TC-KBC型可编程控制器一体化实训装置

一、概述要求

1.1方案综述及特点

设备有网孔板基架、PLC系统、人机界面、电源模块、变频驱动、伺服驱动、接线端子模块、2个实物控制对象组成,可以实现实验和实训两大功能。实验时，每个控制对象可单独实验，具有实验的灵活性，并且，每个控制对象运用了PLC系统基本模块功能，如：离散量输入输出、高速计数模块等；实训时，能给学生训练系统走线。两大功能互不影响。要求必须预留控制对象I/O口，便于课程设计，毕业设计时，可控制外部控制对象。

对于PLC系统，设备配置品牌PLC,学习PLC的编程软件、通讯系统和控制系统，本设备中PLC控制不同的模拟设备进行模拟实验，还可以控制一些实物对象，这样学生理论与实际相结合，更好的实现教学与实际紧密联系。

1.2系统特点

 可靠性：设备中气动元器件均采用实际工业元件，质量可靠、性能稳定，故障率低，适应长时间培训。

 灵活性：整体结构采用开放式和拆装式，具有明显的动手拆装实训功能，可以拆装到各零部件及每颗细小的螺丝，能很好的服务于项目实训教学；能根据不同的任务进行更换组合模块，具有很强的可重组性，使教学或竞赛时可方便的选择需要的模块；且传感器检测单元在系统上的位置可按要求在一定范围内调整。

开放型：该实验装置所有电器控制端口均通过安全插座接与接线盒之上，方便学员根据学习需要自己接线、编程和调试，机械装备上亦从方便学员动手拆装出发，设计出适合于学员进行拆卸和组装的相关练习。

 全面性：覆盖了传感器技术、气动技术、PLC技术、步进驱动技术、伺服驱动技术、变频驱动技术、机械系统精密传动技术等多项技术实训。装置融和典型机电一体化设备机械部件安装、气动系统的安装与调试、电气控制电路的安装和PLC编程、机电设备安装与调试、自动控制系统安装与调试于一体，满足实训教学和竞赛的需要。

 安全性：具有电压型漏电保护装置和电流型漏电保护装置，安全性符合相关的国家标准。采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线，同时备急停保护、限位保护、智能保护等各种保护功能，可确保人身与设备安全。该实训考核装置所有接线端子都通过端子排进行连接，插拔线连接电路与端子排连接电路相结合，既保证学生基本技能的训练、形成和巩固，又保证电路连接的快速、安全和可靠。

二、主要技术指标要求

1．交流电源：三相五线制， AC 380V±10%  50 Hz

2．输出电源：DC 24V/4A

3．温度：-15℃～45℃；环境湿度：≤85%（25℃）

4. 整机消耗：≤2 kVA

5.安全保护措施：具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准。

三、系统组成要求

3.1设备操作台

设备多功能实训台采用立式结构，由实训屏、实训桌、储物柜三大部分组成。，实训对象与网孔板接线模块可根据自定义使用安全导线进行接线，训练学生的接线能力，同时具有强大的拓展能力，可以现有的实训对象的基础上进行自主拓展训练。

实训屏由电源安全盒、网孔板、安全防护隔板、支撑架及支撑条、模块放置架、空气开关、开关电源、插座等组成。实训屏与地盘连接，关键部位加固连接，表面经高温喷塑处理，不仅美观大方，更有效防锈绝缘。实训屏尺寸为H2000*W800*D800，设有空开安全防护、电源安全防护、变频器安全防护、电机安全防护等，4P20A（带漏电保护）空气开关，单相电源模块24V/5A，附件：线槽、线缆、套管、线接头等

实训桌尺寸大于等于1200*600*780mm；台面采用≥12.7mm厚双面膜实芯理化板；新型“工”桌腿由主承重立柱、横向连接梁、顶底支撑脚组成。连接材料均采用壁厚≥1.5mm的优质国标铝型材拉伸成型，材料表面经过防腐氧化处理和纯环氧树脂塑粉高温固化处理，具有较强的耐蚀性及承重性。包含书包斗：规格为430*240*160mm，采用ABS环保材料，模具一次成型，配置挂凳扣。专用电源盒：ABS工程塑料模具成型，翻斗式电源盒开关。

