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電氣控制與PLC實訓裝置
一、裝置概述
LGP-S02型 電氣控制與PLC實訓裝置是根據教科書：廖常初 主編，《S7-200 PLC編程及應用》 （第2版），北京：機械工業(yè)出版社，2014.1；參考書：[1] 郭艷萍主編，《電氣控制與PLC應用》，北京：人民郵電出版社；[2] 張偉林主編，《電氣控制與PLC綜合應用技術》，北京：人民郵電出版社，2009；[3] 李樹雄編，《可編程序控制器原理及應用教程》，北京：北京航空航天大學出版社，2003；了解機器人工程專業(yè)常用的電子電氣儀器設備、機器人感知、驅動與控制實驗裝置、機器人應用軟硬件開發(fā)環(huán)境、機器人仿真實驗平臺和軟件工具等硬件和軟件資源，掌握其使用原理和方法，了解各類實驗工具和相應實驗方法的特點和局限性；
電氣控制與PLC實訓裝置實驗課程是《電氣控制與PLC》課堂教學的補充，是驗證、鞏固和補充課堂講授的理論知識的必要環(huán)節(jié)，其任務和目的是：不僅要幫助學生鞏固和加深理解所學的理論知識，更重要的是訓練學生的實驗技能，掌握本課程的基本實驗方法，使其樹立工程觀點和嚴謹?shù)目茖W作風，初步具有運用理論知識分析問題、解決問題的能力。要求學生通過此實驗課程基本掌握西門子S7-200系列CPU224CN型（可選配S7-1200 CPU1214/1215、S7-200smart CPUSR40 ）PLC的使用，電氣控制與PLC實訓裝置能夠理論聯(lián)系實際,培養(yǎng)學生PLC應用程序的設計能力和動手操作能力；要求學生能夠掌握PLC編程軟件的基本操作，要求學生能夠根據實際控制要求編寫設計PLC控制程序，不斷調試直至符合要求。
1、采用積木組合式結構，含開關量、模擬量、變頻調速、總線通信模塊等，配套組態(tài)監(jiān)控軟件、仿真實訓軟件，實現(xiàn)仿真化、信息化、網絡實訓教學，體現(xiàn)實訓教學的網絡性和系統(tǒng)性。
2、項目實訓模塊：利用目前典型的可編程控制器及總線技術完成對工業(yè)生產中模擬對象，實物模型中的邏輯、模擬、過程、運動等的控制實訓，完成學生認知、設計、安裝、調試、檢修等多種技能實訓。
三、技術性能
1、輸入電源：三相四線（或三相五線）～380V±10% 50Hz
2、工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%(25℃) 海拔<400m
3、裝置容量：＜0.5KVA
4、重 量：＜110Kg
5、外形尺寸：1600mm×750mm×1600mm
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
四、配置及功能
網絡型PLC實驗裝置由控制屏、實訓桌、主機實訓組件、實訓模塊、變頻器掛箱、觸摸屏掛箱、交直流電機、總線單元、通信模塊、電機導軌、測速機構等組成。
（一）控制屏（鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，鋁質面板）
1、交流電源控制單元
三相四線380V交流電源經空氣開關后給裝置供電，電網電壓表監(jiān)控電網電壓，設有帶燈保險絲保護，控制屏的供電由鑰匙開關和啟停開關控制，同時具有漏電告警指示及告警復位。提供三相四線380V、單相220V電源各一組，由啟停開關控制輸出，并設有保險絲保護。
2、定時器兼報警記錄儀
定時器兼報警記錄儀，平時作時鐘使用，具有設定時間、定時報警、切斷電源等功能；還可自動記錄由于接線或操作錯誤所造成的漏電告警次數(shù)。
3、直流電源、直流電壓/電流表、邏輯輸出及指示等
