工业自动化通讯网络实训柜

SBGY-ZDKZ工业自动化通讯网络实训柜

一、产品概述

工业自动化通讯网络实训柜依据目前工业网络结构的现状，将现代企业中的"现场控制层"、"过程监控层"、"企业管理层"三个网络层次展现在学生面前，控制柜内部为网孔板结构，培养学生从元器件装配、接线到调试等全方位操作技能，提高实际动手能力，用户同时还可在原来的基础上根据需要灵活增减模块，通过上述实训使得学生对网络层次结构有更深的理解，培养学生组合应用及创新能力。

实训柜具有挂接其它外围设备的能力，如工业全数字直流调速系统实训柜、工业全数字交流调速系统实训柜、实物模型对象等，真正实现通讯网络的功能，具有结构合理、功能完善、可靠性好、性价比高的优点。

 （参考图形 以实物为准）

二、系统特点

1.设备采用网孔板结构，培养学生从元器件装配、接线到调试等操作技能，提高实际动手操作能力；

2.具备扩展功能，作为一个通讯网络，在其工业以太网和PROFIBUS-DP总线上还可以挂接支持该总线协议的第三方设备。

三、技术性能

1.输入电源：单相三线～220V±10% 50Hz

2.工作环境：温度-10℃～+40℃  相对湿度＜85%(25℃) 海拔＜4000m

3.装置容量：＜1kVA

4.外形尺寸：80cm×60cm×180cm

四、网络结构图

网络系统结构总图(参考图)

工业以太网以上的部分属于"企业管理层"，完成的是大量的数据传输和监控工作，上部配两台PC机，一台为工程师站，完成对下层网络硬件设备的配置和底层设备的编程，另一台为操作员站，完成对整个网络设备运行情况的总体监控。

工业以太网和现场总线之间为"过程监控层"，完成的是对现场总线上设备的控制以及数据通讯。

现场总线以下的为"现场控制层"，完成具体的现场操作的功能。

五、实训柜配置

1.电源控制柜

电源控制柜由柜体及柜门组成，柜壁采用铁质双层亚光密纹喷塑结构，双柜门设计，前柜门采用玻璃，可以随时清楚的观察到内部设备的状态，柜内采用网孔板，便于用户装配、接线、调试实操及根据授课需要增减模块，在柜体两侧设有PROFIBUS-DP、以太网通讯口便于外扩，同时还设有单相三极220V电源插座，可以给计算机提供电源。

2.S71500PLC

①CPU模块，175 KB 程序，1 MB 数据；位运算60 ns，浮点数运算384ns,装载存储器最大32G，CPU块总计2000；集成 2x PN 接口，100Mbps；16路数字量输入/16路输出；模拟量5路×12位模拟量输入；2路×12位模拟量输出。6 HSC@100kHz高速计数器。安装导轨：160 mm。存储卡：4 MB。电源模块：额定输入电压 120 V / 230 V AC 自适应，输出 24 V / 3 A。

（10）1根以太网电缆，以满足现场工程情况；

（11）1根导轨，以满足设备安装；

（13）（12）1个配套电源模块PM 1507 8A   

3.S7-1200PLC

主机(CPU1215C DC/DC/DC)一台：8k的用户程序区，5k的数据储存区，本身集成14个数字量输入/10个数字量输入，可以支持RPOFINET、PPI、MPI等通讯协议，配置一个SM1234模块。

4. 分布式I/O选用西门子ET200MSP系列，包括以下模块：PROFINET 接口模块(IM155-6)一个：用于将ET200SP连接到PROFIBUS-DP PROFINET网络中8路数字量输入SM131一个：8路数字量输出SM132一个

5 RFID的读写器模块

SIMATIC RF600 Reader RF685R ETSI；接口 以太网 M12 PROFINET M12 1 集成的 天线+1 外部天线端口，4 数字式输入端/ 4 数字式输出端， 24V DC；IP65；-25 至 +55°C；  配置通讯模块6GT2002-0JD00可以连接两个阅读器。

