FCGE-16工业自动化PLC控制系统应用与实训平台

一、产品概述
工业自动化PLC控制系统应用与实训平台做到一机多用、资源共享、便于管理、PLC部分模拟实际工业控制过程中典型的控制对象，它形象生动的演示了PLC的整个执行过程。能够形象生动的执行机构验证自己编写程序的正确性，掌握PLC的实际应用，增强学生对PLC的学习兴趣。产品采用挂箱式，便于实验项目扩展和用户第二次开发。自产品推出以来，得到了各大院校教学教师和专家的一致好评。全套装置设计合理、功能强大、操作简单方便，对学生理解和掌握可编程控制器的控制原理和操作方法。加快学习PLC的编程方法。都具有极大的帮助。
二、主要设备构成
（1）逻辑控制单元
西门子S7-1200可编程控制器套件1套
1)控制器CPU 集成输入/输出：14 路数字量输入 24V直流输入，10路晶体管输出24 V直流，2路模拟量输入0 - 10V DC或0 - 20mA；供电：直流 DC 24 V；可编程数据存储区：50 KB
2)模拟输出模块 1路模拟量输出 12BIT +/- 10VDC / 0-20 mA
3)以太网电缆
4)数字量输入输出模块 8输入24V DC/ 8输出继电器
电源模块，输入：120/230V AC，输出：24V DC/2.5A
7）所有I/O口均采用插接和端接两种方式。
（2）数据可视化单元
采用西门子KTP700人机界面 KTP700BASIC PN
1）1个HMI基本型色彩 PN，基本面版，按键和触摸操作，7" TFT 显示屏， 65536 色，PROFINET 接口；
2）1个适用于10/100MBIT/S 的非管理型工业以太网交换机；
3）所有I/O口均采用插接和端接两种方式。
（3）创意搭建控制对象
1套 包含多个传感器/执行器单件，为学员提供从单个对象控制到简单控制系统搭建的实践平台。包括：
1)1个 工业级大电流固态继电器，电流20A,电压范围：直流 DC 20.4 - 28.8 V，短路电路89A：
2)温度加热器一个，电源24V，功率与外界环境的变化而变化，具有自我保护，使用寿命长，
3)2个PT100传感器，，测温范围0-100：
4)2个直流风扇，供电电压24V，静音
5)一个封闭空间，可实时观看加热过程和状态
6)1个 急停开关，旋转复位，常开/常闭可选
7)1个 按钮开关，自复位式，常开/常闭可选
8)2个 指示灯，电压范围：直流 DC 20.4 - 28.8 V，颜色：红/绿各一
8）所有I/O口均采用插接和端接两种方式。
（4）逻辑编程控制对象
1套 信号模拟，包含的模拟器件提供真实的模拟量信号和开关量信号，能够模拟工业现场的设备运行状态。包括：
1)2个 电压表，测量AQ输出电压。
2)2个 直滑电阻，提供0~10V 直流电压信号。
3)8路开关和8路LED显示。
配套教学使用的对象，三层电梯、自动售货机、机械手、自动门、天塔之光、全自动洗衣机、自动成型机、红绿灯、装配流水线、四路抢答器、音乐喷泉、轧钢机、邮件分拣、物料分拣、多级传输带等模拟控制实训，指示灯采用贴片双色LED，面板采用3D立体彩色搭配设计，使模拟对象更直观立体，开关采用自复位兼自锁一体设计使实训能灵活实用，为适用各类PLC模块具有输入信号高低电平切换功能。
（5）运动控制对象
提供一套伺服电机，伺服驱动器，支持多种通讯方式，配置一个485口，支持位置控制，速度控制，转矩控制。直线轴承一套，丝杠一套，光杆一套，按钮开关四个，传感器3个
（6）变频控制对象
提供西门子变频器G120C一台，功率0.37KW，电压380V，支持6路数字量输入，4路输出，两路模拟量输入和输出，一台三相异步电机，功率180W
（7）气动控制对象
配置一个SMC电磁阀，电磁阀供电电压24V，SMC气缸，气缸行程200mm，压力0.1-0.7MPa,动作方式双作用，配备滑块移动，缸径10mm，配置两个传感器，控制气缸运行
（8）传感器应用控制对象
1）节点模块1参数
主要组成由原装进CC2530蕊片、基于集成板载，串口通信蕊片，ZigBee仿真器接口、独立电源开关、复位开关、信号测式开关、外部输出LED8个,0.96寸OLED显示液晶屏\红外接收头1个、5mm红外发射一个、I/O端口等.
