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ZN-P10型 PLC可编程控制器、单片机开发应用及变频调速综合实训装置
一、概述:
ZN-P10型 PLC可编程控制器、单片机开发应用及变频调速综合实训装置集单片机、变频控制、PLC编程逻辑控制器、通信编辑器、编程软件、工控组态软件、仿真教学软件、模拟控制实训挂箱、实物与于一体，综合性强、功能齐全。
单片机开发应用部分功能强大、实训内容丰富，可完成单片机接口扩展、数据采集、数据显示、键盘控制、定时器、打印机接口等众多项目训练。PLC部分可直观地进行基本指令训练,多个应用广泛的PLC实际应用模拟和实物控制训练，同时也为了高层次的设计开发实验实训提供良好的条件：为了结合教学要求,设计过程参考国内多种教材，从中精选*具典型性的实训项目，配备三相鼠笼异步电机及继电器，能完成多个电气控制项目训练。变频器选用应用广泛的西门子变频器，带有R485通信接口，可完成变频调速技术课程的相关教学实训。
二、系统构成
1、PLC可编程实验屏
2、PLC可编程控制器操作桌
3、PLC实验模块
4、编程应用软件
5、PLC及转接通讯电缆
6、电脑（用户自备或代购）
三、PLC可编程控制器实验台
（一）功能、特点
1）实验台包括
A．直流电压：0～10V可调输出；直流电流：0～20mA；
B．～220V通过安全插座输出
C．三相四线380V输出，由三只电压表指示输出电压
D．+24V/1A直流稳压电源输出
E. ±5V/1A直流稳压电源输出
F. ±12V/1A直流稳压电源输出
2）PLC主机及实验模块的输入输出端口均已引到面板上。采用插拔式自锁线连接实验，输入可以接模拟输入开关、行程开关或光电开关等。输出可以接面板上的指示灯、数码管和继电器、直流电机和蜂鸣器，还可以与演示装置相连接，可应用实际的工业控制。
3）实验台本身带有24V/2A的电源。可以直接用于输出负载或与演示装置接口或与其它对应装置相连。
4）实验台结构采用挂箱式，便于实验项目扩展和用户第二次开发。
5）可完成PLC控制原理基本实验、应用实验以及用于真正的工业控制。
6）PLC主机配置
（1）配置西门子S7-200 CPU226主机，集成数字量I/O（24路数字量输入16路数字量输出）485通信口、PC/PPI通信编程电缆。
（二）实验项目
1)PLC基本技能实训
1.PLC认知实训
2.PLC仿真实训
3.跳转、分支功能实验
4.移位寄存器实验
5.数据处理功能实验
6.微分、位操作实验
7.与、或、非逻辑功能实验
8.定时器、计数器功能实验
2)PLC模拟控制应用实训
1.数码显示控制
2.抢答器控制（优先级、数值运算，具有声效功能）
3.天塔之光控制（闪烁、发射、流水型）
4.音乐喷泉控制（具有声效功能）
5.十字路口交通灯控制
6.水塔水位控制
7.自动送料装车系统控制
8.四节传送带控制
9.装配流水线控制
10.多种液体混合装置控制
11.自控成型机控制
12.全自动洗衣机控制（具有声效功能）
13.自控轧钢机控制
14.邮件分拣机控制
15.自动售货机控制
16.机械手控制
17.四层电梯控制
18.加工中心控制
19.步进电机PLC控制
20.三相鼠笼式异步电动机点动控制和自锁控制(实物)
21.三相鼠笼式异步电动机联动正反转控制(实物)
22.三相鼠笼式异步电动机带延时正反转控制(实物)
23.三相鼠笼式异步电动机Y/△转换起动控制(实物)
24.MSGS组态棒图实验教学,利用已编辑好组态棒图,对以上任何实验进行动态跟踪教学实验
25.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。
3）PLC、变频器综合应用技能实训
1.变频器功能参数设置与操作
2.变频器报警与保护功能
3.外部端子点动控制
4.变频器控制电机正反转
5.多段速度选择变频调速
6.变频器无级调速
7.基于外部模拟量(电压/电流）控制方式的变频调速
8.瞬时停电启动控制
9.PLC控制变频器外部端子的电机正反转
10.PLC控制变频器外部端子的电机运行时间控制
11.基于PLC数字量控制方式的多段速
4)单片机实验内容
1.跑马灯实验
