SG-B228型可编程控制综合实训平台

 
一、 产品概述
装置结合当前我国工业自动化应用技术及器件技术的发展，充分考虑实用性、先进性。装置采用模块式结构，实训挂箱包含PLC主机挂箱、变频器挂箱、触摸屏挂箱、PLC模拟负载挂箱、实训网孔板挂箱及丰富的验证演示装置。实训内容包括PLC的基础实训、PLC综合实训，变频器的认识、操作、参数设定及通讯实训，触摸屏的认识、操作、应用实训，单片机接口扩展、数据采集、数据显示、键盘控制、定时器、打印机接口实训等，实训项目丰富、综合性强、紧跟工业自动化发展潮流。
一、产品特点
    1、模块式结构，挂箱更换方便，便于组织各种实训项目及扩展新的实训功能。
    2、适合就业前及岗前综合技能训练，适合高级工技能培训考核。
    3、能进行小型工程项目设计、设备选型、安装调试、操作模拟。
    4、只需三相四线交流电源即可投入使用，实训资源丰富、综合性强，有效节约实训用房。
    5、安全性高，除配备电压型和电流型漏电保护器外，装置设有单片机全程监控的过载或短路软截止保护功能，确保设备和人身安全。
 
二、设备特点
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口都可通过光电隔离转接模块引出（保护主机元件），可以用于插接式训练，也可进行线接式实操训练。
2. 在主机选型S7-1200系列PLC再，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，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.了解PLC的以太网通讯的结构和特点，了解PLC的Profibus-DP总线通讯的结构和特点；
6.了解PLC的数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块的使用方法；
7.掌握PLC的基本编程方法以及熟练使用基本的编程语言；
8.掌握触摸屏的组态编程方法；
9.掌握PLC与变频器、触摸屏的通讯；
10.熟练使用PLC及各种电气配件组成PLC控制系统；
11.熟练使用PLC及模拟实物控制对象组成各种复杂的控制系统；
12.熟练完成PLC与PLC之间的以太网通讯测试实验；
13.熟练完成PLC与变频器通过Profibus-DP总线组成变频调试控制实验；
14.掌握PLC实训教学课程APP软件的使用；

三、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. 装置容量：＜0.5kVA
4. 重    量：100kg
5. 外形尺寸：1400mm×700mm×1850mm
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S7-1200单元、变频调速单元、小车运动控制单元、实训组件、电工基础实训单元二维丝杆控制单元、触摸屏单元、以太网交换机、交流电机等组成。
1. S7-1200单元
S7-1200单元主要由主机1214C和信号转接板组成。
主机1215C,工作存储器125 KB；工作电源24VDC，自带DI14/DQ10，板载 DI14 x 24VDC 漏型/源型，板载 DQ10 x 24VDC ；板载 6 个高速计数器和2个脉冲输出；支持3 个用于串行通信的通信模块，6 个用于 I/O 扩展的信号模块；运行速度0.04 ms/1000 条指令；具有2 个 PROFINET 端口，用于编程、HMI 和 PLC 间数据通信。
光电隔离转接模块，将主机I/O信号插座转接，保护主机元件，便于学生实训接线；所有插座均可接插，实现设备的通用性。
2. 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1200主机以太网通讯，控制和显示各单元的运行状态。
3. 以太网交换机
以太网交换机采用非网管型工业以太网 10/100MBIT/S交换机，自带5个双绞线端口，RJ45 接口；用于构建小型星形和总线形拓扑结构；自带LED诊断显示，供电电源DC 24V 。
4. 变频调速单元
变频调速单元采用西门子SINAMICS 系列G120C变频器，输出功率0.55KW。集成RS-485通讯接口，提供BOP操作面板；具有线性V/F控制、平方V/F控制、可编程多点设定V/F控制，磁通电流控制、直流转矩控制；具备过电压、欠电压保护，变频器、电机过热保护，短路保护等。
5. 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、定位控制、报警运行控制、点动控制、位置显示控制等，能实现小车的精确定位。该系统外观精美，体积紧凑，重量轻。
6. 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。
实训结合挂箱用于虚拟仿真实训，此挂件通过RS-232和PC计算机通讯，可在计算机显示器上实时呈现仿真画面。