实训储物柜采用标准结构和抽屉式，有3层抽屉用于存放工具和实训资料，储物柜位置可灵活调整，满足不同实训需求。

3.2 PLC模块

PLC系统是整个实训系统的核心控制部分，针对不同的教学与培训要求配置了相应的可编程控制器及多种扩展模块。必须能满足学员对多类控制对象的控制要求。

PLC采用西门子1200系列1215DCDCDC,包含2个PROFINET 通讯口，集成输入/输出： 14路 DI 24V直流输入， 10路 DQ 晶体管输出24 V 直流， 2路 AI 模拟量输入  0 - 10V DC ， 2 路AQ 模拟量输出 0-20mA DC， 供电：直流 DC 20.4 - 28.8 V ，可编程数据存储区：大于等于125KB；

1个数字量 I/O 信号模块，包含16DI/16DO， 16DI 24V DC，灌电流/拉电流， 16DO，继电器 2A

3.3 变频器模块

变频器采用西门子G120系列，电源模块P240-2;控制单元CU250S-2 PN, 智能操作面板 IOP;

变频器控制单元为CU250S-2 PN带 PN口，内置ProfiNET通讯口，支持矢量控制，可通过EPos功能执行定位任务，大于等于4个可组态的IO点，大于等于6个DI（可作3F-DI），5DI，大于等于3DO（可作1F-DO），大于等于2AI，大于等于2AO安全集成STO，SBC、SS1安全功能可通过安全授权扩展，编码器：D-CLIQ+HTL/TTL/SSI，旋转变压器/HTL通过端子接入保护等级IP20，提供USB及SD/MMC接口；

变频器智能操作面板为智能操作面板 IOP，语言包含： 德语，英文，法语，意大利语，西班牙语、葡萄牙语，荷兰语，瑞典语，俄语、捷克语，波兰语、土耳其语、芬兰语、简体中文 ，运行时的环境等级：有害化学材料等级大于等于3C3 根据 IEC 60721-3-3：2002

变频器功率单元为P240-2功率0.75KW。带制动斩波器，3AC 380-480V+10%/-10% 47-63HZ；

3.4人机界面

配置西门子7寸触摸屏，采用工业级彩色人机交互单元，包含：1个基本型彩色人机交互单元，带键盘和触摸操作， 7寸液晶显示，大于等于65536色，PROFINET通讯接口。

3.5工业数据交换单元

采用工业数据交换单元，包含5个10/100MBIT/S接口。可用于架设小型星状和线状结构；具备LED 诊断，IP20，24VDC 电源。

3.6皮带传送及检测单元

采用型材结构，包括自动调心轴承、同步齿型带、1个旋转编码器及支架、1个颜色传感器及支架、1个漫反射光电传感器及支架、1个电感传感器及支架、1个电容传感器及支架、铝型材等。皮带传送检测单元采用挂件安装结构。

3.7三相异步电动机：

额定功率： 0.55KW；额定电压：220V/380V；额定转速：大于等于1400rpm。

3.8伺服驱动系统

由西门子V90伺服驱动器，低惯量增量伺服电机，动力编码器电缆组成。

伺服驱动器带可联网PN口,功率0.1KW， 输入电压： 200-240V，单相/三相交流 - 15 %/+ 10 % ，防护方式：IP20 尺寸大于等于45x170x170mm（宽x高x深）。

伺服电机功率 0.1KW，工作电压 230 V；NN=3000 U/min M0=0.32 Nm；MN=0.32 Nm 轴高度 20 mm 增量编码器 TTL 2500 增量/转 带滑键 公差 N 无驻车制动器 防护等级 IP65 带密封圈。