6交流变频器

设有西门子的V20通用变频器一个，支持USS通讯、以太网通讯、PROFINET通讯供总线通讯及参数设置使用。

7伺服电机模块

V90伺服电机，集成了外部脉冲控制，内部定位控制功能，转速3000r/min, 带有 PROFINET-IO 接口 (RT，IRT 及非循环通讯、等时同步)

6电机0.37kW的三相鼠笼式异步电机一台，作为变频器驱动的负载。

8豪华型电脑桌  1张

六、实训项目

1.工业通讯网络系统组装

2.西门子S7-1200可编程控制器编程

3.西门子S7-1500可编程控制器编程

4.交流变频器操作

5.触摸屏编程

6.WinCC工控组态软件编程

7.分布式I/O控制

8.变频器的控制

9.主从数据交换

10.PLC伺服电机控制

11.PLC基本指令练习

12.RFID数据读取

七、系统主要配置

八、仿真软件

1.西门子PLC仿真实训软件参数

西门子PLC仿真实训软件包括基本指令、应用指令、顺序控制指令

一、基本指令：电动机启停控制、电动机正反转控制、电动机循环正反转、可逆运行反接制动、三速电机控制、星角降压启动控制、数码管点亮控制、交通灯控制、恒压供水系统控制九项。

1、电动机启停控制包括：实训要求、实训器件、器件布局、I/O分配、T型图、电路连接、通电运行等七项

（1）实训要求：文字、图片的形式展示。将主要掌握的知识点予以概括，了解本模块主要的学习内容包括两地控制电路的编程方法，学会实际控制设计PLC的外围电路，学会分局实际控制要求设计简单的梯形图等。

（2）实训器件：列出电动机启停控制单元所用到的全部器件，包括三相异步电动机、PLC、交流接触器、三相断路器、熔断器、热继电器、启动按钮、停止按钮。

（3）器件布局：将器件库中的仿真器件放到仿真配电柜中的相应位置，用于训练学生对器件及电路的了解。电路上要有相应的符号，器件拖拽错误器件会拖拽不上去并会有相应的声音显示。

（4）I/O分配：软件中有I/O分配地址和电路图，将鼠标点到分配地址资源后会有相应的事物图片展示，用来让学生更好的了解器件模型与电路图。

（5）T型图：给出缺失符号的T型图和相应的符号，学生根据所学知识用鼠标将符号拖拽到T型图上，如果正确则符号保留在T型图上，错误则消失。

（6）电路连接：

原理图中闪烁的线条即为当前应连接的电路，用鼠标点击连接此线的两触点中的一个触点，然后拖动鼠标，找到另一个触点并点击，若正确将出现连接线，不正确此线消失，只有当该连线连接正确后，才能进行下一条线的接线操作。如果接线中出现困难可点击"答案"按钮，点击后将出现已完成的接线图，可参考该图完成你所进行的操作，再次点击"答案"按钮，答案将消失。

可以自由接线，参照电路图可以进行自由接线，如果不会可以点击提示，鼠标点击任何一个接线热点另外的一端热点会闪烁显示。

（7）通电运行：以仿真实训方式实现。通电后，可按照操作步骤按下相应开关，即可直观地观察到电路的运行情况，同时配合模拟真实场景的声效，达到仿真的效果。

2.自动化生产线考核仿真教学软件

自动化生产线考核软件是以光机电自动生产线安装调试技能大赛装备(教育部指定竞赛装备)为实物模型,软件以实际工程项目为主线，以项目进程为引领，突出技能训练；强调职场场景，全部考核在三维场景下进行，具有很强的职业性、情景性、过程性与互动性。软件分为两大部分，分别是安装部分考核和编程部分考核。每个项目中又包括若干个项目进程，每个项目也有若干个进程，考生必须依次对所考内容进行作答，如果该步骤操作具有困难性可以点击右下角"跳过"按钮跳过该操作进程考核。

一、安装部分考核：单元安装、部件安装、气路连接、电气连接、PLC通信5个项目内容。

1.单元安装：操作进程中包括供电单元检查、加工单元安装、装配单元安装、分拣单元安装等4部分考核任务。

1.1供电单元检查包括供电单元上电检查进程，从工具库选取万用表拖动到总电源控制断路器处测量AC380V和AC220V带电情况→将数字万用表档位调到交流750V→拖动数字万用表红黑表笔分别到黄绿、黄红、绿红端测量AC380V带电情况→再拖动数字万用表红黑表笔分别到黄蓝、绿蓝、红蓝端测量AC220V带电情况；

