一、设备概述

传统的教学模式是学生在学习专业课程时往往只集中在单一的技术上，例如电机拖动、PLC技术等。但是，在企业的生产设备中往往是将这些技术综合运用在一起。这就要求我们应该给学生提供一个综合技术环境，一个可二次创新的技术平台，使学生能够在平时的学习和实训操作中能够讲多种相关的技术能够融会贯通。另外，在工业现场的各种生产设备和检测系统都已经形成了网络化的通讯和管理调度。因此，对自动化网络通讯的学习也已经成为自动化教学非常重要的组成部分。

网络型工业自动化实训装置可以满足大、中专及技术类院校的《电工学》《电工技能训练》《电力拖动控制线路与技能训练》《电工实训》《高级电工技能训练》《维修电工技能训练》《PLC编程实训》《电气控制技术》等相关课程和电工仪表与测量、电气及自动化类专业的教学实训要求。

二、实训装置简介

工业自动化网络实训平台是基于西门子全集成自动化PLC控制系统的基础上开发而成的。该工业自动化实训平台，是针对高等教育及职业技术教育而开发的综合性的实训装置，适用于各类职业学校（院）的机电一体化、自动化等专业的教学和从事相关专业的技术人员的实训。该系统不仅可以作为自动化及网络的教学实训系统，还可以与子系统相配合组成网络化教室。

工业自动化网络实训平台正是以自动化网络通讯实训为主体，并且有机地融合了电工、电力拖动、PLC、变频器、触摸屏等实训内容，实现了教育资源共享，优化了实验教学管理。

该系统基于西门子三层网络结构：第一层为“企业管理层”，以西门子S7-400型PLC用于计算机的远程管理和调度；第二层为“过程监控层”，以西门子S7-300型PLC作为系统主站，并与第一层S7-400之间通过工业以太网通讯；第三层为“现场控制层”，主要包括西门子SMART200PLC、变频器、触摸屏等现场控制设备，并且通过PROFIBUS-DP总线与第二层进行通讯。

实验室网络简介

教室包涵工业以太网、PROFIBUS-DP等多种现场工业总线网络通信技术，利用工控组态软件，作为现场采集/现场监控/远程网络监控等部分的系统软件，安装于上位机中，以数据/文本/图形/动画/实时画面等方式呈现在操作员的面前，再通过网络系统将采集的信息与现场相同的各种方式发布于教师机中，让管理层的教师在线可以随时查询、了解现场各站点的详细情况。学生机之间以及学生机与教师机之间多套设备可以互相通信，交换数据。

整个实训教室可以看作是一个自动化车间，每个实训台（学生机）可以看作是车间内的一个工位。每个工位包涵各种自动化设备，并且各工位设备通过PROFIBUS总线相连通讯并协调工作。各工位设备的运行情况通过连接入企业级工业以太网（教室局域网），可以实现各工位设备之间的协调工作。教师机也可以通过工业以太网监控各台学生机设备的运行情况。将教室局域网与学校局域网相连接，可以实现教师在实训室以外地方对各台实训台设备的远程监控。

三、系统特点

1、设备直观：主要设备均采用直接外露的安装形式，设备可以更加直观的展现在学生面前，缩短了学生从教室到工业现场的过渡和适应时间。

2、结构灵活：系统采用模块式结构，挂箱更换方便，系统使用和组合更加灵活，可满足实验和实训等多种内容要求。

3、系统性强：本平台将西门子400PLC、300PLC、西门子SMART200PLC、触摸屏、变频器、等工业现场主要设备集于一身，能够真实模拟工业现场的各种控制方式，使学生能够进行自动化控制的系统化学习，让学生对工业控制有了系统的认识，避免了单个电气元件很熟练，但不会多个电气元件相互控制的缺陷。

4、设备开放性、扩展性强：教师可以根据自己的教学需要方便、快速的更换主要设备，并且可以通过以太网和PROFIBUS总线实现第三方设备的挂接。

5、贴近现场实际：该设备的实训内容均为工业现场主流技术应用，适应当今控制技术的发展，可以满足学生做实验、课程设计，毕业设计的需要和学校承接工程之需求。

6、突出实训：系统可采用移动式网孔板和挂箱相结合的方式，能够方便的进行各种小型工程项目设计，充分锻炼学生的动手能力和解决问题的综合能力。PLC主机输入输出带现场接线端子或可拆卸端子及外接实验接口板、插接线，便于实验实训换接

7、监控方式灵活：实验平台同时具备教师机的功能，通过组网，可以实时监控学生机实验台设备的数值显示及状态。

8、保护完善：装置所配置器件要求全部为工业电气件。同时考虑到学生使用的实际情况，在工业元器件的输入输出端增加保护接口板等保护功能，避免重复、频繁以及误操作对设备造成的损伤、损坏。

9、学科延展性强：该实训装置可以满足大、中专及技术类院校的《电工学》《电工技能训练》《电力拖动控制线路与技能训练》《电工实训》《高级电工技能训练》《维修电工技能训练》《PLC编程实训》《电气控制技术》等相关课程和电工仪表与测量、电气及自动化类专业的教学实训要求。