2.独立按键输入实验
3.矩阵键盘接口实训
4.光电耦隔离输入输出实验
5.金属检测实训
6.继电器隔离控制实验
7.静态数码管显示实验
8.动态数码管显示实验
9.蜂鸣器演奏实验
10.8255芯片扩展IO口实验
11.液晶显示模块控制实训
12.点阵LED屏汉字显示实验
13.AD转换实验14.DA转换实验
15.LM35温度传感器采集实验
16.IIC总线IC卡存储实验
17.EEPROM芯片24系列存储实验
18.外部中断光电计数控制电机实训
19.定时器中断控制电机实训
20.开环步进电机控制实训
21.闭环交直流电机系统实验
22.闭环步进电机系统实验
23.恒温室控制系统实验
24.PS键盘通信实验
25.RS232通信实验
（三）技术参数
1.输出电压：直流24V，电压表指示
2.利用应用软件编程
3.电源输入：交流220V，50Hz
4.电流 ≥2A，电流具有过载保护
5.外形尺寸：160×70×150 cm3
四、PLC可编程控制器实验装置
1. 该装置是为了配合PLC可编程控制器实验台使用而设计的外接演示装置。它由LED发光二极管、大型 LED数码管、直流电机、步进电机等执行机构用其他外围电路模拟实际工业控制过程中的状态，它形象生动的演示了PLC的整个执行过程。通过该装置，可以锻炼学生的动手能力，能够形象生动的执行机构验证自己编写程序的正确性，掌握PLC的实际应用，增强学生对PLC的学习兴趣。该装置在演示屏上位置可任意移动、互换。
2. PLC实训模块
|
序号 |
编号 |
控制对象实训模块 |
实训教学目标 |
|
1 |
SX1 |
抢答器/音乐喷泉/基础实验 |
通过对抢答系统中各组人员抢答时序的监视和控制，掌握条件判断控制指令的编写方法；通过对音乐喷泉控制系统中“水流”及音乐的循环控制，掌握循环指令的编写方法。基础实验提供复位型按钮8个、纽子开关16个、LED指示灯24个。 |
|
2 |
SX2 |
装配流水线/十字路口交通灯 |
通过对“生产流水线”顺序加工过程及十字路口交通灯路况信号控制，掌握顺序控制指令的编写方法。 |
|
3 |
SX3 |
水塔水位/天塔之光 |
通过对“水塔水位”和“储水池水位”变化过程的判断，了解简单逻辑控制指令的编写方法。通过对天塔之光闪亮过程的移位控制，掌握移位寄存器指令的编写方法。 |
|
4 |
SX4 |
自动送料装车/四节传送带 |
通过对传送带启停、传送状态的控制和对货物在自动送料装车系统中流向、流量的控制，掌握较复杂逻辑控制指令的编写方法。 |
|
5 |
SX5 |
多种液体混合装置 |
通过对“液体混合装置”中不同液体比例及液体混合时搅拌时间的控制，掌握条件判断指令及各种不同类型的定时器指令的编写方法。 |
|
6 |
SX6 |
自动售货机 |
通过对用户投币数目的识别和自动售货机中各种“货物”的进出控制，掌握各种计数器指令及比较输出指令的编写方法。 |
|
7 |
SX7 |
自控轧钢机/邮件分拣机 |
通过对自控轧钢机和邮件分拣机材料（“钢锭“邮件”）来料数量、来料类别识别及对各种执行器（例如“电机”）启停时序的控制，掌握数值运算指令及中断指令的编写方法。 |
|
8 |
SX8 |
机械手控制/自控成型机 |
通过对机械手停留“位置”及自控成型机各方向“液缸位置”的控制，掌握一个完整工业应用系统中的较简单逻辑控制程序的编写能力。 |
|
9 |
SX9 |
加工中心（实物） |
通过对加工中心中各方向“电机”运行方向及“刀库”进出刀、换刀过程的控制，掌握一个完整工业应用系统中的较复杂逻辑控制的编写能力。 |
|
11 |
SX11 |
步进电机（实物） 步进电机系统由驱动电路、步进电机、刻度盘、指针等组成； |
通过利用PLC对步进电机的控制，初步了解步进电机方向、拍数的控制及直线运动检测、定位控制。 |
|
12 |
SX12 |
自动洗衣机/电镀生产线 |
通过对洗衣机进出水时间、洗涤流程及电镀生产线中物块侵入不同溶液的时间、方式、先后顺序的控制，掌握多点PLC控制系统的综合应用能力。 |
|
13 |
BP1 |
变频器实训组件：配置西门子MM420 0.37KW变频器，带有RS485通信接口及BOP操作面板 |