1.2加工单元安装包括单元安装、装置侧总线接线、单元通电、输入点检查、传感器位置调整、输出点检查进程，从单元库中选取加工单元，拖到示意区域，完成加工单元定位→从零件库选取Φ5内六角螺丝拖动到示意位置→从工具库选取Φ5内六角扳手拖动到示意位置，然后固定加工单元→ 从零件库中选取加工单元装置侧总线1，先拖动到一端口→从零件库中选取加工单元装置侧总线2，拖动到另一端口，将加工单元装置侧和PLC侧连接起来→从工具库中选取万用表拖动到断路器处→调节数字万用表到蜂鸣档→接通加工单元的交流电源和直流电源→依次测试启动按钮SB1、停止按钮SB2、转换开关SA、急停按钮QS并观察PLC指示灯动作情况→检查冲压气缸磁性开关工作是否正常→检查夹料气缸磁性开关工作是否正常→检查伸缩气缸磁性开关工作是否正常→检测黄色指示灯是否正常工作→检测夹紧电磁阀工作是否正常；

1.3装配单元安装包括单元安装、装置侧连接、单元通电、输入点检查、传感器检查、输出点检查进程，请用鼠标选择平面图上的装配单元，完成定位→从工具库和零件库中选择合适工具和零件，固定装配单元（写清螺钉的尺寸、内六角扳手型号）→请从零件库选取合适的零件，连接装配单元装置侧总线→给装配单元通电→测试停止按钮→请从零件库中选取合适零件，检查光纤传感器工作是否正常→请从零件库中选取合适零件，检查光电传感器1工作是否正常→请从零件库中选取合适零件，检查光电传感器2工作是否正常→请从零件库中选取合适零件，检查光电传感器3工作是否正常→请从零件库中选取合适零件，检查光电传感器4工作是否正常→检查顶料气缸磁性开关工作是否正常→检查挡料气缸磁性开关工作是否正常→检查旋转气缸磁性开关工作是否正常→检查伸缩气缸磁性开关工作是否正常→检查上下气缸磁性开关工作是否正常→检查加紧气缸磁性开关工作是否正常→检测红色指示灯是否正常工作；

1.4分拣单元安装包括单元安装、装置侧连接、单元通电、输入点检查、传感器检查、输出点检查进程，点击识图进入后，画面上出现工作台平面，然后点击下面的工作台平面按钮，会出现光机电总装平面图→请用鼠标选择平面图上的分拣单元，完成定位→进入固定分拣单元后，从零件库中选择Φ5内六角螺丝4个，然后在工具库中选择Φ5内六角扳手，最后自动将分拣单元固定在此位置上→从零件库中选择分拣单元装置侧总线，然后把分拣单元装置侧端口和PLC侧端口连接起来（先拖动到一端口,然后再连另一端口）零件库中放干扰项，如网线，电线和装置侧总线→首先用数字万用表蜂鸣档测量该断路器下方线，蜂鸣器不会报警，表面没有反应，即是断路状态。然后，接通分拣单元的电源控制断路器→测试转换开关→调整红框内推料气缸1磁性开关，到其上面的红色指示灯亮为止，然后离开当前位置后，红色指示灯熄灭→调整红框内推料气缸2磁性开关，到其上面的红色指示灯亮为止，然后离开当前位置后，红色指示灯熄灭→调整红框内推料气缸3磁性开关，到其上面的红色指示灯亮为止，然后离开当前位置后，红色指示灯熄灭→从零件库里选取金属物料放到画红框中的金属传感器下面，金属传感器的指示灯点亮； 拿走物料之后，指示灯熄灭→请从零件库中选取合适的零件，检查光纤传感器工作是否正常→从零件库里选取物料放到画红框中的光电传感器前面，光电传感器的指示灯点亮； 拿走物料之后，指示灯熄灭→点击HL2的强制ON按钮，绿色指示灯亮起；点击HL2的强制OFF按钮，绿色指示灯熄灭。（HL1对应黄色指示灯，HL3对应红色指示灯，过程和HL2类似）点击电路原理图可以查看分拣单元的电气原理图→检测推料电磁阀1工作是否正常；

