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)網絡培訓平臺采用整體框架式結構，在框架正面和兩側固定有用于放置電氣設備的沖孔板，便于電氣元件靈活布置。培訓平臺可以用于放置各種電氣設備，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設備?？梢詫嵤┰骷恼J識與選用、硬件的安裝與布置、ProFibus總線的網絡連接與運行調試等訓練。即能用于教學需求，又能用于企業(yè)培訓，既滿足教學過程中簡單的訓練要求，也能用于工程開發(fā)。

關鍵詞：工業(yè)網絡 培訓平臺 沖孔板 網絡連接

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（c）-0000-02

1 培訓平臺研發(fā)的背景和意義

河北地處京津經濟圈的中心，大中城市密集，市場容量龐大，是中國的制造業(yè)基地之一，擁有相當強的生產制造能力。邢臺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、邢臺鋼鐵、晶龍集團和旭陽焦化等一系列知名大企業(yè)，擁有邢灣工業(yè)園等多個產業(yè)集中的工業(yè)園區(qū)。以Profibus技術為基礎的自動化生產設備在這里被廣泛應用，對這類大型設備，大多數(shù)企業(yè)存在使用效率不高，維護維修水平低下，設備改進和創(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，需要對設備使用和維護人員進行專業(yè)的技術培訓。同時邢臺擁有多所職業(yè)院校，需要培養(yǎng)大批相關的專業(yè)技術人才，為區(qū)域經濟發(fā)展服務。這些條件為平臺的研究提供了基礎。

但是目前能夠真正用于培訓，滿足實踐與理論教學需求的基于ProFibus總線的工業(yè)網絡實踐操作設備很是缺乏，教育設備廠家生產的教學設備大多是用于演示練習，實踐操作能力不能得到有效的鍛煉，靈活性也很差，很難滿足學習者的需求?；趨^(qū)域經濟發(fā)展和市場人才需求考慮，開發(fā)出基于ProFibus總線的工業(yè)網絡培訓平臺，一方面可以用于學生培養(yǎng)，提高學生就業(yè)能力；另一方面也可以用于企業(yè)技術人員培訓，提高他們的設備維護與使用能力，并能迅速適應企業(yè)生產設備的技術更新。由于所開發(fā)的培訓平臺結構簡單，功能完善，實用性強，值得大范圍的推廣。

2 培訓平臺的培訓內容選取

在對地區(qū)內的部分知名企業(yè)自動化設備使用情況進行調研后，發(fā)現(xiàn)基于ProFibus總線的工業(yè)網絡技術、PLC應用技術、變頻使用技術、觸摸屏技術等在生產實踐中應用廣泛，例如邢臺鋼鐵集團公司軋鋼生產線、邢臺泰康高新技術有限公司設計的礦井口風機監(jiān)控系統(tǒng)，冀中能源公司四處機廠的礦井提升機控制系統(tǒng)等生產設備都應用到了這些知識。

區(qū)域內的職業(yè)院校大部分開設有《PLC應用技術》、《自動化生產線安裝與調試》等課程，例如邢臺職業(yè)技術學院、河北機電職業(yè)技術學院等。

經調研得知以PROFIBUS總線為主的工業(yè)網絡通信技術已經在生產企業(yè)先進的自動化設備上得到了廣泛應用，并且使用范圍將逐年擴大；各職業(yè)院校已經意識當這方面知識的重要性，紛紛開設相關的課程，但是目前都沒有很適合的設備滿足這些需求。因此，需要研發(fā)一套功能完善、可操作性好，靈活性強的基于ProFibus總線的工業(yè)網絡培訓平臺，以實現(xiàn)PLC、變頻器、組態(tài)軟件、PROFIBUS、工業(yè)以太網以及電氣設備的安裝與接線等知識的學習。即能用于教學，又能用于企業(yè)培訓，既滿足教學過程中的簡單訓練，也能用于工程開發(fā)。