动力电缆，长度2m，含接头。编码器电缆，长度2m，用于增量式编码器，含接头。

3.9指示灯与按钮单元

包含4个按钮，6个指示灯，1个急停按钮。

3.10 实训电脑

（1）工作站主机：

CPU型号 Intel 酷睿i5 13600KF，主频3.5GHz 睿频 5.1，核心 十四核心，CPU线程数 二十线程，内存大小 16GB，内存类型 DDR4 3200MHz ECC UDIMM硬盘容量  512ssd 固态显卡芯片  集成 显卡网口: 千兆以太网接口

（2）工作站显示器：

尺寸：23.8"分辨率：1920x1080屏幕比例：16:9亮度：250cd/m²色深：8bit响应时间：4ms

（3）配套：鼠标及键盘

3.11实训辅助设备

远程IO模块 PN3A-IO1632

（1）接口参数：1、总线协议：PROFINET； 2、I/O 站数：3、根据主站；4、数据传输介质：Ethernet CAT5 电缆/5、传输距离：≤100m((站站距离)/6、传输速率：100 Mbps/7、总线接口：2xRJ45

（2）技术参数/1、组态方式：通过主站；2、24 VDC (18V~36V)；3、电气隔离：500 VAC；4、工作温度：-10°C~+60°C；5、存储温度：-20°C~+75°C；6、防护等级：IP20

（3）16通道数字量输入输出模块，输入兼容NPN/PNP，输出PNP型

四、培训内容

系统提供了一个综合的科技环境, 在系统上可进行多种技术的培训。在该系统上可进行传感器技术、电机驱动和PLC技术等多方面的培训，该设备上能进行以下培训内容： 

1、 监控软件的培训

设备可以连接触摸屏进行网络通讯，学生通过学习触摸屏编程软件和组态监控软件来进行对每站的监控，组态软件可以与PLC进行时时的通讯，从而更客观地了解每一站的运行状态。

2、网络技术培训

设备采用以太网沟通各站信息，进行站与站之间的网络通讯，给学生展现了一套工业现场总线的通讯模式，学生在实践过程中，能够熟悉和了解现场总线的构成形式及其接口模块的使用方法。

3、可编程控制器培训

设备配置品牌PLC，通过熟悉与掌握PLC的技术参数，了解PLC的编程软件，掌握PLC编程。本系统还配置模拟的设备装置，通过学生的自主接线与编程，更好的了解与掌握实际工业生产的流程。模块可方便拆卸，有助于学生查找故障，从而提高学生的动手能力与排除故障的能力。

4、传感器的培训

设备配置物品分拣系统，通过掌握PLC的编程技术和传感器的检测原理，可以进行实际的编程与应用，深度的把理论与实际有效的结合，让学生在学习理论的同时，也能参照实际的元器件，更好的帮助学生理解。

5、电机驱动技术培训

设备中带有变频驱动系统，学生在该系统中可以掌握变频调速等驱动技术，可以学习基于变频系统的控制原理，控制方法等基本的操作要领。

五、实训设备资料

1.带有配套的电气图纸和配套的程序, 学习指导技术支持。

2.提供1200 PLC课程资源内容以下：

1.西门子1200入门到精通视频教程

2.S7-1200PLC博途视频教程

3.博途软件使用教程V15.1

4.西门子博途1200全套235课时视频教程

5.西门子S7-1200视频教程

6.西门子S7-1200博图以太网通讯视频教程

7.西门子S7-1200博图串行通信讲解视频教程

8.西门子S7-1200编程应用入门视频教程

9.西门子S7-1200编程入门视频教程

10.西门子S7-1200PLC控制系统编程与调试视频教程

11.西门子S7-1200PLC经典应用实例视频教程

12.西门子S7-1200PLC高级应用视频教程

13.西门子S7-1200PLC定位控制视频教程

14.基于西门子S7-1200 PLC的博途触摸屏视频教程