FCNIA-1A PLC工业网络集成控制技术实验开发平台
 

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： 1000 mm×500 mm×1800mm (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（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）数字量输入/出扩展模块（SM 1223  6ES7223-1PH32-0XB0）：
8点直流24V输入/8点继电器输出。
尺寸：45 x 100 x 75mm。 
输入类型漏型/ 源型（IEC 1 类漏型），输出类型继电器，机械寿命（无负载） 10,000,000 个断开/ 闭合周期。 
（3）电源（PM1207）：提供稳定电源 
外形尺寸70×100×75 mm。额定输入电压120 / 230 V AC,范围85 ~ 264 V AC。电源缓冲时间> 40 ms (170 V AC)。额定线路频率50 / 60 Hz。额定输入电流2.7 / 1.1 A。额定输出电压24VDC，设定范围22.8 ~ 26.4 V DC。额定输出电流5A，额定效率（约）90%。 运行温度 / 储存温度 -25~+70ºC / -40~+85ºC。防护等级（EN60529） IP 20。 安装35 mm DIN 轨安装。 
（7）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（正版软件，投标现场提供著作权证书原件和现场视频演示）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PLC电气控制仿真、电工电子仿真、气动仿真、液压仿真、传感器仿真等工业常用技术仿真
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、自动门仿真、升降机仿真、分拣仿真、正反转仿真、邮件分拣、流水线、自动分拣等。
2）电工电子仿真
（1）接线仿真（2）电路仿真（3）排故仿真（4）原理仿真（5）电机拆装仿真，三相异步机拆分、单相异步机拆分等（6）仪器仪表的使用仿真万用表、双踪示波器、信号发生器、钳形表等
3）气动回路仿真
（1）软件以气动经典22回路为依据开发出28回路的在线及离线仿真
（2）软件中设置的14路“考考你！”表现为典型气路设备故障。
（3）软件状态含“模拟运行”“联机运行”即离线仿真、在线仿真。
4）液压回路仿真其界面可清楚的展示液压元器件的内部结构以及液压回路的工作过程。液压传动原理的动态演示并不少于18种动态演示。
5）传感器仿真
（1）温度变送传感器器仿真包含温度变送传感器模拟拆装；温度变送传感器模拟接线；温度变送传感器模拟运行仿真
（2）液位传感器仿真包含液位传感器模拟拆装；液位传感器模拟接线；液位传感器模拟运行仿真
（3）流量传感器仿真包含流量传感器模拟拆装；流量传感器模拟接线；流量传感器模拟运行仿真
6）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
7）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。
8）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。
9）电机软启动及电机保护器的仿真 
13、云故障动态分析考核系统（正版软件，投标现场提供著作权证书和现场视频演示以下内容）
整个系统软件能完成对设备的单机考核，网络云考核，考场监考，设备监控，信息采集，数据处理。
单机考核，在设备无网络连接时，老师可以通过登录密码输入登录老师界面进行，考核时间、设备信息、考核项目、设置故障点、设备使用权限的设置，完成考核相关信息的设置，返回到学生登陆界面，学生上机，输入学号即可开始考核，考核完成考核结果数据会自动保存在历史数据内，可利用U盘导出考核数据。
网络云考核，在设备与英特网连接好后，监考人员可以通过网络APP或二维码扫描进入控制界面，进行同单机考核的设置，设置完成后，即可通知学生利用手机扫描登陆二维码，输入学号，开始进行考核，考核开始监考人员可以通过声像界面对考核人员进行监考。
设备监控，当设备使用过程中出现异常，联网设备会向绑定人员进行微信或邮箱进行报警提示设备异常，远程可实现对设备的电源控制，及时断开设备电源。
1）技能考核模块
本模块将物联网技术运用于实验室考核并将数据上传至云平台，进行海量数据存储，并提供丰富的数据分析工具方便更加准确的掌握数据与分析数据，具有以下功能。  
（1）数据云系统上传
通过TCP/IP协议，及网络连接界面实现与专业教学设备云后台连接。
（2）考核历史数据
通过历史数据窗口，对考核结果的历史查询。实现对不同时间考核的学员的学号、姓名、发题数、答题数、考核设置时间、考核用时的数据信息按制定时间或最近的时间等方式进行查询。也可以清楚存盘的历史数据。可通过U盘实现对数据的导出，导出数据可通过excel打开，编辑。数据的存储方式是通过考核结束进行保存的，避免了数据过多，在后期处理起来非常的简洁。
（3）老师登陆界面
通过输入权限密码，进入老师窗口。该窗口可设置，考试时间、设备号、所有故障的清除、设备电源权限、4个考核类型的故障设置窗口（可按实际需求进行设置如高级、中级、初级，或是考核项目1、项目2等）、密码设置、云组态登陆二维码。
（4）动态设题界面
目前设置为4个项目窗口（可根据需求扩充），每个窗口可根据需求进行相应设置，如直接在线路原理图上实现故障设置或开关量的设置。开关量设置目前为24路，可按需求进行扩展。故障发布功能，按下故障发布，改项目就会在学生考核界面显示，和出现，达到发题的目的。
（5）学生信息登陆
可通过该界面实现对学生学号、姓名的登陆，学号及姓名支持6位数学号及39位学生信息登记，可根据需求进行扩展.
