ZYSG-05 工業(yè)自動(dòng)化通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)裝置

一、產(chǎn)品概述
“工業(yè)全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)”依據(jù)高等院校統(tǒng)編教材《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》(上海大學(xué)陳伯時(shí)編著)、《直流調(diào)速》等教材大綱的要求，配合為高等院校、職業(yè)培訓(xùn)技術(shù)院校相關(guān)專業(yè)進(jìn)行有關(guān)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)課程的實(shí)訓(xùn)而推出的一個(gè)現(xiàn)代化實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品,設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了目前國(guó)內(nèi)實(shí)訓(xùn)室的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，精心研制而成。在同類產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)合理、功能完善、可靠性好、性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。

二、系統(tǒng)特點(diǎn)
1.網(wǎng)絡(luò)化：網(wǎng)絡(luò)化是當(dāng)今世界的主流，如今的直流調(diào)速器不僅可通過調(diào)速主機(jī)上傳統(tǒng)數(shù)字量、模擬量的I/O點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的控制，還能通過現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)或工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)速器、PLC等信息資源進(jìn)行共享和控制，避免單機(jī)設(shè)備因缺乏信息資源的共享而造成“自動(dòng)化孤島效應(yīng)”，甚至還可以利用計(jì)算機(jī)與其聯(lián)網(wǎng)，通過組態(tài)軟件在計(jì)算機(jī)組態(tài)，完成對(duì)實(shí)訓(xùn)裝置的遠(yuǎn)程監(jiān)控。
2.工業(yè)化：傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)訓(xùn)設(shè)備只是純粹完成學(xué)校驗(yàn)證性實(shí)訓(xùn)而刻意設(shè)計(jì)制造的產(chǎn)品，造成學(xué)生畢業(yè)后與所接觸的工業(yè)實(shí)際產(chǎn)品大相徑庭，故現(xiàn)場(chǎng)化的教育方式十分重要，本裝置直接選用工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，和目前工業(yè)技術(shù)產(chǎn)品相符，完全符合工業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。
3.開放性：開放式教學(xué)的目的，主要是提高學(xué)生的動(dòng)手能力，本裝置中調(diào)速器的所有硬件電路均以結(jié)構(gòu)框形式在實(shí)訓(xùn)面板上作了詳盡的描繪，相應(yīng)I/O點(diǎn)通過專用弱電端子全部引出，學(xué)生可以選用專用實(shí)訓(xùn)導(dǎo)線方便靈活地自由接線組合。
4.先進(jìn)性：本裝置選用的直流調(diào)速器是選用當(dāng)今工業(yè)產(chǎn)品，它以兩個(gè)高效率的CPU為核心，融入了功能強(qiáng)大而又豐富的控制、運(yùn)算和通信處理軟件，使得以前在模擬直流調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置中實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜調(diào)速拖動(dòng)控制在本實(shí)訓(xùn)模塊上都可變得輕而易舉地實(shí)現(xiàn)。本實(shí)訓(xùn)裝置除了可進(jìn)行一般的調(diào)壓調(diào)速、弱磁升速等常規(guī)直流電機(jī)速度控制實(shí)訓(xùn)外，增加工藝板后還可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜傳動(dòng)控制要求的實(shí)訓(xùn)，如張力、位置、繞線、卷取、擺動(dòng)等控制。
5.多樣化：為盡可能反映目前電機(jī)加載方式的優(yōu)缺點(diǎn)及多樣化，我們可以提供多達(dá)三種的電機(jī)加載方式，包括利用發(fā)電機(jī)加載、渦流測(cè)功機(jī)加載以及磁粉制動(dòng)器加載，每種加載方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，教師可以根據(jù)學(xué)校教學(xué)目的的不同，靈活選擇加載方式。
三、技術(shù)性能
1.輸入電源: 三相四線(或三相五線) ～380V±10% 50Hz
2.工作環(huán)境: 溫度-10℃～+40℃　相對(duì)濕度＜85%（25℃）海拔＜4000m
3.裝置容量：＜2.0kVA
4.外形尺寸：175cm×73cm×157cm
四、系統(tǒng)組成
(一) DW01電源、儀器控制屏