序号	控制对象实训模块	实训教学目标
1	抢答器/音乐喷泉	通过对抢答系统中各组人员抢答时序的监视和控制，掌握条件判断控制指令的编写方法；通过对音乐喷泉控制系统中“水流”及音乐的循环控制，掌握循环指令的编写方法。
2	装配流水线/十字路口交通灯	通过对“生产流水线”顺序加工过程及十字路口交通灯路况信号控制，掌握顺序控制指令的编写方法。
3	水塔水位/天塔之光	通过对“水塔水位”和“储水池水位”变化过程的判断，了解简单逻辑控制指令的编写方法。通过对天塔之光闪亮过程的移位控制，掌握移位寄存器指令的编写方法。
4	自动送料装车/四节传送带	通过对传送带启停、传送状态的控制和对货物在自动送料装车系统中流向、流量的控制，掌握较复杂逻辑控制指令的编写方法。
5	多种液体混合装置	通过对“液体混合装置”中不同液体比例及液体混合时搅拌时间的控制，掌握条件判断指令及各种不同类型的定时器指令的编写方法。
6	自动售货机	通过对用户投币数目的识别和自动售货机中各种“货物”的进出控制，掌握各种计数器指令及比较输出指令的编写方法。
7	自控轧钢机/邮件分拣机	通过对自控轧钢机和邮件分拣机材料（“钢锭“邮件”）来料数量、来料类别识别及对各种执行器（例如“电机”）启停时序的控制，掌握数值运算指令及中断指令的编写方法。
8	机械手控制/自控成型机	通过对机械手停留“位置”及自控成型机各方向“液缸位置”的控制，掌握一个完整工业应用系统中的较简单逻辑控制程序的编写能力。
9	加工中心	通过对加工中心中各方向“电机”运行方向及“刀库”进出刀、换刀过程的控制，掌握一个完整工业应用系统中的较复杂逻辑控制的编写能力。
10	四层电梯	通过对一个完整的四层电梯模型的综合控制，初步掌握PLC控制系统的分析、I/O分配、设计I/O接线图、接线、编程、调试等工作过程的综合知识。