直流電壓：0～10V可調輸出；直流電流：4～20mA可調輸出；直流數(shù)字電壓表/電流表；電壓表量程0～400V、輸入阻抗為10MΩ、精度0.5級；電流表量程0～200 mA、精度0.5級；同時設有邏輯電平輸出（點動、自鎖）、邏輯電平指示、LED數(shù)碼管、方向指示器、八音盒、直流24V繼電器、信號轉換座若干。
4、主機實訓組件
西門子S7-200 CPU224CN（或選配S7-200smart CPUSR40 AC/DC/RLY數(shù)字量24點輸入/16點輸出），1 個以太網口/1 個串口（RS485），EM AM06模擬量 4路輸入2 路輸出。配套編程電纜。。
5、工業(yè)4.0仿真實訓軟件:(投標時提供計算機軟件著作權證書原件)
軟件采用三維建模基于虛擬現(xiàn)實技術的計算機仿真模擬技術，可以進行三維智能立體倉庫控制、氣動技術、傳感器技術、PLC可編程邏輯控制器應用、機器視覺系統(tǒng)、環(huán)形輸送設備、工業(yè)機器人應用與編程、Rfid電子標簽通信、工業(yè)無線通信網絡布置、控制系統(tǒng)軟件編程等多門學科的教學與培訓。
（二）實訓掛箱
（四）三相鼠籠異步電機：交流380V/△
（五）實訓桌
實訓桌為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，桌面為防火、防水、耐磨高密度板；左右設有兩個大抽屜（帶鎖），用于放置工具及資料，電腦桌聯(lián)體設計，造型美觀大方。
五、實訓項目
（一）PLC技能考核裝置
1.PLC認知實訓（軟硬件結構、系統(tǒng)組成、基本指令練習、接線、編程下載等）
2.典型電動機控制實操實訓（點動、自鎖、正反轉、星三角換接啟動等）
3.PLC仿真實訓
（二）PLC模擬控制應用實訓
4.數(shù)碼顯示控制
5.搶答器控制
6.天塔之光控制
7.音樂噴泉控制
8.十字路口交通燈控制
9.水塔水位控制
10.自動送料裝車系統(tǒng)控制
11.四節(jié)傳送帶控制
12.裝配流水線控制
13.多種液體混合裝置控制
14.自控成型機控制
15全自動洗衣機控制
16.電鍍生產線控制
17.自控軋鋼機控制
18.郵件分揀機控制
19.自動售貨機控制
20.機械手控制
21.四層電梯控制（實物）
22.加工中心控制
23直線運動控制（實物）
（三）PLC實物控制實訓
24.直線運動位置識別、運動軌跡控制、定位控制
25.步進電機運動控制
26.直流電機控制
27.溫度PID控制
（四）PLC、變頻器、觸摸屏綜合應用技能實訓
28.變頻器功能參數(shù)設置與操作
29.變頻器報警與保護功能
30.外部端子點動控制
31.變頻器控制電機正反轉
32.多段速度選擇變頻調速
33.變頻器無級調速
34.基于外部模擬量(電壓/電流）控制方式的變頻調速
35.瞬時停電啟動控制
36.PID變頻調速控制
37.PLC控制變頻器外部端子的電機正反轉
38.PLC控制變頻器外部端子的電機運行時間控制
39.基于PLC數(shù)字量控制方式的多段速
40.基于PLC模擬量控制變頻開環(huán)調速
41.基于PLC通信方式的變頻器開環(huán)調速
42. 基于MCGS的現(xiàn)場總線網絡通信技術
43.變頻器恒壓供水系統(tǒng)的模擬
44.基于觸摸屏控制方式的基本指令編程練習
45.基于觸摸屏控制方式的LED控制
46.基于觸摸屏控制方式的溫度PID控制
47.PLC、觸摸屏與變頻器通信控制
六、配置清單