控制屏為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，鋁質(zhì)面板。為實(shí)驗(yàn)提供交流電源、高壓直流電源、低壓直流電源及各種測(cè)試儀表等。具體功能如下：
1、主控功能板
(1) 三相四線電源輸入，經(jīng)漏電保護(hù)器后，經(jīng)過總開關(guān),由接觸器通過起、停按鈕進(jìn)行操作；
(2) 設(shè)有450V指針式交流電壓表三只，指示電源輸入的三相電壓；
(3) 定時(shí)器兼報(bào)警記錄儀（服務(wù)管理器），平時(shí)作為時(shí)鐘使用，具有設(shè)定實(shí)驗(yàn)時(shí)間、定時(shí)報(bào)警、切斷電源等功能；還可以自動(dòng)記錄由于接線或操作錯(cuò)誤所造成的漏電告警、儀表超量程告警總次數(shù), 為學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的考核提供一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。
2、交、直流電源
(1) 勵(lì)磁電源：直流220V/0.5A，具有短路保護(hù)。
(2) 電樞電源：直流0～220V/2A連續(xù)可調(diào)電源一路，具有短路保護(hù)。
(3) 直流可調(diào)穩(wěn)壓電源：0-30V/2A，具有短路軟截止自動(dòng)恢復(fù)保護(hù)功能。
(4) 交流電源：設(shè)有單相調(diào)壓器一組，可得到交流0～250V可調(diào)電壓；
3、交、直流儀表
(1) 交流電壓表：0～500V帶鏡面交流電壓表一只，精度1.0級(jí)。
(2) 交流電壓表：0～5A帶鏡面交流電流表一只，精度1.0級(jí)，具有超量程報(bào)警、指示、切斷總電源等功能。
(3) 功率、功率因數(shù)表：由微電腦、高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片和全數(shù)顯電路構(gòu)成。通過鍵控、數(shù)顯窗口實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話功能控制模式。為了提高測(cè)量范圍和測(cè)試精度，在硬、軟件上均分八檔區(qū)域，自動(dòng)判斷、自動(dòng)換檔。功率測(cè)量精度1.0級(jí)，電壓、電流量程分別為450V、5A，測(cè)量功率因數(shù)時(shí)還能自動(dòng)判斷負(fù)載性質(zhì)（感性顯示“L”，容性顯示“C”，純電阻不顯示），可儲(chǔ)存15組數(shù)據(jù)，供隨時(shí)查閱。
(4) 直流電壓表：直流數(shù)字電壓表1只，測(cè)量范圍0～300V，三位半數(shù)顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級(jí)。
(5) 直流電流表：直流數(shù)字電流表1只，測(cè)量范圍為0～5A，三位半數(shù)顯，精度0.5級(jí)，具有超量程報(bào)警、指示、切斷總電源等功能。
（二）實(shí)驗(yàn)桌
實(shí)驗(yàn)桌為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，桌面為防火、防水、而磨高密度板、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，造型美觀大方。桌子左右各設(shè)有兩個(gè)抽屜（帶鎖）。
五、實(shí)訓(xùn)組件
1.電機(jī)導(dǎo)軌、光碼盤測(cè)速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表
包括日本歐姆龍1024光電編碼器及固定電機(jī)的不銹鋼導(dǎo)軌等。不銹鋼導(dǎo)軌平整度好，無應(yīng)力變形，加工精細(xì)，同心度好，互換性好，能保證電機(jī)與電機(jī)、電機(jī)與測(cè)功機(jī)之間連接的同心度不超過±5絲，電機(jī)運(yùn)行噪聲小，實(shí)訓(xùn)參數(shù)典型，能滿足實(shí)訓(xùn)要求。在導(dǎo)軌面板上設(shè)有五位數(shù)顯轉(zhuǎn)速表，顯示當(dāng)前轉(zhuǎn)速；同時(shí)設(shè)有光電編碼信號(hào)輸出，包括A、B兩個(gè)通道，與調(diào)速主機(jī)配合完成速度閉環(huán)及定位的功能。
2. 工業(yè)觸摸屏
觸摸屏作為人機(jī)對(duì)話界面，即可對(duì)使用設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，還可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單控制，故在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)廣泛使用，本裝置選用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的產(chǎn)品，液晶屏幕尺寸為7寸MCGS7062彩色屏幕。觸摸屏帶有兩種通訊口，第一個(gè)為RS232通訊口，第二個(gè)為RS485通訊口。
3.S7-200 PLC可編程控制器
PLC在工業(yè)控制系統(tǒng)中，處于核心的位置，為保證性能上的強(qiáng)大，選用西門子的S7-200 CPU226的PLC可編程控制器，AC 電源，24路數(shù)字量輸入16路繼電器輸出，16/24 KB代碼/10 KB數(shù)據(jù)，2個(gè)PPI/自由端口。EM235 （4路模擬量輸出1路量輸入），可供教師完成畢業(yè)設(shè)計(jì)或研究生課題等。
4.直流調(diào)速器
采用英國(guó)歐陸驅(qū)動(dòng)器器件公司歐陸514C，2/4象限運(yùn)行，正負(fù)調(diào)速給定，模擬輸入，調(diào)速時(shí)使能數(shù)字輸入，電機(jī)熱敏電阻或精密溫度傳感器輸入，電流給定的模擬輸入或輸出，反向給定綜合模擬輸出，＋24V電源輸出。
