SBX-61APLC可編程、變頻調速與觸摸屏實驗實訓裝置
一、概述
可編程控制器、單片機開發應用及電氣控制綜合實訓裝置 ，PLC部分集可編程邏輯控制器、通信編輯器、編程軟件、工控組態軟件、仿真教學軟件、模擬控制實訓掛箱、實物等于一體，可直觀地進行PLC的基本指令訓練，多個應用廣泛的PLC實際應用模擬實驗和實物控制實訓，也為高層次的設計開發實驗實訓提供良好的條件。為了結合教學要求，設計過程中參考了國內多種教材，從中精選出最具典型性的實訓實驗項目，配備三相鼠籠異步電機及繼電器，能完成多個電氣控制項目訓練。
二、裝置特點
1、裝置采用組件式結構，更換實驗模塊便捷，如需要擴展功能或開發新實驗，只需添加實驗模塊掛箱即可，永不淘汰。
2、實驗對象形象逼真，接近工業現場的實際應用，通過本裝置的訓練，學生很快就能適應現場的工作。
CPU SR403、采用西門子S7-200smart 可編程序控制器，功能強大、性能優越，采用模塊化設計，組合靈活，用戶可根據不同的需要組成不同的控制系統。
4、組態棒圖教學，采用MCGS工控組態軟件，所有實驗都已編輯出形象直觀、動感強、教學效果好的組態棒圖，進行實驗動態跟蹤教學。
5、實驗項目齊全，含數字量、模擬量、變頻調速、觸摸屏、網絡通訊及電氣控制等。
6、PLC主機的網絡教學實驗：配有RS485網絡通信教師端電腦（主站）分別跟16臺PLC主機（從站）進行直接通信實驗（即進行1：N通信），任一臺PLC主機（主站）跟7臺PLC主機（從站）進行直接通信實驗（即進行N：N通信）。
7、仿真實訓教學：通過FLASH虛擬環境實時顯示PLC運行狀態，也可以實現PLC接線、錯誤檢查、編程訓練、程序編寫測試等功能。
三、技術性能
1、輸入電源：三相四線（或三相五線）～380V±10% 50Hz
2、電源輸出：有漏電型保護器、過載、短路保護裝置。
3、三相四線380V輸出，由三只電壓表指示輸出電壓
4、～220V通過安全插座輸出
5、+24V/2A直流穩壓電源輸出
6、+5V/1A直流穩壓電源輸出
7、±12V/1A直流穩壓電源輸出（根據裝置需求而定）
8、直流電壓：0～10V可調輸出；直流電流：4～20mA可調輸出
9、工作環境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%(25℃) 海拔<400m
10、裝置容量：＜1KVA
11、重 量：＜110Kg
12、外形尺寸：1600mm×750mm×1600mm
13、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、實訓裝置的基本配置及功能
實訓裝置由控制屏、實訓桌、主機實訓組件、實訓模塊（含豐富的工業現場設備模擬實訓對象）、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
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。
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：0～20mA可調輸出；直流數字電壓表/電流表；電壓表量程0～200V、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S7-200smart CPU SR40數字量24點輸入/16點輸出，1 個以太網通信端口, 1個485接口；EM AM06模擬量模塊4路輸入/2路輸出，配套編程電纜。
（二）實訓掛箱
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序號 |
編號 |
控制對象實訓模塊 |
實訓教學目標 |
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1 |
SX1 |
搶答器/音樂噴泉 |
通過對搶答系統中各組人員搶答時序的監視和控制，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中“水流”及音樂的循環控制，掌握循環指令的編寫方法。 |
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2 |
SX2 |
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。 |
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3 |
SX3 |
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。 |
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4 |
SX4 |
自動送料裝車/四節傳送帶 |
通過對傳送帶啟停、傳送狀態的控制和對貨物在自動送料裝車系統中流向、流量的控制，掌握較復雜邏輯控制指令的編寫方法。 |
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5 |
SX5 |
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。 |