2.部件安装：操作进程中包括元件检查、输送单元、供料单元等考核任务。

2.1元件检查：此部分给出若干个输送单元和供料单元的元件模型，再同时给出装配站的警示灯模型和分拣站交流电机的模型。当点击警示灯和交流电机时，警示灯和交流电机会消失，然后给出对勾。都选完之后可以进入下一步，如果没选对则一直停留在这一步，按跳过按钮才能进入下一步；

2.2输送单元包括输送台装配、机械手装配、坦克链安装、伺服接线、装置侧接线考核进程，请从零件库和工具库中选择合适的零件和工具，完成组装。组装完成之后简称组件1→请从零件库和工具库中选择合适的零件和工具，完成输送台的组装及固定→请从零件库和工具库中选择合适的零件和工具，完成输送台的组装及固定→请从零件库和工具库中选择合适的零件和工具，完成输送台的组装及固定→从零件库中选取伺服电机和电机同步带，先将伺服电机放在组件1上，然后将伺服电机同步轮与下方的大同步轮用电机同步带连接起来→请从零件库和工具库中选择合适的零件和工具，完成输送台的组装及固定→从零件库中选取同步带和从动轮机构，将同步带一段穿过小同步轮，另一端穿过从动轮机构→从零件库中选取溜板，从工具库中选取内六角扳手，然后将输送台上同步带两端固定在溜板上。安装好后将溜板翻转过来→请从零件库中选取Φ4内六角螺丝（16个，螺钉直径4.0），从工具库中选取内六角扳手，然后将将溜板固定在滑块上→请从零件库和工具库中选择合适的零件和工具，完成输送台的组装及固定；请从零件库中选择提升机构上板、提升机构支板（左右）、内六角螺丝（直径3.0），从工具库中选取内六角扳手，将它们组装起来→请从零件库和工具库中选择合适的零件和工具，完成输送单元机械手的装配→请从零件库中选取磁性开关固定片，将固定片放到提升气缸后面→请从零件库中选取提升机构底板和内六角螺丝（直径3.0），从工具库中选取内六角扳手，将提升机构底板固定在提升机构支板上→请从零件库中选取升降台固定柱，将固定柱从提升机构上板上放置进去→请从零件库中选取升降台和内六角螺丝（直径3.0），从工具库中选取内六角扳手，将升降台固定在提升机构上板上→请从零件库中选取内六角螺丝（直径8.0），从工具库中选取内六角扳手，将将提升气缸导杆固定到升降台上→请从零件库中选取回转气缸和内六角螺丝（直径5.0），从工具库中选取内六角扳手，将回转气缸固定在升降台上→请从零件库中选取摆台和内六角螺丝（直径3.0），从工具库中选取内六角扳手，将摆台固定在回转气缸上→请从零件库中选取气动手指、气夹和内六角螺丝（直径3.0），从工具库中选取内六角扳手，将气动手指固定在气夹上→请从零件库中选取连接件和内六角螺丝（直径4.0），从工具库中选取内六角扳手，将气夹固定在连接件上→请从零件库中选取伸缩气缸和内六角螺丝（直径4.0），从工具库中选取内六角扳手，将连接件安装在伸缩气缸上→请从零件库中选取内六角螺丝，从工具库中选取内六角扳手（直径3.0），将伸缩气缸固定在摆台上→请从零件库中选取坦克带连接件和内六角螺丝（直径4.0），从工具库中选取内六角扳手，将坦克带连接件固定在支板上→请从零件库中选取内六角螺丝（直径5.0），从工具库中选取内六角扳手，将机械手装置安装在溜板上→请从零件库中选取磁性开关（2个）和螺丝（2个），从工具库中选取十字花螺丝刀，将磁性开关固定在磁性开关固定片上→请从零件库中选取磁性开关（2个）将磁性开关放在回转气缸侧面→请从零件库中选取磁性开关（2个）将磁性开关放在伸缩气缸上方→请从零件库中选取磁性开关（1个）将磁性开关放在气夹里；在考核平台页面下方设有一个气路原理图按钮，在训练平台设有3个按钮，提示、答案和气路原理图，点击气路原理图之后可以查看输送单元气路原理图；点提示会出现接下来要连接的两个点，当连接完之后则不再提示接下来的电；点答案则给出完整的气路连接答案；完成输送单元伺服接线；完成输送单元装置侧接线；请从零件库和工具库中选择合适的零件和工具，完成供料单元支撑架装配；

