机电电气PLC可编程序控制器综合实验设备

TRYJDX-10A型机电电气PLC可编程序控制器综合实验设备

机电电气PLC可编程序控制器综合实验设备实验室内的设备配置了可编程序控制器（SIMATIC S7-200）是选用了SIEMANS公司生产的小型PLC及其扩展模块，特别值得一提的是，该实验室的控制箱是自行设计和制作的。

根据《中华人民共和国教育行业标准-电工电子类实训基地仪器设备配备标准》，教育部“振兴21世纪职业教育课程改革和教材建设规划”要求，我公司联合相关单位院校的专业教师、资深行业专业人员，按照职业教育教学和实训要求，结合实际的教学和学生实验情况，研发了该实验室设备。

PLC可编程控制是微电子技术和自动控制技术相结合的产物，是专门针对工业环境应用而设计的一种特殊的计算机系统，具有控制功能强、可靠性高、使用灵活方便、易于扩展、通用性强等一系列优点，可用于各类机械或生产过程的复杂控制和自动化网络构建，PLC可编程控制在工业控制领域里得到了广泛的应用，是现代工业自动化的三大支柱（PLC、CAD/CAM、机器人）之一。

PLC可编程序控制器、机电、电气实验室设备、可编程控制器实训室简介

一、PLC可编程控制课程简介

   在可编程控制器（PLC）出现以前，继电器控制在工业控制领域占主导地位，由此构成的控制系统都是按预先设定好的时间或条件顺序地工作，若要改变控制的顺序就必须改变控制系统的硬件接线，因此，其通用性和灵活性较差。

    随着计算机技术的发展，1969年，美国数字设备公司 (DEC 公司 ) 研制出了第一台可编程控制器，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，并取得了满意的效果，可编程控制器自此诞生。PLC综合了计算机技术、电气控制技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置。它具有结构简单、编程方便、性能优越、灵活通用、使用方便、可靠性高、抗干扰能力强等一系列优点，在工业生产过程自动控制领域得到广泛的应用。无论是国外引进的自动化生产线，还是自行设计的自动控制系统，都广泛采用单台或多台可编程序控制器组成。所以，掌握PLC技术，是改造传统生产工艺和设备的重要途径。目前，PLC与电气控制在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。

   《PLC原理及应用》课程是我院机电一体化技术专业的核心专业课程。

一、PLC可编程控制控制箱的设计思路

1．可编程控制器（PLC）控制实验箱的设计基本思路，就是要让学生贴近生产实际，增加学生实验的自主性，加强动手能力，灵活运用PLC（包括扩展模块）及各种控制器件而不只是单纯地为实验而实验。通过实验、开放、小课题以及毕业设计，使学生逐步了解并最终达到初步掌握应用PLC的能力。

2．控制箱的设计与生产企业的实际应用相结合，所使用的元件、导线、连接方式、箱子外型等都尽可能与实际机械设备上的控制箱类似。

3．控制箱内有足够多的输入和输出元件，以及接触器、时间继电器、不同电压等级的中间继电器等，既能满足基本教学需要，又便于进一步扩展应用。各种控制电器的类型尽可能多样化，让学生能尽快了解不同种类的电器元件。

4．为了最大限度地提高学生的动手能力，又尽可能减少对元件器本身的损害，各种元器件输入、输出端子都被引接至端子排上，编上线号，并将编线号的分布情况绘成图纸。学生可以根据图纸，自行设计电路及接线方式。这样既能使学生了解编号的设计方式，又能掌握编号接线的优势，同时还能最大限度地保证元件设备完好。

二、PLC可编程控制控制箱的性能特点

1．该控制箱的功能齐全，元器件数量和种类较多，既有实验、自行设计开发功能，又有体验实际的效果。控制箱设计周全，外观精美、体积小巧，安装专业、线号清晰，接线方便、直观性强，是一种通用型的PLC实验教学仪器。

2．控制箱只比普通电脑显示器略宽一点，仅有1根电源线与外界相连，可以放置于普通实验桌上。建议1个学生使用1台设备，也可以两个人及更多学生同时设计、操作同一台控制箱。必要时，甚至可以将若干台控制箱进行多个PLC的联网操作。

3．每一个使用实验室控制箱的学生，都是第一次接触这些厂矿企业实际在用的元器件和设备，动手操作的能力非常有限。为此，将部分最常用的接线端子安装在控制箱顶部，可以让学生看清线路的安装方法和线号，也便于接线；同时，对于初学者来说，不需要打开控制箱门就可以完成一般的实验，提高了实验的安全性。

4．控制箱的顶部，还有安装着三个风扇电机和两个限位开关，是仿照工业现场中此类元件往往安装在机械设备上、而不安装于控制箱内的情况，尽可能将生产实际展现给学生，增强直观感受。采用轴流电机代替三相交流电动机，以及三个大按钮全部采用新型的保护式按钮，能够更有效地保证学生的安全。

