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2025年5月30日

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與運(yùn)動控制平臺（核心產(chǎn)品）

SBGYW-02型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與運(yùn)動控制平臺

一、產(chǎn)品概述

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與運(yùn)動控制平臺、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制實訓(xùn)室設(shè)備在滿電氣自動化實訓(xùn)課程的基礎(chǔ)上，配備現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)等典型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，集成相應(yīng)PLC主機(jī)及其擴(kuò)展模塊硬件、觸摸屏、智能網(wǎng)關(guān)等，實現(xiàn)工業(yè)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)通信、協(xié)議轉(zhuǎn)換、工控安全等多種不同的實訓(xùn)場景，滿足對智能傳感與測試技術(shù)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用等核心課程的知識點學(xué)習(xí)需要，能夠服務(wù)于相關(guān)課程的實驗和實訓(xùn)需求。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制實訓(xùn)室圍繞工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展方向，推進(jìn)智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與新職業(yè)融合發(fā)展，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)為導(dǎo)向開展專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)，開發(fā)配套數(shù)字化課程資源，協(xié)同院校完成構(gòu)建特色工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專業(yè)，緊密對接工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)跨專業(yè)融合發(fā)展，引入學(xué)校教師智力資源和企業(yè)平臺資源開展學(xué)生技能等級培訓(xùn)工作，促進(jìn)技能培訓(xùn)與就業(yè)資格協(xié)調(diào)聯(lián)動，使用真實作業(yè)環(huán)境開展浸潤式實景、實操、實地教學(xué)，提升專業(yè)人才的高質(zhì)量輸出水平。

參考圖

二、研發(fā)背景

1. 該裝置是根據(jù)人力資源和社會保障部制定的"可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計師"培訓(xùn)及國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)考核大綱內(nèi)容，適當(dāng)增加新技術(shù)，按照職業(yè)教育培訓(xùn)、職業(yè)技能鑒定和實訓(xùn)教學(xué)要求而研制的。

2. 工業(yè)迅速發(fā)展處理器要求不斷提高，教學(xué)需要與時俱進(jìn)設(shè)備要不斷升級，而教學(xué)還需要從基礎(chǔ)學(xué)起，同時滿足需要實驗室建設(shè)重復(fù)會導(dǎo)致浪費資金和實驗室空間。

3. 一個產(chǎn)品需要多種加工工藝，導(dǎo)致工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備錯縱復(fù)雜，一個主機(jī)不能完成所有工作，需要多個站點進(jìn)行相互配合完成。

4. 不同層次的考核需要不同設(shè)備，不能有機(jī)的進(jìn)行結(jié)合，有些實訓(xùn)完成后無法進(jìn)行考量檢查學(xué)生的接受程度。

三、裝置特色

1. 實訓(xùn)建設(shè)理念為一次性建設(shè)，本設(shè)備采用通用型寬展口，所有主機(jī)的I/O口都可通過光電隔離轉(zhuǎn)接模塊引出（保護(hù)主機(jī)元件），可以用于插接式訓(xùn)練，也可進(jìn)行線接式實操訓(xùn)練。

2. 在主機(jī)選型方面由小型S7-200 SMART系列PLC到中型S7-1200系列PLC再到大型S7-1500系列PLC，全面覆蓋了西門子常用PLC類型，主機(jī)可以通過并口連接到實訓(xùn)區(qū)進(jìn)行實訓(xùn)，可從基礎(chǔ)小型PLC開始學(xué)起，再到中型PIC,最后到大型PLC，由簡到繁的學(xué)習(xí)理念讓學(xué)生容易接受，學(xué)習(xí)起來更加得心應(yīng)手。

3. 采用模塊組合式結(jié)構(gòu)，含開關(guān)量、模擬量、變頻調(diào)速、觸摸屏、通信模塊等，配套MCGS工控組態(tài)監(jiān)控軟件，實現(xiàn)仿真化、信息化實訓(xùn)教學(xué)。

4. 項目實訓(xùn)模塊：利用目前典型的可編程控制器及總線技術(shù)完成對工業(yè)生產(chǎn)中典型案例的模擬對象、實物模型中的邏輯、模擬、過程、運(yùn)動等的控制。

5. 仿真實訓(xùn)教學(xué)：通過虛擬環(huán)境實時顯示PLC運(yùn)行狀態(tài)，模擬工業(yè)現(xiàn)場控制，可以進(jìn)行編程訓(xùn)練、程序編寫測試等功能。

