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可編程控制系統(tǒng)工程應(yīng)用實驗平臺
可編程控制系統(tǒng)工程應(yīng)用實驗平臺根據(jù)可編程控制系統(tǒng)工程師崗位能力要求以及智能制造工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案進行設(shè)計，包括工業(yè)常用的可編程控制系統(tǒng)、工業(yè)總線、變頻器、伺服、步進、氣動、接觸器等知識點及場景，設(shè)備具體要求如下：
1.1 實驗臺
實驗臺是整個實驗設(shè)備的基礎(chǔ)平臺，實驗單元放置或固定在平臺上使用，可根據(jù)實驗考核內(nèi)容，嵌套相應(yīng)的實驗單元，該平臺需包含主控電源模塊，可為各實驗單元提供穩(wěn)定安全電源。具體如下：
1）整體尺寸不小于1480W×760D×1700HMM（允許偏差±5%）；桌面上方區(qū)域采用鋁型材搭建成龍門架式標(biāo)準(zhǔn)單元模塊掛件區(qū)。平臺底部安裝高質(zhì)量的地面活動腳輪副。
2） 門架式標(biāo)準(zhǔn)單元模塊掛件區(qū)下方設(shè)置主控電源區(qū)，主控電源區(qū)包括插座區(qū)域、漏電保護區(qū)域、電源區(qū)域、直流24V電源輸出區(qū)域組成。所有電源供應(yīng)回路具備相應(yīng)的短路保護、漏電保護等功能區(qū)域組成。漏電保護區(qū)域包括漏電保護斷路器1個、三相進線指示燈1組；三相電壓區(qū)域1包括三相電源輸出保護香蕉插座1組。
1.2 先進控制系統(tǒng)實驗單元
（1）1個先進PLC控制器,工作存儲區(qū)：≥1MB程序存儲區(qū) ，≥ 5MB數(shù)據(jù)存儲區(qū)；帶3個通訊接口，支持工業(yè)以太網(wǎng)或者總線通信；
（2）1塊數(shù)字量輸入模塊，≥32通道DC24V輸入；
（3）1塊數(shù)字量輸出模塊，≥32通道DC24V輸出；
（4）1塊模擬量輸入模塊，≥8通道，16位分辨率，精度≥0.3%；
（5）1塊模擬量輸出模塊，≥4通道，16位分辨率，精度≥0.3%；
（6）1塊存儲卡，存儲空間≥24MB；
（7）1根工業(yè)以太網(wǎng)連接線，總長度≥6m；
（8）4個螺釘型前連接器；
（9）1根安裝導(dǎo)軌；
（10）1個24V/8A調(diào)節(jié)型電源，輸入:120/230VAC，輸出:DC24V，輸出電路≥8A；
（11） 1套PLC專業(yè)版正版編程軟件及觸摸屏組態(tài)軟件。支持GRAPH編程語言，SCL編程語言，PLC模擬編程語言。
1）基于 Windows 7 Professional或者Windows 10環(huán)境的編程軟件套件可以對控制器、人機界面和驅(qū)動裝置進行統(tǒng)一的項目規(guī)劃和控制操作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲，確保整個項目內(nèi)數(shù)據(jù)一致性。符合 IEC1131-3 標(biāo)準(zhǔn)，能夠集成國際標(biāo)準(zhǔn)的其他高級編程語音，設(shè)備創(chuàng)建與參數(shù)設(shè)置簡單便捷；圖形化組網(wǎng)直觀快速。支持多種編程語言(LAD, FBD, SCL, STL), 軟件易用性強且具有較高的編程效率。系統(tǒng)采用透明通訊的方式，可以進行遠程編程及程序的上、下載；具有內(nèi)存預(yù)測功能，可以掌握內(nèi)存的用量；采用分層結(jié)構(gòu)，如根據(jù)功能分為主程序、快速執(zhí)行程序、事件程序等，使系統(tǒng)層次分明，程序執(zhí)行更有效、快捷。故障安全功能的工程組態(tài)和普通工程組態(tài)都具有相同界面和操作方式。支持全中文操作界面，全文變量名、注釋，診斷信息，在線幫助等等。并支持多語言切換。確保最佳的程序可讀性。
