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虛實結(jié)合PLC實驗箱
一、產(chǎn)品簡介
PLC虛實結(jié)合實驗平臺整合了傳統(tǒng)實訓(xùn)臺與虛擬仿真的優(yōu)勢。平臺支持傳統(tǒng)PLC教學(xué)實驗項目，并可擴展虛擬仿真的創(chuàng)新實驗項目。PLC可選三菱Fx5U或西門子S7-1200系列，主要配置模塊有:伺服電機、變頻器、交流電機、編碼器、步進(jìn)絲桿模組，HMI，輸入輸出及按鍵、指令訓(xùn)練實驗?zāi)�塊、連接線、實驗箱及配件等。硬件平臺上的所有模塊具有可插拔端子，可現(xiàn)場插拔連線。本設(shè)備配置支持傳統(tǒng)的指令訓(xùn)練實驗、工業(yè)實物實驗、虛實結(jié)合仿真實驗。
二、產(chǎn)品參數(shù)
1、輸入電源：單相三線、AC220V±10％、50HZ
2、工作環(huán)境：溫度-10℃－+40℃、相對濕度<85％（25℃）
3、裝置容量：<250VA
4、重    量：8Kg
5、外形尺寸：470mm×375mm×190mm

三、實驗方式介紹
1.指令訓(xùn)練實驗
指令訓(xùn)練實驗主要用于PLC常用的編程指令練習(xí)，熟悉各種指令用法。每個實驗?zāi)�塊自帶LED模擬執(zhí)行機構(gòu)、實驗?zāi)�塊自帶的按鍵作為傳感器輸入，通過插拔線連接到PLC對應(yīng)的端子上。
實驗支持：電機星三角啟動、洗衣機控制、機械手控制、音樂噴泉控制、天塔之光、數(shù)字顯示、十字路口交通燈、電鍍生產(chǎn)線等。
2.實物實驗
實物模型是對按工業(yè)設(shè)備的迷你化設(shè)計，采用相同功能的執(zhí)行機構(gòu)與傳感器。實物實驗的編程控制方式與工業(yè)現(xiàn)場的控制方式相同，通過本裝置的訓(xùn)練，學(xué)生很快就能適應(yīng)現(xiàn)場的工作。實物實驗包括了：伺服電機系統(tǒng)、變頻器、三相交流電機、高精度編碼器、步進(jìn)絲桿模組。所有的實物實驗可以按鍵與人機界面同時控制，人機界面同時還能顯示的實物模組的運行狀態(tài)信息，更貼合工業(yè)實際應(yīng)用環(huán)境。
(1)伺服電機控制實驗
(2)伺服電機控制實驗由一體式伺服電機、后備電池、碼盤、零位光電傳感器等組成。控制方式支持：PLC脈沖\方向控制、PLC總線通訊控制，控制功能支持：尋零、勻速運行、伺服定位（測量運行角度）等。掌握增量伺服系統(tǒng)控制應(yīng)用（斷開后備電池，每次上電要重新尋零）、絕對值伺服系統(tǒng)控制應(yīng)用（斷電后保持記住位置）。
(3)步進(jìn)絲桿實驗
(4)步進(jìn)絲桿實驗由步進(jìn)控制器、步進(jìn)電機、滑臺模組、零位傳感器、限位傳感器組成。通過脈沖\方向控制步進(jìn)滑臺模組運行。控制功能支持：滑臺尋零、滑臺伺服定位等、滑臺點動操作、滑臺限位保護(hù)。
(5)變頻控制實驗
(6)變頻控制實驗由西門子V20變頻器，三相交流電機，高精度編碼器、模擬量旋鈕組成，其中三相交流電機與高精度編碼器通過橡膠輪嚙合，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。可以實現(xiàn)靈活的編程控制，包括頻率控制方式：PLC IO分段控制、PLC DA模擬量控制、PLC 總線控制。開閉環(huán)控制：變頻開環(huán)控制(無需編程碼器反饋)、變頻閉環(huán)速度PID控制(需要編碼器反饋)、變頻定位控制(需要編碼器反饋)。
3.虛擬結(jié)合實驗
虛擬結(jié)合實驗是由實物PLC控制虛擬控制對象的虛擬場景，既保留了編程的工業(yè)體驗，又?jǐn)U展了PLC應(yīng)用范圍。使學(xué)生在學(xué)校就能都得到大量的工業(yè)應(yīng)用場景練習(xí)，為后繼工業(yè)實際應(yīng)用打下基礎(chǔ)。
虛實結(jié)合仿真的控制面板輸入，既然可以使用設(shè)備自帶的按鍵/旋鈕，也可以利用HMI的虛擬按鍵/旋鈕，也可以利用虛擬場景的按鍵/旋鈕。
四、系統(tǒng)功能

