一、设备概述

本设备涵盖现代工业自动化领域中典型的自动控制实训平台，如可编程控制器应用技术、变频器应用技术、触摸屏应用技术、工业网络通讯应用技术等。产品设计充分考虑了目前国内实训教育装备系统的现状及发展趋势，充分考虑学生和培训人员的特点，强调突出学生和培训人员的动手能力，而精心设计而成。在同类设备中具有结构合理、功能完善、便于操作、性价比高的优点。装置的结构设计支持开放式实验教学与设计性实验开发和强大的工业网络控制，特别适合当今教育教学和创新实验设计及工程技术培训。使用于机电类专业和非机电类专业的《可编程控制器技术》、《电气及PLC控制技术》、《PLC及其应用》、《变频器调速技术》、《现场总线控制技术》等课程的教学与技能实训。

本设备集西门子PLC、变频器、触摸屏（HMI）和工业以太网交换机等器件，采用以太网、MPI、PROFIBUS-DP等通讯方式进行数据交换。从基础入门到高级培训，都可以在此实训台上轻松完成。通过扩展本公司的配件，可以完成多种复杂精确机械运动控制。模块化设计方式，便于组合与扩展。

二、技术参数

1、交流电源：三相五线 AC 380 V±10% 50Hz；

2、温度：-10～50℃；环境湿度：≤90％无水珠凝结；

3、外形尺寸：长×宽×高=1300mm×750mm×1770mm；

4、整机功耗：≤1.5 kVA；

5、安全保护措施：实训台桌面采用高绝缘、高强度、耐高温的高密度板。具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国标标准。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

三、功能特点

本设备总体结构：

本设备实训桌为铁质喷漆结构，桌面为防火、放水、耐磨高密度板，结构坚固。形状似长方体封闭式结构，造形美观大方。设有4个小抽屉，用于放置工具、存放部件及资料等；另有一个大储备箱，用于存放大件工具或实训设备。桌面提供一个宽敞舒适的工作台面。实训桌还设有6个万向轮和2个固定调节结构，便于移动和固定，有利于实训室的布局。

本设备将PLC和变频器上的端口全引到面板上的端子排上，增强实训的灵活性；强弱电完全分开，增强设备的安全型；设备上装有航空插件，可与其他机电实训装置组合并进行实训。设备采用开放式结构，可以扩展和替换PLC扩展模块，采用西门子18槽机架，为了防护受环境的影响和设备扩展的灵活性，用透明有机玻璃罩住多余空闲部分。

本设备还包括以下特点：

1. 网络化：网络化是当今世界自动化控制的主流，可以方便的实现PLC和PLC、上位机之间的数据交换，又可实现远程I/O站的链接。PROFINET是基于工业以太网的开放式标准，从管理层到现场层之间设备链接，完成对现场设备数据收集、整理，从而进行生产计划的统一管理与调度。本实训装置安装有电气以太网交换机ESM TP80，用于组成电气网络，还可以构建环形结构的冗余网络，网络传输速度可达到100Mbit/s。

2. 现场化：传统教学实训设备只是纯粹完成学校验证性实训而刻意设计制造的产品，造成教学和工厂实际自动化生产设备相脱节的现象，故现场化的教育方式十分必要，本实训装置选用工业自动化产品和目前工业常用的网络技术，完全符合工业现场化应用标准。

3. 实训性：开放式的教学目的，主要是提高学生的实际动手能力，本装置中的所有硬件电路均以开放式结构形式在面板上作了图片描绘，，学生可以自由发挥、灵活自主地操作控制。

4. 先进性：本装置选用当今主流工业产品，以融入功能强大而又丰富地控制、运算和通信处理的西门子S7-400PLC为核心、5.7英寸液晶显示触摸屏TP177及MM440变频器，使得在实际工业现场中的应用设备充分的展现在本实训装置上，实现控制变得轻而易举。

5. 多样化：为尽可能反应出目前本装置的多样化，我们还可以提供多种控制方式，本实训装置除了可进行一般常规控制实训外，还可以选购本公司其它的实训对象装置和进行PLC模块的扩展，如：增加PLC扩展模板（须再购买），就可以实现各种复杂的传动控制，如定位、测速、温度、等控制。教师可以根据学校教学目的的不同，灵活选择控制方式。

6. 开放性：本装置充分考虑到相关教学实训和课程设计及相关培训的特点，设计结构支持开放式实验教学和设计性实训验发及课程培训，特别适合当今教育教学的指导与创新实验设计。

本设备各个部件的功能特点

1、 仪表

l 数字式直流电流表一只：测量范围为0～5A，三位半数显，多档测量：0~5mA，0~50mA，0~500mA，0~5A，精度0.5级，可以进行以太网通讯，读取电流值，并具有超量程保护等功能。

l 带镜面精密指针式直流电压表一只：测量范围为0～±300V，精度1.5级，为可逆调速系统提供电压指示；

2、 安全保护

l 过载保护：对于设备的线路出现的过载现象进行保护，是过载保护器的接触器跳闸，切断电源。

l 漏电保护器：对于设备的线路出现的漏电现象进行保护，使控制柄内的接触器跳闸，切断电源。

l 短路保护：对于设备的控制线路出现的短路现象进行保护，当内部热组件发热使双金属片弯曲顶开合闸顶杆使它跳开,或是内部过流继电器吸合使顶杆释放,达到跳闸，切断电源。

l 实训连接线及插座：安全性符合相关的国标标准，所有材质均符合环保标准，连接及插座采用全封闭工艺，使用安全、可靠、防触电。

3、 报警功能

可设定设备供电时间与断电时间，实训中时间定时、故障报警等功能。

4、 电源单元

电源单元上配有电源指示灯、三相空气开关、单相空气开关、熔断器、交流接触器（将触点引到面板上）、直流指针式电压表和直流数显式电流表、时间管理器（液晶显示器）、急停按钮、键盘和AC220V电源插座等装置供电由这些插座提供。