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6 |
SX6 |
自動售貨機 |
通過用用戶投幣數目的識別和自動售貨機中各種“貨物”的進出控制，掌握各種計數器指令及比較輸出指令的編寫方法。 |
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7 |
SX7 |
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”）來料數量、來料類別識別及對各種執行器（例如“電機”）啟停時序的控制，掌握數值運算指令及中斷指令的編寫方法。 |
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8 |
SX8 |
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，掌握一個完整工業應用系統中的較簡單邏輯控制程序的編寫能力。 |
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9 |
SX9 |
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，掌握一個完整工業應用系統中的較復雜邏輯控制的編寫能力。 |
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10 |
SX10 |
四層電梯 |
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。 |
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11 |
SX11 |
步進電機：（實物）步進電機系統由驅動電路、步進電機、刻度盤、指針等組成； |
通過利用PLC對步進電機實物模塊的控制，初步了解步進電機方向、拍數的控制及定位控制。 |
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12 |
SX12 |
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控制系統的綜合應用能力。 |
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13 |
SX13 |
直流電機控制/溫度控制 （模擬量控制） |
通過對直流電機系統中脈沖信號采集、轉速控制（電壓量）及溫度控制系統中的溫度參數的控制，掌握高速計數器指令、模擬量處理指令、PID指令的使用。 |
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14 |
WK1 |
典型電動機控制實操單元：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。 |
掌握一般強電系統的安裝和調試工作過程知識，實現PLC方式的電機典型運行控制；掌握安裝和調試PLC電氣控制系統的有關知識。 |
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15 |
WK2 |
網孔板 |
學會電氣控制系統中各元器件的布局規劃、安裝、調試過程知識。 |
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16 |
BP1 |
變頻器實訓組件：配置西門子MM420 0.37KW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通信協議的建立連接方法。 |
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17 |
CM1 |
觸摸屏實訓組件： 7英寸 MCGS真色彩 |
了解工業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、動態畫面跟蹤在觸摸屏中的實現方法。 |
（三）電機導軌、光碼盤測速系統及數顯轉速表
包含光碼盤測速系統、數顯轉速表及固定電機的導軌等。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，實訓參數典型，能較好滿足實訓要求。在導軌面板上設有五位數顯轉速表，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/閉環及定位實訓。
（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，電腦桌聯體設計，造型美觀大方。
（六）、電氣控制仿真軟件
以三維仿真交互技術和三維動畫視覺表現及多媒體數字技術為核心，能進行三維電路分析、電氣電路模擬電路考核、綜合技能虛擬實訓、電氣基礎訓練、元器件識別檢測。
（七）實驗室系統控制器
1）該系統由專用供電管理主機與移動管理平臺組成。能對設備具有用電管理（包括電壓、電流、用電量、用電時間等）和短路、過壓、漏電和輸出防護等多種保護功能。該系統具有智能管理功能，主控采用7寸全彩觸摸屏平板控制，可通過手機或者平板電腦實現遠程監控、操作等管理和現場可視化管理。專用供電管理主機不小于2路負載，每路負載能力不應小于20KW，包括三相斷路器、斷路器、防雷模塊、交流接觸器、熔斷器、控制板、互感器、繼電器、金屬鑰匙開關等。
