PLC實驗臺自動送料裝車系統控制實驗

時間：2024-08-11 10:11:18

一、實驗目的
1．掌握自動送料裝車系統控制原理及編程控制
二、實驗設備
2．可編程控制器實驗箱                                              1套
3．電腦（安裝編程軟件）                                            1片
4．程序下載線                                                             1根
5．實驗導線                                                                     若干
三、實驗內容
控制要求：紅燈 L1 滅，綠燈 L2 亮，表示允許汽車開進裝料，料斗 K2，電機 Ml 、 MZ 、 M3 皆為 OFF 。當汽車到來時，（用 S2 接通表示） , Ll 亮， L2 滅， M3 運行，電機 M2 在 M3 接通 2 秒后運行， M1在 M2 通 2 秒后運行， K2 在 M1 通 2 秒后打開出料。當料滿（用 S2 斷表示），料斗 K2 關閉，電機 M1延時 2 秒關斷， M2 在 Ml 停 2 秒后停止， M3 在 M2 停 2 秒后停止， L2亮， L1 滅，表示汽車可以開走。
6．配套程序
本實驗配套程序為“自動送料裝車系統控制實驗”。
7．接線對照表10-1

對應結點	PLC		自動送料裝車系統控制模塊
1	輸入端口	I0.0	信號輸出端口	啟動按鈕
2		I0.1		料位檢測開關S1
3		I0.2		汽車檢測開關S2
對應結點	PLC		直流電源
4	輸入端口公共端	1L+	電源	24V
5	輸入端口公共端	1M	電源	0V
對應結點	PLC		自動送料裝車系統控制模塊
6	輸出端口	Q0.0	信號輸入端口	料斗開關K2
7		Q0.1		紅燈L1
8		Q0.2		綠燈L2
9		Q0.3		電機M1
10		Q0.4		電機M2
11		Q0.5		電機M3
12		Q0.6		進料開關K1
13		Q0.7		電機M1
對應結點	PLC		直流電源
14	輸出端口公共端	4L	電源	24V
15	輸出端口公共端	4M	電源	0V
對應結點	實驗箱直流電源
16	電源	24V	電源	GND/0V
注意： 1、禁止帶電插拔實驗導線，接線完成后需仔細檢查確認無誤后可開啟電源開關！

四、實驗步驟
8．使用編程電纜連接電腦及PLC。
9．對照接線表連接實驗導線。
10．檢查確認接線無誤后開啟實驗箱電源。
11．下載程序至CPU。
12．設置CPU至運行狀態，并控制輸入信號觀察輸出狀態是否與設計程序一致。

SG-B228型可編程控制綜合實訓平臺

一、產品概述
裝置結合當前我國工業自動化應用技術及器件技術的發展，充分考慮實用性、先進性。裝置采用模塊式結構，實訓掛箱包含PLC主機掛箱、變頻器掛箱、觸摸屏掛箱、PLC模擬負載掛箱、實訓網孔板掛箱及豐富的驗證演示裝置。實訓內容包括PLC的基礎實訓、PLC綜合實訓，變頻器的認識、操作、參數設定及通訊實訓，觸摸屏的認識、操作、應用實訓，單片機接口擴展、數據采集、數據顯示、鍵盤控制、定時器、打印機接口實訓等，實訓項目豐富、綜合性強、緊跟工業自動化發展潮流。
一、產品特點
    1、模塊式結構，掛箱更換方便，便于組織各種實訓項目及擴展新的實訓功能。
    2、適合就業前及崗前綜合技能訓練，適合高級工技能培訓考核。
    3、能進行小型工程項目設計、設備選型、安裝調試、操作模擬。
    4、只需三相四線交流電源即可投入使用，實訓資源豐富、綜合性強，有效節約實訓用房。
    5、安全性高，除配備電壓型和電流型漏電保護器外，裝置設有單片機全程監控的過載或短路軟截止保護功能，確保設備和人身安全。