2.3供料单元包括支撑架装配、物料台装配、送料机构装配、供料单元固定、电磁阀组装配、气路连接、装置侧接线、单元安装等考核进程，请从零件库中选取角铁和14.5cm型材，从工具库选取内六角扳手(直径3.0)，完成组装→首先请从零件库中选取8cm型材和方形螺母（2个），将方形螺母放到8cm型材中，然后从零件库中选取内六角螺丝，从工具库选取内六角扳手(直径3.0)，完成组装→请从零件库中选取料仓、料仓底座和内六角螺丝，从工具库选取内六角扳手（直径4.0），完成组装→请从零件库中选取金属传感器和金属传感器固定架，将金属传感器固定在固定架上→请从零件库中选取内六角螺丝，从工具库中选取内六角扳手（直径2.5），将传感器固定架安装在料仓上→请从零件库中选取挡料块和内六角螺丝（直径3.0），从工具库中选取内六角扳手，将挡料块安装在料仓底座上→请从零件库中选取光电传感器和光电传感器支架，将光电传感器安装在传感器支架上→请从零件库中选取内六角螺丝，从工具库中选取内六角扳手（直径3.0），将传感器支架安装在料仓底座的底部→请从零件库中选取光电传感器、光电传感器支架和内六角螺丝，从工具库中选取内六角扳手（直径2.5），将光电传感器安装在光电传感器支架上→请从零件库中选取内六角螺丝，从工具库中选取内六角扳手（直径2.5），将传感器支架安装在料仓底座上→请从零件库中选取料管，将料管放置在料仓上→请从零件库和工具库中选择合适的零件和工具，完成供料单元物料台装配→从零件库中选取推料气缸和气缸固定板，将推料气缸安装在气缸固定板上→请从零件库中选取顶料气缸，将顶料气缸安装在气缸固定板上→请从零件库中选取推料头，将推料头安装在推料气缸的导杆上→请从零件库中选取顶料头，将顶料头安装在顶料气缸的导杆上→请从零件库中选取方形螺母和内六角螺丝，从工具库中选取内六角扳手（直径3.0），将送料机构安装在支撑架上→请从零件库中选取磁性开关、铁箍和螺丝，从工具库中选取十字花螺丝刀，将磁性开关（4个）安装在气缸上→请从零件库中选取Φ5内六角螺丝，从工具库中选取Φ5的内六角扳手，将供料单元支撑架固定在底板上→请从零件库中选取电磁阀组合Φ4螺丝，从工具库中选取十字花螺丝刀，将电磁阀组安装在底板上→请根据供料单元气路原理图连接供料单元气路→查看工作台平面图→用鼠标选择平面图上的供料单元，完成定位→从工具库和零件库中选择合适工具和零件，固定供料单元；

3.气路连接：主气路连接、供料气路调试、加工气路调试、装配气路调试、输送气路调试、分拣气路调试等6部分考核任务。在考核平台页面下考生自行完成主气路的连接，不给任何的提示；在训练平台在设置2个按钮，提示、答案，点提示会出现接下来要连接的两个点，当连接完之后则不再提示接下来的电；点答案则给出完整的气路连接答案→完成供料单元气路的调试→显示加工单元部分，按动电磁阀上的测试按钮，相对应的气缸动作，动作完之后自动复位完成加工单元气路的调试→按动电磁阀上的测试按钮，相对应的气缸动作，动作完之后自动复位，完成装配单元气路的调试→按动电磁阀上的测试按钮，相对应的气缸动作，动作完之后自动复位，完成输送单元气路的调试→按动电磁阀上的测试按钮，相对应的气缸动作，动作完之后自动复位，完成分拣单元气路的调试；