2）本系統控制器將數據上傳至云平臺，進行海量數據存儲，并提供豐富的數據分析工具方便更加準確的掌握數據與分析數據。
①數據云系統上傳
②手機app數據查詢
③歷史數據查詢
④數據分析統計
⑤短信報警
⑥微信報警
⑦微信反向控制
⑧二次開發
（1）云平臺包含：
1）數據顯示顯示輸入電壓監控，輸出電壓監控，輸入開關監控，輸出開關控制以及輸入電壓模擬量實時數據，可根據實際需求添加128路。
2）控制：控制啟動停止開關的開和關，輸出電壓值的給定，可根據實際需求添加128路。
3）歷史數據：顯示輸入輸出電壓值的歷史數據，可按時、天、月進行查詢歷史數據曲線，以及歷史數據表格，可表格數據導出處理。
4）設備報警：對設備急停按鍵做的模擬設備故障報警進行微信報警，同時可以實現短信及郵箱報警。報警范圍包括模擬量，開關量的上下線、閥值等狀態進行設置報警。
（2）終端包含：
1）數據顯示畫面：畫面顯示輸入電壓數值，輸出電壓監控，開關狀態輸入，開關控制輸出，以及云端連接二維碼。
2）聯網設置界面：設置現場數據連接云平臺后臺數據庫管理
（八）工業4.0仿真實訓軟件
軟件采用三維建模基于虛擬現實技術的計算機仿真模擬技術，可以進行PLC電氣控制仿真、電工電子仿真、氣動仿真、液壓仿真、傳感器仿真等工業常用技術仿真
1）PLC仿真可以通過PLC編程控制模型的相應動作從而完成工序動作包含機械手仿真、自動門仿真、升降機仿真、分揀仿真、正反轉仿真、郵件分揀、流水線、自動分揀等。
2）電工電子仿真
（1）接線仿真
01具有過載保護的正轉控制接線仿真
02雙重互鎖的正反轉控制接線仿真
05接觸器星形、三角形控制接線仿真
06時間繼電器接線仿真
07三相電動機機械制動控制電路仿真
（2）電路仿真
01具有過載保護的正轉控制仿真
02雙重互鎖的正反轉控制仿真
03生產機械行程控制電路仿真
04自耦降壓起動仿真
05接觸器星形、三角形控制仿真
06時間繼電器仿真
07三相電動機機械制動控制電路仿真
08電動機反接制動控制電路仿真
09有變壓器全波整流能耗制動控制電路仿真
10接觸器控制的雙速電動機調速電路仿真
12利用電流繼電器控制繞線式異步電動機起動控制線路仿真c620車床電氣控制仿真，電動葫蘆仿真，z35搖臂鉆床仿真
（3）排故仿真
01具有過載保護的正轉控制排故
02雙重互鎖的正反轉控制排故
03生產機械行程控制電路排故
04自耦降壓起動排故
05接觸器星形、三角形控制排故
06時間繼電器排故
07三相電動機機械制動控制電路排故
08電動機反接制動控制電路排故
09有變壓器全波整流能耗制動控制電路排故
10接觸器控制的雙速電動機調速電路排故
12利用電流繼電器控制繞線式異步電動機起動控制線路排故
13c620車床電氣控制排故、兩地控制連線等
（4）原理仿真
變壓器工作原理、步進電動機工作原理、單向異步電動機工作原理、電度表工作原理、兩地控制燈電路、鉗型電流表原理、熱繼電器工作原理、伺服電動機工作原理、兆歐表工作原理、塑殼式斷路器工作原理、交流接觸器原理等
（5）電機拆裝仿真，三相異步機拆分、單相異步機拆分等
（6）儀器儀表的使用仿真萬用表、雙蹤示波器、信號發生器、頻譜儀、鉗形表等
3）氣動回路仿真
（1）軟件以氣動經典22回路為依據開發出28回路的在線及離線仿真
（2）軟件中設置的14路“考考你！”表現為典型氣路設備故障。
（3）軟件狀態含“模擬運行”“聯機運行”即離線仿真、在線仿真。兩種運行狀態自動切換，當連接外部設備時自動切換為在線仿真，無外部設備連接時為離線仿真即模擬運行。
軟件中離線仿真13個回路包括：
1、單作用氣缸的換向回路（a）
2、雙作用氣缸的換向回路（a）
3、單作用氣缸的速度控制回路（a）
4、單作用氣缸的速度控制回路（b）
5、雙作用氣缸單向調速回路（a）
6、雙作用氣缸單向調速回路（b）
7、雙作用氣缸的速度控制回路一
8、雙作用氣缸的速度控制回路二
9、壓力控制回路
10、計數回路
11、延時回路
12、用機械行程閥的單往復控制回路
13、過載保護回路。
離線、在線自動切換的15個回路包括：
1、單作用氣缸的換向回路（b）
2、雙作用氣缸的換向回路（b）
3、速度換接回路
4、緩沖回路
5、互鎖回路
6、用行程開關的單缸往復運動回路
7、單缸連續往復動作回路
8、直線缸、旋轉缸順序動作回路
9、多缸順序動作回路
10、雙缸同步動作回路
11、四缸聯動回路
12、卸荷回路
13、或門型梭閥的應用回路
14、快速排氣閥的應用回路
15、高低壓切換控制回路。
（4）設置14路“考考你！”當點開了“考考你”對話框回路自動設置故障，當回答正確或關閉“考考你”對話框，故障自動接觸，回路正常仿真。14路“考考你”包括模擬故障有：
1單作用氣缸故障
2、電磁閥故障
3、雙作用氣缸故障
4、調節閥故障
5、節流閥故障
6、手動換向閥異常
7、節流閥堵死故障
8、行程開關故障
9過濾三聯件故障
10、氣容故障
11、行程閥故障
12、順序閥故障
13、行程開關失靈
14、負載阻力過小
4）液壓回路仿真其界面可清楚的展示液壓元器件的內部結構以及液壓回路的工作過程。液壓傳動原理的動態演示并不少于18種動態演示。
a)多級高壓回路
b)減壓回路
c)先導式溢流閥缷荷回路
d)順序平衡回路
e)回油節流調速回路
f)旁路節流調速回路