7. 二维丝杆控制单元
二维丝杆控制单元主要由伺服驱动和步进驱动组成。
伺服驱动用于控制Y轴丝杆，采用交流伺服驱动，工作电压AC220V，输出功率200W。采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，智能功率模块（IPM） 内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路，具有较强的温度、湿度、振动等环境适应能力和很强的抗干扰的能力；支持位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制。
步进驱动用于控制X轴丝杆，采用直流伺服驱动，工作电压DC24V，输出功率35W；内部集成控制电路和功率电路，具有自检线圈和短路保护等功能。
8. 电工基础实训单元
电工基础实训单元主要由交流接触器、中间继电器、时间继电器、按钮等组成，用于电机正反转、星三角转换、启停自锁等实训。
9. 三相交流电机
交流额定电压380V/△接法，转速1400转/min，功率180W，频率50HZ，绝缘等级E级。
10.教学三维仿真软件
一、软件整体要求
该软件是用于电气自动化、机电一体化及相关电类专业教学和实训的同步辅助3D仿真软件。通过对三维CAD模型的二次开发快速创建一个交互式3D 仿真和实训系统（虚拟样机），形成全开放式的模拟仿真电器联调数据模型，可以对各控制环节进行模拟仿真，包括实现故障诊断、排除等仿真操作与考核。
★实虚结合
软件平台针对电类相关硬件教学产品通过基于3D-CAD模型进行二次开发，通过全开放式的模拟仿真机电联调数据模型，创建一一对应的虚实结合实训系统（虚拟样机）构成与真实设备高度一致的虚拟自动生产线实训平台，系统的各机构采用气动驱动、变频器驱动和步进（伺服）电机位置控制等技术。控制方式采用每一工作单元由一台PLC承担其控制任务，各PLC之间通过RS485串行通讯实现互边的分布控制方式。
★软硬结合
软件可与实际PLC、单片机硬件等典型工控设备进行实时通讯，软件内置编程模块，可利用其虚拟的PLC程序或脚本语言对模型进行编程控制.目前，已经涵盖了欧姆龙、西门子和三菱等系列主流PLC。。
学员可以利用真实PLC编制的PLC程序，通过编辑工具，可编辑修改或载入PLC程序，PLC程序能够进行仿真运行，运行时具有输入输出状态指示。支持PLC程序与指令表间切换，支持PLC信息状态仿真测试。
★理虚结合
理论学习整合了常规的课件学习与3D模型相结合的方式,课件可以支持word，ppt，pdf等格式转换而来，支持页面跳转、缩放、翻转、抗锯齿、灰度显示、高对比度显示等调整；所有资源写在配置文件中，教师可定制自己的理论学习教程。 电气元器件具有真实的物理属性，可以用万用表检测器件质量的好坏，再由基本的元器件组成控制回路，物理属性可任意修改并实时观察电路运算效果。
二、软件实训内容要求
理论环节：学员可以通过常用机电元器件库（电气类、仪表类），了解各元器件的3D结构、性能参数或进行组装，也可直接调用查看机电专业的PPT课件资料进行学习，目前系统自带的课件有机电一体化概述、检测与传感器、步进及伺服电机、机械传动、控制系统、接口技术、伺服系统，教师可以对这些PPT课件进行编辑，通过【VUBPPT3D Extend Helper】PPT扩展接口，将元器件中的3D模型或其它多媒体素材，引入到课件中。
 
实操环节：学员可以选择一种电路类型，参照对应的电气图纸，从元器件库中拖入正确的元器件，进行电路组装，设定各元器件的工作参数，对相应的元器件触点进行导线链接，在系统规定的时间内完成整个电路图的组装，并进行电路的仿真运行。系统支持在元器件布局、仿真接线、仿真运行状态间快速切换，方便教学使用。
 
评价考核：仿真实训教学的评价方式方法越来越受到关注，在某种程度上决定着实训教学的方向、效果和质量。由于学生个性特点、知识经验及努力程度的不同，实训内容难度及操作方法优劣的不同，技能的获得有先慢后快、先快后慢、先后一致等不同的表现形式，或者表现为速度快错误少、速度快错误多、速度慢错误少和速度慢错误多等情况。软件针对每一个仿真实训项目制订详尽的过程评价方案，将暂态的过程性行为表现记录在考核量表之上进行评判，不仅有技术技能方面的明确要求，分步骤控制实训质量，而且有体现职业道德、执行岗位守则、服从车间管理、融入企业文化方面的具体要求，分行为彰显职业精神。软件开发过程，始终贯彻企业生产过程中的6S要求--整理（SEIRI）、整顿（SEITON）、清扫（SEISO）、清洁（SEIKETSU）、素养（SHITSUKE）、安全（SECURITY）,提前培养学生的职业认知能力。
评价考核模式带有MySQL数据库（或用户自行提供其它数据库系统），由教学指定要考核的电路图（或系统随机抽取），学员在规定的时间内完成电路装配，提交后系统进行自动评分，同时学员的成绩和装配数据会写入到数据库中做备案。考核模式不可切换到学习模式或实操模式进行参考。
三维模型编辑器：
关键元器件提供爆炸图、操作互动、原理讲解等3D资源。支持3D立体显示：红蓝模式，主动快门式，不闪偏光式。电气、液压、气动原理图并支持全屏、平移，缩放，自适应大小功能。仿真接线过程中，支持元器件布局、仿真接线、仿真运行3种状态间快速切换，方便老师教学讲解。仿真运行过程有整合元器件工作的声音、灯光、鼠标状态变化，使3D场景贴合实际生产环境;
★软件可支持多种操作系统平台（Windows、ios、Andriod、Linus等）,
软件提供了各种操作步骤的人机互动提示，以提高学习效率。通过网络实现随时随地的在线学习，真正实现教学实验不受实验室的空间及教学时间的限制，让学生真正体会到24小在线开放实验室的优越性和方便性。
二次开发功能：
用户可在系统上自行开发虚拟实训教学资源内容，并可自建三维模型及制作三维动画或对系统现有的3D模型与动画进行编辑修改。用户可以任意自绘具有3D互动功能的电路图并根据所绘电路图自动生3D装配图让用户进行接线，同时系统提供电路接线，自动验证并输出接线正确性的判断结果。所有的3D动画、3D模型及系统数据均采用128位随机加密技术以保证系统的安全性。支持CAD软件模型的导入，用户可通过CAD软件建模，利用VU pro对所建模型进行编程控制,支持 的CAD软件有：Solidworks, Inventor, Catia, Solid Edge等，支持的模型格式有:3DXML, 3DS, OBJ等。
 
