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. 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，配套工控组态监控软件，实现仿真化、信息化实训教学。
3. 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。
4. 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。
5. 模块化网络系统：网络结构主要由西门子主机S7-1200、触摸屏、伺服电机构成，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. 装置容量：＜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
1. S7-1200单元
S7-1200单元主要由主机1215C和信号转接板组成。
主机1214C,125 KB 工作存储器；24VDC 电源，板载 DI14 x 24VDC 漏型/源型，板载 DQ10 x 24VDC 及 AI2 和；板载 6 个高速计数器和 4 个脉冲输出；信号板扩展板载 I/O；多达 3 个用于串行通信的通信模块；多达 8 个用于 I/O 扩展的信号模块；0.04 ms/1000 条指令；2 个 PROFINET 端口，用于编程、HMI 和 PLC 间数据通信，配置一个模拟量模块SB1232(1路模拟量输出）
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，三相380V供电，输出功率0.55KW。集成PROFINET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；集成12路数字量输入，8路模拟量输入；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. 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。
6. 伺服控制单元
伺服电机主要采用西门子V90伺服，输入电压220V，功率200W，内置PN口，伺服电机功率200W ，内置增量编码器，不带刹车功能，用于小车运动控制，
7. 小车运动控制
小车运动控制主要由伺服电机、步进电机、传送带、滑块、导轨，模组、等组成，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。
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。
10.逻辑编程控制对象
1套 信号模拟，包含的模拟器件提供真实的模拟量信号和开关量信号，能够模拟工业现场的设备运行状态。包括：
1）个 电压表，测量AQ输出电压。
2）个 直滑电阻，提供0~12V 直流电压信号。
3）8路开关和8路LED显示。
配套教学使用的对象卡，包括：交通灯、自控成型、洗衣机、天塔之光、机械手、自控售货机、装配流水线、抢答器、音乐喷泉、自控轧钢机、邮件分拣机、四节传送带、物料分拣、多种液体混合、加工中心、电镀生产线、电机控制、运料小车控制、搅拌器控制、汽车灯光控制、采用配方形式进行各种实验，可以任意扩展实训内容，采用通用底盒加卡片式设计，内置三基色LED灯、开关、安全接插柱，所有I/O口均开放出来。
11.三相交流电机
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。
★12.工业自动化数字孪生仿真软件（实验室共配1套，具有软件著作权）
采用单片机技术，具备多路数字量输入输出、模拟量输入输出，有通讯接口与电脑相连，通过内置协议与上位机中虚拟仿真教学软件实时通讯，实现数据采集和对外控制等操作。具有RS232通信接口或USB通信接口、24路开关量输入接口及指示、24路开关量输出接口及指示、4路模拟量输入接口、4路模拟量输出接口、系统协同传感器模块将动作信号反馈给上位机仿真软件中的虚拟对象模型，虚拟对象模型给出反馈信号，PLC等智能控制器根据信号执行相应的输出操作，以此反应整个系统执行动作过程。能在具有物理属性的3D环境中进行虚拟设备的仿真调试。具有高度的人机交互性，通过虚拟对象进行各种与实际环境中相同的操作。软件通过自动、手动和PLC控制三种模式再现以下虚拟工业场景，3D场景的PLC实验项目和36个PLC虚实结合控制实训模块一致，3D场景的PLC实验项目：
1）三层电梯控制；2）自动售货机；3）机械手；4）自动门；5）天塔之光；6）全自动洗衣机；7）自动成型机；8）红绿灯；9）装配流水线；10）四路抢答器；11）音乐喷泉；12）轧钢机；13）邮件分拣；14）物料分拣；15）多级传输；16）八段码显示；17）多种液体混合；18）双面铣床；19）电镀槽；20）交流电机正反转控制；21）小车运动；22）搅拌站；23）汽车灯光控制；24）汽车火花塞点火控制；25）加工中心控制；26）隧道监控；27）自动扶梯；28）CA6140普通车床PLC改造控制；29）X62W万能铣床PLC改造控制；30）T68卧式镗床PLC改造控制；31）M7120平面磨床PLC改造控制；32）Z3050摇臂钻床PLC改造控制；33）电动葫芦PLC改造控制；34）Z35摇臂钻床PLC改造控制；35）M1432A万能外圆磨床PLC改造控制。36）颗粒上料单元自动化工作站，包括工作台，型材台面，上料筒2个，颗粒推送气缸2个，双皮带分拣输送带1条，双工位旋转吸料机构1个，瓶子上料输送带1条，填装输送皮带1条，填装气动定位机构1个。
37）拧盖单元自动化工作站，包括工作台，型材台面，加盖机构1个，拧盖机构1个，输送带1条，定位机构2个。
38）检测分拣自动化工作站，包括工作台，型材台面，龙门检测机构1个，不合格品分拣机构1个，输送带1条，定位机构1个。
39）立体仓库自动化工作站，包括工作台，型材台面，仓库构架1个，2轴垛机机构1个。
 
