"追求技術(shù)進步、服務(wù)科教興國、支持教育事業(yè)"
可編程控制器（西門子）綜合實訓(xùn)室
設(shè)備名：可編程控制器綜合實訓(xùn)系統(tǒng)
一、總體要求
1.可編程控制器綜合實訓(xùn)裝置能完成《可編程控制器技術(shù)》、《電氣及PLC控制技術(shù)》、《PLC及其應(yīng)用》、《變頻調(diào)速技術(shù)》、《現(xiàn)場總線控制技術(shù)》等課程的實驗教學(xué)、實操技能培訓(xùn)與實訓(xùn)技能鑒定考核。
2.采用積木組合式結(jié)構(gòu)，所有模塊全部按照工業(yè)標準信號進行實訓(xùn)，由簡單的PLC基本指令開始，如更深層次的高速計數(shù)器、PID運算、步進脈沖定位、變頻器等，組成一套完整的PLC學(xué)習(xí)系統(tǒng)。
3.基本器件采用模塊化結(jié)構(gòu)，使裝置不會隨新技術(shù)、新課題的發(fā)展而淘汰，只需増加核心新部件即可擴展完成新課題的實訓(xùn)，并能實現(xiàn)強-弱電之間、交叉課程之間的互聯(lián)，實現(xiàn)仿真化、信息化、網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)教學(xué)。
4.利用目前典型的可編程控制器及總線技術(shù)完成對工業(yè)生產(chǎn)中模擬對象、實物模型中的邏輯、模擬、過程、運動等的控制實訓(xùn)，完成學(xué)生認知、設(shè)計、安裝、調(diào)試、檢修等多種技能實訓(xùn)。實訓(xùn)對象要求實物教學(xué)，接近工業(yè)現(xiàn)場的實際應(yīng)用，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)樂趣，使學(xué)生很快就能適應(yīng)現(xiàn)場的工作。
二、裝置特點
1、采用積木組合式結(jié)構(gòu)，含開關(guān)量、模擬量、變頻調(diào)速、觸摸彩屏、總線通信模塊等，配套組態(tài)監(jiān)控軟件、仿真實訓(xùn)軟件，實現(xiàn)仿真化、信息化、網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)教學(xué)，體現(xiàn)實訓(xùn)教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)性和系統(tǒng)性。
2、項目實訓(xùn)模塊：利用目前典型的可編程控制器及總線技術(shù)完成對工業(yè)生產(chǎn)中模擬對象，實物模型中的邏輯、模擬、過程、運動等的控制實訓(xùn)，完成學(xué)生認知、設(shè)計、安裝、調(diào)試、檢修等多種技能實訓(xùn)。PLC實訓(xùn)對象形像逼真，接近工業(yè)現(xiàn)場的實際應(yīng)用，通過本實驗裝置的訓(xùn)練，學(xué)生很快就能適應(yīng)現(xiàn)場的工作。
3．采用西門子S7-1200系列可編程控制器，功能強大，性能優(yōu)越，采用模塊化設(shè)計，組合靈活。
4．采變頻器，功能廣泛，動態(tài)響應(yīng)高，驅(qū)動性能高。
5. 采用工業(yè)及7寸觸摸屏，兼容性強，畫面編輯功能強，圖庫豐富，滿足日常教學(xué)需求和工業(yè)控制要求。
6、多種通信方式：通過以太網(wǎng)總線，將實訓(xùn)裝置（從站）PLC和主站PLC進行以太網(wǎng)主從通信。PLC與觸摸屏實現(xiàn)1：N通信，觸摸屏畫面可實時監(jiān)控PLC系統(tǒng)運行狀態(tài)和控制PLC系統(tǒng)。
三、技術(shù)性能
1、輸入電源：三相四線（或三相五線）～380V±10% 50Hz
2、工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%(25℃) 海拔<400m
3、裝置容量：＜0.5KVA
4、重 量：＜110Kg
5、外形尺寸：1600mm×750mm×1600mm
6、安全保護：具有漏電壓、漏電流保護裝置，安全符合國家標準