5.交流流調(diào)速器
采用西門子MM440 0.75KW變頻調(diào)速器�？刂乒δ埽壕�性v/f控制，平方v/f控制，可編程多點(diǎn)設(shè)定v/f控制，磁通電流控制免測(cè)速矢量控制，閉環(huán)矢量控制，閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制，節(jié)能控制模式；數(shù)字量輸入6個(gè)，模擬量輸入2個(gè)，模擬量輸出2個(gè)，繼電器輸出3個(gè)； 內(nèi)置PID控制器，參數(shù)自整定；可選PROFIBUS-DP/Device-Net通訊模塊；
6.實(shí)訓(xùn)元器件
該掛件上裝有16個(gè)鈕子開關(guān)、3個(gè)可調(diào)電位器、一路+24V/1.5A的直流電源。
7.三相可調(diào)電阻器(三組90Ω×2/1.3A瓷盤電阻)
8.FCDJ-1直流電動(dòng)機(jī)
9.FCDJ-2直流發(fā)電機(jī)
10.FCDJ-3三相異步電動(dòng)機(jī)
11.系統(tǒng)軟件：本裝置提供三類軟件，第一類是直流調(diào)速主機(jī)的配置軟件，完成對(duì)主機(jī)各參數(shù)設(shè)置及修改；第二類是編程軟件，包括PLC的編程軟件等；第三類為工控組態(tài)軟件，完成對(duì)設(shè)備的監(jiān)控；軟件可根據(jù)老師的要求靈活進(jìn)行選擇。
12.實(shí)訓(xùn)連接線：根據(jù)不同實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的特點(diǎn)，配備兩種不同的實(shí)訓(xùn)聯(lián)接線，強(qiáng)電部分采用高可靠護(hù)套結(jié)構(gòu)手槍插連接線（不存在任何觸電的可能），里面采用無氧銅抽絲而成頭發(fā)絲般細(xì)的多股線，達(dá)到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，具有柔軟、耐壓高、強(qiáng)度大、防硬化、韌性好等優(yōu)點(diǎn)，插頭采用實(shí)芯銅質(zhì)件外套鈹輕銅彈片，接觸安全可靠；弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結(jié)構(gòu)聯(lián)接線，兩種導(dǎo)線都只能配合相應(yīng)內(nèi)孔的插座，這樣大大提高了實(shí)訓(xùn)的安全及合理性。
五、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
直流調(diào)速實(shí)訓(xùn)
1、工控組態(tài)軟件編程
2、西門子S7-200可編程控制器(PLC)
3、工業(yè)觸摸屏編程
4、了解直流調(diào)速控制系統(tǒng)的原理
5、邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)
6、PLC、直流調(diào)速器組成的調(diào)速系統(tǒng)
7、觸摸屏、直流調(diào)速器組成的調(diào)速系統(tǒng)
8、基于組態(tài)軟件通訊方式的PLC、直流調(diào)速器組成的調(diào)速系統(tǒng)
交流調(diào)速實(shí)訓(xùn)
1.變頻器功能參數(shù)設(shè)置與操作
2.變頻器報(bào)警與保護(hù)功能
3.多段速度選擇變頻調(diào)速
4.外部端子點(diǎn)動(dòng)控制
5.外部端子遙控控制
6.控制電機(jī)運(yùn)行時(shí)間操作
7.控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制
8.電壓/電流監(jiān)視器信號(hào)輸出及顯示 9.瞬間停電變頻器參數(shù)設(shè)定
10.外部模擬量（電壓/電流）變頻調(diào)速
11.基于變頻調(diào)速的RS485通信
12.變頻恒壓供水模擬控制
13.基于組態(tài)軟件的三相異步電機(jī)的變頻調(diào)速實(shí)時(shí)曲線
14. 基于組態(tài)軟件的三相異步電機(jī)變頻調(diào)速時(shí)電壓、電流、功率、轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)采集顯示
15.基于通訊方式的PLC、交流變頻器組成的調(diào)速系統(tǒng)
16.基于通訊方式的PLC、觸摸屏、交流變頻器組成的調(diào)速系統(tǒng)

一、產(chǎn)品概述
“工業(yè)自動(dòng)化通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)裝置”突破傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ�，依�?jù)目前工業(yè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀，將現(xiàn)代企業(yè)中的“現(xiàn)場(chǎng)控制層”、“過程監(jiān)控層”、“企業(yè)管理層”三個(gè)網(wǎng)絡(luò)層次直觀的展現(xiàn)在學(xué)生面前，通過完成網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生對(duì)現(xiàn)今的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)有更深的理解；同時(shí)還具有掛接其它外圍設(shè)備的能力，如工業(yè)全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、工業(yè)全數(shù)字交流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、實(shí)物模型對(duì)象等，真正實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的功能。具有結(jié)構(gòu)合理、功能完善、可靠性好、性價(jià)比高