接口类型: USB/串口1个，传输速率: 115200Kbps；，有效通信距离: 300m，工作电压: 5V，工作频段: 24GHz，串口通信蕊片一路用于NBLOT\4G\WIFI和STM32,另处一路用于485\TTL\仿真下载，
2）节点模块2参数
主要组成由原装进CC2530蕊片、基于集成板载，串口通信蕊片，ZigBee仿真器接口、独立电源开关、复位开关、信号测式开关、外部输出LED6个,0.96寸OLED显示液晶屏、I/O端口等.
接口类型: USB/串口1个，传输速率: 115200Kbps；，有效通信距离: 300m，工作电压: 5V
工作频段: 24GHz，串口通信蕊片一路用于NBLOT\4G\WIFI和STM32,另处一路用于485\TTL\仿真下载
3）红外传感器
采用进口探头基于集成板载，高精比电运算蕊片、信号电路模块等组成。
工作电压：3.3-5V
信号输出：数字量，测试点：3点，灵敏度：0.1mv
4）烟雾传感器：采用进口探头基于1集成板载，高精比运算蕊片、运算输出指示灯、电位调节器、信号电路模块等组成。
工作电压：3.3-5V，信号输出：数字量/模拟量，测试点：5点，浓度比设值：50%，适应环境：-10C°-50C°
5）光照传感器：采用高清光敏探头基于集成板载，高精比光照运算蕊片、运算输出指示灯、电位调节器、信号电路模块等组成。
工作电压：3.3-5V，信号输出：数字量/模拟量，测试点：4点，光照值：0-5000LUX，适应环境：-10C°-50C°
6）燃气传感器：燃气传感器基于集成板载，高精模数运算蕊片、运算输出指示灯、电位调节器、信号电路模块等组成。
工作电压：3.3-5V，信号输出：数字量/模拟量，测试点：5点，识别：液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、烟雾等，适应环境：-10C°-50C°
7）温湿传感器：温湿传感器基于集成板载，采用DHT11 数字式温湿度传感器、高精多圈电位调节器、信号电路模块等组成。
工作电压：3.3-5V，信号输出：数字量/模拟量，测试点：3点，适应环境：-10C°-50C°
8）报警按钮：AD16/  有效电流：5A触点：NC/N0
9）继电器块：基于集成板载，输出端口3个、电源指示灯一个、工作指示灯1个
载流：AC220V/3A/:DC30/3A 工作电压：5V动作电流：10MA
10）LED灯：基于集成板载，输入端口2个工作电压：12V
11）模拟风机基于集成板载，输入端口2个，工作电压：12V工作电流：<10MA
尺寸;30*30*10
12）声光报警器：基于集成板载，输入端口2个，工作电压：12V工作电流：<10MA
尺寸;Φ22分贝：<70
13）模拟直流电机：基于集成板载，输入端口2个，工作电压：12V，工作电流：<10MA，尺寸;Φ30转速：100/M
14）实训项目：温湿度传感器模块 采集环境的温度与湿度、光敏传感器模块 采集环境的光照强度、烟雾探测传感器模块 模拟安防中的烟雾探测、人体感应传感器 模拟安防中的入侵检测、LED灯模块 模拟室内照明、直流电机 模拟空调风扇等家电设备、步进电机 模块电动窗帘、洗衣机等设备、继电器输出（灯） 模拟环境加温设备、数据上传及APP监控
5、紧急呼救按键 模块紧急呼救求助按钮
6、液晶模块显示温度等
（9）产品平台尺寸
1套 网孔式标准控制屏（台式）：H2000*W800*D800
配套电脑桌，铝型材钢木结构。
（10验室智慧用电安全控制系统
（1）该控制系统由无线远程实验台电源管理终端和实验室安全管理平台软件组成
（2）无线远程实验台电源管理终端启动时需教师输入正确密码才能启动电源，避免学员误操作；
（3）无线远程实验台电源管理终端由2.8寸TFT彩色液晶显示屏和数据采集模块组成，实时显示实验台三相电流值、三相电压值、三相有功功率值、三相无功功率、功率因数、频率等电参数。