四、實訓(xùn)裝置的基本配置及功能
實訓(xùn)裝置由控制屏、實訓(xùn)桌、主機實訓(xùn)組件、實訓(xùn)模塊（含豐富的工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備模擬實訓(xùn)對象）、變頻器掛箱、觸摸屏掛箱、交直流電機、總線單元、等組成。
（一）控制屏（鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，鋁質(zhì)面板）
1、交流電源控制單元
三相四線380V交流電源經(jīng)空氣開關(guān)后給裝置供電，電網(wǎng)電壓表監(jiān)控電網(wǎng)電壓，設(shè)有帶燈保險絲保護，控制屏的供電由鑰匙開關(guān)和啟停開關(guān)控制，同時具有漏電告警指示及告警復(fù)位。
提供三相四線380V、單相220V電源各一組，由啟停開關(guān)控制輸出，并設(shè)有保險絲保護。
（二）基于物聯(lián)網(wǎng)實驗室安全用電智能控制系統(tǒng)
1、特點
當(dāng)智能控制系統(tǒng)檢測到有漏電或觸電情景出現(xiàn)時，智能控制系統(tǒng)在0.1秒斷開連接，保證人身和財產(chǎn)安全；智能控制系統(tǒng)本身有故障指示燈，用戶可根據(jù)智能控制系統(tǒng)故障指示燈顯示判斷出當(dāng)前故障狀態(tài)，便于處理；智能控制系統(tǒng)有掛鎖功能，需要檢修時，在掛鎖位置上鎖，★防止他人上電，檢修更安全。可以采集現(xiàn)場輸出型裝置數(shù)據(jù)，通過多種物聯(lián)網(wǎng)通信方式上傳至云端，實現(xiàn)本地設(shè)備的遠程監(jiān)控。
2、功能
基于物聯(lián)網(wǎng)實驗室安全用電智能控制系統(tǒng)，可進行用電數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計、存儲、分析、查詢等。運用前端數(shù)據(jù)可視化技術(shù)將實時的用電數(shù)據(jù)展示在平臺上，并以圖表的形式提供可視化的用電信息查詢功能；運用數(shù)據(jù)庫技術(shù)實時監(jiān)測用電設(shè)備和線路運行狀況，對異常狀況及時告警，從而預(yù)防電氣火災(zāi)；運用用電系統(tǒng)故障定位技術(shù)及時發(fā)現(xiàn)并精準定位用電故障點，自動生成故障報告，協(xié)助用戶第一時間修復(fù)用電系統(tǒng)故障；運用電能質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)實時分析和評估電能質(zhì)量問題，并提供定制化的治理方案，協(xié)助用戶獲得優(yōu)質(zhì)電能；運用大數(shù)據(jù)技術(shù)和行業(yè)數(shù)學(xué)模型統(tǒng)計、分析并挖掘基礎(chǔ)的用電數(shù)據(jù)，基于數(shù)據(jù)發(fā)掘節(jié)能潛力，從而提供能效優(yōu)化方案。滿足用電管理系統(tǒng)可視、安全、可靠、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟的智慧用電模塊需求。
3、基于物聯(lián)網(wǎng)實驗室安全用電智能控制系統(tǒng)由執(zhí)行裝置與網(wǎng)機組成，技術(shù)參數(shù)分別為：
（1）執(zhí)行裝置技術(shù)參數(shù)
（1）極數(shù)：3P+N
（2）脫扣特性：C（5-10）In D（10-14）In
（3）額定電流：In 6A、10A、16A、20A、25A、32A、40A、50A、63A
（4）額定電壓：Ue AC 230V/400V
（5）額定頻率f：50Hz
（6）額定短路分斷能力：Icu10kA
（7）殼架等級額定電流：Inm63A
（8）缺相保護：設(shè)備防燒毀保護模式
（9）漏電保護：元器件損壞保護模式
（10）過載保護：電流過大防燒毀模式
（11）短路保護：碰線防燒毀模式
（12）掛鎖保護：便于維修安全
（13）過溫保護：可監(jiān)測線路溫度