六、主要配置清单

序号	品名	规格（mm）	技术参数	数量	单位
1	实训台			1	台
2	实训电源			1	套
3	电脑桌			1	台
4	1214 CPU	6ES7214-1AG40-0XB0		1	个
5	V90 Profinet通讯	200W，单相220V		1	套
6	G120C	0.37KW		1	台
7	BOP-2	6SL3255-0AA00-4CA1		1	个
8	触摸屏	KTP700 BAISIC PN		1	个
9	步进电机	57步进电机		1	个
10	三相异步电机	380V/220V  180W		1	台
11	传感器	接近开关		1	套
12	交换机			1	批
13	模组			1	套
14	逻辑控制对象			1	套
15	学生凳			2	张
16	教学软件			50	点

 
七、可实验内容：
1、PLC基本逻辑控制实验
2、PLC模拟量控制实验
3、交通灯
4、自控成型
5、洗衣机
6、天塔之光
7、机械手
8、自控售货机
9、装配流水线
10、抢答器
11、音乐喷泉
12、自控轧钢机
13、邮件分拣机
14、四节传送带
15、物料分拣
16、多种液体混合
17、三轴加工中心
18、电镀生产线
19、电机控制
20、运料小车控制
21、搅拌器控制
22、汽车灯光控制
23、汽车火花塞控制
24、隧道风机控制
25、三层电梯控制
26、艺术彩灯控制
27、LED数码管控制
28、伺服电机参数设置
29、伺服电机的位置控制
30、伺服电机的速度控制
31、伺服电机转矩控制
32、步进电机参数设置
33、步进电机位置控制
34、步进电机速度控制
35、单轴运动控制
36、变频器参数设置
37、变频器BOP控制
38、变频器点动控制
39、变频器连续控制
40、变频器外部端子控制
41、变频器外部模拟量控制
42、PLC控制三相异步电机的点动控制
43、PLC控制三相异步电机自锁控制
44、PLC控制三相异步电机的正反转控制
45、PLC控制三相异步电机的星三角控制
46、触摸屏的通讯控制
47、触摸屏画面编辑实验
48、触摸屏上载下载实验
49、触摸屏与PLC通讯实验
50、PLC与伺服电机通讯控制实验
51、PLC与变频器通讯控制实验
52、触摸屏、PLC、变频器网络控制实验
53、触摸屏、PLC、伺服电机网络控制实验
54、触摸屏、PLC、伺服电机、变频器综合网络控制实验
★六、配套教学资源（共配1套，购5台以下无此项配置）：
1、在线教育课程开放平台（具有软件著作权，配1个登录帐号）:
1）本系统是互通教学多元化管理平台，将用户传统的各个平台系统实施整合，集中互通管理，解决多平台、多账号难以管理、数据库分散无法集中统计等问题。系统包含了：在线教务管理系统、在线课程资源管理平台、在线习题库平台、在线考试考核平台、线上视频课程管理平台及线上虚拟仿真教学管理平台，真正意义的一站互通数据集中统计！
2）课程资源：多个微课视频实拍采集教学视频素材，后期影视包装，片头10秒左右，片尾5秒左右，视频尺寸不低于1920*1080，视频格式MP4、FLV等；多个虚拟仿真内容采用unity引擎开发，在pc端win系统上运行（win7、win8、win10，注不包含win xp）软件。
3）为了教学的统一性要求在线教育平台与实训装置是同一个生产商！
4）部分微课内容举例：

