虚实结合PLC实验箱

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虚实结合PLC实验箱
一、产品简介
PLC虚实结合实验平台整合了传统实训台与虚拟仿真的优势。平台支持传统PLC教学实验项目，并可扩展虚拟仿真的创新实验项目。PLC可选三菱Fx5U或西门子S7-1200系列，主要配置模块有:伺服电机、变频器、交流电机、编码器、步进丝杆模组，HMI，输入输出及按键、指令训练实验模块、连接线、实验箱及配件等。硬件平台上的所有模块具有可插拔端子，可现场插拔连线。本设备配置支持传统的指令训练实验、工业实物实验、虚实结合仿真实验。
二、产品参数
1、输入电源：单相三线、AC220V±10％、50HZ
2、工作环境：温度-10℃－+40℃、相对湿度<85％（25℃）
3、装置容量：<250VA
4、重    量：8Kg
5、外形尺寸：470mm×375mm×190mm

三、实验方式介绍
1.指令训练实验
指令训练实验主要用于PLC常用的编程指令练习，熟悉各种指令用法。每个实验模块自带LED模拟执行机构、实验模块自带的按键作为传感器输入，通过插拔线连接到PLC对应的端子上。
实验支持：电机星三角启动、洗衣机控制、机械手控制、音乐喷泉控制、天塔之光、数字显示、十字路口交通灯、电镀生产线等。
2.实物实验
实物模型是对按工业设备的迷你化设计，采用相同功能的执行机构与传感器。实物实验的编程控制方式与工业现场的控制方式相同，通过本装置的训练，学生很快就能适应现场的工作。实物实验包括了：伺服电机系统、变频器、三相交流电机、高精度编码器、步进丝杆模组。所有的实物实验可以按键与人机界面同时控制，人机界面同时还能显示的实物模组的运行状态信息，更贴合工业实际应用环境。
(1)伺服电机控制实验
(2)伺服电机控制实验由一体式伺服电机、后备电池、码盘、零位光电传感器等组成。控制方式支持：PLC脉冲\方向控制、PLC总线通讯控制，控制功能支持：寻零、匀速运行、伺服定位（测量运行角度）等。掌握增量伺服系统控制应用（断开后备电池，每次上电要重新寻零）、绝对值伺服系统控制应用（断电后保持记住位置）。
(3)步进丝杆实验
(4)步进丝杆实验由步进控制器、步进电机、滑台模组、零位传感器、限位传感器组成。通过脉冲\方向控制步进滑台模组运行。控制功能支持：滑台寻零、滑台伺服定位等、滑台点动操作、滑台限位保护。
(5)变频控制实验
(6)变频控制实验由西门子V20变频器，三相交流电机，高精度编码器、模拟量旋钮组成，其中三相交流电机与高精度编码器通过橡胶轮啮合，构成闭环系统。可以实现灵活的编程控制，包括频率控制方式：PLC IO分段控制、PLC DA模拟量控制、PLC 总线控制。开闭环控制：变频开环控制(无需编程码器反馈)、变频闭环速度PID控制(需要编码器反馈)、变频定位控制(需要编码器反馈)。
3.虚拟结合实验
虚拟结合实验是由实物PLC控制虚拟控制对象的虚拟场景，既保留了编程的工业体验，又扩展了PLC应用范围。使学生在学校就能都得到大量的工业应用场景练习，为后继工业实际应用打下基础。
虚实结合仿真的控制面板输入，既然可以使用设备自带的按键/旋钮，也可以利用HMI的虚拟按键/旋钮，也可以利用虚拟场景的按键/旋钮。
四、系统功能

1）自动布局
拖拽方式快换搭建工程。可以对模型进行移动、旋转、编辑、装配等操作，象搭积木一样完成工作场景部署。布局完成后的场景可被各种外设驱动。
2）物理效果
系统内建物理引擎，创建的虚拟模型具有物理效果，能模拟仿真现实生活中的物理现象，如：重力、弹性碰撞等。在发生碰撞、摩擦、受力的运动模拟中，不同的动力学属性能得到不同的运动效果。
3）人机交互
虚拟设备运动由编程驱动，虚拟传感器能反馈场景真实的状态，赋予了虚拟设备与实际设备相同的特性。并可通过虚拟设备上控制面板、HMI上的面板，外部的硬件面板对场景完成操作。对如真实的场景操作。
5）外设总线驱动
支持通过总线与外部系统进行数据交换。如接入总线型外接硬件控制器，组成虚实结合仿真系统。或通过总线进行二次开发应用。支持有Modbus-RTU总线设备（如各种串口传感器、执行器），Modbus-TCP总线设备（如各种网口传感器、执行器），OPC总线设备（如OPC服务器、WinCC软件）。
6）电气连接与系统集成
软件支持在虚拟场景中，完成对各种虚拟设备的集成，以及虚拟调试。虚拟集成主要通过端口映射操作：把模型中可控制的部分与一个特定的端口号关联起来，通过操作此端口号就可操作虚拟设备。如各种机器人工具、流水线、传感器等。端口包括：电平类端口，模拟量端口，脉冲类端口。通过端口的信号操作，完成机器人的系统集成，构建复杂的机器人应用系统。


