FCGYZD-23型 工业自动化网络实验平台

本实训装置主要由网孔实训屏和自动化部件组成，集成西门子现场总线与工业以太网课程而研发的教学系统，基本覆盖了当今自动化的各种控制方式：常规的电气技术实训PLC实训、变频技术实训、智能控制技术实训、工业控制网络实训等。

一、实训屏    

1、外形尺寸： 1200 mm×700 mm×1900mm (长×宽×高) （误差±3%）。 

2、网孔板材质：由厚度为1.5mm以上的加厚铁板冲压而成，经除锈、磷化、静电喷塑、高温固化等工艺处理。

3、框架采用钢壁厚度为2mm以上的加厚彩钢方管，经除锈、磷化、静电喷塑、高温固化等工艺处理。    

4、  脚轮：采用四只橡胶带锁万向轮，前面两只带刹车。

二、设备配备要求

系统容量设计为1.5-2kVA，单相AC220V供电。

1．PLC主机1套：        

PLC均能与其他相关设备兼容,且采用以太网通信方式。其主体设备参数要求如下:  

（1）CPU主机模块1（S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC）

采用DC24V供电，晶体管输出形式。

晶体管输出，14输入/10输出（配备中间继电器输出组件，所有端子全部引至组件表面，以插孔的形式实现互联），DC/DC/DC数字量输入14*24V DC，数字量输出10*24V DC,2 路模拟量输入，1 个以太网口，最多 8 个信号模块,产品尺寸和重量：<=110 x 100 x 75mm，<=415g

（2）工业以太网交换机

接口数目: 5个；传输速度: 100Mbps；支持三路电源同时输入，电源冗余供电；支持9.6V-60VDC宽电压输入

2. 触摸屏（KTP700 Basic PN）：

按键+触摸操作，7寸 TFT 真彩液晶屏，64K 色，集成Profinet接口，背光平均无故障时间：20000小时。         ；用户可用内存：10MB以上，配方内存：256KB，带报警缓冲区；带有PROFINET接口，可与PLC、变频器进行以太网通信；   配置触摸屏安装支架1付。

3．变频器（G120C 0.37KW）

配置西门子G120C 0.37KW变频器,变频器为一体式变频器，集成PROFIBUS以太网接口，它将整流、逆变单元合在一起了。带矢量轴，实现矢量控制，带BOP面板。        

4、步进控制器

 （1）步进驱动器DM542，DSP数字式驱动器，微步细分为14种，最高步数为51200步/转；电流范围1.0A-4.2A，具有半流，过压、过流等保护电路。本驱动器为直流供电，工作范围为 直流DC24V-50V。

（2）步进电机57BYG两相混合步进马达

5、伺服控制器

（1）西门子伺服电机：1FL6022-2AF-1AA1   1台

高动态性能伺服电机额定功率0.1KW, 额定扭矩0.32Nm,额定速度3000rpm,最大扭矩0.96Nm,最高转速5000r/min,额定电流1.2A,最大电流3.6A，轴高20mm带滑键带抱闸，防护等级IP65, 增量编码器 TTL 2500 pp。  

（2）西门子伺服驱动器：6SL3210-5FB10-1UF1   1台

伺服驱动器电源及功率：1AC 200 V - 240 V (–15% / +10%),0.1 kW ，3AC 200 V … 240 V (–15% / +10%),0.1 kW。额定输出电流1.2A。通过 PROFINET 使用 PROFI drive 协议进行速度控制。带Mini USB接口，4个输入 NPN/PNP，2 个输出NPN/PNP。PROFINET RT/IRT 接口，带 2 个端口 (RJ45 插口)。       伺服电缆：原装动力电源电缆；原装电源伺服编码器电缆；原装伺服抱闸电缆。

6、物料传送系统

（1）气动机械手部件  单出双杆气缸1只，薄型导杆气缸1只，气手爪1只，旋转气缸1只，磁性开关6只，单控电磁阀4只；

（2）皮带输送机部件  三相减速电机（380 V，输出转速40r/min）1台，平皮带1400×100×1.5 mm 1条，编码器1只，光纤传感器2只，接近传感器1只；