2）分布式故障安全正版軟件
3） 故障安全邏輯控制器授權(quán)
4）運動控制工藝正版軟件
5）專業(yè)版離線仿真軟件或類似授權(quán)。
6） 云鏈接器或類似功能授權(quán)。
7） PID 專業(yè)授權(quán)
8）網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃或類似功能授權(quán)"
（12）實驗單元裝配成標(biāo)準(zhǔn)單元模塊，可置于實驗桌的標(biāo)準(zhǔn)模塊掛架區(qū)。要求把PLC的所有端子引至接線面板的插孔端子。端子旁具有相應(yīng)的絲印電路和標(biāo)注。
1.3 基礎(chǔ)控制系統(tǒng)實驗單元
（1） 1個小型自動化PLC控制器，支持工業(yè)以太網(wǎng)通訊，配置≥14通道直流數(shù)字量輸入信號，≥10 通道直流數(shù)字量輸出信號， ≥2通道模擬量輸入信號，≥2 通道模擬量輸出信號。PLC 供電電源：直流 DC24 V ，工作內(nèi)存：≥100KB。
（2） PLC控制器支持≥6路高速計數(shù)器功能；
（3） PLC控制器支持≥2路高速脈沖輸出信號，最高頻率≥100KHz。
（4） 1套PLC正版編程軟件，支持英語、中文等多種語言，支持Windows操作系統(tǒng)安裝及運行；
（5） 1根工業(yè)以太網(wǎng)連接線纜，總體長度≥6 m
（6） 實驗單元裝配成標(biāo)準(zhǔn)單元模塊，可置于標(biāo)準(zhǔn)控制屏的標(biāo)準(zhǔn)模塊掛架區(qū)。把PLC的所有端子引至接線面板的插孔端子。端子旁應(yīng)用相應(yīng)的絲印電路和標(biāo)注。
1.4 觸摸屏實驗單元
（1）基本型彩色觸摸屏1個,TFT液晶顯示屏（LCD），顯示色彩≥65536色，顯示尺寸≥7英寸，支持分辨率≥800×480，支持PROFINET協(xié)議，背光燈（MTBF背景照明）≥20000小時。觸摸屏帶有以太網(wǎng)和USB接口。觸摸屏用戶內(nèi)存≥10M，支持配方內(nèi)存≥256KB，支持配方數(shù)量≥50。 為了為保持系統(tǒng)兼容性，需與控制器為同一品牌。
（2）實驗單元裝配成標(biāo)準(zhǔn)單元模塊，可置于標(biāo)準(zhǔn)控制屏的標(biāo)準(zhǔn)模塊掛架區(qū)。要求把觸摸屏的電源端子引至面板的插孔端子。端子旁應(yīng)用相應(yīng)的絲印標(biāo)注。
1.5網(wǎng)絡(luò)交換機
1臺非網(wǎng)管型工業(yè)以太網(wǎng)交換機，DC24V電源供電, 自適應(yīng)10/100 Mbps通訊速率;本體集成≥5 個 10/100 Mbps 雙絞線RJ45接口；防護等級 ≥IP20；1根工業(yè)以太網(wǎng)連接線纜，總體長度≥6 m。
1.6變頻器實驗單元
（1）1 塊變頻器功率單元，不帶濾波器，帶集成制動斬波器。電壓波動范圍≤+10/-10% ，電源頻率≤47-63Hz 。過載能力等級：高過載模式時，輸出電流為200%基本負(fù)載電流時，可持續(xù)時間≥3S，輸出電流為150%基本負(fù)載電流時，可持續(xù)時間≥57S；輕過載模式時， 輸出電流為150% 基本負(fù)載電流時，可持續(xù)時間≥3S，輸出電流為110% 基本負(fù)載電流時，可持續(xù)時間≥57S。防護等級≥IP20； 為了為保持系統(tǒng)兼容性，需與控制器為同一品牌。