（6）实时信息查询
通过点击窗口对应查询信息，可对设备号、考核时间、考核分数进行查询。
（7）学生开始界面
考核人员可通过扫码二维码登陆，也可通过点击登陆，输入学号登陆界面进入学生窗口。
（8）考核界面
输入学号后进入考核界面，当老师通过单击或者网络设题后，左上角显示目前考核项目名称同时答题窗口显示有答题项目。窗口同时显示，登陆的学号，考核剩余时间，完成答题数量，考核说明。点击考核开始，开始考核，考核剩余时间开始计时，当计时完成也会交卷结束。点击答题窗口进入答题界面。
（9）动态答题界面
界面显示线路原理图或故障点，在原理图界面可在对应的线路上点击查明故障，实现考核，答题界面和设题界面原理图相同，当答题数等于设题数时交卷结束考核。考核时可返回考核界面查看考核剩余时间。当原理图过大时可通过点击原理图对应位置实现放大窗口实现清晰线路来答题。
2）云故障考核功能模块
（1）学生通过扫码现场二维码实现学号登陆，进入考核界面。
（2）教师远程监考功能，考核现场实时图像监控及现场声音播放。
（3）信息显示设备连接状态，考核信息查询。
（4）控制：设置考核故障点，可以设置24路故障，可根据实际需求添加128路。可设置考核时间，考核项目。
（5）设备电源使用权限管理，只有给了权限设备才能上电，或者考核结束设备自行断电。
（6）历史数据：显示学号、分数、设备号、考核时间的历史数据，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。
（7）数据报表：可根据起止时间、时间间隔、数据类型进行生成数据表格，表格可以导出excel。
（8）设备报警：通过物联网将报警信号上传到云平台，通过云平台向设置的微信推送报警信号。
（9）设有考核完成指示，及故障清除功能。
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

序号	名称	型号	单位	数量	备注
	网孔实训屏	（1）外形尺寸： 1000mm×500mm×1800mm (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。	台	1
	PLC主机	CPU主机模块（S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC）	台	1
	数字量输入/出扩展模块	SM 1223  6ES7223-1PH32-0XB0	台	1
	直线运动控制系统		套	1
	步进驱动器	DM554	台	1
	步进电机	57BYG	台	1
	伺服驱动器及电机	西门子V90 100W	套	1
	工业以太网交换机	5口 100M	台	1
	触摸屏	KTP700 Basic PN	台	1
	变频器	G120C 0.37KW含BOP面板	台	1
	气动机械手模型	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	套	1
	皮带输送机模型	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；	套	1
	数显三相电力仪表		只	1
	继电器-接触器控制器件	（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	套	1
	三相电机	180W/380V/Y/△	台	1
	工具	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。	套	1
	实训指导书		本	1
	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PLC电气控制仿真、电工电子仿真、气动仿真、液压仿真、传感器仿真等工业常用技术仿真	套	1
	动态云故障分析考核系统软件	整个系统软件能完成对设备的单机考核，网络云考核，考场监考，设备监控，信息采集，数据处理。	套	1