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虛實結合PLC實驗箱
一、產品簡介
PLC虛實結合實驗平臺整合了傳統實訓臺與虛擬仿真的優勢。平臺支持傳統PLC教學實驗項目，并可擴展虛擬仿真的創新實驗項目。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、步進絲桿模組，HMI，輸入輸出及按鍵、指令訓練實驗模塊、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，可現場插拔連線。本設備配置支持傳統的指令訓練實驗、工業實物實驗、虛實結合仿真實驗。
二、產品參數
1、輸入電源：單相三線、AC220V±10％、50HZ
2、工作環境：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.指令訓練實驗
指令訓練實驗主要用于PLC常用的編程指令練習，熟悉各種指令用法。每個實驗模塊自帶LED模擬執行機構、實驗模塊自帶的按鍵作為傳感器輸入，通過插拔線連接到PLC對應的端子上。
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、數字顯示、十字路口交通燈、電鍍生產線等。
2.實物實驗
實物模型是對按工業設備的迷你化設計，采用相同功能的執行機構與傳感器。實物實驗的編程控制方式與工業現場的控制方式相同，通過本裝置的訓練，學生很快就能適應現場的工作。實物實驗包括了：伺服電機系統、變頻器、三相交流電機、高精度編碼器、步進絲桿模組。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信息，更貼合工業實際應用環境。
(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。掌握增量伺服系統控制應用（斷開后備電池，每次上電要重新尋零）、絕對值伺服系統控制應用（斷電后保持記住位置）。
(3)步進絲桿實驗
(4)步進絲桿實驗由步進控制器、步進電機、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。
(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，構成閉環系統。可以實現靈活的編程控制，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。開閉環控制：變頻開環控制(無需編程碼器反饋)、變頻閉環速度PID控制(需要編碼器反饋)、變頻定位控制(需要編碼器反饋)。
3.虛擬結合實驗
虛擬結合實驗是由實物PLC控制虛擬控制對象的虛擬場景，既保留了編程的工業體驗，又擴展了PLC應用范圍。使學生在學校就能都得到大量的工業應用場景練習，為后繼工業實際應用打下基礎。
虛實結合仿真的控制面板輸入，既然可以使用設備自帶的按鍵/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、系統功能

1）自動布局
拖拽方式快換搭建工程。可以對模型進行移動、旋轉、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驅動。
2）物理效果
系統內建物理引擎，創建的虛擬模型具有物理效果，能模擬仿真現實生活中的物理現象，如：重力、彈性碰撞等。在發生碰撞、摩擦、受力的運動模擬中，不同的動力學屬性能得到不同的運動效果。
3）人機交互
虛擬設備運動由編程驅動，虛擬傳感器能反饋場景真實的狀態，賦予了虛擬設備與實際設備相同的特性。并可通過虛擬設備上控制面板、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）外設總線驅動
支持通過總線與外部系統進行數據交換。如接入總線型外接硬件控制器，組成虛實結合仿真系統。或通過總線進行二次開發應用。支持有Modbus-RTU總線設備（如各種串口傳感器、執行器），Modbus-TCP總線設備（如各種網口傳感器、執行器），OPC總線設備（如OPC服務器、WinCC軟件）。
6）電氣連接與系統集成
軟件支持在虛擬場景中，完成對各種虛擬設備的集成，以及虛擬調試。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聯起來，通過操作此端口號就可操作虛擬設備。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，完成機器人的系統集成，構建復雜的機器人應用系統。


7）虛實結合技術
控制虛擬設備運行，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，或半實物的虛實結合仿真，豐富應用范圍。
8）海量模型
系統包含一個完整且具有典型工業設備的部件庫，并對庫里組件提供對應的運動仿真與效果渲染，可根據工程需求選擇相對應的組件進行設計。如各種傳送帶、氣動缸、液壓缸、伺服電機、絲桿、型材、按鈕、開關、傳感器、數控機床，加工中心、立體倉庫、AGV等工業元素。

9）自動考評
該軟件具有操作數據采集與分析功能。基于軟件的自動考評系統，先由教師出題，自動生成判分規則。學員在考核過程中，系統將實時記錄學員的操作過程、執行結果、異常事件，并根據考試評分規則計算考核評分。減輕教師批改工作量，提升教學質量。可用于課后測試、實驗預習、課程考核，以及職業技術水平考試。 
考試流程       教師出題
10）半實物控制
該軟件集成各種執行器與傳感器，如：傳送帶、氣動器件、電機、按鈕開關、傳感器、數控機床，立體倉庫、機器人夾具、定制執行機構等。這些設備可以被PLC驅動。
軟件支持內置虛擬三菱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基礎實驗資源包
PLC基礎實驗資源包是根據《可編程控制器編程應用》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.自動配料裝車系統控制
10.四節傳送帶控制
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.電鍍生產線控制
18.直流電機控制
19.溫度PID控制
20.模擬量變頻開環調速控制
21.模擬量變頻閉環調速控制

（2）PLC工業創新資源包
PLC工業創新資源是根據常用的工業自動化設備開發。讓學生在學校就能掌握典型的工業應用，為將來就業打好基礎。支持PLC半實物仿真。每份資源包括：培訓教材，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集成開發資源包
PLC集成開發資源包，是以一個典型的自動化立庫倉庫為例，從產品需求出發，對控制系統需求分析、控制系統方案設計、控制系統硬件設計、設備選型、設備布局安裝、設備電氣連接、控制系統軟件設計、PLC程序開發與調試、人機界面開發、系統集成運行、功能與性能驗證。完成工業自動化產品的整體集成開發過程，并且是基于虛擬仿真軟件開發與調試。其中設備是采用仿真軟件的虛擬設備、設備布局安裝是利用仿真軟件的布局功能、設備電氣連接是采用放著軟件的電氣連接功能。PLC仿真編程與調試是利用仿真軟件的虛擬PLC開發調試功能。 資源包括：培訓教材，視頻，及工程案例。
實驗內容：
1.工業項目開發流程實驗
2.工控設計選型實驗
3.PLC場景布局實驗
4.數據映射設置實驗
5.電氣圖布局實驗
6.HMI開發與調試實驗
7.立庫程序編程與調試實驗
（4）PLC綜合應用仿真資源包
PLC綜合應用資源包，是該系統是將機器人技術、視覺檢測技術、流水線技術、液壓技術,PLC控制技術、物聯網通訊技術和系統工程有機的融于一體。系統由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。
考慮到實體生產線成本高，占地大，知識密度高，危險性高，不易教學的特點，本項目的所有實驗，都在仿真環境下完成。每個學員一套獨立的開發環境，在仿真軟件里，從零開始建設自己的智能工廠，從生產線規劃，選型、布局、設計、單元工作站虛擬調試，系統完整的智能工廠系統聯調。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試與驗證，可并直接下載到實體生產線運行。資源包括：培訓教材，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組網實驗
13.系統整體運行調試實驗

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