LGP-S02型 電氣控制與PLC實訓裝置是根據教科書：廖常初 主編，《S7-200 PLC編程及應用》 （第2版），北京：機械工業(yè)出版社，2014.1；參考書：[1] 郭艷萍主編，《電氣控制與PLC應用》，北京：人民郵電出版社；[2] 張偉林主編，《電氣控制與PLC綜合應用技術》，北京：人民郵電出版社，2009；[3] 李樹雄編，《可編程序控制器原理及應用教程》，北京：北京航空航天大學出版社，2003；了解機器人工程專業(yè)常用的電子電氣儀器設備、機器人感知、驅動與控制實驗裝置、機器人應用軟硬件開發(fā)環(huán)境、機器人仿真實驗平臺和軟件工具等硬件和軟件資源，掌握其使用原理和方法，了解各類實驗工具和相應實驗方法的特點和局限性；
電氣控制與PLC實訓裝置實驗課程是《電氣控制與PLC》課堂教學的補充，是驗證、鞏固和補充課堂講授的理論知識的必要環(huán)節(jié)，其任務和目的是：不僅要幫助學生鞏固和加深理解所學的理論知識，更重要的是訓練學生的實驗技能，掌握本課程的基本實驗方法，使其樹立工程觀點和嚴謹?shù)目茖W作風，初步具有運用理論知識分析問題、解決問題的能力。要求學生通過此實驗課程基本掌握西門子S7-200系列CPU224CN型（可選配S7-1200 CPU1214/1215、S7-200smart CPUSR40 ）PLC的使用，電氣控制與PLC實訓裝置能夠理論聯(lián)系實際,培養(yǎng)學生PLC應用程序的設計能力和動手操作能力；要求學生能夠掌握PLC編程軟件的基本操作，要求學生能夠根據實際控制要求編寫設計PLC控制程序，不斷調試直至符合要求。
圖片供參考，以實物為準
二、裝置特點1、采用積木組合式結構，含開關量、模擬量、變頻調速、總線通信模塊等，配套組態(tài)監(jiān)控軟件、仿真實訓軟件，實現(xiàn)仿真化、信息化、網絡實訓教學，體現(xiàn)實訓教學的網絡性和系統(tǒng)性。
2、項目實訓模塊：利用目前典型的可編程控制器及總線技術完成對工業(yè)生產中模擬對象，實物模型中的邏輯、模擬、過程、運動等的控制實訓，完成學生認知、設計、安裝、調試、檢修等多種技能實訓。
三、技術性能
1、輸入電源：三相四線（或三相五線）～380V±10% 50Hz
2、工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%(25℃) 海拔<400m
3、裝置容量：＜0.5KVA
4、重 量：＜110Kg
5、外形尺寸：1600mm×750mm×1600mm
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
四、配置及功能
網絡型PLC實驗裝置由控制屏、實訓桌、主機實訓組件、實訓模塊、變頻器掛箱、觸摸屏掛箱、交直流電機、總線單元、通信模塊、電機導軌、測速機構等組成。
（一）控制屏（鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，鋁質面板）
1、交流電源控制單元
三相四線380V交流電源經空氣開關后給裝置供電，電網電壓表監(jiān)控電網電壓，設有帶燈保險絲保護，控制屏的供電由鑰匙開關和啟停開關控制，同時具有漏電告警指示及告警復位。提供三相四線380V、單相220V電源各一組，由啟停開關控制輸出，并設有保險絲保護。
2、定時器兼報警記錄儀
定時器兼報警記錄儀，平時作時鐘使用，具有設定時間、定時報警、切斷電源等功能；還可自動記錄由于接線或操作錯誤所造成的漏電告警次數(shù)。
3、直流電源、直流電壓/電流表、邏輯輸出及指示等
直流電壓：0～10V可調輸出；直流電流：4～20mA可調輸出；直流數(shù)字電壓表/電流表；電壓表量程0～400V、輸入阻抗為10MΩ、精度0.5級；電流表量程0～200 mA、精度0.5級；同時設有邏輯電平輸出（點動、自鎖）、邏輯電平指示、LED數(shù)碼管、方向指示器、八音盒、直流24V繼電器、信號轉換座若干。
4、主機實訓組件