二、設備特點
1. 實訓建設理念為一次性建設，本設備采用通用型寬展口，所有主機的I/O口都可通過光電隔離轉接模塊引出（保護主機元件），可以用于插接式訓練，也可進行線接式實操訓練。
2. 在主機選型S7-1200系列PLC再，全面覆蓋了西門子常用PLC類型，主機可以通過并口連接到實訓區進行實訓，由簡到繁的學習理念讓學生容易接受，學習起來更加得心應手。
3. 采用模塊組合式結構，含開關量、模擬量、變頻調速、觸摸屏、通信模塊等，配套MCGS工控組態監控軟件，實現仿真化、信息化實訓教學。
4. 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生產中典型案例的模擬對象、實物模型中的邏輯、模擬、過程、運動等的控制。
5.了解PLC的以太網通訊的結構和特點，了解PLC的Profibus-DP總線通訊的結構和特點；
6.了解PLC的數字量輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊的使用方法；
7.掌握PLC的基本編程方法以及熟練使用基本的編程語言；
8.掌握觸摸屏的組態編程方法；
9.掌握PLC與變頻器、觸摸屏的通訊；
10.熟練使用PLC及各種電氣配件組成PLC控制系統；
11.熟練使用PLC及模擬實物控制對象組成各種復雜的控制系統；
12.熟練完成PLC與PLC之間的以太網通訊測試實驗；
13.熟練完成PLC與變頻器通過Profibus-DP總線組成變頻調試控制實驗；
14.掌握PLC實訓教學課程APP軟件的使用；

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：1400mm×700mm×1850mm
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

五、基本配置及功能
實訓裝置由S7-1200單元、變頻調速單元、小車運動控制單元、實訓組件、電工基礎實訓單元二維絲桿控制單元、觸摸屏單元、以太網交換機、交流電機等組成。
1. S7-1200單元
S7-1200單元主要由主機1214C和信號轉接板組成。
主機1215C,工作存儲器125 KB；工作電源24VDC，自帶DI14/DQ10，板載 DI14 x 24VDC 漏型/源型，板載 DQ10 x 24VDC ；板載 6 個高速計數器和2個脈沖輸出；支持3 個用于串行通信的通信模塊，6 個用于 I/O 擴展的信號模塊；運行速度0.04 ms/1000 條指令；具有2 個 PROFINET 端口，用于編程、HMI 和 PLC 間數據通信。
光電隔離轉接模塊，將主機I/O信號插座轉接，保護主機元件，便于學生實訓接線；所有插座均可接插，實現設備的通用性。
2. 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1200主機以太網通訊，控制和顯示各單元的運行狀態。
3. 以太網交換機
以太網交換機采用非網管型工業以太網 10/100MBIT/S交換機，自帶5個雙絞線端口，RJ45 接口；用于構建小型星形和總線形拓撲結構；自帶LED診斷顯示，供電電源DC 24V 。
4. 變頻調速單元
變頻調速單元采用西門子SINAMICS 系列G120C變頻器，輸出功率0.55KW。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、可編程多點設定V/F控制，磁通電流控制、直流轉矩控制；具備過電壓、欠電壓保護，變頻器、電機過熱保護，短路保護等。
5. 小車運動控制單元
主要由運動小車（直流電機驅動）、同步帶輪傳動機構、直流電機、光電傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、行程開關等組成，通過傳感檢測、PLC編程，實現運動距離測量、傳動控制、鍵值優化比較行走控制、定向控制、定位控制、報警運行控制、點動控制、位置顯示控制等，能實現小車的精確定位。該系統外觀精美，體積緊湊，重量輕。
6. 實訓組件
實訓組件主要由電源掛箱虛實結合掛箱，掛箱區域采用開放式結構可根據需求增加不同掛箱。
電源掛箱提供AC380V、AC220V、DC24V電源，為實訓掛箱和電機實訓單元提供動力源；設有啟動停止按鈕，各相電源工作指示，具有過流、過壓、短路等保護。
實訓結合掛箱用于虛擬仿真實訓，此掛件通過RS-232和PC計算機通訊，可在計算機顯示器上實時呈現仿真畫面。

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。
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。
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	通過對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。
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。
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，掌握一個完整工業應用系統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，掌握一個完整工業應用系統中的較復雜邏輯控制的編寫能力。
10	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。