★软件投标现场提供演示视频

六、实训项目
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。
PLC模拟控制应用实训
（一）PLC基本技能实训
1.PLC认知实训（软硬件结构、系统组成、基本指令练习、接线、编程下载等）
2.PLC仿真实训
（二）PLC模拟控制应用实训
3.数码显示控制
4.抢答器控制
5.天塔之光控制
6.十字路口交通灯控制
7.水塔水位控制
8.自动送料装车系统控制
9.四节传送带控制
10.装配流水线控制
11.多种液体混合装置控制
12.自控成型机控制
13全自动洗衣机控制
14.电镀生产线控制
15.自控轧钢机控制
16.邮件分拣机控制
17.自动售货机控制
18.机械手控制
19.三层电梯控制
20.四层电梯控制
21.加工中心控制
PLC实物控制应用实训
22.直线运动位置检测、定位控制
23.步进电机定位控制
24.步进电机的速度控制
25.步进电机的正反转控制
26.伺服电机定位控制
27.伺服电机的速度控制
28.伺服电机的正反转控制
29.伺服电机和步进电机的综合控制
典型电动机控制实操实训
30.三相鼠笼式异步电动机点动和自锁PLC控制
31.三相鼠笼式异步电动机联动正反转PLC控制
32.三相鼠笼式异步电动机带延时正反转PLC控制
33.三相鼠笼式异步电动机Y/△转换起动PLC控制
PLC、变频器、触摸屏综合应用技能实训
34.变频器功能参数设置与操作
35.变频器报警与保护功能
36.外部端子点动控制
37.变频器控制电机正反转
38.多段速度选择变频调速
39.变频器无级调速
40.基于外部模拟量(电压/电流）控制方式的变频调速
41.瞬时停电启动控制
42.PID变频调速控制
43.PLC控制变频器外部端子的电机正反转
44.PLC控制变频器外部端子的电机运行时间控制
45.基于PLC数字量控制方式的多段速
46.基于PLC模拟量控制变频开环调速
47.基于PLC通信方式的变频器开环调速
48.基于PLC通信方式的速度闭环控制
49.基于PLC模拟量方式的变频器闭环调速
50.基于触摸屏控制方式的基本指令编程练习
51.基于触摸屏控制方式的LED控制
52.基于触摸屏控制方式的温度PID控制
53.PLC、触摸屏与变频器通信控制
54.基于MCGS的485总线网络通信技术
网络通讯综合实训
55. PLC与变频器RS485通讯实训
56. PLC、触摸屏与变频器通信控制
57. PLC主机之间PROFIBUS -DP通讯实训
58. PLC主机之间PROFINET通讯实训
59. PLC、变频器、触摸屏组网综合应用实训