可编程控制器自动化教学实训装置:上海硕博教学设备公司

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2024年7月6日可编程控制器自动化教学实训装置

SBPLC-021C可编程控制器自动化教学实训装置

一、产品描述

可编程控制器自动化教学实训装置、可编程控制技术实训室主要面向电气自动化技术、机电一体化技术、工业机器人技术等专业，主要为电气自动化技术、机电一体化技术、工业机器人技术等相关专业提供基础认知实习、理实一体化课程教学及智能制造大类专业实训。实训中心集教学、科研、社会培训、校企合作、技能考核等功能于一体，具有行业先进性和前瞻性。

参考图

（二）基本参数

1.1 PLC主机模块

■1.1.1 PLC主机1个，主机工作存储器≥125 KB；工作电源24V DC；

★1.1.2 自带不少于14路数字量输入，不少于10路24 V DC漏型/源型数字量输出，不少于2路模拟量输入，不少于2路模拟量输出；

■1.1.3 板载高速计数器不少于6个和脉冲输出不少于4个，运行速度不低于0.04 ms/1000条指令；

■1.1.4 PROFINET端口不少于2个，用于编程、HMI和PLC间数据通信；支持TCP/IP传输协议，开放式用户安全通信，Web服务器，OPC UA：服务器 DA；

■1.1.5 适配的编程软件须具有集成式工程环境，用于管理和开发不同类型的自动化项目，包括PLC（可编程逻辑控制器）、HMI（人机界面）、驱动器等；一体化编程环境，支持PLC编程，包括各种编程语言，如梯形图、结构化文本和图形化编程等；HMI开发；驱动器配置；分布式控制；诊断和监控；数据管理；通信和网络；组态等功能。

■1.1.6 导轨式24 V直流电源2个，输入电压90-260 V AC；输出电压21-26V DC；输出电流≥5A；效率≥88%；频率额定值50Hz；功率≥120 w；具备CE标识、CCC、UKCA认证；

■1.1.7 导轨式12 V直流电源1个。输入电压90-260V AC；输出电压12-14V DC，输出电流：≥6A；效率≥88%；频率额定值50Hz；功率≥120 w。

1.2 触摸屏单元

★1.2.1 分辨率≥1024*600，尺寸≥10寸，显示亮度≥300cdm2，显示颜色≥65536色，16M 色；触摸操作；

■1.2.2 额定功率≥7w；处理器频率≥800MHz、系统内存≥128M；

■1.2.3 外壳材料：塑料，前面板防护等级≥IP65；

■1.2.4 PROFINET/工业以太网接口≥1个，多媒体卡槽≥1个，USB≥1个，以太网接口1/10/100M自适应；

1.3 变频器单元

■1.3.1 三相电源，AC 380-480V，额定功率≥0.75 kW；

■1.3.2 通信接口：RS485接口≥1个，带BOP操作面板；

■1.3.3 输出频率范围0-550Hz，精度不低于0.01 Hz；

■1.3.4 具备PID控制器、BICO功能、单脉冲高转矩启动模式、多脉冲高转矩启动模式、防堵模式、多泵控制、电压提升控制、摆频功能、滑差补偿、双斜坡运行、PWM调制等功能。

■1.3.5 配备标准通信线和电源线，长度均不小于2m，与PLC匹配，防护等级≥IP20；

1.4 三相交流电机单元

■1.4.1 三相鼠笼式异步电动机AC380V，200W (Y/▲)；

■1.4.2 具备测速功能；

1.5 二维丝杆控制单元

■1.5.1 二维丝杆控制单元分为X轴和Y轴控制，X轴采用步进驱动控制，Y轴采用交流伺服驱动控制；

■1.5.2 步进电机：DC 24～36V；保持转矩≥2.5 N.m；最高转速≥1000 r/min；水平负载≥15KG；垂直负载≥7.5KG；步距角1.8°；轴径≥8mm；正常工作温度小于等于80℃；带抱闸刹车功能，刹车须与电机匹配。

■1.5.3 步进驱动控制器：与步进电机匹配，精度匹配、参数匹配，保证常驱动。

■1.5.4 伺服电机：电源AC 220V，200W；17-bit增量型编码器；额定扭矩≥0.7 N.m，最大扭矩≥2.0N.m；额定转速≥3000 r/min，最高转速≥5000 r/min；绝缘等级A级（UL），B级（CE）；径向荷重≥200 N，轴向荷重≥70N；防护等级≥IP65；耐振性≥2.5 G；