西門子S7-200 CPU224CN（或選配S7-200smart CPUSR40 AC/DC/RLY數(shù)字量24點輸入/16點輸出），1 個以太網口/1 個串口（RS485），EM AM06模擬量 4路輸入2 路輸出。配套編程電纜。。
5、工業(yè)4.0仿真實訓軟件:(投標時提供計算機軟件著作權證書原件)
軟件采用三維建模基于虛擬現(xiàn)實技術的計算機仿真模擬技術，可以進行三維智能立體倉庫控制、氣動技術、傳感器技術、PLC可編程邏輯控制器應用、機器視覺系統(tǒng)、環(huán)形輸送設備、工業(yè)機器人應用與編程、Rfid電子標簽通信、工業(yè)無線通信網絡布置、控制系統(tǒng)軟件編程等多門學科的教學與培訓。
（二）實訓掛箱
| 序號 | 控制對象實訓模塊 | 實訓教學目標 |
| 1 | 搶答器/音樂噴泉 | 通過對搶答系統(tǒng)中各組人員搶答時序的監(jiān)視和控制，掌握條件判斷控制指令的編寫方法；通過對音樂噴泉控制系統(tǒng)中“水流”及音樂的循環(huán)控制，掌握循環(huán)指令的編寫方法。 |
| 2 | 裝配流水線/十字路口交通燈 | 通過對“生產流水線”順序加工過程及十字路口交通燈路況信號控制，掌握順序控制指令的編寫方法。 |
| 3 | 水塔水位/天塔之光 | 通過對“水塔水位”和“儲水池水位”變化過程的判斷，了解簡單邏輯控制指令的編寫方法。通過對天塔之光閃亮過程的移位控制，掌握移位寄存器指令的編寫方法。 |
| 4 | 自動送料裝車/四節(jié)傳送帶 | 通過對傳送帶啟停、傳送狀態(tài)的控制和對貨物在自動送料裝車系統(tǒng)中流向、流量的控制，掌握較復雜邏輯控制指令的編寫方法。 |
| 5 | 多種液體混合裝置 | 通過對“液體混合裝置”中不同液體比例及液體混合時攪拌時間的控制，掌握條件判斷指令及各種不同類型的定時器指令的編寫方法。 |
| 6 | 自動售貨機 | 通過用用戶投幣數(shù)目的識別和自動售貨機中各種“貨物”的進出控制，掌握各種計數(shù)器指令及比較輸出指令的編寫方法。 |
| 7 | 自控軋鋼機/郵件分揀機 | 通過對自控軋鋼機和郵件分揀機材料（“鋼錠“郵件”）來料數(shù)量、來料類別識別及對各種執(zhí)行器（例如“電機”）啟停時序的控制，掌握數(shù)值運算指令及中斷指令的編寫方法。 |
| 8 | 機械手控制/自控成型機 | 通過對機械手停留“位置“及自控成型機各方向“液缸位置”的控制，掌握一個完整工業(yè)應用系統(tǒng)中的較簡單邏輯控制程序的編寫能力。 |
| 9 | 加工中心 | 通過對加工中心中各方向“電機”運行方向及“刀庫”進出刀、換刀過程的控制，掌握一個完整工業(yè)應用系統(tǒng)中的較復雜邏輯控制的編寫能力。 |
| 10 | 四層電梯（實物） | 通過對一個完整的四層電梯模型的綜合控制，初步掌握PLC控制系統(tǒng)的分析、I/O分配、設計I/O接線圖、接線、編程、調試等工作過程的綜合知識。 |
| 11 | 步進電機/直線運動（實物） | 通過利用PLC對步進電機及直線運動實物模塊的控制，初步了解步進電機方向、拍數(shù)的控制及直線運動檢測、定位控制。步進電機系統(tǒng)由驅動電路、步進電機、刻度盤、指針等組成；直線運動系統(tǒng)由電機、同步帶、光電傳感器、導軌、移動塊等組成。 |
| 12 | 自動洗衣機/電鍍生產線 | 通過對洗衣機進出水時間、洗滌流程及電鍍生產線中物塊侵入不同溶液的時間、方式、先后順序的控制，掌握多點PLC控制系統(tǒng)的綜合應用能力。 |
| 13 | 直流電機控制/溫度控制（模擬量控制） | 通過對直流電機系統(tǒng)中脈沖信號采集、轉速控制（電壓量）及溫度控制系統(tǒng)中的溫度參數(shù)的控制，掌握高速計數(shù)器指令、模擬量處理指令、PID指令的使用。 |