（3）物料台1个，光电开关1只；

（4）废料桶1只

（5）铝型材框架1套

7、直线运动控制系统

（1）系统组成：1个丝杠、1个底座、3个光电传感器、1条定位尺、1个指针、缆等组成；

（2）系统功能：通过传感器检测、PLC编程、定向控制、定位控制、速度控制、点动控制、位置显示控制等，能实现小车的精确定位。

（3）主要技术指标： 

①工作电源：单相AC220V；

②滑轨有效行程：300 mm；       

③导距：5mm；   

④丝杠直径：16mm。 

8、数显三相电力仪表1只

(1)    输入：三相三线（3P3L）、三相四线（3P4L）

(2)    额定值：         AC220V/AC380V

(3)    测量：三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电网频率、有功电能、无功电能

(4)    计量：正反向有功电能，感性容性无功电能

(5)    显示：液晶显示，可视度高

(6)    通讯：RS485通讯，MODBUS-RTU协议

9、继电器-接触器控制部分

（1）电源开关，DZ47LE-32，D10单相两极漏保，数量1个；     

（2）CJX2-0910，9A，线圈AC220V，3对常开主触点，2对辅助常开，2对辅助常闭，数量3个

（3）MY2N-GS中间继电器，线圈DC24V，4常开4常闭，数量3个；        

（4）热继电器，NR2-25，电流范围：0.25A-0.4A（与负载电机匹配），数量3个；  

（5）平头按钮， 1常开1常闭红、黑、绿、蓝φ22mm，数量4个；急停按钮，，红色5A,AC380V,2常开2常闭φ22mm蘑菇头，数量1个；选择开关φ22mm 3档 2个；指示灯红、绿、蓝φ22mm，数量6个；

（6）直通式接线端子UK3N 50位，   C45导轨4条

（7）安装支架1付

10、三相电机：180W/380V/Y/△  1台

11、工具：配有1把剥线钳、1把冷压针压线钳、1把冷压叉压线钳、2把小型螺丝刀、2把中型螺丝刀，且所有工具均采用优质品牌。

12. 工业4.0仿真实训软件

软件采用三维建模基于虚拟现实技术的计算机仿真模拟技术，可以进行电气仿真、电子仿真、在线学习，气动仿真、液压仿真、传感器仿真等常用工业技术仿真

1）PLC仿真可以通过PLC编程控制模型的相应动作从而完成工序动作包含机械手仿真、正反转仿真、装配流水线仿真、自动门仿真、交通灯仿真、电梯仿真、升降机仿真、天塔仿真、抢答器仿真、分拣仿真、水塔仿真、运料小车仿真等。

2）电子仿真 

（1）电子产品制造技术：电子产品制造过程；焊接与拆焊技术；SMT技术

（2）仪器仪表的使用：万用表使用仿真；示波器使用仿真；信号发生器使用仿真

（3）原件识读与检测：电阻种类、识别、检测仿真；电容种类、识别、检测仿真；电感与小型变压器种类、识别仿真；二极管种类、识别、检测仿真；电阻种类、识别、检测仿真；三极管种类、识别、检测仿真；集成电路种类、识别仿真；晶闸管种类、识别仿真；贴片原件种类、识别仿真；传感器种类仿真；开关种类仿真；接插件种类仿真；

（3）综合技能实训

①调光台灯电路的连线组装仿真、测试、排故②数字时钟电路的连线组装仿真、测试、排故③放大电路的连线组装仿真、测试、排故④收音机电路的连线组装仿真、测试、排故⑤稳压电源电路的连线组装仿真、测试、排故⑥声光报警电路的连线组装仿真、测试、排故