5．各种类型的输入和输出点引出数量多达150个，便于学生对PLC进行扩展功能的应用。并且在个别输入、输出点损坏的情况下，不影响学生对实验箱的使用。

6．所有的线号全部是电脑打印的，并采用字母加数字的方式按一定规律编排，既美观又便于学生识别；由此，可以帮助学生进一步理解线号的作用，还提高了接线时的安全性。

7．所有穿导线的金属面板孔都加装了橡胶防护套，确保控制箱使用时不发生漏电等意外事故。

8．安装了两个快速反应的空气开关，能更好地防止线路短路等事故发生，还为学生使用220V提供了一路单独供电的电源。这两个开关的顺序操作功能，可以更好地培养学生分段操作、减少事故发生的理念。

三、PLC可编程控制箱的可开实验

可编程序控制器（PLC）实验控制箱可以由教师指定实验项目，也可以由学生自行设计、开发实验项目，可完成的实验主要有：不同电压等级之间的间接控制，各种电动机的自动控制，模拟交通信号灯控制，艺术造型彩灯控制，步进电机控制，顺序控制，自动洗衣机模拟控制等等几十种既定实验，以及数百种设计性实验。

四、PLC可编程控制技术性能配置与参数：

可编程控制器（PLC）24点I/O（14个输入点和10个输出点），220V指示灯6个，24V指示灯30个，220V和24V继电器各5个，24V直流电机3个，24V/12V/5V（直流）开关电源一组

实验桌外观尺寸：1600X800X800

控制箱外观尺寸：宽600×高550×厚250（加装了所有元件后）

输入电源：220V（交流）/24V（直流）

输出电源：24V/12V/5V（直流）

装置容量：100VA

机电、电气实验室设备实验项目

PLC可编程控制可完成的实验项目：

1、小车循环运动的控制、

2、传送带报警的控制、

3、电机的顺序启动与停止、

4、抢答器、

5、电机启停的控制、

6、十字路口交通灯控制、

7、多个传送带启停控制、

8、大小球分捡装置、

9、传送带报警的控制、

10、搅拌器的PLC自动控制实验、

11、LED数码管显示PLC自动控制实验、

12、四层电梯的PLC自动控制实验、

13、艺术彩灯造型的PLC控制实验、

14、电机的自动控制实验、

15、步进电机的PLC控制、

16、自动送料装车系统控制实验自动售货机实验、

17、自动洗衣机控制系统模拟实验、

18、继电器控制系统

       并可在实际运用中开发出更多的实验项目

 建议使用单位配置稳压电源和数字式万用表等常规仪器工具。

TRYJDX-10A型机电、电气、PLC可编程序控制器综合实验设备基本配置

一桌/台为例：A型为全木实验桌，B型为钢木实验桌。

序号	材料名称	规格型号	数量	备注
1	计算机		1	自配
2	主控制箱 已装5-27	宽600×高550×厚250，全钢磷化喷塑	1
3A	全木型实验桌	1600X800X800	1	可选
3B	钢木型实验桌	1600X800X800	1	可选
4	学生实验凳	镀铬钢管，仿皮	1
5	断路器	D47-2P/10A	1
6	断路器	D47-2P/16A	1
7	交流接触器	CJX2 0910	3
8	时间继电器	DH48S	1
9	时间继电器	H3Y	1
10	中间继电器	HH52P	5
11	启动按钮		2
12	停止按钮		1
13	紧急停止按钮	RDA37-11ZS	1
14	开关电源	220/24/12/5V	1
15	信号灯	220V	6
16	小信号灯	SAD16-22D/S28 24V	30
17	带灯自锁按钮		1
18	带钥匙开关		1
19	二位转换开关		1
20	三位转换开关		1
21	不带灯自锁按钮		1
22	小启动按钮	ZB2-BE101C	4
23	小停止按钮	RDA37-11BN	1
24	限位开关	LX19-001	1
25	限位开关	LX19-212	1
26	直流电机	100*100 24V	3
27	可编程序控制器	西门子S7 200	1
28	电源线	1.2米	1
29	数据线		1
30	数字万用表		1
31	稳压电源	220V、1-3KW	1	自配或代配

TRY-608 自动控制·计算机控制技术·信号与系统综合实验装置

本装置是自动控制、计算机控制技术、信号与系统三大实验项目的有机综合体，一机多用，节省资源，效益显著。自动控制原理部分具有很强的开放性能、扩展性能；运算模拟单元的运放八个，每个运算模拟单元内都有实验所需的电阻、电容等元件，可以通过短路块和导线灵活方便的对实验单元电路的组合，可构造出各种型式和阶次的模拟环节和控制系统；从运算模拟单元独立出来的可变电阻器组单元档位连续，调节精度高，接线灵活多变，充分满足于自控原理实验教学的要求。

    集成操作软件，通过PC示波器功能可实时、清晰的观察控制系统的各项静、动态特性，方便了对模拟控制系统特性的研究。微型温度控制单元可以代替烤箱进行温度控制实验，加上系统配置的直流电机、步进电机等控制对象，可开设控制系统课程的实验。该系统还可扩展支持如线性系统、最优控制、系统辨识及计算机控制等现代控制理论的模拟实验研究。

