謝青海 薛建芳 黃亮 王如松 方紅彬 楊振亞

摘 要：基于ProFibus總線的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)采用整體框架式結(jié)構(gòu)，在框架正面和兩側(cè)固定有用于放置電氣設(shè)備的沖孔板，便于電氣元件靈活布置。培訓(xùn)平臺(tái)可以用于放置各種電氣設(shè)備，例如西門子S7-200 PLC、西門子S7-300 PLC、MM420變頻器、工業(yè)觸摸屏以及各種I/O設(shè)備。可以實(shí)施元器件的認(rèn)識(shí)與選用、硬件的安裝與布置、ProFibus總線的網(wǎng)絡(luò)連接與運(yùn)行調(diào)試等訓(xùn)練。即能用于教學(xué)需求，又能用于企業(yè)培訓(xùn)，既滿足教學(xué)過程中簡(jiǎn)單的訓(xùn)練要求，也能用于工程開發(fā)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)網(wǎng)絡(luò) 培訓(xùn)平臺(tái) 沖孔板 網(wǎng)絡(luò)連接

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）01（c）-0000-02

1 培訓(xùn)平臺(tái)研發(fā)的背景和意義

河北地處京津經(jīng)濟(jì)圈的中心，大中城市密集，市場(chǎng)容量龐大，是中國(guó)的制造業(yè)基地之一，擁有相當(dāng)強(qiáng)的生產(chǎn)制造能力。邢臺(tái)是冀南重要的中心城市和新型工業(yè)基地，是以裝備制造、煤鹽化工新能源、汽車工業(yè)、新型建材為主的新型工業(yè)基地，有冀中能源、中鋼邢機(jī)、邢臺(tái)鋼鐵、晶龍集團(tuán)和旭陽焦化等一系列知名大企業(yè)，擁有邢灣工業(yè)園等多個(gè)產(chǎn)業(yè)集中的工業(yè)園區(qū)。以Profibus技術(shù)為基礎(chǔ)的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備在這里被廣泛應(yīng)用，對(duì)這類大型設(shè)備，大多數(shù)企業(yè)存在使用效率不高，維護(hù)維修水平低下，設(shè)備改進(jìn)和創(chuàng)新能力不足等問題，極大影響了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力，需要對(duì)設(shè)備使用和維護(hù)人員進(jìn)行專業(yè)的技術(shù)培訓(xùn)。同時(shí)邢臺(tái)擁有多所職業(yè)院校，需要培養(yǎng)大批相關(guān)的專業(yè)技術(shù)人才，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)。這些條件為平臺(tái)的研究提供了基礎(chǔ)。

但是目前能夠真正用于培訓(xùn)，滿足實(shí)踐與理論教學(xué)需求的基于ProFibus總線的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐操作設(shè)備很是缺乏，教育設(shè)備廠家生產(chǎn)的教學(xué)設(shè)備大多是用于演示練習(xí)，實(shí)踐操作能力不能得到有效的鍛煉，靈活性也很差，很難滿足學(xué)習(xí)者的需求?；趨^(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和市場(chǎng)人才需求考慮，開發(fā)出基于ProFibus總線的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)，一方面可以用于學(xué)生培養(yǎng)，提高學(xué)生就業(yè)能力；另一方面也可以用于企業(yè)技術(shù)人員培訓(xùn)，提高他們的設(shè)備維護(hù)與使用能力，并能迅速適應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)更新。由于所開發(fā)的培訓(xùn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能完善，實(shí)用性強(qiáng)，值得大范圍的推廣。

2 培訓(xùn)平臺(tái)的培訓(xùn)內(nèi)容選取

在對(duì)地區(qū)內(nèi)的部分知名企業(yè)自動(dòng)化設(shè)備使用情況進(jìn)行調(diào)研后，發(fā)現(xiàn)基于ProFibus總線的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、PLC應(yīng)用技術(shù)、變頻使用技術(shù)、觸摸屏技術(shù)等在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用廣泛，例如邢臺(tái)鋼鐵集團(tuán)公司軋鋼生產(chǎn)線、邢臺(tái)泰康高新技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)的礦井口風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，冀中能源公司四處機(jī)廠的礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)等生產(chǎn)設(shè)備都應(yīng)用到了這些知識(shí)。

區(qū)域內(nèi)的職業(yè)院校大部分開設(shè)有《PLC應(yīng)用技術(shù)》、《自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試》等課程，例如邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院、河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院等。