四、技术性能

1、输入电源：三相五线~380V±10%   50HZ

2、漏电保护：I△n≤30mA, t≤0.1S

3、380V三相五线输出电源

4、24V直流电源输出，0~10V模拟信号源

5、事故急停按钮，电源指示，供电指示

6、断电误上电保护

7、交流电压表、交流电压表测量

8、直流电压表、直流电流表测量

9、工作环境：温度 -10℃~+40℃  相对湿度<85%(25℃)海拔<4000M

10、装置容量：<1kVA

11、外形尺寸：1800*700*1760mm

五、设备保护体系

1）七大人身安全保护体系

第一重保护：电流型保护方式

电流型保护方式符合国际IEC1009－1标准、符合国家对低压电器安全的标准《漏电保护器安装和运行》GB16917.1。

本实训装置配备每工位设有1组电流型漏电保护器,实训过程中若有人身触电或电路漏电现象，漏电电流超过安全值，在t≤0.1S内自动切断实训装置总电源。保障人身安全和防止设备因发生泄漏电流造成的事故。

本装置所有4P漏电保护器（带零线）都是通过ISO-9001质量认证、均有可靠模拟试验装置，可随时进行实验，确保任何时候可靠保护、安全运行。

第二重保护：结构和外壳接地

外壳接地是I类电器、1级低压电器安全保护措施，符合国家标准：GB4706.1-1984

a.本实训装置结构和外壳均作可靠接地连接。

b.网孔板配有国家标准黄绿双色端子。

c.每块网孔板装有接地端子，使用时将电源箱接地端子和网孔板接地端子相连接

第三重保护：电源箱体、实验台面、立柱型材、地脚绝缘保护。

电源箱表面作阳极氧化24层处理，不导电，其余均选用表面绝缘材料和表面采取绝缘工艺处理。

第四重保护：采用最新国家供电标准三相五线制电源

三相五线制电源是最新国家供电标准《系统接地的型式及安全技术要求》GB14050－93; 保护接地。

第五重保护：急停开关保护

本实训装置设有急停开关，一旦发生漏电现象，即可拍下急停开关，切断本实训装置总电源。起到保护人身安全的作用。

第六重保护：

本公司开模定制的安全测试导线，和接插件，超过美国军用MIL标准和国际IEC标准。人手触及不触电。

第七重保护：断电误上电保护

本实训设备专门设计了断电误上电保护装置，在电源供电和线路正常或非正常断电的情况下，不能自行恢复供电，待操作者和设备无安全隐患情况下利用启动按钮送电，确保人身安全。

2）七大设备安全保护体系

第一重保护：过载和短路保护

本实训装置进线电源首先经过剩余电流动作断路器，剩余电流动作断路器具有过载和短路保护功能，保护实训过程中线路、设备的过流、过载和短路。从而保护实训装置的设备安全。

第二重保护：主要器件保护

PLC主机（DC）带保护接口板，能有效防止触点的烧毁。其它主要设备整机均设有比较完备的保护功能。

第三重保护：防火板

    本实训装置采用进口防火板材料。环保、耐磨、耐腐蚀、高绝缘、耐高温。

第四重保护：下檐式

    普通微机桌和办公桌最容易损坏的就是，台边PVC封条起边和裂缝。本实训装置采用6mm下檐式结构，有效杜绝了上述问题。

第五重保护：直流电源保护

0～30V可调的开关电源具有短路软限流和短路自恢复功能以及声音灯光报警功能。宽电压输入180V～285V

第六重保护：配件选用

本公司开模具定制的安全测试导线,每根安全测试线有128根铜丝组成，表面材料采用进口牛筋料，具有极强的抗绕性。

本公司所有实训装置均选用达到欧洲标准的器件和3C认证的国产名牌产品。

第七重保护：计算机独立供电保护

计算机采用独立供电保护，当其它设备引起主线路跳闸后，计算机仍能继续工作，避免了经常跳闸对计算机的损害。

六、装置组成清单：

七、可完成的实验项目

1. 设计性综合性实训网络及系统化实验项目
2. S7-400PLC编程及通讯实训
3. S7-300PLC编程及通讯实训
4. S7-SMART200PLC编程及通讯实训
5. 上位机VINCC组态软件基本编程练习
6. PC机读写远程PLC实验
7. MPI通讯网络实验
8. PROFIBUS通讯网络实验
9. 工业以太网使用训练
10. USS协议通讯网络实验
11. 自由口串行通讯实验
12. 标准传动V20变频器基本调速、多段速调速、USS通讯调速实验及电机控制实验
13. 触摸屏编程及通讯实验
14. 远程I/O控制实验
15. PLC与变频器及上位机（WINCC）、触摸屏等设备之间通过网络通迅配合控制实训（可包含PROFIBUS、MPI、RS485等网络）
16. 主从数据交换
17. 红绿灯的自动、手动控制
18. 红绿灯开闭时间的可控实验
19. 轧钢机的自动控制
20. 三层、四层电梯的自动控制
21. 加工中心的全自动控制实验
22. 水塔水位的自动控制
23. 带自诊断的水塔水位控制实验
     
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