（4）终端具有两级使用权限：普通权限和高级权限
普通权限：设备上电即自动进入普通权限，在该权限下任何人都可以自由查看各相电参数；但是无权干预设备的运行且无权更改系统设置；
高级权限：需要教师输入密码才能获取该权限级别，进入该权限级别后即可获取本电源管理系统的所有操作权利，包括拉合闸（运行或停止运行）、本地定时开关机，过欠压，过流以及余额不足报警阈值设置及其功能使能；报警记录查看，费用管理部分的预付费功能开关，电量充值和剩余电量清零等操作；并且可以更改登录密码，系统对时模式设置，配网触发模式选择等；
（5）平台软件
1）实验室安全管理平台软件使用全球化开发平台，连接可靠性强，网络数据延迟小。
2）软件APP与终端设备紧密结合，通过手机或其他智能移动终端系统监控查询学生实验台的电源开关状态；可以单独开启关闭学生实验台电源；全部开启或全部关闭实验台电源功能；定时预约实验台电源开启关闭功能（云定时）。
3）软件APP能实现终端设备与云端联动，在联网状态(显示绿色WIFI标志)，教师通过手机APP或平板电脑，可远程实时高速读取实训台的电流、电压值、功率因数等参数；实时显示设备使用功率和历史曲线，实时监控设备的运行状态、故障预警和异常报警；设备的电参数和运行状态会实时的映射到智能移动终端；
4）软件APP可远程设置实验台保护电压和电流，当输入电压或者电流超过保护电压值或者保护电流值自动切断实验台电源保护设备，并推送信息到教师控制端。在终端上更改系统设置也会即时的反馈到云端，并显示在APP上；在APP上的操作权限同高级权限一样可实现对设备的完全控制；
5）预付费功能，在APP端，用户对产品具有完全的操作权，可以给电表设备进行电量充值，剩余电量为0.00kWh时自动拉闸断电；带有余额不足提醒功能，余额不足时自动上报到云端，APP也会立即显示并记录该事件以提示用户及时进行电量充值；（预付费功能和余额不足报警功能也以被关闭）
6）软件APP可以显示总有功电量和历史小时电量/日电量/月电量/年电量统计记录；
7）设备分享功能，通过APP可以把设备分享给其他成员，方便协同管理，如果不想分享给其他成员也可以直接解除分享；初次添加设备的用户为设备所有者，对设备分享与否具有绝对掌控权；
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）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
2）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：
1.过载保护的三相电动机正转控制接线仿真
2.互锁的三相电动机正反转控制接线仿真
3.动机接触器星形、三角形控制接线仿真
4.动机时间继电器接线仿真
5.动机机械制动控制电路仿真
②电路仿真：
1.电动机具有过载保护的正转控制仿真
2.机械行程控制电路仿真
3.电动机自耦降压起动仿真
4.电动机接触器星形、三角形控制仿真
5.继电器仿真
6.电动机机械制动控制电路仿真
7.机反接制动控制电路仿真
8.压器全波整流能耗制动控制电路仿真
9.控制的双速电动机调速电路仿真
10.继电器控制绕线式异步电动机起动控制线路仿真
11.气控制仿真
12.芦仿真
13.摇臂钻床仿真
③排故仿真：
1.过载保护的正转控制排故
2.互锁的正反转控制排故
3.机械行程控制电路排故
4.降压起动排故
5.器星形、三角形控制排故
6.继电器排故
7.电动机机械制动控制电路排故
8.机反接制动控制电路排故
9.压器全波整流能耗制动控制电路排故
10.器控制的双速电动机调速电路排故
（7）电工识图
3）电工基础仿真：能进行39个仿真实验如下
实训一  电位、电压的测定
实训二  电源的外特性
实训三  欧姆表工作原理
实训四  电阻的串、并、混联
实训五  电压控制电流源