1）自動布局
拖拽方式快換搭建工程�？梢詫δＰ瓦M(jìn)行移動、旋轉(zhuǎn)、編輯、裝配等操作，象搭積木一樣完成工作場景部署。布局完成后的場景可被各種外設(shè)驅(qū)動。
2）物理效果
系統(tǒng)內(nèi)建物理引擎，創(chuàng)建的虛擬模型具有物理效果，能模擬仿真現(xiàn)實生活中的物理現(xiàn)象，如：重力、彈性碰撞等。在發(fā)生碰撞、摩擦、受力的運動模擬中，不同的動力學(xué)屬性能得到不同的運動效果。
3）人機交互
虛擬設(shè)備運動由編程驅(qū)動，虛擬傳感器能反饋場景真實的狀態(tài)，賦予了虛擬設(shè)備與實際設(shè)備相同的特性。并可通過虛擬設(shè)備上控制面板、HMI上的面板，外部的硬件面板對場景完成操作。對如真實的場景操作。
5）外設(shè)總線驅(qū)動
支持通過總線與外部系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。如接入總線型外接硬件控制器，組成虛實結(jié)合仿真系統(tǒng)�；蛲ㄟ^總線進(jìn)行二次開發(fā)應(yīng)用。支持有Modbus-RTU總線設(shè)備（如各種串口傳感器、執(zhí)行器），Modbus-TCP總線設(shè)備（如各種網(wǎng)口傳感器、執(zhí)行器），OPC總線設(shè)備（如OPC服務(wù)器、WinCC軟件）。
6）電氣連接與系統(tǒng)集成
軟件支持在虛擬場景中，完成對各種虛擬設(shè)備的集成，以及虛擬調(diào)試。虛擬集成主要通過端口映射操作：把模型中可控制的部分與一個特定的端口號關(guān)聯(lián)起來，通過操作此端口號就可操作虛擬設(shè)備。如各種機器人工具、流水線、傳感器等。端口包括：電平類端口，模擬量端口，脈沖類端口。通過端口的信號操作，完成機器人的系統(tǒng)集成，構(gòu)建復(fù)雜的機器人應(yīng)用系統(tǒng)。


7）虛實結(jié)合技術(shù)
控制虛擬設(shè)備運行，可以是軟件控制器，也可以外部的硬件控制器。因此，可以建立全軟件的虛擬仿真，或半實物的虛實結(jié)合仿真，豐富應(yīng)用范圍。
8）海量模型
系統(tǒng)包含一個完整且具有典型工業(yè)設(shè)備的部件庫，并對庫里組件提供對應(yīng)的運動仿真與效果渲染，可根據(jù)工程需求選擇相對應(yīng)的組件進(jìn)行設(shè)計。如各種傳送帶、氣動缸、液壓缸、伺服電機、絲桿、型材、按鈕、開關(guān)、傳感器、數(shù)控機床，加工中心、立體倉庫、AGV等工業(yè)元素。

9）自動考評
該軟件具有操作數(shù)據(jù)采集與分析功能�；�于軟件的自動考評系統(tǒng)，先由教師出題，自動生成判分規(guī)則。學(xué)員在考核過程中，系統(tǒng)將實時記錄學(xué)員的操作過程、執(zhí)行結(jié)果、異常事件，并根據(jù)考試評分規(guī)則計算考核評分。減輕教師批改工作量，提升教學(xué)質(zhì)量�？捎糜谡n后測試、實驗預(yù)習(xí)、課程考核，以及職業(yè)技術(shù)水平考試。 
考試流程       教師出題
10）半實物控制
該軟件集成各種執(zhí)行器與傳感器，如：傳送帶、氣動器件、電機、按鈕開關(guān)、傳感器、數(shù)控機床，立體倉庫、機器人夾具、定制執(zhí)行機構(gòu)等。這些設(shè)備可以被PLC驅(qū)動。
軟件支持內(nèi)置虛擬三菱PLC、虛擬西門子PLC、總線接入硬件西門子PLC、總線接入硬件三菱PLC。
五、半實物資源
（1）PLC基礎(chǔ)實驗資源包
PLC基礎(chǔ)實驗資源包是根據(jù)《可編程控制器編程應(yīng)用》教程實驗編寫，所有的實驗支持PLC半實物仿真。每份資源包括：培訓(xùn)教材，視頻，及工程案例。
實驗項目：
1.電動機順序啟動控制
2.電動機星三角啟動控制
3.數(shù)碼顯示控制
4.音樂噴泉控制
5.裝配流水線控制
6.十字路口交通燈控制
7.水塔水位控制
8.天塔之光控制
9.自動配料裝車系統(tǒng)控制
10.四節(jié)傳送帶控制
11.多種液體混合裝置控制
12.自控軋鋼機控制
13.郵件分揀機控制
14.機械手控制
15.四層電梯控制
16.自動洗衣機控制
17.電鍍生產(chǎn)線控制
18.直流電機控制
19.溫度PID控制
20.模擬量變頻開環(huán)調(diào)速控制
21.模擬量變頻閉環(huán)調(diào)速控制