| 14 | 典型電動機控制實操單元 | 掌握一般強電系統(tǒng)的安裝和調試工作過程知識，實現(xiàn)PLC方式的電機典型運行控制；掌握安裝和調試PLC電氣控制系統(tǒng)的有關知識。配置：施耐德交流接觸器3只；時間繼電器1只，3個按鈕，3只交流指示燈，2只熱繼電器，元器件配置專用底座。 |
| 15 | 網孔板 | 學會電氣控制系統(tǒng)中各元器件的布局規(guī)劃、安裝、調試過程知識。 |
| 16 | 變頻器實訓組件：配置西門子V20變頻器，帶有RS485通信接口及BOP操作面板 | 初步具有綜合應用變頻器的能力，了解變頻調速在實際中的應用，掌握變頻器與PLC之間USS通信協(xié)議的建立連接方法。 |
| 17 | 7英寸觸摸屏 | 了解工業(yè)觸摸屏的功能及使用方法、掌握與PLC之間的通信知識，并掌握復位、置位、交替等功能鍵、圖形（曲線）顯示、動態(tài)畫面跟蹤在觸摸屏中的實現(xiàn)方法。 |
| 18 | 電機導軌、光碼盤測速系統(tǒng)及數(shù)顯轉速表 | 包含光碼盤測速系統(tǒng)（配有進口光電編碼器）、數(shù)顯轉速表及固定電機的不銹鋼導軌等。不銹鋼導軌平整度好，無應力變形，加工精細，同心度好，互換性好，能保證電機與編碼盤之間連接的同心度不超過±5絲，電機運行噪聲小，實訓參數(shù)典型，能較好滿足實訓要求。在導軌面板上設有五位數(shù)顯轉速表，顯示當前轉速；具有電壓反饋信號；同時設有光電編碼信號輸出，包括A、B兩個通道；能夠完成各種速度開/閉環(huán)及定位實訓。 |
（五）實訓桌
實訓桌為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，桌面為防火、防水、耐磨高密度板；左右設有兩個大抽屜（帶鎖），用于放置工具及資料，電腦桌聯(lián)體設計，造型美觀大方。
五、實訓項目
（一）PLC技能考核裝置
1.PLC認知實訓（軟硬件結構、系統(tǒng)組成、基本指令練習、接線、編程下載等）
2.典型電動機控制實操實訓（點動、自鎖、正反轉、星三角換接啟動等）
3.PLC仿真實訓
（二）PLC模擬控制應用實訓
4.數(shù)碼顯示控制
5.搶答器控制
6.天塔之光控制
7.音樂噴泉控制
8.十字路口交通燈控制
9.水塔水位控制
10.自動送料裝車系統(tǒng)控制
11.四節(jié)傳送帶控制
12.裝配流水線控制
13.多種液體混合裝置控制
14.自控成型機控制
15全自動洗衣機控制
16.電鍍生產線控制
17.自控軋鋼機控制
18.郵件分揀機控制
19.自動售貨機控制
20.機械手控制
21.四層電梯控制（實物）
22.加工中心控制
23直線運動控制（實物）
（三）PLC實物控制實訓
24.直線運動位置識別、運動軌跡控制、定位控制
25.步進電機運動控制
26.直流電機控制
27.溫度PID控制
（四）PLC、變頻器、觸摸屏綜合應用技能實訓
28.變頻器功能參數(shù)設置與操作
29.變頻器報警與保護功能
30.外部端子點動控制
31.變頻器控制電機正反轉
32.多段速度選擇變頻調速
33.變頻器無級調速
34.基于外部模擬量(電壓/電流）控制方式的變頻調速
35.瞬時停電啟動控制
36.PID變頻調速控制
37.PLC控制變頻器外部端子的電機正反轉
38.PLC控制變頻器外部端子的電機運行時間控制
39.基于PLC數(shù)字量控制方式的多段速
40.基于PLC模擬量控制變頻開環(huán)調速
41.基于PLC通信方式的變頻器開環(huán)調速
42. 基于MCGS的現(xiàn)場總線網絡通信技術
43.變頻器恒壓供水系統(tǒng)的模擬