实训六  电压控制电压源
实训七  电容器的串、并、混联电路
实训八  电容在交直流电路中的作用
实训九  一阶RC电路的过渡过程
实训十  二阶电路的响应
实训十一  负载获得最大功率的条件
实训十二  惠斯通电桥
实训十三  电阻与温度的关系
实训十四  直流电路星形和三角形电路的等效互换
实训十五  RL串联电路
实训十六  RC串联电路
实训十七  RCL并联电路
实训十八  电感在交直流电路中作用
实训十九  一阶RL电路的过渡过程   实训二十  谐振电路
实训二十一  RC选频电路
实训二十二  通断电自感现象
实训二十三  电压表电流表的工作原理
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
实训二十五  变压器实验
实训二十六  单相交流电路实验
实训二十七  电焊变压器原理
实训二十八  交流互感器原理
实训二十九  电压互感器原理
实训三十  磁耦合线圈的反、顺接法
实训三十一  三相负载的星、三角形连接电路
实训三十二  楼梯开关两地控制
实训三十三  戴维南定理实验
实训三十四  欧姆定律
实训三十五  互易定律
实训三十六  基尔霍夫第一定律
实训三十七  基尔霍夫第二定律
实训三十八  迭加定律
实训三十九  诺顿定律
4）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
5）液压传动原理的动态演示并不少于18种动态演示。
6）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
7）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。
8）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。
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
三、可实训项目
（1）PLC的置位指令练习
（2）PLC的复位指令练习
（3）PLC的移动指令练习
（4）PLC的传送指令练习
（5）PLC的边沿指令练习
（6）PLC的触发器指令练习
（7）PLC的加法指令练习
（8）PLC减法指令练习
（9）PLC乘法指令练习
（10）PLC除法指令练习
（11）PLC计数器指令练习
（12）PLC定时器指令练习
（13）PLC的与或非指令练习
（14）PLC的基本指令练习实训
（15）PLC模拟量数据处理实训
（16）红绿灯的PLC控制实训
（17）冲压机的PLC控制实训
（18）流水灯的PLC控制实训
（19）自动售货机的PLC控制实训
（20）机械手的PLC控制实训
（21）天塔之光的PLC控制实训
（22）洗衣机的PLC控制实训
（23）自动门的PLC控制实训
（24）三层电梯PLC控制实训
（25）四路抢答器PLC控制实训
（26）音乐喷泉PLC控制实训
（27）轧钢机PLC控制实训
（28）邮件分拣PLC控制实训
（29）物料分拣PLC控制实训
（30）多级传输带PLC控制实训
（31）触摸屏的基本画面编辑实训
（32）触摸屏通讯参数设置实训
（33）触摸屏上下载程序实训
（34）触摸屏的交通灯控制实训
（35）PLC与触摸屏通讯实训
（36）伺服电机的参数设置
（37）伺服电机的外部端子控制
（38）伺服电机的位置控制
（39）伺服电机 模拟量控制
（40）伺服电机通讯控制
（41）变频器参数设置
（42）变频器面板启停
（43）变频器外部端子启停
（44）变频器模拟量控制
（45）变频器通讯控制
（46）触摸屏、PLC、变频器总线通讯控制
（47）触摸屏、PLC、伺服电机脉冲控制
（48）PLC温度的转换控制
（49）PLC温度PID恒温控制练习
（50）PLC气动系统的控制
（51）感器应用实训