6. 模塊化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要由西門子主機(jī)S7-1500、S7-1200、S7-200SMART構(gòu)成，根據(jù)工業(yè)中西門子PLC應(yīng)用歷程構(gòu)建了一個工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)通訊涉及RS485通訊、DP主從站通訊、以太網(wǎng)通等多層網(wǎng)絡(luò)通訊。

四、技術(shù)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＜4000m

3. 裝置容量：＜0.5kVA

4. 重量：100kg

5. 外形尺寸：1780mm×730mm×1460mm

6. 安全保護(hù)：具有漏電壓、漏電流保護(hù)裝置，安全符合國家標(biāo)準(zhǔn)

五、基本配置及功能：實訓(xùn)裝置由S7-1500單元、S7-1200單元、S7-200SMART單元、變頻調(diào)速單元、小車運(yùn)動控制單元、實訓(xùn)組件、電工基礎(chǔ)實訓(xùn)單元二維絲桿控制單元、觸摸屏單元、以太網(wǎng)交換機(jī)、交流電機(jī)等組成。

1. S7-1500單元：S7-1500單元主要由主機(jī)1511C-1PN、DP通訊模塊CP1542-5和信號轉(zhuǎn)接板組成。

主機(jī)1511C-1PN，CPU自帶顯示屏；工作存儲器可存儲 175 KB 代碼和 1 MB 數(shù)據(jù)；位指令執(zhí)行時間 60 ns；4 級防護(hù)機(jī)制，工藝功能，運(yùn)動控制，閉環(huán)控制，計數(shù)與測量；跟蹤功能；PROFINET IO 控制器，支持 RT/IRT，性能升級 PROFINET V2.3，支持 MRP、MRPD，傳輸協(xié)議 TCP/IP，安全開放式用戶通信，S7 通信，Web 服務(wù)器，DNS 客戶端，OPC UA 服務(wù)器數(shù)據(jù)訪問；自帶 DI16/DQ16，AI5/AQ2，數(shù)字量輸入模塊 DI 16xDC24V，16 個一組；數(shù)字量輸出模塊 DQ 16xDC24V/0.5A，16 個一組；模擬量輸入模塊 AI 4xU/I、AI 1xRTD，16 位，5 個一組；模擬量輸出模塊 AQ 2xU/I，16 位，2 個一組；6 個通道用于計數(shù)與測量，帶增量式編碼器 24 V（最高 100 kHz）；4 個通道用于 PTO；脈寬調(diào)制；頻率輸出（最高 100 kHz）。

CP 1542-5 通信模塊，用于將 S7-1500 連接到 PROFIBUS DP，支持DP主站或 DP 從站，S7 和 PG/OP 通信，時鐘同步，自帶診斷功能。

光電隔離轉(zhuǎn)接模塊，將主機(jī)I/O信號插座轉(zhuǎn)接，保護(hù)主機(jī)元件，便于學(xué)生實訓(xùn)接線；所有插座均可接插，實現(xiàn)設(shè)備的通用性。

2. S7-1200單元：S7-1200單元主要由主機(jī)1215C和信號轉(zhuǎn)接板組成。

主機(jī)1215C,工作存儲器125 KB；工作電源24VDC，自帶DI14/DQ10，AI2/AQ2板載 DI14 x 24VDC 漏型/源型，板載 DQ10 x 24VDC 及 AI2 和 AQ2；板載 6 個高速計數(shù)器和 4 個脈沖輸出；支持3 個用于串行通信的通信模塊，8 個用于 I/O 擴(kuò)展的信號模塊；運(yùn)行速度0.04 ms/1000 條指令；具有2 個 PROFINET 端口，用于編程、HMI 和 PLC 間數(shù)據(jù)通信。

3. S7-200SMART單元：S7-200SMART單元主要由主機(jī)CPU ST30、通訊模塊DP01和信號轉(zhuǎn)接板組成。

主機(jī)CPU ST30, 工作電源24VDC，工作存儲器64 KB,集成數(shù)字量I/O（18路數(shù)字量輸入/12路數(shù)字量輸出）、集成3路高速脈沖輸出，4路高速計數(shù)；支持RS-485和以太網(wǎng)通信。

