基于ProFibus总线的工业网络培训平台研发与应用

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摘 要：基于profibus总线的工业网络培训平台采用整体框架式结构，在框架正面和两侧固定有用于放置电气设备的冲孔板，便于电气元件灵活布置。培训平台可以用于放置各种电气设备，例如西门子S7-200 PLC、西门子S7-300 PLC、MM420变频器、工业触摸屏以及各种I/O设备。可以实施元器件的认识与选用、硬件的安装与布置、ProFibus总线的网络连接与运行调试等训练。即能用于教学需求，又能用于企业培训，既满足教学过程中简单的训练要求，也能用于工程开发。

关键词：工业网络 培训平台 冲孔板 网络连接

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（c）-0000-02

1 培训平台研发的背景和意义

河北地处京津经济圈的中心，大中城市密集，市场容量庞大，是中国的制造业基地之一，拥有相当强的生产制造能力。邢台是冀南重要的中心城市和新型工业基地，是以装备制造、煤盐化工新能源、汽车工业、新型建材为主的新型工业基地，有冀中能源、中钢邢机、邢台钢铁、晶龙集团和旭阳焦化等一系列知名大企业，拥有邢湾工业园等多个产业集中的工业园区。以Profibus技术为基础的自动化生产设备在这里被广泛应用，对这类大型设备，大多数企业存在使用效率不高，维护维修水平低下，设备改进和创新能力不足等问题，极大影响了企业的可持续发展能力，需要对设备使用和维护人员进行专业的技术培训。同时邢台拥有多所职业院校，需要培养大批相关的专业技术人才，为区域经济发展服务。这些条件为平台的研究提供了基础。

但是目前能够真正用于培训，满足实践与理论教学需求的基于ProFibus总线的工业网络实践操作设备很是缺乏，教育设备厂家生产的教学设备大多是用于演示练习，实践操作能力不能得到有效的锻炼，灵活性也很差，很难满足学习者的需求。基于区域经济发展和市场人才需求考虑，开发出基于ProFibus总线的工业网络培训平台，一方面可以用于学生培养，提高学生就业能力；另一方面也可以用于企业技术人员培训，提高他们的设备维护与使用能力，并能迅速适应企业生产设备的技术更新。由于所开发的培训平台结构简单，功能完善，实用性强，值得大范围的推广。

2 培训平台的培训内容选取

在对地区内的部分知名企业自动化设备使用情况进行调研后，发现基于ProFibus总线的工业网络技术、PLC应用技术、变频使用技术、触摸屏技术等在生产实践中应用广泛，例如邢台钢铁集团公司轧钢生产线、邢台泰康高新技术有限公司设计的矿井口风机监控系统，冀中能源公司四处机厂的矿井提升机控制系统等生产设备都应用到了这些知识。

区域内的职业院校大部分开设有《PLC应用技术》、《自动化生产线安装与调试》等课程，例如邢台职业技术学院、河北机电职业技术学院等。

经调研得知以PROFIBUS总线为主的工业网络通信技术已经在生产企业先进的自动化设备上得到了广泛应用，并且使用范围将逐年扩大；各职业院校已经意识当这方面知识的重要性，纷纷开设相关的课程，但是目前都没有很适合的设备满足这些需求。因此，需要研发一套功能完善、可操作性好，灵活性强的基于ProFibus总线的工业网络培训平台，以实现PLC、变频器、组态软件、PROFIBUS、工业以太网以及电气设备的安装与接线等知识的学习。即能用于教学，又能用于企业培训，既满足教学过程中的简单训练，也能用于工程开发。

3 基于ProFibus总线的工业网络培训平台设计

3.1 培训平台结构设计

工业网络培训平台在设计时充分考虑到了实用性，耐用性，框架整体采用方钢结构焊接而成，材料选用40mm*40mm*2t的不锈钢材料。设计图和平台实物框架如图1和图2所示。为了方便移动和固定，在框架底部设计四个带有刹车功能的万向活动轮，万向活动轮采用尼龙材料，坚固耐用，万向轮安装位置如图3所示。

为实现多种不同设备、不同规模的网络连接，同时方便元器件的安装与拆卸，选取了冲孔网板作为设备搭建的平台。冲孔板结构如图4所示。培训平台还创新设计了一个两用水平平台，采用冲孔板结构，左侧预留的空间用以放置一台显示器或者笔记本电脑，供平台使用者进行训练或者工程开发，平台其他部分用于需要水平放置的电气设备灵活固定。工业网络培训平台总设计高度1850mm，高度适合被培训人员进行设备的安装与调试操作。

3.2 培训平台的功能设计

基于ProFibus总线的工业网络培训平台能自由装配各种常用的自动化设备，实现相互之间的组网和灵活控制，能满足技术人员对“工业网络技术”、“现场总线技术”、“PLC技术”和“组态监控技术”等自动化理论与实践知识的需求，可以应用于相关行业技术培训和自动化技术应用开发。

基于ProFibus总线的工业网络培训平台主要的功能有：

（1）西门子S7-200与S7-300 PLC的选型与功能模块配置；（2）西门子S7-200与S7-300 PLC的编程与接线训练；（3）基于西门子PLC的Profibus工业控制网络组建训练；（4）变频器参数设置与外部接线训练；（5）变频器接入Profibus现场总线训练；（6）触摸屏使用技术训练；（7）组态监控技术使用训练；（8）工业以太网组建训练

除此以外，由于平台的新颖设计，使用人员可以根据需要配置各种I/O设备，例如按钮、指示灯、接触器、电机等。能实施从设备选型、电气元件布局、安装接线、程序设计调试到设备运行维护的一个完整的工程实践训练。使被培训的人员能将抽象的理论知识迅速与实践相结合，实现工程技术性人才的培养。

4 结语

设计的基于ProFibus总线的工业网络培训平台目前已经应用于邢台兴泰发电有限公司、邢台市泰康高新技术有限公司等企业的职工技能培训中，培训效果良好。

另外设备开发是一个很难的技术工作，特别是现在工业网络设备种类多，使用行业广泛，没有完全成熟和值得大面积推广的成熟设备，这就需要我们坚持不懈的进行研究与实践，最终开发出能够立足于区域经济，具有行业特色，满足职业培训、技能鉴定和企业技术开发的训练平台。

参考文献

[1] 陶权.高职工业控制PROFIBUS现场总线网络实训平台的研发.化工职业技术教育，2010年第4期.

[2] 谢彤.基于以太网与现场总线的自动化实训系统研究与实现.北京邮电大学，2009年.硕士论文.

[3] 马俊朋，李延频，陈德新.基于总线的工业网络控制实验台的设计.许昌学院报，2006年02期.

科研项目：邢台市科技局项目（编号：2012ZC017）：基于ProFibus总线的工业网络培训平台研发