不少于14點(diǎn)輸入、10點(diǎn)輸出（固態(tài)－MOSFET）

（4）板載模擬 I/O：不少于2點(diǎn)輸入、2點(diǎn)輸出

（5）高速計數器：共6個(gè)，單相：3個(gè)100 kHz以及3個(gè)30kHz 的時(shí)鐘頻率；正交相位：3個(gè)80kHz以及3個(gè)20kHz 的時(shí)鐘頻率

（6）脈沖輸出：至少可以組態(tài)4 個(gè)脈沖發(fā)生器

（7）脈沖捕捉輸入：至少14個(gè)

（9）類(lèi)型：使用PROFINET（以太網(wǎng)）實(shí)現控制

工作存儲器125 KB；工作電源24VDC，自帶DI14/DQ10，AI2/AQ2板載 DI14 x 24VDC 漏型/源型，板載 DQ10 x 24VDC 及 AI2 和 AQ2；板載 6 個(gè)高速計數器和 4 個(gè)脈沖輸出；支持3 個(gè)用于串行通信的通信模塊，8 個(gè)用于 I/O 擴展的信號模塊；運行速度0.04 ms/1000 條指令；具有2 個(gè) PROFINET 端口，用于編程、HMI 和 PLC 間數據通信。

配置光電隔離轉接模塊，將主機I/O信號插座轉接，保護主機元件，便于學(xué)生實(shí)訓接線(xiàn)；所有插座均可接插，實(shí)現設備的通用性。

5.6 模擬量輸入輸出模塊

（1）輸入路數：不少于4

（2）輸出路數：不少于2

5.7 觸摸屏

（1）顯示屏：TFT真彩液晶屏，64K色

（2）尺寸：7英寸

（3）分辯率：至少800×400

（4）用戶(hù)內存：≥10MB

（5）接口：PROFINET（以太網(wǎng)）

（6）可用組態(tài)軟件：Wincc Basic V13 SP1或更高版本

用于PLC主機以太網(wǎng)通訊，控制和顯示各單元的運行狀態(tài)。

5.8 變頻控制單元

（1）數字量輸入通道：不少于6個(gè)

（2）數字量輸出通道：不少于3個(gè)

（3）模擬量輸入通道：不少于2個(gè)；

（4）模擬量輸出通道：不少于2個(gè)；

（5）故障安全數字量輸入：不少于1個(gè)

（6）與PLC可以使用PROFINET（以太網(wǎng)）實(shí)現控制

5.9 伺服驅動(dòng)器及伺服電機

（1）最大電機功率：1-2KW

（2）額定輸入電流：3-6A

（3）最大輸出電流：10-20A

（4）電源電壓：200V-240VAC（-15%-+10%）

（5）電源頻率：50Hz/60Hz（±10%）

（1）伺服電機軸高：40

（2）伺服電機額定功率：0.75KW

5.10 運動(dòng)控制對象

主要由運動(dòng)小車(chē)（直流電機驅動(dòng)）、同步帶輪傳動(dòng)機構、直流電機、光電傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、行程開(kāi)關(guān)等組成，通過(guò)傳感檢測、PLC編程，實(shí)現運動(dòng)距離測量、傳動(dòng)控制、鍵值優(yōu)化比較行走控制、定向控制、定位控制、報警運行控制、點(diǎn)動(dòng)控制、位置顯示控制等，能實(shí)現小車(chē)的精確定位。該系統外觀(guān)精美，體積緊湊，重量輕。

5.11二維絲桿控制對象

二維絲桿控制單元主要由伺服驅動(dòng)和步進(jìn)驅動(dòng)組成。

伺服驅動(dòng)用于控制Y軸絲桿，采用交流伺服驅動(dòng)，工作電壓AC220V，輸出功率200W。采用數字信號處理器（DSP）作為控制核心，智能功率模塊（IPM）內部集成了驅動(dòng)電路,同時(shí)具有過(guò)電壓、過(guò)電流、過(guò)熱、欠壓等故障檢測保護電路，具有較強的溫度、濕度、振動(dòng)等環(huán)境適應能力和很強的抗干擾的能力；支持位置、速度和力矩三種方式對伺服馬達進(jìn)行控制。

步進(jìn)驅動(dòng)用于控制X軸絲桿，采用直流伺服驅動(dòng)，工作電壓DC24V，輸出功率35W；內部集成控制電路和功率電路，具有自檢線(xiàn)圈和短路保護等功能。

5.12 電工基礎實(shí)訓單元

電工基礎實(shí)訓單元主要由交流接觸器、中間繼電器、時(shí)間繼電器、按鈕等組成，用于電機正反轉、星三角轉換、啟停自鎖等實(shí)訓。

5.13 三相交流電機

交流額定電壓380V/△接法，轉速1400轉/min，功率180W，頻率50HZ，絕緣等級E級。

5.14 管理工作站

（1）CPU：Intel I5-9500處理器（主頻≥3.0GHz，6C）

（2）主板：Intel 300系列以上芯片組

（3）內存：8G；

（4）顯卡：2GB

（5）聲卡：集成HD Audio，支持5.1聲道（提供前1后2共3個(gè)音頻接口）

（6）硬盤(pán)：1T硬盤(pán)；

（7）網(wǎng)卡：集成10/100/1000M以太網(wǎng)卡；

（8）光驅?zhuān)?span lang="EN-US">DVD刻錄

（9）21.5寸LED背光顯示器

（10）分辨率1920x1080（16：9）

5.15 安裝耗材及工具

配置裝置安裝所需的鐵質(zhì)

六、實(shí)訓項目

PLC基本技能實(shí)訓

MCGS組態(tài)棒圖實(shí)驗教學(xué),利用已編輯好組態(tài)棒圖,對以下任何實(shí)驗進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤教學(xué)實(shí)驗針對實(shí)驗項目的具體要求，學(xué)生自行編輯組態(tài)棒圖進(jìn)行實(shí)驗。