7）虚实结合技术
控制虚拟设备运行，可以是软件控制器，也可以外部的硬件控制器。因此，可以建立全软件的虚拟仿真，或半实物的虚实结合仿真，丰富应用范围。
8）海量模型
系统包含一个完整且具有典型工业设备的部件库，并对库里组件提供对应的运动仿真与效果渲染，可根据工程需求选择相对应的组件进行设计。如各种传送带、气动缸、液压缸、伺服电机、丝杆、型材、按钮、开关、传感器、数控机床，加工中心、立体仓库、AGV等工业元素。

9）自动考评
该软件具有操作数据采集与分析功能。基于软件的自动考评系统，先由教师出题，自动生成判分规则。学员在考核过程中，系统将实时记录学员的操作过程、执行结果、异常事件，并根据考试评分规则计算考核评分。减轻教师批改工作量，提升教学质量。可用于课后测试、实验预习、课程考核，以及职业技术水平考试。 
考试流程       教师出题
10）半实物控制
该软件集成各种执行器与传感器，如：传送带、气动器件、电机、按钮开关、传感器、数控机床，立体仓库、机器人夹具、定制执行机构等。这些设备可以被PLC驱动。
软件支持内置虚拟三菱PLC、虚拟西门子PLC、总线接入硬件西门子PLC、总线接入硬件三菱PLC。
五、半实物资源
（1）PLC基础实验资源包
PLC基础实验资源包是根据《可编程控制器编程应用》教程实验编写，所有的实验支持PLC半实物仿真。每份资源包括：培训教材，视频，及工程案例。
实验项目：
1.电动机顺序启动控制
2.电动机星三角启动控制
3.数码显示控制
4.音乐喷泉控制
5.装配流水线控制
6.十字路口交通灯控制
7.水塔水位控制
8.天塔之光控制
9.自动配料装车系统控制
10.四节传送带控制
11.多种液体混合装置控制
12.自控轧钢机控制
13.邮件分拣机控制
14.机械手控制
15.四层电梯控制
16.自动洗衣机控制
17.电镀生产线控制
18.直流电机控制
19.温度PID控制
20.模拟量变频开环调速控制
21.模拟量变频闭环调速控制

（2）PLC工业创新资源包
PLC工业创新资源是根据常用的工业自动化设备开发。让学生在学校就能掌握典型的工业应用，为将来就业打好基础。支持PLC半实物仿真。每份资源包括：培训教材，视频，及工程案例。
实验项目：
1.传输线阻挡控制
2.流水线并线控制
3.伺服控制
4.直角机器人装配控制
5.行架机器人码垛
6.立体仓库
7.立体车库
8.桁架机械手机床上下料
9.液位控制

（3）PLC集成开发资源包
PLC集成开发资源包，是以一个典型的自动化立库仓库为例，从产品需求出发，对控制系统需求分析、控制系统方案设计、控制系统硬件设计、设备选型、设备布局安装、设备电气连接、控制系统软件设计、PLC程序开发与调试、人机界面开发、系统集成运行、功能与性能验证。完成工业自动化产品的整体集成开发过程，并且是基于虚拟仿真软件开发与调试。其中设备是采用仿真软件的虚拟设备、设备布局安装是利用仿真软件的布局功能、设备电气连接是采用放着软件的电气连接功能。PLC仿真编程与调试是利用仿真软件的虚拟PLC开发调试功能。 资源包括：培训教材，视频，及工程案例。
实验内容：
1.工业项目开发流程实验
2.工控设计选型实验
3.PLC场景布局实验
4.数据映射设置实验
5.电气图布局实验
6.HMI开发与调试实验
7.立库程序编程与调试实验
（4）PLC综合应用仿真资源包
PLC综合应用资源包，是该系统是将机器人技术、视觉检测技术、流水线技术、液压技术,PLC控制技术、物联网通讯技术和系统工程有机的融于一体。系统由11个单元工作站组成，托盘自动堆解单元、供料单元、机电加工模拟单元、加盖单元、穿销单元、机器人搬运单元、机器人搬运 单元、喷涂烘干单元、检测单元、物流仓储单元、总控单元等组成。完成从毛坯到成品装配入库的完整过程。
考虑到实体生产线成本高，占地大，知识密度高，危险性高，不易教学的特点，本项目的所有实验，都在仿真环境下完成。每个学员一套独立的开发环境，在仿真软件里，从零开始建设自己的智能工厂，从生产线规划，选型、布局、设计、单元工作站虚拟调试，系统完整的智能工厂系统联调。所有PLC程序、机器人程序、视觉程序在仿真软件里完成虚拟调试与验证，可并直接下载到实体生产线运行。资源包括：培训教材，视频，及工程案例。实验项目：
1.托盘自动堆解单元控制实验
2.供料单元控制实验
3.机电加工模拟单元实验
4.加盖单元控制实验
5.机器人搬运控制实验
6.穿销单元控制实验
7.伸缩换向单元控制实验
8.喷涂烘干单元控制实验
9.检测单元控制实验
10.机器人分检单元控制实验
11.物流单元控制实验
12.PLC组网实验
13.系统整体运行调试实验

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