3）电气仿真  

（1）电工基本常识与操作：

①安全用电常识：触电方式；防护措施；接地接零；急救措施

②常用电工工具：通用工具；线路工具；设备工具

③常用导线连接：绝缘连接；线头连接；接线桩；绝缘恢复

④手工焊接工艺：焊接工具；焊接过程；焊接质量；拆焊过程

（2）电工仪表

①万用表：外形仿真，结构仿真，面板仿真，使用仿真；

②电能表：外形仿真，原理仿真，检测仿真，布局仿真，连仿真线，使用仿真；

③钳形电流表：外形仿真，原理仿真，使用仿真；

④兆欧表：外形仿真，原理仿真，使用仿真；

⑤直流电桥：外形仿真，使用仿真；

⑥配电板：外形仿真，布局仿真，连线仿真，使用仿真；

（3）照明电路安装

①荧光灯：器材仿真，电路仿真，原理仿真，连线仿真，排故仿真；

②两地控制线路：器材仿真，电路仿真连线仿真

（4）电机与变压器

①三相异步电动机：外形仿真，结构仿真，装配仿真，维修仿真；

②单相异步电动机：外形仿真，结构仿真，装配仿真；

③伺服电动机：外形仿真，结构仿真，原理仿真；

④步进电动机：外形仿真，原理仿真；

⑤直流电动机：外形仿真，结构仿真，装配仿真；

⑥变压器：外形仿真，结构仿真，原理仿真，装配仿真；

（5）低压电器

①交流接触器：外形仿真，结构仿真，原理仿真，组装仿真，检测仿真；

②继电器：外形仿真，结构仿真，原理仿真，检测仿真；

③常用闸刀开关：外形仿真，结构仿真；

④低压断路器：外形仿真，结构仿真，原理仿真；

⑤熔断器：外形仿真，结构仿真；

⑥启动器：外形仿真

⑦主令电器：外形仿真，结构仿真；

（6）电动机控制仿真

①接线仿真：01具有过载保护的三相电动机正转控制接线仿真、02双重互锁的三相电动机正反转控制接线仿真、05三相电动机接触器星形、三角形控制接线仿真、06三相电动机时间继电器接线仿真、07三相电动机机械制动控制电路仿真

②电路仿真：01三相电动机具有过载保护的正转控制仿真、02三相电动机双重互锁的正反转控制仿真、03生产机械行程控制电路仿真、04三相电动机自耦降压起动仿真、05三相电动机接触器星形、三角形控制仿真、06时间继电器仿真、07三相电动机机械制动控制电路仿真、08电动机反接制动控制电路仿真、09有变压器全波整流能耗制动控制电路仿真、10接触器控制的双速电动机调速电路仿真、12利用电流继电器控制绕线式异步电动机起动控制线路仿真、c620车床电气控制仿真，电动葫芦仿真，z35摇臂钻床仿真

③排故仿真：01具有过载保护的正转控制排故、02双重互锁的正反转控制排故、03生产机械行程控制电路排故、04自耦降压起动排故、05接触器星形、三角形控制排故、06时间继电器排故、07三相电动机机械制动控制电路排故、08电动机反接制动控制电路排故、09有变压器全波整流能耗制动控制电路排故、10接触器控制的双速电动机调速电路排故、

（7）电工识图

4）电工基础仿真：能进行39个仿真实验如下（包含但不局限于）

实训一  电位、电压的测定仿真；实训二  电源的外特性仿真；实训三  欧姆表工作原理仿真；实训四  电阻的串、并、混联仿真；实训五  电压控制电流源仿真；实训六  电压控制电压源仿真；实训七  电容器的串、并、混联电路仿真；实训八  电容在交直流电路中的作用仿真；实训九  一阶RC电路的过渡过程仿真实训十  二阶电路的响应仿真；实训十一  负载获得最大功率的条件仿真；实训十二  惠斯通电桥仿真；实训十三  电阻与温度的关系仿真；实训十四  直流电路星形和三角形电路的等效互换仿真；实训十五  RL串联电路仿真；实训十六  RC串联电路仿真；实训十七  RCL并联电路仿真；实训十八  电感在交直流电路中作用仿真；实训十九  一阶RL电路的过渡过程仿真；   实训二十  谐振电路仿真；实训二十一  RC选频电路仿真；实训二十二  通断电自感现象仿真；实训二十三  电压表电流表的工作原理仿真；实训二十四  单相交流电路功率因数的改善及日光灯的接法仿真；实训二十五  变压器实验仿真；实训二十六  单相交流电路实验仿真；实训二十七  电焊变压器原理仿真；实训二十八  交流互感器原理仿真；实训二十九  电压互感器原理仿真；实训三十  磁耦合线圈的反、顺接法仿真；实训三十一  三相负载的星、三角形连接电路仿真；实训三十二  楼梯开关两地控制仿真；实训三十三  戴维南定理实验仿真；实训三十四  欧姆定律仿真；实训三十五  互易定律仿真；实训三十六  基尔霍夫第一定律仿真；实训三十七  基尔霍夫第二定律仿真；实训三十八  迭加定律仿真；实训三十九  诺顿定律仿真