44.基于觸摸屏控制方式的基本指令編程練習
45.基于觸摸屏控制方式的LED控制
46.基于觸摸屏控制方式的溫度PID控制
47.PLC、觸摸屏與變頻器通信控制
六、配置清單
| 序號 | 名稱 | 型號 | 數(shù)量 | 單位 | 備注 |
| 1 | PLC實訓臺 | 西門子S7-200 CPU224CN（或選配S7-200smart CPUSR40 AC/DC/RLY數(shù)字量24點輸入/16點輸出） | 1 | 套 | 已裝配到實訓屏，集成數(shù)字量I/O（14路數(shù)字量輸入/10路數(shù)字量輸出）、RS-485通信口、6路高速計數(shù)器 |
| 2 | 實訓屏 | 1 | 臺 | ||
| 3 | 實訓桌 | 1 | 臺 | 帶鍵盤的桌子 | |
| 4 |
實訓模塊 |
實訓模塊1 | 1 | 組 | 包含：音樂噴泉/搶答器/直線運動 |
| 5 | 實訓模塊2 | 1 | 組 | 包含：裝配流水線/十字路口交通燈/水塔水位/天塔之光 | |
| 6 | 實訓模塊3 | 1 | 組 | 包含：自動送料裝車/四節(jié)傳送帶/多種液體混合裝置/自動售貨機 | |
| 7 | 實訓模塊4 | 1 | 組 | 包含：自控軋鋼機/郵件分揀機/機械手控制/自控成型機 | |
| 8 | 實訓模塊5 | 1 | 組 | 包含：加工中心/步進電機 | |
| 9 | 實訓模塊6 | 1 | 組 | 四層電梯 | |
| 10 | 實訓模塊7 | 1 | 組 | 包含：邏輯電平輸入/邏輯電平輸出/LED數(shù)碼管/方向指示器 | |
| 11 | 實訓模塊8 | 1 | 組 | 包含：自動洗衣機/電鍍生產線 | |
| 12 | 實訓模塊9 | 1 | 組 | 包含：溫度控制/直流調速 | |
| 13 | 變頻器模塊 | 西門子V20 | 1 | 塊 | 帶BOP面板 |
| 14 | 觸摸屏 | TPC7062Ti | 1 | 塊 | |
| 15 | 網孔板 | 1 | 塊 | ||
| 16 | 電機 | 三相鼠籠式異步電動機 | 1 | 臺 | |
| 17 | 電機導軌 | 導軌+1024編碼器+轉速表 | 1 | 套 | |
| 18 | 散件 | 交流接觸器 | 3 | 個 | |
| 19 | 時間繼電器 | 1 | 個 | ||
| 20 | 按鈕 | 3 | 個 | ||
| 21 | 交流指示燈 | 3 | 個 | ||
| 22 | 熱繼電器 | 2 | 個 | ||
| 23 | 安裝塑料件 | 若干 | 個 | ||
| 24 | 軟件 | 演示板原程序及編程軟件 | 1 | 套 | |
| 25 | 工業(yè)4.0仿真實訓軟件 | 1 | 套 | ||
| 26 | 說明書 | 實驗指導 | 1 | 冊 | |
| 27 | 工具 | 尖嘴鉗、螺絲刀、剝線鉗、十字螺絲刀、一字螺絲刀各1把 | 1 | 套 | |
| 28 | 連接線 | 自鎖實驗疊插連接線100CM | 30 | 條 | |
| 29 | 自鎖實驗疊插連接線30CM | 10 | 條 | ||
| 30 | 手槍式實驗疊插連接線 | 10 | 條 | ||
| 31 | 安裝配件 | 4X30自攻螺絲 | 10 | 個 | |
| 32 | 魚眼墊 | 14 | 個 | ||
| 33 | 4X20自攻螺絲 | 4 | 個 | ||
| 34 | 三相插座 | 1 | 個 | ||
| 35 | 0.75平5芯電源線 | 2 | 米 | ||
| 36 | 黑膠帶 | 1 | 個 | ||
| 37 | 扎線扣 | 10 | 個 |
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