7. 二維絲桿控制單元
二維絲桿控制單元主要由伺服驅動和步進驅動組成。
伺服驅動用于控制Y軸絲桿，采用交流伺服驅動，工作電壓AC220V，輸出功率200W。采用數字信號處理器（DSP）作為控制核心，智能功率模塊（IPM）內部集成了驅動電路,同時具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護電路，具有較強的溫度、濕度、振動等環境適應能力和很強的抗干擾的能力；支持位置、速度和力矩三種方式對伺服馬達進行控制。
步進驅動用于控制X軸絲桿，采用直流伺服驅動，工作電壓DC24V，輸出功率35W；內部集成控制電路和功率電路，具有自檢線圈和短路保護等功能。
8. 電工基礎實訓單元
電工基礎實訓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，用于電機正反轉、星三角轉換、啟停自鎖等實訓。
9. 三相交流電機
交流額定電壓380V/△接法，轉速1400轉/min，功率180W，頻率50HZ，絕緣等級E級。
10.教學三維仿真軟件
一、軟件整體要求
該軟件是用于電氣自動化、機電一體化及相關電類專業教學和實訓的同步輔助3D仿真軟件。通過對三維CAD模型的二次開發快速創建一個交互式3D 仿真和實訓系統（虛擬樣機），形成全開放式的模擬仿真電器聯調數據模型，可以對各控制環節進行模擬仿真，包括實現故障診斷、排除等仿真操作與考核。
★實虛結合
軟件平臺針對電類相關硬件教學產品通過基于3D-CAD模型進行二次開發，通過全開放式的模擬仿真機電聯調數據模型，創建一一對應的虛實結合實訓系統（虛擬樣機）構成與真實設備高度一致的虛擬自動生產線實訓平臺，系統的各機構采用氣動驅動、變頻器驅動和步進（伺服）電機位置控制等技術。控制方式采用每一工作單元由一臺PLC承擔其控制任務，各PLC之間通過RS485串行通訊實現互邊的分布控制方式。
★軟硬結合
軟件可與實際PLC、單片機硬件等典型工控設備進行實時通訊，軟件內置編程模塊，可利用其虛擬的PLC程序或腳本語言對模型進行編程控制.目前，已經涵蓋了歐姆龍、西門子和三菱等系列主流PLC。。
學員可以利用真實PLC編制的PLC程序，通過編輯工具，可編輯修改或載入PLC程序，PLC程序能夠進行仿真運行，運行時具有輸入輸出狀態指示。支持PLC程序與指令表間切換，支持PLC信息狀態仿真測試。
★理虛結合
理論學習整合了常規的課件學習與3D模型相結合的方式,課件可以支持word，ppt，pdf等格式轉換而來，支持頁面跳轉、縮放、翻轉、抗鋸齒、灰度顯示、高對比度顯示等調整；所有資源寫在配置文件中，教師可定制自己的理論學習教程。電氣元器件具有真實的物理屬性，可以用萬用表檢測器件質量的好壞，再由基本的元器件組成控制回路，物理屬性可任意修改并實時觀察電路運算效果。
二、軟件實訓內容要求
理論環節：學員可以通過常用機電元器件庫（電氣類、儀表類），了解各元器件的3D結構、性能參數或進行組裝，也可直接調用查看機電專業的PPT課件資料進行學習，目前系統自帶的課件有機電一體化概述、檢測與傳感器、步進及伺服電機、機械傳動、控制系統、接口技術、伺服系統，教師可以對這些PPT課件進行編輯，通過【VUBPPT3D Extend Helper】PPT擴展接口，將元器件中的3D模型或其它多媒體素材，引入到課件中。

實操環節：學員可以選擇一種電路類型，參照對應的電氣圖紙，從元器件庫中拖入正確的元器件，進行電路組裝，設定各元器件的工作參數，對相應的元器件觸點進行導線鏈接，在系統規定的時間內完成整個電路圖的組裝，并進行電路的仿真運行。系統支持在元器件布局、仿真接線、仿真運行狀態間快速切換，方便教學使用。

評價考核：仿真實訓教學的評價方式方法越來越受到關注，在某種程度上決定著實訓教學的方向、效果和質量。由于學生個性特點、知識經驗及努力程度的不同，實訓內容難度及操作方法優劣的不同，技能的獲得有先慢后快、先快后慢、先后一致等不同的表現形式，或者表現為速度快錯誤少、速度快錯誤多、速度慢錯誤少和速度慢錯誤多等情況。軟件針對每一個仿真實訓項目制訂詳盡的過程評價方案，將暫態的過程性行為表現記錄在考核量表之上進行評判，不僅有技術技能方面的明確要求，分步驟控制實訓質量，而且有體現職業道德、執行崗位守則、服從車間管理、融入企業文化方面的具體要求，分行為彰顯職業精神。軟件開發過程，始終貫徹企業生產過程中的6S要求--整理（SEIRI）、整頓（SEITON）、清掃（SEISO）、清潔（SEIKETSU）、素養（SHITSUKE）、安全（SECURITY）,提前培養學生的職業認知能力。
評價考核模式帶有MySQL數據庫（或用戶自行提供其它數據庫系統），由教學指定要考核的電路圖（或系統隨機抽取），學員在規定的時間內完成電路裝配，提交后系統進行自動評分，同時學員的成績和裝配數據會寫入到數據庫中做備案。考核模式不可切換到學習模式或實操模式進行參考。
三維模型編輯器：
關鍵元器件提供爆炸圖、操作互動、原理講解等3D資源。支持3D立體顯示：紅藍模式，主動快門式，不閃偏光式。電氣、液壓、氣動原理圖并支持全屏、平移，縮放，自適應大小功能。仿真接線過程中，支持元器件布局、仿真接線、仿真運行3種狀態間快速切換，方便老師教學講解。仿真運行過程有整合元器件工作的聲音、燈光、鼠標狀態變化，使3D場景貼合實際生產環境;
★軟件可支持多種操作系統平臺（Windows、ios、Andriod、Linus等）,
軟件提供了各種操作步驟的人機互動提示，以提高學習效率。通過網絡實現隨時隨地的在線學習，真正實現教學實驗不受實驗室的空間及教學時間的限制，讓學生真正體會到24小在線開放實驗室的優越性和方便性。
二次開發功能：
用戶可在系統上自行開發虛擬實訓教學資源內容，并可自建三維模型及制作三維動畫或對系統現有的3D模型與動畫進行編輯修改。用戶可以任意自繪具有3D互動功能的電路圖并根據所繪電路圖自動生3D裝配圖讓用戶進行接線，同時系統提供電路接線，自動驗證并輸出接線正確性的判斷結果。所有的3D動畫、3D模型及系統數據均采用128位隨機加密技術以保證系統的安全性。支持CAD軟件模型的導入，用戶可通過CAD軟件建模，利用VU pro對所建模型進行編程控制,支持的CAD軟件有：Solidworks, Inventor, Catia, Solid Edge等，支持的模型格式有:3DXML, 3DS, OBJ等。