二、系統(tǒng)特點(diǎn)
1.在控制屏正面面板上采用按照現(xiàn)代企業(yè)的“現(xiàn)場(chǎng)控制層”、“過程監(jiān)控層”、“企業(yè)管理層”三個(gè)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)布置各模塊，使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)層次清晰、直觀，便于使用者從宏觀上掌握網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)。
2.實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件采用全開放設(shè)計(jì)，便于學(xué)校用戶根據(jù)自己的需求開發(fā)或應(yīng)用新的產(chǎn)品，同時(shí)提供全部的實(shí)驗(yàn)源程序，便于使用者根據(jù)需要進(jìn)行自主修改、設(shè)計(jì)和二次開發(fā)。
3.實(shí)驗(yàn)平臺(tái)具備擴(kuò)展功能，作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，在其工業(yè)以太網(wǎng)和PROFIBUS-DP總線上還可以掛接支持該總線協(xié)議的第三方設(shè)備。
三、技術(shù)性能
1.輸入電源：?jiǎn)蜗唷?20V±10% 50Hz
2.工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃　相對(duì)濕度＜85％(25℃)海撥＜4000m
3.裝置容量：＜1kVA
4.外形尺寸：187.3cm×72.5cm×162.2cm
工業(yè)以太網(wǎng)以上的部分屬于“企業(yè)管理層”，完成的是大量的數(shù)據(jù)傳輸和監(jiān)控工作，上部配兩臺(tái)PC機(jī)，一臺(tái)為工程師站，完成對(duì)下層網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備的配置和底層設(shè)備的編程，另一臺(tái)為操作員站，完成對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運(yùn)行情況的總體監(jiān)控
工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線之間為“過程監(jiān)控層”，完成的是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線上設(shè)備的控制以及數(shù)據(jù)通訊。
現(xiàn)場(chǎng)總線以下的為“現(xiàn)場(chǎng)控制層”，完成具體的現(xiàn)場(chǎng)操作的功能。
四、系統(tǒng)配置
1.S7-300PLC
主機(jī)(CPU315-2DP)一臺(tái)：128k的RAM，帶現(xiàn)場(chǎng)總線(PROFIBUS-DP)以及MPI通訊接口；
通訊模塊(CP343-1)一個(gè)：用于SIMATIC S7-300連接工業(yè)以太網(wǎng)。
2.S7-200PLC
主機(jī)(CPU224)一臺(tái)： 8K的用戶程序區(qū)，5k的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存區(qū)，本身集成14個(gè)數(shù)字量輸入/10個(gè)數(shù)字量輸入，可以支持PPI、MPI等通訊協(xié)議。
通訊模塊(EM277)一個(gè)：用于SIMATIC S7-200連接到現(xiàn)場(chǎng)總線(PROFIBUS-DP)。
3.觸摸屏
西門子SIMATIC TP170A一塊，顯示尺寸為5.7寸，黑白、分辨率（象素）為320×240，256 kbyte存儲(chǔ)器，支持RS232 、RS485及PROFIBUS-DP通訊方式。
4.分布式I/O
選用西門子ET200M系列，同時(shí)增加以下模塊：
PROFIBUS-DP 接口模塊(IM153)一個(gè)：用于將ET200M連接到PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)中；
數(shù)字量輸入/輸出(SM323)一個(gè)：16路數(shù)字量輸入/輸出；
模擬量輸入(SM331)一個(gè)：8路×12位模擬量輸入；
模擬量輸出(SM332)一個(gè)：4路×12位模擬量輸出。
5.交流變頻器
設(shè)有西門子的MICROMASTER 420通用變頻器一個(gè)，安裝PROFIBUS-DP通訊模塊及基本操作面板，供總線通訊及參數(shù)設(shè)置使用。
6.電機(jī)：0.37KW的三相鼠籠式異步電機(jī)一臺(tái)，作為變頻器驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。
7.通訊網(wǎng)卡
西門子CP5611一塊用于工控機(jī)連接到PROFIBUS 和SIMATIC S7 的MPI，支持PROFIBUS 主站和從站、PG/OP、S7通訊。
五、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
1.西門子S7-200 PLC編程
2.西門子S7-300 PLC編程
3.交流變頻器操作
4.觸摸屏編程
5.Wincc工控組態(tài)軟件編程
6.分布式I/O控制
7.變頻器的控制
8.主從數(shù)據(jù)交換