經(jīng)調(diào)研得知以PROFIBUS總線為主的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)已經(jīng)在生產(chǎn)企業(yè)先進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)備上得到了廣泛應(yīng)用，并且使用范圍將逐年擴(kuò)大；各職業(yè)院校已經(jīng)意識(shí)當(dāng)這方面知識(shí)的重要性，紛紛開設(shè)相關(guān)的課程，但是目前都沒有很適合的設(shè)備滿足這些需求。因此，需要研發(fā)一套功能完善、可操作性好，靈活性強(qiáng)的基于ProFibus總線的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)PLC、變頻器、組態(tài)軟件、PROFIBUS、工業(yè)以太網(wǎng)以及電氣設(shè)備的安裝與接線等知識(shí)的學(xué)習(xí)。即能用于教學(xué)，又能用于企業(yè)培訓(xùn)，既滿足教學(xué)過程中的簡(jiǎn)單訓(xùn)練，也能用于工程開發(fā)。

3 基于ProFibus總線的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)設(shè)計(jì)

3.1 培訓(xùn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到了實(shí)用性，耐用性，框架整體采用方鋼結(jié)構(gòu)焊接而成，材料選用40mm*40mm*2t的不銹鋼材料。設(shè)計(jì)圖和平臺(tái)實(shí)物框架如圖1和圖2所示。為了方便移動(dòng)和固定，在框架底部設(shè)計(jì)四個(gè)帶有剎車功能的萬向活動(dòng)輪，萬向活動(dòng)輪采用尼龍材料，堅(jiān)固耐用，萬向輪安裝位置如圖3所示。

為實(shí)現(xiàn)多種不同設(shè)備、不同規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)連接，同時(shí)方便元器件的安裝與拆卸，選取了沖孔網(wǎng)板作為設(shè)備搭建的平臺(tái)。沖孔板結(jié)構(gòu)如圖4所示。培訓(xùn)平臺(tái)還創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一個(gè)兩用水平平臺(tái)，采用沖孔板結(jié)構(gòu)，左側(cè)預(yù)留的空間用以放置一臺(tái)顯示器或者筆記本電腦，供平臺(tái)使用者進(jìn)行訓(xùn)練或者工程開發(fā)，平臺(tái)其他部分用于需要水平放置的電氣設(shè)備靈活固定。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)總設(shè)計(jì)高度1850mm，高度適合被培訓(xùn)人員進(jìn)行設(shè)備的安裝與調(diào)試操作。

3.2 培訓(xùn)平臺(tái)的功能設(shè)計(jì)

基于ProFibus總線的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)能自由裝配各種常用的自動(dòng)化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)相互之間的組網(wǎng)和靈活控制，能滿足技術(shù)人員對(duì)“工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”、“現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)”、“PLC技術(shù)”和“組態(tài)監(jiān)控技術(shù)”等自動(dòng)化理論與實(shí)踐知識(shí)的需求，可以應(yīng)用于相關(guān)行業(yè)技術(shù)培訓(xùn)和自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用開發(fā)。

基于ProFibus總線的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)主要的功能有：

（1）西門子S7-200與S7-300 PLC的選型與功能模塊配置；（2）西門子S7-200與S7-300 PLC的編程與接線訓(xùn)練；（3）基于西門子PLC的Profibus工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)組建訓(xùn)練；（4）變頻器參數(shù)設(shè)置與外部接線訓(xùn)練；（5）變頻器接入Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線訓(xùn)練；（6）觸摸屏使用技術(shù)訓(xùn)練；（7）組態(tài)監(jiān)控技術(shù)使用訓(xùn)練；（8）工業(yè)以太網(wǎng)組建訓(xùn)練

除此以外，由于平臺(tái)的新穎設(shè)計(jì)，使用人員可以根據(jù)需要配置各種I/O設(shè)備，例如按鈕、指示燈、接觸器、電機(jī)等。能實(shí)施從設(shè)備選型、電氣元件布局、安裝接線、程序設(shè)計(jì)調(diào)試到設(shè)備運(yùn)行維護(hù)的一個(gè)完整的工程實(shí)踐訓(xùn)練。使被培訓(xùn)的人員能將抽象的理論知識(shí)迅速與實(shí)踐相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)工程技術(shù)性人才的培養(yǎng)。

4 結(jié)語

設(shè)計(jì)的基于ProFibus總線的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)目前已經(jīng)應(yīng)用于邢臺(tái)興泰發(fā)電有限公司、邢臺(tái)市泰康高新技術(shù)有限公司等企業(yè)的職工技能培訓(xùn)中，培訓(xùn)效果良好。

另外設(shè)備開發(fā)是一個(gè)很難的技術(shù)工作，特別是現(xiàn)在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備種類多，使用行業(yè)廣泛，沒有完全成熟和值得大面積推廣的成熟設(shè)備，這就需要我們堅(jiān)持不懈的進(jìn)行研究與實(shí)踐，最終開發(fā)出能夠立足于區(qū)域經(jīng)濟(jì)，具有行業(yè)特色，滿足職業(yè)培訓(xùn)、技能鑒定和企業(yè)技術(shù)開發(fā)的訓(xùn)練平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)

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科研項(xiàng)目：邢臺(tái)市科技局項(xiàng)目（編號(hào)：2012ZC017）：基于ProFibus總線的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)研發(fā)