5、 触摸屏

本设备采用工业触摸屏作为人机对话界面，采用SIEMENS TP177B人机界面。不仅可对使用设备进行监测，还可以对设备进行简单控制，在工业现场广泛使用，TFT液晶显示256色色调，5.7英寸（320×240），内置 PROFINET/以太网、用户存储器 4 MB，1个RS485口、1个MPI口、1个PROFIBUS DP接口、1个PROFINT接口和1个USB接口。支持MMC扩展内存。

6、 S7-400 PLC可编程控制器

PLC在工业控制系统中，处于核心的位置，扩展性强和广泛的通讯能力，容易实现的分布式结构以及用户友好的操作。本设备选用西门子的S7-400的可编程控制器，本设备选用的PLC工作存储器容量为1Mbyte工作内存;位操作执行时间0.03 us，位存储器16KB，配置有PS407电源模块、主机CPU416-2、内存卡Flash EPROM 1MB、数字量输入模块SM421、数字量输出模块SM422、模拟量输入模块SM431、模拟量输出模块SM432、通讯模块CP441-1、功能计数模块FM450-1可供教师完成毕业设计或研究生课题等。为了突出除PLC的通讯功能，除主机外，还带可以配备增减模块来满足自己的试验项目（可根据客户需求配备），可完成PLC之间设备的通讯链接。

7、 MM440变频器

l 易于参数设置、便于调试安装

l 具有多个继电器输出

l 具有多个模拟量输出（0—20mA）

l 6个带隔离的数字输入，并可切换PNP/NPN接线

l 2个模拟量输入：

u AIN1：0—10V，0—20mA和-10至+10V

u AIN2：0—10V，0—20mA

l 2个模拟量输入可以作为第7和第8个数字输入

l 可选多种用户面板：用于与PC通讯的通讯模块，基本操作面板（BOP），高级操作面板（AOP），用于进行现场总线通讯的PROFIBUS通讯模板。

变频器具有“恒转矩（CT）、VF控制”与“变转矩（VF）、矢量控制”功能。也可通过编码器的反馈实现速度闭环控制与变转矩控制功能（需另购编码器模板）。

变频器具有以下保护特性：过电压/欠电压保护、变频器过热保护、接地故障保护、短路保护、I²t电动机过热保护、PTC/KTY电动机保护等。

8、 工业以太网交换机ESM TP80

l DIN导轨墙面安装

l 一个6 针的端子排，用来连接电源电压（冗余 24VDC 输入电源）和隔离信号触点

l 两个6 针端子排，用于连接数字量输入

l 操作模式和状态信息通过一排LED 指示。

l 带有8 个端口的模块还具有一个热备接口，用于在两个冗余环连接时使2 个模块同步。

l ESM 的串行接口可用于参数配置、诊断以及升级到最新固件版本。固件升级也可以通过网络进行。

ESM 用来配置使用交换机技术的控制级工业以太网网络，模块间的连接（骨干连接）使用双绞线，通讯速率为100Mbit/s，经过最多 8 个双绞线端口（任选的9 针Sub-D 或RJ45 接头），以10 Mbit/s 或100 Mbit/s 连接终端或网络段，集成的冗余管理器使快速介质冗余也可用于大型网络。

简单的网络配置和扩展，不需要复杂的配置规则或参数化。可以进行控制数字信号例如门开关，温度监视器或信号接点，通过数字量输入集成在管理系统中。

9、 实训元器件

装有钮子开关、可调电位器、＋24V/2A的直流电源等。

10、 工业网卡及通讯线

（根据S7-400的配置配备）可采用PC适配器及以太网通讯电缆。

11、 系统软件

装置提供软件，第一类是触摸屏配置的软件，完成对触摸屏的画面组态及各参数设置和修改，第二类是编程软件，包括PLC的SETP7编程软件等；第三类为工控组态软件完成对设备的监控；软件可根据要求灵活进行选择。

12、 网络连接

PROFIBUS－DP、MPI、以太网等通讯方式方式。

四、实训项目

« 工业触摸屏实训；

« PLC与触摸屏通信实训；

« 西门子S7-400可编程控制器（PLC）实训；

« 西门子MM440变频器参数设置、基本控制实训；

« 利用西门子MM440变频器调节电动机的转速；

« 变频器MM440使电动机在固定的频率下启动；

« 变频器MM440通过调速电位器调节电机的转速；

« 变频器MM440通过数字输入端对速度进行调节；

« 变频器MM440通过数字输入端进行固定频率设定；

« 变频器MM440开环控制；

« WinCC工控组态软件编程；

« 基于通讯方式的单机控制；

« 触摸屏和变频器MM440的参数监控实训；

« 基于PROFIBUS-DP通讯方式的PLC、MM440的通讯实训；

« 基于PROFIBUS-DP通讯方式的PLC、触摸屏、MM440组成的通讯实训；

« 基于PROFIBUS-DP通讯方式的PLC、变频器MM440的通讯实训；

« 基于PROFIBUS-DP通讯方式的PLC、触摸屏、上位机（WINCC）、变频器MM440的通讯实训；

« 基于PROFIBUS-DP通讯方式的PLC、触摸屏、上位机（WINCC）、变频器MM440的调速实训；

« 基于Ethernet通讯方式的PLC、触摸屏的通讯实训；

« 基于Ethernet通讯方式的PLC、触摸屏、ESM TP80的通讯实训等；

五、设备配置