■1.5.5 伺服驱动器：单相AC200-255V/三相AC170-255V，50Hz，200W；自然冷却；具备SVPWM (Space Vector Pulse Width Modulation）控制功能；

■1.5.6 伺服驱动器位置控制模式具有如下功能：最大输入脉冲频率差动传输方式≥500k（低速）/4 Mpps（高速）；开集传输方式≥200 Kpps；脉冲指令模式具备脉冲+符号；A相+B相；CCW脉冲+CW脉冲；外部脉冲位置控制；低通平滑滤波；电子齿轮比为N/M倍，限定条件为（1/50<N/M<25600)，N：1-(226-1)/M：1-(231-1)；

■1.5.7 伺服驱动器速度控制模式具有如下功能：模拟指令输入电压范围DC 0-±10 V，输入阻抗10 KΩ，时间常数2.2 us；速度控制范围在1：5000之间；外部模拟指令控制/内部缓存器控制；低通及S曲线平滑滤波；带宽550Hz；

■1.5.8 伺服驱动器扭矩控制模式具有如下功能：模拟指令输入电压范围DC 0-±10 V，输入阻抗10 KΩ，时间常数2.2 us；外部模拟指令控制/内部缓存器控制；低通平滑滤波；

■1.5.9 伺服驱动器通讯接口至少RS232/RS485各一个；防护等级不低于IP20；

■1.5.10 伺服驱动器具备下列保护功能：过电流、过电压、电压不足、过热、过负荷、速度误差过大、位置误差过大、检测器异常、回生异常、通讯异常、缓存器异常，U、V、W与CN1、CN2、CN3端子短路保护；

★1.5.11 伺服驱动器与伺服电机配套。

■1.5.12 X轴和Y轴丝杆采用高精度滚珠丝杠螺母机构；通过联轴器与对应电机相连，直径与电机轴匹配，直径不小于8 mm；X轴和Y轴行程不低于400 mm；

■1.5.13 滚珠丝杠需采用不锈钢材质；

■1.5.14 滚珠丝杠须配备相应的行程开关（微动开关），光电传感器，接近开关等，具有自动回原点功能、行程调节功能、安全保护功能。

■1.6 维修电工组件

名称	数量	技术要求
直流接触器	4只	工作电压DC 24 V；额定电流不小于9A；常开、常闭辅助触点各不少于2个；操作频率不低于300次/小时。
热继电器	2只	整定电流1—1.6 A；绝缘电压690 V；常开、常闭辅助触点各不少于1个，具备手动、自动复位方式；脱扣等级不低于10A；采用组合安装形式
低压断路器	1只	可调电流2.5—4A，额定工作电压380 V
时间继电器	2只	工作电压DC24 V，延时范围1s/10s/60s/6min可调，具备通电延时和断电延时功能
熔断器	3套	含熔芯，1极，额定电压500V，额定电流32A，导轨安装。
按钮开关	4个	能自动复位，黄1，绿2，红1，安装开孔22 mm，成组安装。
指示灯	3只	红、黄、绿各1只，DC24V；
中间继电器	3只	工作电压DC 24 V，带底座、阻燃外壳，负载电流不小于10A；引脚数不少于11个（3开3闭）；具有接通指示灯。
行程开关	4只	滚珠式触发，防护等级IP67，操作频率不低于120次/min，机械寿命不低于1000 万次。
多路继电器模块（24V）	1个	工作电压24 V；继电器输出路数不少于8路；常开接口负载不低于交流250V/10A，直流30V/10A；带光耦隔离；支持高低电平触发模式；具有电源指示灯和继电器工作指示灯。
多路继电器模块（5V）	1个	工作电压5 V；继电器输出路数不少于4路；常开接口负载不低于交流250V/10A，直流30V/10A；带光耦隔离；支持高低电平触发模式；具有电源指示灯和继电器工作指示灯。

■1.7 传感器单元

名称	数量	技术要求
温度传感器	1只	工作电压24 V，热电阻型，A级，具备防水功能，测量范围-50—200℃
导轨式温度变送器	1只	工作电压24 V，电压型，输出电流4—20 mA
红外传感器	2只	测距范围不小于200 mm，DC 24 V
超声波传感器	2只	检测距离不小于10 mm
色标传感器	1个	工作电压DC 24 V，检测距离不小于10 mm
电感式接近开关	2个	带动作指示灯，DC 24 V
注：所有的传感器、变送器，都要与选定的PLC三者能搭配使用；