通訊模塊DP01，用于將 S7-200SMART 連接到 PROFIBUS DP，工作電壓DC24V,支持DP從站，時鐘同步，自帶診斷功能。

4. 觸摸屏單元：觸摸屏單元采用西門子KTP700 Basic 7寸彩色觸摸屏，用于1500主機(jī)以太網(wǎng)通訊，控制和顯示各單元的運(yùn)行狀態(tài)。

5. 以太網(wǎng)交換機(jī)：以太網(wǎng)交換機(jī)采用非網(wǎng)管型工業(yè)以太網(wǎng) 10/100MBIT/S交換機(jī)，自帶5個雙絞線端口，RJ45 接口；用于構(gòu)建小型星形和總線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；自帶LED診斷顯示，供電電源DC 24V 。

6. 變頻調(diào)速單元：變頻調(diào)速單元采用西門子SINAMICS 系列V20變頻器，單相220V供電，輸出功率0.37KW。集成RS-485通訊接口，提供BOP操作面板；具有線性V/F控制、平方V/F控制、可編程多點設(shè)定V/F控制，磁通電流控制、直流轉(zhuǎn)矩控制；集成4路數(shù)字量輸入，2路模擬量輸入；具備過電壓、欠電壓保護(hù)，變頻器、電機(jī)過熱保護(hù)，短路保護(hù)等。

7. 小車運(yùn)動控制單元：主要由運(yùn)動小車（直流電機(jī)驅(qū)動）、同步帶輪傳動機(jī)構(gòu)、直流電機(jī)、光電傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、行程開關(guān)等組成，通過傳感檢測、PLC編程，實現(xiàn)運(yùn)動距離測量、傳動控制、鍵值優(yōu)化比較行走控制、定向控制、定位控制、報警運(yùn)行控制、點動控制、位置顯示控制等，能實現(xiàn)小車的精確定位。該系統(tǒng)外觀精美，體積緊湊，重量輕。

8. 實訓(xùn)組件：實訓(xùn)組件主要由電源掛箱虛實結(jié)合掛箱，掛箱區(qū)域采用開放式結(jié)構(gòu)可根據(jù)需求增加不同掛箱。

電源掛箱提供AC380V、AC220V、DC24V電源，為實訓(xùn)掛箱和電機(jī)實訓(xùn)單元提供動力源；設(shè)有啟動停止按鈕，各相電源工作指示，具有過流、過壓、短路等保護(hù)。

實訓(xùn)結(jié)合掛箱用于虛擬仿真實訓(xùn)，此掛件通過RS-232和PC計算機(jī)通訊，可在計算機(jī)顯示器上實時呈現(xiàn)仿真畫面。

9. 二維絲桿控制單元：二維絲桿控制單元主要由伺服驅(qū)動和步進(jìn)驅(qū)動組成。

伺服驅(qū)動用于控制Y軸絲桿，采用交流伺服驅(qū)動，工作電壓AC220V，輸出功率200W。采用數(shù)字信號處理器（DSP）作為控制核心，智能功率模塊（IPM）內(nèi)部集成了驅(qū)動電路,同時具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護(hù)電路，具有較強(qiáng)的溫度、濕度、振動等環(huán)境適應(yīng)能力和很強(qiáng)的抗干擾的能力；支持位置、速度和力矩三種方式對伺服馬達(dá)進(jìn)行控制。

步進(jìn)驅(qū)動用于控制X軸絲桿，采用直流伺服驅(qū)動，工作電壓DC24V，輸出功率35W；內(nèi)部集成控制電路和功率電路，具有自檢線圈和短路保護(hù)等功能。

10. 電工基礎(chǔ)實訓(xùn)單元：電工基礎(chǔ)實訓(xùn)單元主要由交流接觸器、中間繼電器、時間繼電器、按鈕等組成，用于電機(jī)正反轉(zhuǎn)、星三角轉(zhuǎn)換、啟停自鎖等實訓(xùn)。

11. 三相交流電機(jī)：交流額定電壓380V/△接法，轉(zhuǎn)速1400轉(zhuǎn)/min，功率180W，頻率50HZ，絕緣等級E級。

六、實訓(xùn)項目

①PLC基本技能實訓(xùn)

MCGS組態(tài)棒圖實驗教學(xué),利用已編輯好組態(tài)棒圖,對以下任何實驗進(jìn)行動態(tài)跟蹤教學(xué)實驗針對實驗項目的具體要求，學(xué)生自行編輯組態(tài)棒圖進(jìn)行實驗。