（2）1塊變頻器控制器，支持PROFINET通訊，變頻器支持 ≥4個可配置的數(shù)字量輸入/數(shù)字量輸出，≥6通道數(shù)字量輸入通道，≥5通道數(shù)字量輸入，≥3通道數(shù)字量輸出信號，≥2通道模擬量輸入信號，≥2通道模擬量輸出信號。防護等級≥IP20，控制器帶有USB、SD / MMC或RS485接口；
（3）1張配套的存儲卡，內(nèi)存容量≥512MB；
（4）1套變頻器屏蔽套件，包含≥4件屏蔽組件；
（5）1塊配套的高級智能操作面板，支持中文顯示；
（6）1根配套的 USB電纜，長度≥2m；
（7）1 套安全集成的存儲卡擴展功能許可證授權(quán)；
（8）1套配套的控制存儲卡許可證擴展功能，用于實現(xiàn)簡單定位功能。
（9）變頻器實驗單元裝配成標(biāo)準(zhǔn)單元模塊，可置于實驗桌的標(biāo)準(zhǔn)模塊掛架區(qū)。把變頻器的所有端子引至接線面板的插孔端子。端子旁用相應(yīng)的絲印電路和標(biāo)注說明每個插孔端子的功能和用途。
1.7 伺服控制單元
（1）伺服控制器1臺，支持PROFINET通信控制；輸入電壓： 200-240 V 1 相/三相交流 - 15 %/+ 10 % 2.5 A/1.5 A 45-66；輸出電壓：0–1.2 A 0-330 Hz 電機：≥0.1 kW ；防護方式：≥IP20；尺寸：≤45x170x170（寬x高x深）；
（2）實驗單元裝配成標(biāo)準(zhǔn)單元模塊，可置于實驗桌的標(biāo)準(zhǔn)模塊掛架區(qū)。把伺服的所有端子引至接線面板的插孔端子。端子旁用相應(yīng)的絲印電路和標(biāo)注說明每個插孔端子的功能和用途。
1.8 步進控制單元
（1）步進驅(qū)動器1套，支持光耦隔離差分信號輸入，抗干擾能力強；兼容5V/24V信號，脈沖響應(yīng)頻率最高可達200KHZ；具有過壓、欠壓、過流保護等出錯保護功能。
（2）實驗單元作為PLC運動控制的控制對象，步進控制實驗單元裝配成標(biāo)準(zhǔn)單元模塊，可置于標(biāo)準(zhǔn)控制屏的標(biāo)準(zhǔn)模塊掛架區(qū)。模塊的所有端子引至面板的插孔端子。端子旁應(yīng)用相應(yīng)的絲印標(biāo)注。
1.9 接觸器繼電器模塊
通過接觸器繼電器實驗單元，PLC可控制交流電機等負(fù)載。接觸器繼電器實驗單元裝配成標(biāo)準(zhǔn)單元模塊，可置于標(biāo)準(zhǔn)控制屏的標(biāo)準(zhǔn)模塊掛架區(qū)。模塊的所有端子引至面板的插孔端子。端子旁應(yīng)用相應(yīng)的絲印標(biāo)注。繼電器線圈24VDC，配3個接觸器，3個繼電器。裝成標(biāo)準(zhǔn)單元模塊。所用的接觸器、繼電器采用西門子品牌產(chǎn)品。
1.10 交通燈控制模塊
交通信號燈實驗單元作為PLC的開關(guān)量控制對象，模擬交通燈的運行狀況。交通信號燈實驗單元裝配成標(biāo)準(zhǔn)單元模塊，可置于標(biāo)準(zhǔn)控制屏的標(biāo)準(zhǔn)模塊掛架區(qū)。模塊的所有端子引至面板的插孔端子。端子旁應(yīng)用相應(yīng)的絲印標(biāo)注。指示燈電壓24VDC，包括東西向、南北向交通燈（黃、綠、紅）指示及人行道指示（紅、綠）。
1.11 運料小車實驗?zāi)K
運料小車實驗裝置通過接線端子與PLC控制設(shè)備（另配）便捷連接。運料小車實驗裝置由傳感器、信號指示燈、開關(guān)按鈕和電機等組成，可以模擬物料自動運輸、自動往返運行、定點傳送等應(yīng)用場景，用于進行簡單順序邏輯控制的實驗練習(xí)，需與PLC控制器配套使用,詳細(xì)配置要求如下
運料小車實驗裝置外殼采用碳鋼鈑金折彎加工而成，表面烤漆，將信號接口標(biāo)識印在運料小車表面。