4.电气连接：原理图设计、电气接线、通电检查、变频器设置、伺服驱动设置等5部分考核任务。屏幕上显示供料-输送站电路图，在考核系统中不给出文字提示，完成供料-输送站的原理图设计→点击输入端之后，出现输入端的电气接线图；点击输出端出现输出端的电气接线图，考核系统中不给出电气接线图、提示和答案，完成供料-输送站的电气接线；→从工具库中选取万用表，将万用表选择到蜂鸣器挡，测量开关电源的AC220V和DC24V有没有短路的情况→请完成变频器参数的设置→完成伺服驱动参数的设置；

5.PLC通信：连接各分站PLC、连接触摸屏等两部分考核任务。根据接线图将各个分站的PLC连接起来→从零件库中选取触摸屏连接线，将触摸屏接口和PLC端接口连接起来；

二、编程部分考核：程序编制、通电运行、故障排除等3个项目内容。

1.程序编制：包括供料输送单元的程序、加工单元程序、装配单元程序、分拣单元程序、触摸屏地址选择等考核任务。完成供料输送单元的程序编制→完成加工单元的程序编制→成装配单元的程序编制→完成分拣单元的程序编制；

2.通电运行：加工单元运行、装配单元运行、分拣单元运行、输送单元运行和全线运行等等考核任务。进入加工站单站运行后，首先显示完整的加工站，按下加工站运行按钮，从零件库中选取需加工的物料，将其放在物料夹上。从工具库中选择仪表螺丝刀，调整光电开关的灵敏度，使光电开光的指示灯变成绿色，同时，夹紧气缸加紧，接下来自动完成后续加工动作，排除故障并完成加工单元单站运行调试→进入装配站单站运行后，按下装配站运行按钮，从零件库中选取需装配的物料，将其放在料仓内，1、从工具库中选取仪表螺丝刀，调节光钎放大器灵敏度就能检测到物料；2、从工具库中选取扳手，向外调节光纤传感器的位置，此时可以检测到物料，排除故障并完成装配单元单站运行调试→进入分拣站单站运行后，按下分拣站运行按钮，从零件库中选取需加工的物料，将其放到分拣站物料台上，分拣站工作。但是在运行到第二个气缸的时候，皮带停止转动，但是气缸伸出后不缩回，同时对应的磁性开关不亮，调整气缸上的磁性开关后，气缸动作恢复正常，之后分拣过程自动执行，完成分拣单元单站运行调试→进入输送站单站运行后，按下输送站运行按钮，输送站机械手到达供料站，调整电磁阀上的气管位置，将旋转电磁阀的上下两个气管调换位置，重新启动输送站，输送站运行正常，排除故障并完成输送单元单站运行调试→进入全线运行后同时跳出触摸屏和系统工作台两个界面→点击触摸屏系统启动按钮，系统开始运行，仿真界面上每个站的HL3灯都常亮，运行状态指示灯亮为红色，界面上变频器设定频率框默认频率为15HZ，界面上变频器输出频率框显示15.2HZ→伺服电机动作时实时显示机械手当前位置在多少mm，在供料站时显示1040mm，在装配站时显示440mm，在加工站时显示90mm.同时，伺服电机动作时伺服电机给定转速显示框里显示350mm/S→操作人员在抓取机械手抓取工件缩回到位前，人工按 SB1 按钮予以确认→按下SB1按钮之后，运行界面的非成品工件指示灯点亮→显示一槽推入一个白色芯白色工件，一个黑色芯白色工件；二槽推入一个白色芯黑色工件；

3.故障排除：包括变频器参数锁定和伺服驱动器错误两个考核项目。进入变频器参数锁定后，显示变频器，此时无论怎么动变频器上的按钮，都显示HOLD，解决方法，按住MODE键2S，解除锁定模式→进入伺服驱动器错误后，画面显示伺服器，此时无论怎么动伺服器上的按钮，都闪烁显示ERR210。解决方法，先断开伺服驱动断路器，连接好通信电缆，重新打开断路器，伺服驱动器即恢复正常；