初步具有综合应用变频器的能力，了解变频调速在实际中的应用，掌握变频器与PLC之间USS通信协议的建立连接方法。 |
|
14 |
DJ |
三相鼠笼异步电机 |
交流380V/△/Y |
3、单片机实训模块
|
序号 |
型号 |
数量 |
单位 |
模块包含内容 |
|
1. |
MCU-01显示模块 |
2 |
块 |
该模块无论从*基本的显示元件LED发光二极管，还是到*高级的LCD显示屏都包含在内。具体配置为8位跑马灯（逻辑电平指示）、8位数码管动态显示、16×32点阵LED屏、1602字符型液晶显示屏、128×64绘图液晶显示屏。单片机常用的显示器件全部包含在内，使学习者可以接触所有的显示方案，设计人机界面时可以得心应手。 |
|
2. |
MCU-02继电器模块 |
1 |
块 |
继电器是常用的执行元件，也是常用的隔离元件，它能用低压控制高压电路，远程切换强电电路状态优点，同时它的执行元件又是一个线圈，在通电及断电时会产生电磁干扰。为此继电器模块在集成了驱动电路的基础上增加了光电隔离措施。该模块共有6路继电器，每个继电器的开关触点全部引出，并明确标示；每个继电器还设有工作指示灯，那一路继电器在通电工作使人一目了然。六组继电器中有两组为AC220控制的继电器，可以控制交流电机的正反转及停止，通过转换头可以连接电子连线。另外四组为电子连线座输出。继电器触点容量250V/6A、DC28V/12A |
|
3. |
MCU-03指令模块 |
1 |
块 |
指令模块上放置了单片机常用的输入元件，其中有8个独立键盘接口，8路8位开关量输入，4*4矩形键盘接口，可以满足学生从基础到高级，从简单到复杂的实训要求。如果用户需要更多的按键或需要更为复杂的设计，则可以采用该模块的PS2键盘鼠标接口进行扩展。 |
|
4. |
MCU-04 ADC/DAC模块 |
1 |
块 |
ADC/DAC模块上设计了两种转换芯片ADC0809和DAC0832。为了便于调试程序和硬件，板载了三个功能子模块：0-5V模拟电压输出、8等级LED电平指示器和有源时钟发生器。ADC0809实验时可以用有源时钟发生器作为芯片的时钟，可以用0-5V模拟电压输出作为模拟量，用8等级LED电平指示用作模拟量大小的指示；DAC0832实验时，可以将芯片的输出接在8等级LED电平指示器上，转换结果是否正常一目了然。 |
|
5. |
MCU-05交直流电机控制模块 |
1 |
块 |
该模块可以完成两种电机的控制实验，分别是24V直流减速电机和220V交流减速电机。每种电机的转盘下面放有光电开关计数器，可以用单片机感知其位置和转动了多少圈。每个电机控制线路中设有超程保护输入端口，在与水平移动装置组合实验时可以有效保护电机和机构的安全。 |
|
6. |
MCU-06步进电机控制模块 |
1 |
块 |
该模块设有一只24V两相步进电机和大功率步进电机驱动器。模块改变了电机的轴转式运行方式，采用了一个水平移动机构，该机构可以把电机的轴转改为水平直线运动，并用铝直尺的刻度指示。该模块还可以做闭环控制的实验项目，因为在运动机构上装有感知距离的闭环元件。同时设计了一个超程保护电路，当机构走到一个程序不可知状态时，可自动关闭电机电源，避免机构超程损坏。直线运动机构上带了左右限位输出端子，供单片机查询状态。 |
|
7. |
MCU-07传感器配接模块(4路传感器接口) |
1 |
块 |
传感器配接模块是专为传感器的配接和电气隔离而设计的一块电路单元，该单元共有两组16路光电隔离IO口，每个光电隔离IO口均可仿PLC与24V电源供电的传感器连接。并配有四路传感器转换接口用于工业传感器的连接。 |
|
8. |
MCU-08扩展模块 |
1 |
块 |
因为82C55的控制方式仍有学习价值，目前在许多教材中仍有它的身影，扩展模块能满足实验的需求；82C55的三个端口全部引出，可以用电子连线连接，也可以用排线连接。控制端与数据通信口安排在一起，整体布局美观大方。另设有一片74LS245芯片，可以用来与82C55组合起来完成不同的实验功能。 |
|
9. |
MCU-09温度传感器模块 |
1 |
块 |
