一、系统特点

1. 模块化工业场景设计：采用工业应用场景分组模块化设计，覆盖PLC主流技术领域，实现教学与工业场景无缝对接。

2. 竞赛级硬件配置：主处理器采用西门子S7-1200晶体管型PLC，与全国PLC设计竞赛设备同型号，满足学生备赛需求。

3. 多元化训练模式：支持三种板间连线方式（直接接线、端子排接线、插拔式接线），全面提升学生动手能力与工程思维。

4. 安全环保结构：功能板采用8mm环保绝缘板与CNC精密加工工艺，电气元件内嵌式固定，无螺母脱落隐患，保障实验安全。

5. 灵活使用体验：模块化单元板支持独立取用，满足不同教学阶段需求；器件连线图直接印制，线路布局清晰直观。

6. 虚实结合孪生功能：采用数字孪生技术，嵌入式控制技术，实现通过软件进行电气连接来控制实际物理设备，强化电气连接原理训练。

7. 灵活实验模式：支持本地实验与远程异地PLC调试、下载和实验，满足多样化教学需求。

二、系统功能

1. 多场景控制实验：支持运动控制、伺服控制、变频调速、传感器采集等工业级功能模块。

2. 通信与数据处理：集成Modbus通信、ActiveX外部通信、数据存储与调用、公网服务器通信等高级应用功能。

3. 复杂测控模拟：支持液压系统、锅炉供热、桥梁承载等综合性测控实验，覆盖工业典型场景。

4. 跨平台开发能力：支持触摸屏人机交互（MCGS工控屏）、C语言代码调用及设备故障诊断，培养复合型技术能力。

5. 智能软件电气连线功能：

实现通过软件虚拟接线完成实际物理线路的连接。

支持三种模式：

实验模式：训练学生独立实验能力，电气连接错误系统自动提示错误，直到连接正确。

讲解模式：老师讲解电气连线，每一步有提示，错误有详细语音和文字讲解。

考试模式：老师可发送相同或差异性考题，学生完成后系统自动汇总结果，确保真实反映水平。

可连接所有电气组件（动力电线、通信线、信号线、控制线等）。

支持重连、撤销操作，提高实验效率，节约耗材，减轻老师工作量。

6. 实验与工业应用场景联动： 系统实验过程可与对应工业场景直观联动，增强理解，包括异步电机、伺服电机、三轴系统、模拟量采集、气缸/电磁阀/磁性开关、流量计水阀、传送带等场景。

三、系统构成

1. 核心控制模块

(1) PLC扩展板：西门子S7-1200晶体管型PLC、明纬24V开关电源。

(2) 显示单元：昆仑通态MCGS 7寸工控触摸屏（含折叠支架）。

2. 执行与驱动模块

(1) 运动控制板：三轴步进电机直线丝杆、扩展接口板。

(2) 伺服控制板：450W台达伺服电机及驱动器。

(3) 变频控制板：台达450W变频器及三相异步电机。

(4) 气缸单元：电磁阀、磁性开关、气缸。

(5) 流量单元：流量计、水阀。

(6) 传送带单元：传送带机械结构、编码器、光电开关。

3. 感知与交互模块

(1) 传感器集控板：压力、应变传感器、温室度传感器、加热铝套。

(2) 开关控制板：带灯开关、指示灯、扩展接口。

(3) 温度单元：固态继电器、温度变送器、电加热器、PT100传感器。

(4) 三轴丝杆单元：三轴丝杆滑台。

四、基础实验例程

1. 基本输入输出专题

(1) 开关量输入信号采集实验

(2) 开关量输出控制实验

(3) 输入输出联动逻辑验证实验

(4) 模拟量输入信号采集实验

(5) 模拟量输出控制实验

(6) 数字量与模拟量混合控制实验

2. 硬件控制专题

(1) 步进电机直线丝杆定位控制实验

(2) 伺服电机闭环位置、速度控制实验

(3) 变频器调速与三相电机控制实验

(4) 称重传感器标定与采集实验

(5) 气缸电磁阀与磁性开关联动实验

(6) 流量计与水泵联动控制实验

(7) 传送带编码器速度检测与光电开关应用实验

3. 通信与数据处理专题

(1) Modbus通信协议控制实验

(2) MCGS触摸屏与PLC数据交互实验

(3) 公网服务器远程通信实验

(4) 数据存储与动态调用实验

(5) 多点同步高精度数据采集实验

4. 工业场景模拟专题

(1) 液压系统压力闭环测控实验

(2) 温度PID恒温控制实验

(3) 承载应变监测实验

(4) 流量计与水泵联动控制实验

(5) 传送带编码器速度同步实验

(6) （与工业场景联动）异步电机工业应用场景实验

(7) （与工业场景联动）伺服电机工业应用场景实验

(8) （与工业场景联动）三轴系统工业应用场景实验

(9) （与工业场景联动）模拟量采集工业应用场景实验

(10) （与工业场景联动）气缸/电磁阀/磁性开关工业应用场景实验

(11) （与工业场景联动）流量计水阀工业应用场景实验

(12) （与工业场景联动）传送带工业应用场景实验

五、解决学生问题

1. 动手能力弱：三种连线方式训练，强化接线规范与工程实操技能。

2. 竞赛经验不足：采用竞赛同款PLC型号，针对性提升备赛能力。

3. 综合应用能力欠缺：覆盖20+实验项目，从基础到复杂系统层层递进。

4. 就业竞争力提升：掌握工业主流PLC技术、伺服、变频控制及数据通信能力。

5. 学习灵活性需求：支持本地与远程实验，提供灵活的学习方式。

六、面向专业及课程

1. 适用专业：自动化技术、机电一体化、电气工程、智能制造、工业机器人等。

2. 适配课程：《PLC原理与应用》、《工业自动化控制》、《传感器技术》、《电机与驱动技术》、《智能制造系统集成》、《机电系统综合实训》等。