学习项目	学习任务	参考课时
项目一、三相异步电动机启动线路制作、调试与故障排除	任务一：识别低压电器及异步电动机	2
	任务二：点动与自锁正转控制线路的实施	12
	任务三：联锁正反转控制线路的实施与检测	12
	任务四：Y-△降压启动控制线路分析与接线	6
	任务五：三相异步电动机顺序控制线路安装与测试	6
项目二  三相异步电动机行程控制线路的设计及实施	任务一：电动葫芦控制线路设计及实施	6
	任务二：工作台自动往返线路设计及实施	4
项目三  三相异步电动机制动控制线路分析设计及实施	任务一：三相异步电动机反接制动控制线路安装与测试	4
	任务二：三相异步电动机能耗制动控制线路安装与测试	4
项目四  卷帘门控制电路的安装、调试及故障排除	任务一：卷帘门控制电路的安装、调试及故障排除	10
	任务二：卷帘门PLC控制电路设计	4
	任务三：卷帘门PLC控制控制程序设计与调试	6
项目五  传送带送料装置控制线路的安装、调试及故障排除	任务一：传送带送料装置控制电路安装、调试及故障排除	10
	任务二：用PLC技术实现传送带送料装置控制	4
	任务三：编写调试PLC程序及系统总调试	6

2、仿真软件
★（1）、三菱PLC与变频器仿真教学软件（网络版，具有软件著作权）
一、产品技术要求
软件PLC产品依据中华人民共和国劳动和劳动安全行业标准（LD/T81.2－2006）《“维修电工”职业技能实训和鉴定设备技术规范》与教育部有关专业教学大纲而设计研制，包括可编程控制器和变频器在内的26个项目，每个项目又根据需要设有：实训目的、实训器件、器件布局、I/O分配、T型图、电路连接、通电运行等多种模块，基本涵盖了国家维修电工中级、高级和技师鉴定考核对于可编程控制器和变频器的应知应会全部要求。软件以技能为核心，项目为引领，任务为驱动，职场环境为背景，操作步骤为主线，以学生交互训练为主体，具有三维可视化、智能化、全交互的特点，集职业性、情境性、过程性、交互性和灵活性于一身，性价比极高。该软件不仅可以作为实训教学应用，其大量的原理动画演示也可以作为助教型软件素材应用于课堂教学环节。为电气自动化、机电一体化等电工电子专业的技能实训、鉴定信息化、现代化提供了丰富不可或缺的教学资源。 
二、产品内容要求

级别	内容	备注
中级	PLC工作原理控制、程序的执行过程、电动机的起停控制、电动机的正反转控、电动机循环正反转控制、三速电动机控制
高级	星/角起动控制、电动机正反转能耗制动控制、彩灯循环控制、数码管的点亮控制、大小球传送装置控制、简易机械手的控制
技师	电镀生产线的控制、自动交通灯的控制、皮带运输线的控制、工业洗衣机的控制、恒压供水系统的控制、小推车控制、停车场车位的控制、变频器的PU操作、变频器的EXT操作、变频器的组合操作
综合	手持编程器的操作、X62W万能铣车、Z3050摇臂钻床、CA6140型车床

 