3 基于ProFibus總線的工業(yè)網絡培訓平臺設計

3.1 培訓平臺結構設計

工業(yè)網絡培訓平臺在設計時充分考慮到了實用性，耐用性，框架整體采用方鋼結構焊接而成，材料選用40mm*40mm*2t的不銹鋼材料。設計圖和平臺實物框架如圖1和圖2所示。為了方便移動和固定，在框架底部設計四個帶有剎車功能的萬向活動輪，萬向活動輪采用尼龍材料，堅固耐用，萬向輪安裝位置如圖3所示。

為實現(xiàn)多種不同設備、不同規(guī)模的網絡連接，同時方便元器件的安裝與拆卸，選取了沖孔網板作為設備搭建的平臺。沖孔板結構如圖4所示。培訓平臺還創(chuàng)新設計了一個兩用水平平臺，采用沖孔板結構，左側預留的空間用以放置一臺顯示器或者筆記本電腦，供平臺使用者進行訓練或者工程開發(fā)，平臺其他部分用于需要水平放置的電氣設備靈活固定。工業(yè)網絡培訓平臺總設計高度1850mm，高度適合被培訓人員進行設備的安裝與調試操作。

3.2 培訓平臺的功能設計

基于ProFibus總線的工業(yè)網絡培訓平臺能自由裝配各種常用的自動化設備，實現(xiàn)相互之間的組網和靈活控制，能滿足技術人員對“工業(yè)網絡技術”、“現(xiàn)場總線技術”、“PLC技術”和“組態(tài)監(jiān)控技術”等自動化理論與實踐知識的需求，可以應用于相關行業(yè)技術培訓和自動化技術應用開發(fā)。

基于ProFibus總線的工業(yè)網絡培訓平臺主要的功能有：

（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的編程與接線訓練；（3）基于西門子PLC的Profibus工業(yè)控制網絡組建訓練；（4）變頻器參數(shù)設置與外部接線訓練；（5）變頻器接入Profibus現(xiàn)場總線訓練；（6）觸摸屏使用技術訓練；（7）組態(tài)監(jiān)控技術使用訓練；（8）工業(yè)以太網組建訓練

除此以外，由于平臺的新穎設計，使用人員可以根據(jù)需要配置各種I/O設備，例如按鈕、指示燈、接觸器、電機等。能實施從設備選型、電氣元件布局、安裝接線、程序設計調試到設備運行維護的一個完整的工程實踐訓練。使被培訓的人員能將抽象的理論知識迅速與實踐相結合，實現(xiàn)工程技術性人才的培養(yǎng)。

4 結語

設計的基于ProFibus總線的工業(yè)網絡培訓平臺目前已經應用于邢臺興泰發(fā)電有限公司、邢臺市泰康高新技術有限公司等企業(yè)的職工技能培訓中，培訓效果良好。

另外設備開發(fā)是一個很難的技術工作，特別是現(xiàn)在工業(yè)網絡設備種類多，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備，這就需要我們堅持不懈的進行研究與實踐，最終開發(fā)出能夠立足于區(qū)域經濟，具有行業(yè)特色，滿足職業(yè)培訓、技能鑒定和企業(yè)技術開發(fā)的訓練平臺。

參考文獻

[1] 陶權.高職工業(yè)控制PROFIBUS現(xiàn)場總線網絡實訓平臺的研發(fā).化工職業(yè)技術教育，2010年第4期.

[2] 謝彤.基于以太網與現(xiàn)場總線的自動化實訓系統(tǒng)研究與實現(xiàn).北京郵電大學，2009年.碩士論文.

[3] 馬俊朋，李延頻，陳德新.基于總線的工業(yè)網絡控制實驗臺的設計.許昌學院報，2006年02期.

科研項目：邢臺市科技局項目（編號：2012ZC017）：基于ProFibus總線的工業(yè)網絡培訓平臺研發(fā)