1.8 以太网交换机

■1.8.1 非网管型工业以太网交换机，传输速率不低于10/100MBIT/S，R45接口≥8个；

■1.8.2 供电电源DC24 V，具备LED诊断，防护等级≥IP20；

1.9 开放式操作平台

■1.9.1 输入电源：三相五线制AC 380V ±10%，50Hz；装置容量：≥2 kW；

■1.9.2 外形尺寸：1600 mm × 750 mm × 1690 mm (±20 mm)（最小尺寸）；

■1.9.3 采用四个铝型材立柱为支撑，立柱端部可安装调节脚，主体结构通过左、右各2个C字形铝压成型构件联接，台面高度750±20mm，桌面板下设支撑框架，截面尺寸不低于40X20±5mm，承受力不少于300kg。立柱采用铝型材成型工艺，表面氧化处理，截面尺寸：70X 70±5 mm，四面带槽，槽宽约8±1mm，端部配套塑料堵头，槽内适用工业铝型材通配螺母及配件。C字形铝压成型构件为左、右对称件，采用压铸成型工艺，经机加工、抛丸、喷砂，表面橘红静电喷涂工艺。

■1.9.4 所有型材表面光滑，无凹槽，采用两层结构，用于放置实训模块及实训挂板等。台架右侧提供有AC220V DC24V电源插座接口，各类型电源接口不少于3个，可为外配仪器设备提供工作电源；

■1.9.5 开放式操作平台，具备多槽接线端；

■1.9.6 根据各元器件的连接方式设计布局，布局要求符合国家相关规范；根据各元器件的连接方式提供配套安装配件并提供布线、安装服务。

■1.10 实训配件

名称	数量	技术要求
4mm香蕉插头接线	1批	高压安全型，可续插，线长为400 mm、800 mm，其中红绿黄三色各不少于20条，导线线径不低于0.5 mm²^；
4mm双圈安全插座	1批	与手枪插连接线要配套，至少20插孔；
实验连接线	若干	至少配备0.5 mm²红、绿、蓝各不少于200 m，1 mm²红、绿、蓝各不少于200 m；
编程及通信电缆	1套	PLC、触摸屏、变频器、伺服控制模块的配套编程电缆和通信电缆一套，各线缆长度不小于2 m；
十字螺丝刀	1套	涵盖旋杆直径3 mm-6 mm，外露杆长75 mm-150 mm；
一字螺丝刀	1套	涵盖旋杆直径3 mm-6 mm，外露杆长75 mm-150 mm；
接线工具	1套	配备多功能自动剥线钳、接线钳、压线钳各1把；
管型绝缘接线端子	1000只	1 mm²、0.5 mm²各500只；
电线扎带	若干	380 mm、5200 mm各不少于1000条。

1.11 配套资源

■1.11.1 提供设备配套说明书，主要包括设备功能描述、元器件连接、通信配置等；

▲1.11.2 提供电子版实训项目指导手册，不少于20个配套实训项目，包括但不限于三相电机自锁控制、三相电机正反转控制、三相电机星三角控制、三相电机正反转星三角控制、电机往复运动控制、三相电机星三角连接、双速电机星三角控制、三相电机串电阻调速控制、输送带系统、加热控制、流水灯、道路交通信号灯、收料皮带机控制、提升机控制、饮料机控制、液体混合控制、顺序控制等项目；

■1.11.3 提供PLC、变频器、触摸屏、伺服电机、伺服驱动器、步进电机、步进驱动器、传感器等元器件的使用说明书。

（三）功能要求

可编程控制器自动化教学装置应具备以下功能（能够开展以下实训项目）：

■1.12.1 能够开展PLC认知实训，包括软硬件结构、系统组成、基本指令、接线、编程下载等；

■1.12.2 PLC虚拟控制应用实训功能，包括但不限于数码显示控制、十字路口交通灯控制、水塔水位控制、自动送料装车系统控制、四节传送带控制、装配流水线控制、自控成型机控制、机械手控制控制等实训项目；

■1.12.3 PLC实物控制应用实训功能，包括直线运动位置检测、定位控制、步进电机定位控制、步进电机的速度控制、步进电机的正反转控制、温度PID调节的应用、伺服电机的位置控制、伺服电机的速度控制、伺服电机的转矩控制等。