★軟件投標現場提供演示視頻

六、實訓項目
PLC基本技能實訓
MCGS組態棒圖實驗教學,利用已編輯好組態棒圖,對以下任何實驗進行動態跟蹤教學實驗針對實驗項目的具體要求，學生自行編輯組態棒圖進行實驗。
PLC模擬控制應用實訓
（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.PLC仿真實訓
（二）PLC模擬控制應用實訓
3.數碼顯示控制
4.搶答器控制
5.天塔之光控制
6.十字路口交通燈控制
7.水塔水位控制
8.自動送料裝車系統控制
9.四節傳送帶控制
10.裝配流水線控制
11.多種液體混合裝置控制
12.自控成型機控制
13全自動洗衣機控制
14.電鍍生產線控制
15.自控軋鋼機控制
16.郵件分揀機控制
17.自動售貨機控制
18.機械手控制
19.三層電梯控制
20.四層電梯控制
21.加工中心控制
PLC實物控制應用實訓
22.直線運動位置檢測、定位控制
23.步進電機定位控制
24.步進電機的速度控制
25.步進電機的正反轉控制
26.伺服電機定位控制
27.伺服電機的速度控制
28.伺服電機的正反轉控制
29.伺服電機和步進電機的綜合控制
典型電動機控制實操實訓
30.三相鼠籠式異步電動機點動和自鎖PLC控制
31.三相鼠籠式異步電動機聯動正反轉PLC控制
32.三相鼠籠式異步電動機帶延時正反轉PLC控制
33.三相鼠籠式異步電動機Y/△轉換起動PLC控制
PLC、變頻器、觸摸屏綜合應用技能實訓
34.變頻器功能參數設置與操作
35.變頻器報警與保護功能
36.外部端子點動控制
37.變頻器控制電機正反轉
38.多段速度選擇變頻調速
39.變頻器無級調速
40.基于外部模擬量(電壓/電流）控制方式的變頻調速
41.瞬時停電啟動控制
42.PID變頻調速控制
43.PLC控制變頻器外部端子的電機正反轉
44.PLC控制變頻器外部端子的電機運行時間控制
45.基于PLC數字量控制方式的多段速
46.基于PLC模擬量控制變頻開環調速
47.基于PLC通信方式的變頻器開環調速
48.基于PLC通信方式的速度閉環控制
49.基于PLC模擬量方式的變頻器閉環調速
50.基于觸摸屏控制方式的基本指令編程練習
51.基于觸摸屏控制方式的LED控制
52.基于觸摸屏控制方式的溫度PID控制
53.PLC、觸摸屏與變頻器通信控制
54.基于MCGS的485總線網絡通信技術
網絡通訊綜合實訓
55. PLC與變頻器RS485通訊實訓
56. PLC、觸摸屏與變頻器通信控制
57. PLC主機之間PROFIBUS -DP通訊實訓
58. PLC主機之間PROFINET通訊實訓
59. PLC、變頻器、觸摸屏組網綜合應用實訓

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PLC實驗臺自動送料裝車系統控制實驗

SG-B228型可編程控制綜合實訓平臺