该模块配备有两种芯片型温度传感器：数字量温度传感器18B20和模拟量温度传感器LM35。LM35器件还加有运算放大器，放大的模拟量可以提高测量精度。每种传感器都有透明外壳加固保护，内有大功率加热电阻，加热指示器等。工作状态一清二楚。可以用来做恒温控制，温控器等实验。 |
|
10. |
伟福J.MasterII仿真器 |
1 |
台 |
支持大多数ISP协议包括：I2C、SPI、UART、BDM、MW、JTAG、CAN等 支持中/英文界面，上位机软件界面及编程器LCD显示中文还是英文，由上位操作系统决定的，上位机操作系统为简体汉字时，使用简体中文界面，否则使用英文界面。 支持标准MCS51、STC12/15系列以及目前大部分主流的具备JTAG/SWD调试接口的MCU，支持Wave、Keil uVision4/5, ADS1.2调试平台，Wave调试环境支持中英文。 |
4、电脑（用户自备或代购）
五、配置清单
|
序号 |
名称 |
单位 |
数量 |
备注 |
|
|
电源、信号源、仪器控制屏 |
台 |
1 |
|||
|
实训考核桌 |
张 |
1 |
|||
|
PLC实训模块 |
块 |
1 |
挂箱一 |
音乐喷泉/抢答器/基础实验 |
|
|
挂箱二 |
装配流水线/交通信号灯/自动供水/天塔之光 |
||||
|
块 |
1 |
挂箱三 |
自动送料装车/传送带/多种液体混合装置/自动售货机/自动轧钢机 |
||
|
块 |
1 |
挂箱四 |
自动成型系统/机械手控制/温度控制/直流电机控制 |
||
|
块 |
1 |
挂箱五 |
邮件分检系统/步进电机的控制 |
||
|
块 |
1 |
挂箱六 |
加工中心刀具库/洗衣机自动控制 |
||
|
块 |
1 |
挂箱七 |
继电器控制（一） |
||
|
块 |
1 |
挂箱八 |
四层电梯的PLC控制/中间继电器 |
||
|
PLC主机挂箱 |
个 |
1 |
西门子CPU 226CN AC/DC/DC |
||
|
变频器挂箱 |
个 |
1 |
MM420 0.37KW |
||
|
单片机模块 |
套 |
1 |
见附表 |
||
|
电机 |
套 |
1 |
交流380V/△/Y |
||
|
PLC工控组态软件 |
套 |
1 |
|||
|
PLC编程软件及演示程序 |
套 |
1 |
|||
|
实验说明书 |
套 |
1 |
指导学生实训 |
||
|
15 |
实验导线 |
条 |
30 |
红色Ф4自锁线（100CM） |
|
|
条 |
2 |
黑色Ф4自锁线（100CM） |
|||
|
条 |
6 |
黄色Ф4自锁线（30CM） |
|||
|
条 |
2 |
Ф4自锁线（100CM） |
|||
附表:单片机详细配置清单
|
序号 |
名 称 |
型号及规格 |
|
仿真器 |
伟福J.MasterII仿真器USB通讯接口，使用KEIL软件 |
|
|
显示模块(AB共2块) |
8位跑马灯 |
|
|
8位数码管动态显示 |
||
|
16×32点阵LED屏 |
||
|
128×64绘图液晶显示屏 |
||
|
1602字符型液晶显示屏 |
||
|
继电器模块 |
6路继电器（带驱动） |
|
|
指令模块 |
PS2键盘接口 |
|
|
8个独立键盘接口 |
||
|
8路8位开关量输入 |
||
|
4*4矩形键盘接口 |
||
|
ADC/DAC模块 |
ADC0809 |
|
|
DAC0832 |
||
|
0-5V模拟电压输出 |
||
|
8等级LED电平指示 |
||
|
有源时钟发生器 |
||
|
交直流电机控制模块 |
24V直流减速电机 |
|
|
220V交流减速电机 |
||
|
光电开关计数输出 |
||
|
步进电机控制模块 |
步进电机 |
|
|
水平移动装置 |
||
|
闭环控制装置 |
||
|
传感器配接模块 |
4路传感器接口 |
|
|
16路光电隔离IO口 |
||
|
扩展模块 |
8255芯片，74LS245芯片 |
|
|
温度传感器模块 |
18B20/LM35 |
|
|
RS232通讯线 |
RS232通讯线 |
|
|
ISP编程线 |
ISP编程电缆 |
|
|
排线 |
排线 |
|
|
电子连线 |
实验连线 |
|
|
接近开关 |
接近开关 |