5）在线学习培训

（1）提供免费远程单片机培训PLC培训,伺服,步进,触摸屏,变频器, 单片机，数控，机器人，工业组态及网络通信等全系列自动化技术培训

（2）教师可以远程通过新建不同班级、不同课程并上传课程资料，可进行网上试卷批阅，作业批阅，回答学生问题。

（3）教师可以自由组合不同教学手段，实现各种不同的教学方法，比如谈话式、研讨式、活动式、竞赛式等等，学习体验；

（4）学生可以登录在线学习系统，进行不同老师和不同课程学习，可以通过在线学习系统向老师提问，做笔记，评价及参与话题讨论

6）液压传动原理的动态演示并不少于18种动态演示。

7）传感器仿真（1）温度变送传感器仿真（2）液位传感器仿真（3）流量传感器仿真

8）气动回路仿真演示：28回路的仿真，14路“考考你！”典型气路设备故障。

9）PLC运行数据显示：PLC输入电压监控，PLC输出电压监控，PLC输入开关监控，PLC输出开关控制以及PLC输入电压模拟量实时数据，可根据实际需求添加128路。

10）PLC运行历史数据：显示PLC运行历史数据，可按时、天、月进行查询历史数据曲线，以及历史数据表格，可表格数据导出处理。

11）电机软启动及电机保护器的仿真

13.机床电气实训仿真软件

以三维仿真交互技术和三维动画视觉表现及多媒体数字技术为核心，能进行三维电路分析、电气电路模拟电路考核、综合技能虚拟实训、电气基础训练、元器件识别检测。

1）软件包含不少于12种常见机床电路，包含 M7130K平面磨床； M7120型平面磨床；C6140普通车床； C6150普通车床；C650-2 ；Z35摇臂钻床； Z3040B摇臂钻床；Z3050钻床； X62W万能铣床；T68卧式镗床；M1432万能外圆磨；KH-20/5t 桥式起重机。

2）每个机床电路包含：①结构组成②器件认识③原理介绍④接线练习⑤故障检查⑥习题练习⑦书写和清除功能。

3）结构组成菜单为介绍各种机床的结构组成；器件认识介绍各机床电路的执行元件接触器热继电器和机床运动指令元件如按钮，十字开关等元件的作用；原理介绍展示各机床电路原理图，可对机床电路原理图进行控制操作，对线路接通时的状态用不同颜色区别，操作开关等原理图符号相应的执行器件进行动作原理仿真；接线练习可以进行模拟真实机床电路器件进行示教接线、实训接线考核和一键连接所有线路，连接完成可进行机床电路运行仿真；故障检查每种机床设有不同故障，根据不同故障现象用模拟万用表进行故障检查，确定故障点系统会进行提示，鼠标右键恢复故障完成机床电路排故训练；习题练习可进行12种机床电路知识书面考试练习，答题完毕系统自动进行评判；书写和清除功能用于教师示教功能，可在屏幕上进行标注提示，清除功能为清除屏幕标注。

三、实训项目

1、气动系统的安装与调试项目：

1.1气动方向控制回路的安装；

1.2气动速度控制回路的安装；

1.3摆动控制回路的安装；

1.4气动顺序控制回路的安装；

1.5气动机械手装置的安装；

1.6气动系统安装与调试；

2、电气控制电路的安装和PLC程序编写项目：

2.1电动机正反转控制电路的连接与控制程序编写；

2.2电动机星三角降压启动控制电路的连接与控制程序编写；

2.3电动机变频调速控制电路的连接与控制程序编写；

3、机电设备安装和机电一体化技术的工作任务：

3.1 传动装置同轴度的调整；

3.2 皮带输送机的安装与调整；

3.3 搬运机械手设备安装与调试；

3.4 自动生产线设备安装与调试。

3.5自动控制系统安装与调试项目

3.6 多种传感器的安装与调试；

3.7 机械手的自动控制；

3.8 皮带输送机的自动控制；

4、触摸屏实验题目

4.1.指示灯对象实验

4.2.开关对象实验

4.3.数据显示实验

4.4.数据输入实验

4.5.棒图对象实验

4.6.对象实验

4.7.移动元件对象实验

4.8.异常报警对象实验

4.9.静态显示实验

5、变频器综合应用技能实训

5.1.变频器功能参数设置与操作

5.2.变频器报警与保护功能

5.3.外部端子点动控制

5.4.变频器控制电机正反转

5.5.多段速度选择变频调速

5.6.变频器无级调速

5.7.基于外部模拟量（电压/电流）控制方式的变频调速

6、网络通讯实验

6.1 基于PROFINET现场总线 S7-1200主机相互通讯

6.2 基于PROFINET现场总线触摸屏S7-1200PLC通讯实验

6.3 基于PROFINET现场总线触摸屏S7-1200PLC变频器通讯调速实验

四、配置清单