■1.12.4 典型电动机控制实操功能，包括但不限于三相鼠笼式异步电动机点动和自锁PLC控制、三相鼠笼式异步电动机联动正反转PLC控制、三相鼠笼式异步电动机带延时正反转PLC控制、三相鼠笼式异步电动机Y/△转换起动PLC控制；

■1.12.5 PLC、变频器、触摸屏综合应用实训功能，包括变频器功能参数设置与操作、外部端子点动控制、变频器控制电机正反转、多段速度选择变频调速、变频器无级调速、外部模拟量方式的变频调速控制、基于PLC的变频器外部端子的电机正反转控制、基于PLC模拟量方式变频开环/闭环调速控制、基于PLC的变频器通信控制、基于触摸屏控制方式的基本指令编程练习、基于触摸屏控制方式的数码显示控制等；

■1.12.6 网络通讯功能，包括但不限于PLC、触摸屏与变频器通信控制，PLC主机之间PROFINET通讯实训，PLC、变频器、触摸屏组网综合应用实训；

■1.12.7 传感器应用实训功能，包括温度传感器、距离传感器、色标传感器等的接线，参数设置、PID控制功能。

PLC仿真软件

前言

近年来，伴随着我国职业教育的大力发展，越来越多的学子有机会进入高等院校进行深造。然而伴随着学生人数的增多，学校的许多教学资源面临严峻的考验，特别是在师资以及实验设备上表现得尤为突出。这明显违背了职业教育强调"做与学一体化"培养技能型人才的目标。与此同时，实验设备因实验频率的提高必然导致损耗的加剧，增加了教学成本，这也是各学校面临的主要困难。为弥补PLC课程教学设备的不足，设计了一种基于不同品牌PLC的虚拟化仿真系统，该系统不仅可以直观、动态地模拟PLC在各种场景下的运行状态，还可通过该系统直观地显示PLC以及其他传感器的动作状态。虚拟化系统的引入有效地解决了原先仅使用PLC仿真而造成的教学枯燥无味、程序抽象难懂的问题，实现了PLC运行过程所见即所得的动态演示效果，进而达到较好的教学训练效果。

一、仿真功能

PLC仿真实训能和西门子、三菱、信捷、台达等PLC实物进行通信，用户使用网线、串口通信线将电脑和PLC连接到一起。也可以与虚拟PLC进行通信，用户这样就能让学生在实验室实物PLC数量不足的情况下每人都能用电脑进行PLC编程仿真。一体化数字孪生系统采集到PLC的I/O输入输出，可以通过钮子开关、轻触开关、拨码开关来改变PLC输入的值，然后根据PLC输出的值来控制相对应的LED灯亮灭、数码管显示、电机旋转。

二、模块功能

PLC仿真实训包含了：抢答器、音乐喷泉、装配流水线、交通灯等20多种典型常用工程应用模块。用户可以用鼠标旋转、缩放、移动各个模块从不同角度更方便地查看模型。界面中还有详细的I/O分配表、I/O状态监控，能让用户每时每刻监控PLC输入输出状态。

打开PLC综合仿真系统后系统会进入主界面，在主界面中用户可以点击开始仿真按钮进入模块选择界面。

PLC仿真实训在模块选择界面中共计有20多种模块选项，用户可以选择所需要的模块，用户可以点击下拉菜单查看更多模块。选择好模块后用户可以点击左侧的大图标按钮进入该模块的模拟仿真。PLC仿真实训提供有：抢答器、音乐喷泉、装配流水线等20多种模块。

进入模块仿真后用户可以看到该模块的三维模型，用户可以用鼠标对该模型进行缩放、平移、旋转操作，每个模块上面都配有开关、LED灯等元器件，用户可以点击钮子开关、轻触开关、拨码开关来切换开关状态。用户可以点击实物PLC、虚拟PLC按钮进入对应的仿真，用户可以点击显示状态监控按钮监控当前IO状态，点击打开IO分配图显示IO分配状态。

用户用鼠标点击开关时PLC程序里面对应的I0.0状态也会随之发生改变，当PLC程序中Q0.0状态发生改变时该仿真软件对应的LED灯显示状态也随之发生改变。用户就可以直观、动态地观察PLC在各种场景下的运行状态。

2024年7月6日 可编程控制器自动化教学实训装置

2024年7月6日可编程控制器自动化教学实训装置