工业自动化系统实验台设计
林 森 ，董晓磊
(哈尔滨华德学院，黑龙江 哈尔滨 150000)
摘 要： 在“中国制造2025”制造强国战略的推动下，中国制造业在不断创新，向着智能制造发展。在这一现状的促使下，使得工业自动化人才的需求不断增加。本文主要论述了西门子工业自动化系统实验台设计的基本内容，硬件的选型以硬件系统设计，可完成多样的实验项目。融合西门子全集成自动化的理念，设计了一套智能化、集成化、自动化的工业自动化实验台。
关键词： 工业自动化；实验台；可编程控制器
在工业4.0和中国智能制造2025的浪潮下，工业自动化领域中，对PLC技术、变频器技术、伺服驱动技术的要求不仅仅体现在理论层次上，现阶段对实践能力和设计能力要求越来越高，设计一款既能体现工业自动化新技术的实验台，能强化学生动手实践能力，满足企业需求，提高学生就业的竞争力，对于应用型本科高校显得越来越重要[1]。
RIRI是泌尿外科临床领域中最为常见的病理生理过程之一，肾脏组织的血流灌注丰富，且对缺血再灌注损伤极为敏感，如果术中肾脏组织缺血时间过长，不仅可导致急性肾小管坏死，更可能造成急性肾功能衰竭[5]，这是肾移植术后肾功能难以恢复的重要原因，并且与移植肾脏之存活率密切相关。UW保存液的应用虽然已经从几个方面改善了移植后肾脏缺血再灌注损伤：①KH2PO4作为氢离子缓冲液，能有效减轻细胞酸中毒；②MgSO4、地塞米松具有膜稳定的作用；③还原性谷胱甘肽作为氧自由基清除剂；④别嘌醇可抑制氧自由基形成;⑤大分子量的羟乙基淀粉有效防止细胞间质肿胀。但其保护移植肾脏应对缺血再灌注损伤的作用仍远远不够。
1 方案设计
图1 系统结构框图
图2 网络结构图
本设计硬件采用西门子 S7—1200PLC、S7—1500PLC、G120变频器、V90伺服驱动器、KTP700触摸屏等。通信方式采用PROFINET和PROFIBUS通信方式。工业自动化实验台总体设计是通过PC端进行组态监控功能，通过触摸屏组态监控，PLC可以实现数字量控制、模拟量控制、PROFINET和PROFIBUS网络通信，融合了PLC技术、组态技术、变频器技术和伺服驱动技术等[2]。系统结构框图如图1所示。
“当我走向这处国家森林公园的停车场时，一束惊艳的阳光突然穿透迷雾和树林，在篱笆上留下了迷人的光影。这是我完成的作品，我很满意自己竟能如此迅速地记录下这一刻。”
2 硬件网络结构
S7—1200与S7—1500PLC通过 PROFIBUS—DP通讯进行主从连接，S7—1200与KTP700触摸屏、V90伺服、G120变频器之间通过以太网通讯方式的通信来进行控制。网络结构图如图2所示。
3 系统布置图
布置图主要用来表明各种电气设备在机械设备上和电气控制柜中的实际安装位置，通过对整个系统主要部分设备的介绍，接下来就需要将这些主要器件分配在网孔板上进行固定，用来组成一个集成化的系统。组合考虑，结合元器件的尺寸以及网孔板的尺寸大小，进行了布置图的设计，主要布置的是S7—1200、S7—1500、G120变频器、V90伺服驱动器以及线槽、DC24V、空开和端子排的布置。布置图如图3所示[3]。
图3 系统布置图
4 电气原理图
本设计中PLC、变频器、伺服驱动器等的电气原理图如图4所示。
图4 电气原理图
5 系统接线
为了方便系统集成和系统扩展，S7—1200电源、输入和输出接到端子排上。G120变频器将外部端子连接在XT2端子排上，V90伺服驱动器数字量端子接在端子排上，伺服电机通过编码器电缆与驱动器电缆与伺服驱动器进行连接[4]。
6 结束语
本次设计的是工业自动化系统实验台，应用PROFINET和PROFIBUS—DP通信，主要实现的功能有天塔灯光模拟实验、交通灯模拟实验、水塔水位模拟实验、电梯模拟实验、伺服实验、变频器实验，在这些实验的基础上还可以扩展其它的实验。因此构建了一个集成化程度高、应用范围广的一体化实验台系统。
参考文献：
[1]廖常初.S7—1200 PLC编程及应用[M].3版.北京：机械工业出版社，2017.
[2]廖常初.西门子人机界面（触摸屏）组态与应用技术 [M].3版.北京：机械工业出版社，2017.
[3]任志斌.交流伺服控制系统[M].北京：机械工业出版社，2018.
[4]段刚.PLC与变频器应用技术项目教程（西门子）[M].北京：机械工业出版社，2019.
中图分类号： G434
文献标志码： A
文章编号： 1672-3872(2019)13-0049-02
作者简介： 林森（1986—），男，黑龙江哈尔滨人，硕士，讲师，研究方向：工业自动化系统集成。