（2）PLC工業(yè)創(chuàng)新資源包
PLC工業(yè)創(chuàng)新資源是根據(jù)常用的工業(yè)自動化設(shè)備開發(fā)。讓學(xué)生在學(xué)校就能掌握典型的工業(yè)應(yīng)用，為將來就業(yè)打好基礎(chǔ)。支持PLC半實物仿真。每份資源包括：培訓(xùn)教材，視頻，及工程案例。
實驗項目：
1.傳輸線阻擋控制
2.流水線并線控制
3.伺服控制
4.直角機器人裝配控制
5.行架機器人碼垛
6.立體倉庫
7.立體車庫
8.桁架機械手機床上下料
9.液位控制

（3）PLC集成開發(fā)資源包
PLC集成開發(fā)資源包，是以一個典型的自動化立庫倉庫為例，從產(chǎn)品需求出發(fā)，對控制系統(tǒng)需求分析、控制系統(tǒng)方案設(shè)計、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計、設(shè)備選型、設(shè)備布局安裝、設(shè)備電氣連接、控制系統(tǒng)軟件設(shè)計、PLC程序開發(fā)與調(diào)試、人機界面開發(fā)、系統(tǒng)集成運行、功能與性能驗證。完成工業(yè)自動化產(chǎn)品的整體集成開發(fā)過程，并且是基于虛擬仿真軟件開發(fā)與調(diào)試。其中設(shè)備是采用仿真軟件的虛擬設(shè)備、設(shè)備布局安裝是利用仿真軟件的布局功能、設(shè)備電氣連接是采用放著軟件的電氣連接功能。PLC仿真編程與調(diào)試是利用仿真軟件的虛擬PLC開發(fā)調(diào)試功能。 資源包括：培訓(xùn)教材，視頻，及工程案例。
實驗內(nèi)容：
1.工業(yè)項目開發(fā)流程實驗
2.工控設(shè)計選型實驗
3.PLC場景布局實驗
4.數(shù)據(jù)映射設(shè)置實驗
5.電氣圖布局實驗
6.HMI開發(fā)與調(diào)試實驗
7.立庫程序編程與調(diào)試實驗
（4）PLC綜合應(yīng)用仿真資源包
PLC綜合應(yīng)用資源包，是該系統(tǒng)是將機器人技術(shù)、視覺檢測技術(shù)、流水線技術(shù)、液壓技術(shù),PLC控制技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)和系統(tǒng)工程有機的融于一體。系統(tǒng)由11個單元工作站組成，托盤自動堆解單元、供料單元、機電加工模擬單元、加蓋單元、穿銷單元、機器人搬運單元、機器人搬運 單元、噴涂烘干單元、檢測單元、物流倉儲單元、總控單元等組成。完成從毛坯到成品裝配入庫的完整過程。
考慮到實體生產(chǎn)線成本高，占地大，知識密度高，危險性高，不易教學(xué)的特點，本項目的所有實驗，都在仿真環(huán)境下完成。每個學(xué)員一套獨立的開發(fā)環(huán)境，在仿真軟件里，從零開始建設(shè)自己的智能工廠，從生產(chǎn)線規(guī)劃，選型、布局、設(shè)計、單元工作站虛擬調(diào)試，系統(tǒng)完整的智能工廠系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。所有PLC程序、機器人程序、視覺程序在仿真軟件里完成虛擬調(diào)試與驗證，可并直接下載到實體生產(chǎn)線運行。資源包括：培訓(xùn)教材，視頻，及工程案例。實驗項目：
1.托盤自動堆解單元控制實驗
2.供料單元控制實驗
3.機電加工模擬單元實驗
4.加蓋單元控制實驗
5.機器人搬運控制實驗
6.穿銷單元控制實驗
7.伸縮換向單元控制實驗
8.噴涂烘干單元控制實驗
9.檢測單元控制實驗
10.機器人分檢單元控制實驗
11.物流單元控制實驗
12.PLC組網(wǎng)實驗
13.系統(tǒng)整體運行調(diào)試實驗

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