整體外形尺寸≥L600×W160×H120MM，傳感器、信號指示燈額定電源輸入DC 24V。主要元器件包括信號指示燈≥ 4個、開關(guān)按鈕 ≥2個、接近傳感器≥ 4個、電機和絲桿 ≥1套。
1.12 故障設(shè)置模塊
故障設(shè)置模塊，支持遠程控制，帶EM-BUS通訊協(xié)議，可通過專用接口與PLC、計算機直接連接。 通過智能故障設(shè)置服務(wù)器，人為設(shè)置故障點，讓學(xué)員自行排查和修復(fù)故障問題，從而實現(xiàn)故障排除、設(shè)備維護目的。支持多種故障設(shè)置，包括PLC與PLC通信故障設(shè)置，PLC與上位機通信故障設(shè)置、PLC與變頻器通信故障設(shè)置、PLC數(shù)字量輸入短路故障設(shè)置、PLC數(shù)字量輸出斷路故障設(shè)置，模擬量短路故障設(shè)置等多種故障設(shè)置功能。 故障設(shè)置成功后，服務(wù)器自動生成報警信息和故障排除指引，學(xué)員可通過故障排除指引一步一步實現(xiàn)故障排除練習(xí)。
1.13 虛擬仿真程序
提供完整的配套虛擬仿真程序，包括： (1)液體混合自動控制； (2)電機速度檢測和PID控制； (3)洗衣機控制程序； (4)智能交通燈控制； (5)車燈控制； (6)傳送帶控制模塊 虛擬仿真程序采用3D虛擬技術(shù)和上位機技術(shù)設(shè)計而成，可運行于觸摸屏端及電腦端，虛擬仿真程序既可與PLC建立通訊在線運行，也可獨立運行。
1.14 可編程邏輯控制系統(tǒng)應(yīng)用實驗課程資源，交付包括PPT課件、實驗指導(dǎo)書、程序圖紙樣例等，需包含以下內(nèi)容：
基礎(chǔ)應(yīng)用篇
任務(wù)1 PLC基礎(chǔ)知識
1.1 認(rèn)識PLC及其應(yīng)用領(lǐng)域
1.2 認(rèn)識PLC
1.3 PLC軟件的安裝及使用
任務(wù)2 基本控制指令應(yīng)用
2.1三相異步電機星三角降壓啟動（位邏輯指令）
2.2用PLC控制運料小車，實現(xiàn)自動運料（定時器、計數(shù)器）
任務(wù)3 功能指令應(yīng)用
3.1 流水燈控制（移位指令）
3.2 PLC控制交通燈（比較指令）
3.3 模塊信號處理（數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)運算指令）
3.4 高速計數(shù)器
3.5 高速脈沖
任務(wù)4觸摸屏的使用
4.1 使用基本元素設(shè)計簡單操作面板
4.2 使用報警控件設(shè)置報警系統(tǒng)
4.3 使用趨勢控件設(shè)計曲線查看系統(tǒng)
任務(wù)5變頻器應(yīng)用
5.1 使用面板進行參數(shù)設(shè)置
5.2 使用軟件進行參數(shù)設(shè)置和調(diào)試
5.3 PLC通過端子控制方式實驗變頻器多段速控制
5.4使用PLC通過總線控制變頻器
任務(wù)6伺服驅(qū)動器的使用
6.1 使用面板進行參數(shù)設(shè)置
6.2 使用軟件進行參數(shù)設(shè)置和調(diào)試
6.3 通過程序塊控制伺服電機
6.4用運動控制指令控制伺服電機
6.5 用運動控制指令控制步進電機
任務(wù)7 PLC網(wǎng)絡(luò)通訊
7.1 PLC通訊
7.2 Modbus TCP通訊
綜合應(yīng)用篇
項目1、PLC星三角降壓啟動的控制
項目2、PLC十字路口交通燈的控制
項目3、PLC氣動分揀系統(tǒng)的控制
項目4、PLC運料小車的控制
項目5、供料單元控制
項目6、輸送單元控制
項目7、裝配單元控制
項目8、倉庫單元控制
項目9、產(chǎn)線聯(lián)調(diào)
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