g)液壓缸差動連接回路
h)三位四通電磁換向閥換向回路
i)液控單向閥鎖緊回路
j)順序閥控制順序動作回路
k)壓力繼電器控制順序動作回路
l)行程開關控制順序同步回路
m)調速閥控制同步回路
n)液壓馬達回油節流調速回路
o)二位四通電磁閥換向回路
p)手動閥換向回路
q)速度換接回路
r)二位二通缷荷
五、實訓項目
（一）PLC基本技能實訓
1.PLC認知實訓（軟硬件結構、系統組成、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.數碼顯示控制
5.搶答器控制（優先級、數值運算，具有聲效功能）
6.天塔之光控制（閃爍、發射、流水型）
7.音樂噴泉控制（具有聲效功能）
8.十字路口交通燈控制
9.水塔水位控制
10.自動送料裝車系統控制
11.四節傳送帶控制
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（具有聲效功能）
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
21.三層電梯控制
22.四層電梯控制（實物）
23.加工中心控制（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（具有聲效功能）
（四）PLC高級技能實訓（設計、安裝、調試及檢修）
28.C620車床的電氣控制線路
29.臥式車床電氣控制線路
30.機床兩地控制線路
31.M7130平面磨床的電氣控制線路
32.Z3040搖臂鉆床的電氣控制線路
33.液壓滑臺式自動攻螺紋機的電氣控制線路
34.運行小車的電氣控制線路
（五）PLC、變頻器、觸摸屏綜合應用技能實訓
35.變頻器功能參數設置與操作
36.變頻器報警與保護功能
37.外部端子點動控制
38.變頻器控制電機正反轉
39.多段速度選擇變頻調速
40.變頻器無級調速
41.基于外部模擬量(電壓/電流）控制方式的變頻調速
42.瞬時停電啟動控制
43.PID變頻調速控制
44.PLC控制變頻器外部端子的電機正反轉
45.PLC控制變頻器外部端子的電機運行時間控制
46.基于PLC數字量控制方式的多段速
47.基于PLC模擬量控制變頻開環調速
48.基于PLC通信方式的變頻器開環調速
49.基于PLC通信方式的速度閉環控制
50.基于PLC模擬量方式的變頻器閉環調速
51.變頻器恒壓供水系統的模擬
52.基于觸摸屏控制方式的基本指令編程練習
53.基于觸摸屏控制方式的LED控制
54.基于觸摸屏控制方式的溫度PID控制
55.PLC、觸摸屏與變頻器通信控制
56.基于MCGS的現場總線網絡通信技術
六、配置清單
|
序號 |
名稱 |
型號 |
數量 |
單位 |
備注 |
|
1 |
PLC實訓臺 |
CPU SR40 |
1 |
套 |
已裝配到實訓屏 |
|
2 |
實訓屏 |
1 |
臺 |
||
|
3 |
實訓桌 |
1 |
臺 |
帶鍵盤的桌子 | |
|
4 |
通訊線 |
SC-09通信編程電纜 |
1 |
條 |
|
|
5 |
觸摸屏通訊線 |
1 |
條 |
||
|
6 |
實訓模塊 |
實訓模塊1 |
1 |
塊 |
包含：音樂噴泉/搶答器/基礎實驗 |
|
7 |
實訓模塊2 |
1 |
塊 |
包含：裝配流水線/十字路口交通燈/水塔水位/天塔之光 | |
|
8 |
實訓模塊3 |
1 |
塊 |
包含：自動送料裝車/四節傳送帶/多種液體混合裝置/自動售貨機 | |
|
9 |
實訓模塊4 |
1 |
塊 |
包含：自控軋鋼機/郵件分揀機/機械手控制/自控成型機 | |
|
10 |
實訓模塊5 |
1 |
塊 |
包含：加工中心/步進電機 | |
|
11 |
實訓模塊6 |
1 |
塊 |
四層電梯 | |
|
12 |
實訓模塊7 |
1 |
塊 |
包含：邏輯電平輸入/邏輯電平輸出/LED數碼管/方向指示器 | |
|
13 |
實訓模塊8 |
1 |
塊 |
包含：自動洗衣機/電鍍生產線 | |
|
14 |
實訓模塊9 |
1 |
塊 |
溫度控制/直流調速 | |
|
15 |
觸摸屏實訓模塊 |
1 |
塊 |
TPC7062KX觸摸屏 | |
|
16 |
變頻器模塊(MM420 0.37KW) |
1 |
塊 |
||
|
17 |
網孔板 |
1 |
塊 |
||
|
18 |
電機 |
三相鼠籠式異步電動機 |
1 |
臺 |
|
|
16 |
電機導軌 |
導軌+1024編碼器+轉速表 |
1 |
套 |
|
|
20 |
散件 |
交流接觸器 |
3 |
個 |
|
|
21 |
時間繼電器 |
1 |
個 |
||
|
22 |
按鈕 |
3 |
個 |
||
|
23 |
交流指示燈 |
3 |
個 |
||
|
24 |
熱繼電器 |
2 |
個 |
||
|
25 |
安裝塑料件 |
若干 |
個 |
||
|
26 |
軟件 |
演示板原程序及編程軟件 |
1 |
套 |
|
|
27 |
說明書 |
實驗指導 |
1 |
冊 |
|
|
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 |
安裝配件 |
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 |
