工业网络及运动控制自动化实训装置,SMART200实训室:上海硕博公司

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2025年5月25日

工业网络及运动控制自动化实训装置、西门子SMART200实训室设备

SBGYW-02工业网络及运动控制自动化实训装置

一、产品概述

工业网络及运动控制自动化实训装置、西门子SMART200实训室设备通过实验使得学生熟悉工业网络的基本原理、系统设计方法，熟悉各种PLC和触摸屏的工作特性；掌握基于工业网络的控制系统设计方法，为毕业设计及今后从事相关的工作奠定一定的实践基础。

工业网络及运动控制自动化实训设备主要承担《工业自动化网络技术》、《现场总线网络》课程的设计和毕业设计任务。主要针对院校工科专业课程含PLC控制原理及应用和现场总线网络等专业课的学生进行实验的专业教学实验室。

工业网络控制实训台主要用于学生对可编程控制器(PLC)的编程学习、工业网络架构认识与熟悉、工业以太网通讯及编程、触摸屏现场控制、组态软件控制与监控、远程控制及工业复杂网络架构控制设计、步进电机组件、伺服及驱动器组件、传感器组件、三相异步电机组件的认识与使用，具备现场总线、工业以太网、工业无线网络等典型网络系统，集成相应PLC及其扩展模块硬件、触摸屏、边缘网关、步进电机、模拟量传感器、噪音传感器、编码器、温湿度传感器、三色灯等，实现工业设备的网络通信、协议转换等实训场景。

二、研发背景

1. 工业网络控制实训装置是根据人力资源和社会保障部制定的"可编程序控制系统设计师"培训及国家职业标准考核大纲内容，适当增加新技术，按照职业教育培训、职业技能鉴定和实训教学要求而研制的。

2. 工业迅速发展处理器要求不断提高，教学需要与时俱进设备要不断升级，而教学还需要从基础学起，同时满足需要实验室建设重复会导致浪费资金和实验室空间。

3. 一个产品需要多种加工工艺，导致工业现场设备错纵复杂，一个主机不能完成所有工作，需要多个站点进行相互配合完成。

4. 不同层次的考核需要不同设备，不能有机的进行结合，有些实训完成后无法进行考量检查学生的接受程度。

三、工业网络控制实训装置特色

1. 实训建设理念为一次性建设，本设备采用通用型宽展口，所有主机的I/O口都可通过扩展口引出，可以用于插接式训练，也可进行线接式实操训练；还设有两块可拆卸的网孔板可对不同层次的学生进行考核。

2. 在主机选型方面由小型S7-200SMART系列PLC，全面覆盖了西门子常用PLC类型，主机可以通过并口连接到实训区进行实训，可从基础小型PLC开始学起，再到中型PIC,最后到大型PLC，由简到繁的学习理念让学生容易接受，学习起来更加得心应手。

3. 采用模块组合式结构，含开关量、模拟量、变频调速、触摸屏、通信模块等，配套MCGS工控组态监控软件，实现仿真化、信息化实训教学。

4. 项目实训模块：利用目前典型的可编程控制器及总线技术完成对工业生产中典型案例的模拟对象、实物模型中的逻辑、模拟、过程、运动等的控制。

5. 仿真实训教学：通过虚拟环境实时显示PLC运行状态，模拟工业现场控制，可以进行编程训练、程序编写测试等功能。

6. 模块化网络系统：网络结构主要由西门子主机S7-200SAMRT构成，根据工业中西门子PLC应用历程构建了一个工业网络，网络通讯涉及PROFINET通讯、以太网通等多层网络通讯。

四、技术性能

1. 输入电源：三相四线（或三相五线）～380V±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：＜0.5kVA

4. 重量：100kg

5. 外形尺寸：1780mm×730mm×1460mm

6. 安全保护：具有漏电压、漏电流保护装置，安全符合国家标准

五、基本配置及功能:实训装置由S7-200SMART单元、变频调速单元、小车运动控制单元、实训组件、电工基础实训单元二维丝杆控制单元、触摸屏单元、以太网交换机、交流电机等组成。

1. S7-200SMART单元:采用西门子S7-1200主机CPU 1214C内置数字量I/O（14路数字量输入/10路数字量输出）可编程控制器，模拟量2路模拟量输入/2路模拟量输出；集成2个以太网口，配置CB1241 RS485通讯模块，支持自由端口，配置8路输入/8路输出数字量扩展模块，配套PLC编程线缆、编程软件。配有博途V17软件。

（2）多功能端子排，将主机I/O信号集成转接至多功能端子排上，设有快速插接端口，便于学生实训接线，也可使用压线端子接口，用于训练实操布线工艺。

2. 触摸屏单元:昆仑通态7寸寸彩色触摸屏，触摸屏实验组件采用 7 寸彩色触摸屏，液晶屏：7"TFT 液晶屏，分辨率（800×480），高清真彩；工业级低功耗 Cortex-A8CPU 主频 600MGHz；触摸屏：四线电阻式；内存： 128M。

3. 以太网交换机:以太网交换机采用非网管型工业以太网 10/100MBIT/S交换机，自带5个双绞线端口，RJ45 接口；用于构建小型星形和总线形拓扑结构；自带LED诊断显示，供电电源DC 24V 。

4. 变频调速单元:变频调速单元采用西门子SINAMICS 系列V20变频器，单相AC 220供电，输出功率0.37KW。集成RS485通讯接口，提供BOP操作面板；具有线性V/F控制、平方V/F控制、可编程多点设定V/F控制，磁通电流控制、直流转矩控制；集成4路数字量输入，2路模拟量输入；具备过电压、欠电压保护，变频器、电机过热保护，短路保护等。

5. 小车运动控制单元:主要由运动小车（直流电机调速器）、同步带轮传动机构、直流电机、光电传感器、电感式传感器、电容式传感器、行程开关等组成，通过传感检测、PLC编程，实现运动距离测量、传动控制、键值优化比较行走控制、定向控制、报警运行控制、点动控制等，能实现小车的精确定位。该系统外观精美，体积紧凑，重量轻。

6. 实训组件:实训组件主要由电源挂箱虚实结合挂箱，挂箱区域采用开放式结构可根据需求增加不同挂箱。

电源挂箱提供AC380V、AC220V、DC24V电源，为实训挂箱和电机实训单元提供动力源；设有启动停止按钮，各相电源工作指示，具有过流、过压、短路等保护。

7. 二维丝杆控制单元:二维丝杆控制单元主要由伺服驱动和步进驱动组成。

伺服驱动用于控制Y轴丝杆，采用交流伺服驱动，工作电压AC220V，输出功率200W。采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，智能功率模块（IPM）内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路，具有较强的温度、湿度、振动等环境适应能力和很强的抗干扰的能力；支持位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制。

步进驱动用于控制X轴丝杆，采用交流伺服驱动，工作电压DC24V，输出功率35W；内部集成控制电路和功率电路，具有自检线圈和短路保护等功能。

8. 电工基础实训单元:电工基础实训单元主要由交流接触器、中间继电器、时间继电器、按钮等组成，用于电机正反转、星三角转换、启停自锁等实训。

9. 三相交流电机:交流额定电压380V/△接法，转速1400转/min，功率40W，频率50HZ，绝缘等级E级。

五、实训项目

（1）PLC基本技能实训：MCGS组态棒图实验教学,利用已编辑好组态棒图,对以下任何实验进行动态跟踪教学实验针对实验项目的具体要求，学生自行编辑组态棒图进行实验。