信号与系统及数字信号处理部分，是本公司开发人员采用先进的技术手段专门为《信号与系统》(“九五”重点教材、清华大学郑君理等编制)课程而设计的，其提供了信号的频域、时域分析的实验手段，增加了数字信号处理功能。可进行阶跃响应与冲激响应的时域分析；连续时间系统的模拟；抽样定理与信号恢复的分析与研究；一阶、二阶电路的暂态响应；二阶网络状态轨迹显示、借助于DSP技术实现信号频谱的分析与研究、信号的分解与合成的分析与实验；各种模拟、数字滤波器的设计与实现等内容的学习与实验。采用的DSP数字信号处理新技术，可以将模拟电路难以实现或实验结果不理想的“信号分解与合成”、“信号卷积”等实验得以准确地演示，并能生动地验证理论结果；系统地了解并比较各种模拟滤波器（无源、有源）和数字滤波器的性能及特性，并可学会数字滤波器的设计与实现。配有DSP标准的JTAG插口及DSP同主机PC机的通信接口，可方便学生在我公司提供的软件的基础上进行二次开发（可用仿真器或不用仿真器），完成一些数字信号处理、DSP应用方面的实验。如：各种数字滤波器设计、频谱分析、卷积、A/D转换、D/A转换、DSP定时器的使用、DSP基本I/O口使用等。内置信号源、频率计、毫伏表、数字存储示波器（含数据采集）。

一、技术指标：

1、工作电源：交流220V±10%

2、工作环境：温度-10℃～+40℃，相对湿度＜85%（25℃）

3、整机容量：＜500KVA

4、重    量：150㎏

二、系统构成

（1）自控原理与计算机控制部分

各单元电路、8088CPU控制单元和PC机进行通讯的串口构成，USB采集数据。

 信号源发生单元电路：正弦波、方波、斜波及抛物波

 信号周期在2毫秒至30秒之间可调

 采样保恃器及单稳单元电路：由LF398及HEF4538等器件构成

运算模拟单元电路：

非线性用单元电路：

状态指示灯单元：

数/模转换单元电路：       

AD0832模/数转换单元电路：       

AD0809单节拍脉冲发生单元：

电位器单元：

电源发生单元：+5V/2A，+12V/0.2A，-12V/0.2A 

 电机单元：直流电机、步进电机

 信号测量单元：采用PC软件实现双踪示波器、频率特性分析等功能。    

 特殊运算环节单元：       

 可变电阻器组单元：       

 微型温度控制单元：       

 电源：+5V/2A，-5V/0.5A，+12V/0.5A，-12V/0.5A。

 频率计：可测量的信号频率范围：0～300KHz；

 毫伏表：可测量的信号频率范围：0～100KHz；

 可测量的信号幅值范围：1mV～10V；

 信号源：可产生正弦波、三角波、方形波三种波形。

 幅值（峰峰值）：正弦波 0～12V；

 三角波 0～18V；

 方波 0～20V；

 频率：(四档可调) 正弦波 2Hz～100KHz；

 三角波 2Hz～100KHz；

 方波 2Hz～100KHz；

三、实验项目

（1）计算机控制技术实验项目

 1. A/D，D/A转换            2.采样保持器

 3.数字滤波                 4.积分分离式PID控制

 5.最小拍有纹波系统实验     6.最小拍无纹波系统实验

 7.大林算法控制             8.非线性控制

 9.解耦控制                 10.综合控制实验

 （2）自动控制原理实验项目

 1.典型环节的模拟研究       2.典型系统瞬态响应和稳定性

 3.系统校正                 4.控制系统的频率特性

 5.典型非线性环节           6.非线性系统（一）

 7.非线性系统（二）         8.采样系统分析

 9.采样控制系统的校正       l0.状态反馈（极点配置）

（3）控制系统实验项目

 1.直流电机闭环调速实验

 2.温度闭环控制实验

 3.步进电机调速实验

 （3）信号与系统及数字信号处理平台

 1、基本运算单元实验（单元电路、信号源、频率计、电压表）

 2、阶跃响应与冲激响应实验

 3、连续系统的模拟实验

 4、模拟滤波器实验（无源、有源、低通、高通、带通、带阻）

 5、抽样定理实验

 6、二阶网络状态轨迹实验

 7、一阶电路暂态响应实验

 8、二阶电路暂态响应实验

 9、二阶电路传输特性实验

 10、信号卷积实验

 11、矩形信号的分解实验

 12、矩形信号的合成实验

 13、幅度对信号合成的影响

 14、相位对信号合成的影响

 15、锯齿波信号的分解/合成

 16、信号的调制与解调实验

17、信号的频谱分析

 18、频分与复用实验

19、DSP应用实验

20、DSP数字信号处理单元实验

21、数字滤波器实验（低通、高通、带通、带阻）

22、八阶高通、低通滤波器（巴特沃斯）实验

23、各种模拟、数字滤波器性能比较实验

24、主机接口与二次开发区

25、CPLD编程开放模块


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