（2）、西门子PLC仿真实训软件（具有软件著作权，网络版）

软件以西门子PLC S7-200系列型号为依据，对重点、难点PLC控制电路展开仿真实训。通过3D Max建模，结合Flash编程技术，融合教学设计，每个实训项目精心设计了实训目的、实训器件、器件布局、I/O分配、T型图、电路连接、通电运行等训练模块，基本涵盖了国家维修电工中级、高级和技师鉴定考核对于可编程控制器的应知应会全部要求。
本软件在研制中力争贯彻如下的设计思想：以就业为导向，以技能训练为核心，体现职业性；以三维职场的构建与再现为训练环境，体现情境性；以真实项目为引领、任务为驱动、工艺过程主线，体现过程性；以学生自主训练为主，教师演示为辅，体现以学生为主的主体性；以职业生产活动为中心，强化技能养成，体现养成性。
本软件主要以网络形式发布，供学生在C/S架构的微机室使用，标准配置为30个终端，可供至少一个班的学生上机仿真实训。单机版另配，主要供教师演示性教学以及实训教师备课使用。
本软件适用于机电一体化技术、电气自动化技术、电力系统自动化技术、电气技术应用、机械工程与自动化、机械设计制造及其自动化、自动化生产设备应用、机电设备安装与维修等专业学生的实训教学，也可作为维修电工、可编程控制器程序设计师、电梯安装与维修工等职业培训与仿真技能鉴定，是电工电子实训中心、机电一体化技术、电气自动化技术、电力系统自动化技术等专业仿真实训室的主体虚拟仿真实训软件之一。

一级模块	二级模块	三级模块
基本指令	电动机启停控制	实训目的、实训器件、器件布局、I/O分配、T型图、电路连接、通电运行
	电动机正反转控制	实训目的、实训器件、器件布局、I/O分配、T型图、电路连接、通电运行
	电动机循环正反转	实训目的、实训器件、器件布局、I/O分配、T型图、电路连接、通电运行
	可逆运行反接制动	控制要求、I/O分配、T型图、指令表、电路连接、通电运行
	三速电机控制	实训目的、实训器件、器件布局、I/O分配、T型图、电路连接、通电运行
	星角降压启动控制	实训目的、实训器件、器件布局、I/O分配、T型图、电路连接、通电运行
	数码管点亮控制	实训目的、实训器件、器件布局、I/O分配、T型图、电路连接、通电运行
	交通灯控制	控制要求、I/O分配、T型图、指令表、电路连接、通电运行
	恒压供水系统控制	实训目的、实训器件、器件布局、I/O分配、T型图、电路连接
应用指令	循环彩灯控制	实训目的、实训器件、器件布局、I/O分配、T型图、电路连接、通电运行
	停车场车位控制	实训目的、实训器件、器件布局、I/O分配、T型图、电路连接、通电运行
	小推车控制	实训目的、实训器件、器件布局、I/O分配、T型图、电路连接、通电运行
	简易三层电梯控制	实训目的、控制要求、I/O分配、T型图、指令表、电路连接、通电运行
顺序控制指令	大小球传送装置控制	实训目的、实训器件、器件布局、I/O分配、T型图、电路连接、通电运行
	简易机械手控制	实训目的、实训器件、器件布局、I/O分配、T型图、电路连接、通电运行
	音乐喷泉控制	实训目的、实训器件、器件布局、I/O分配、T型图、电路连接、通电运行
	运料小车控制	控制要求、I/O分配、T型图、指令表、电路连接、通电运行
	电镀生产线控制	实训目的、实训器件、器件布局、I/O分配、T型图、电路连接、通电运行
	皮带运输线控制	实训目的、实训器件、器件布局、I/O分配、T型图、电路连接、通电运行
	工业洗衣机控制	实训目的、实训器件、器件布局、I/O分配、T型图、电路连接、通电运行
	双面铣床控制	实训目的、控制要求、I/O分配、T型图、指令表、电路连接、通电运行

 
 
（3）、自动化生产线考核仿真教学软件（网络版，具有软件著作权）
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。
1.1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；
1.2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
1.3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
1.4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。
2.1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；
2.2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
2.3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；