（14）過欠壓保護：防止造成人身事故和機械設(shè)備損壞
（15）漏電或觸電時0.1秒斷開
（16）故障指示燈，便于查看工作狀態(tài)
★（17）掛鎖功能，檢修更方便
（2）網(wǎng)機技術(shù)參數(shù)
（1）內(nèi)置STM32F103C8T6主控芯片
（2）外置8M無源晶振
（3）采用SP3485作為485通信芯片
（4）485防浪涌保護
（5）標準RS485接口，可直接串口設(shè)備
（6）智能型數(shù)據(jù)終端，便捷實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能
★（7）提供強大的中心管理軟件，方便設(shè)備管理
★（8）提供便捷的軟件升級和固件更新服務(wù)
★（9）提供數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)備份，方便查看歷史數(shù)據(jù)
（10）尺寸：89mm*67.5mm*20.5mm
（11）重量：70g
（12）電源：AC220V
（13）功耗：1.5W
（14）工作溫度：-25℃ - +70℃
（15）工作濕度：95%
（16）WiFi版最大下行傳輸速率：64kbps
（17）WiFi版最大上行傳輸速率：32kbps
提供有效、權(quán)威的證明文件，證實該產(chǎn)品的可靠、安全、先進性。
4、主機實訓(xùn)組件
西門子1200PLC(CPU1214C,DC/DC/DC）主機，集成數(shù)字量I/O（14路數(shù)字量輸入/10路數(shù)字量輸出）、RS-485通信口；數(shù)字量模塊SM1223(8路數(shù)字輸入/8路數(shù)字輸出），模擬量模塊SM1234(4路模擬量輸入/2路模擬量輸出），含有以太網(wǎng)通信；所有端口全部引到面板，對應(yīng)標識絲印清晰易懂，具有I/O并口擴展接口功能，配套下載和通信線配套編程電纜。
5.變頻器組件
配置西門子V20變頻器，功率0.37kW，帶有RS485通信接口及操作面板。
6.觸摸屏實訓(xùn)組件
西門子觸摸屏KTP700 基本版， 精簡面板， 按鍵式/觸摸式操作， 7" TFT 顯示屏，65536 顏色， PROFINET 接口，集成以太網(wǎng)口和 USB口
5、伺服驅(qū)動器模塊
西門子V90伺服驅(qū)動器，輸入電壓：200-240V；功率：200W；防護等級:IP20；常規(guī)通用接口，配套西門子 SIMOTICS S-1FL6,低慣性,200W,3000轉(zhuǎn),0.32N*m。
（二）實訓(xùn)掛箱
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序號 |
編號 |
控制對象實訓(xùn)模塊 |
實訓(xùn)教學(xué)目標 |
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1 |
SX1 |
搶答器/音樂噴泉 |
通過對搶答系統(tǒng)中各組人員搶答時序的監(jiān)視和控制，掌握條件判斷控制指令的編寫方法；通過對音樂噴泉控制系統(tǒng)中“水流”及音樂的循環(huán)控制，掌握循環(huán)指令的編寫方法。 |
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2 |
SX2 |
裝配流水線/十字路口交通燈 |
通過對“生產(chǎn)流水線”順序加工過程及十字路口交通燈路況信號控制，掌握順序控制指令的編寫方法。 |
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3 |
SX3 |
水塔水位/天塔之光 |
通過對“水塔水位”和“儲水池水位”變化過程的判斷，了解簡單邏輯控制指令的編寫方法。通過對天塔之光閃亮過程的移位控制，掌握移位寄存器指令的編寫方法。 |
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4 |
SX4 |
自動送料裝車/四節(jié)傳送帶 |
通過對傳送帶啟停、傳送狀態(tài)的控制和對貨物在自動送料裝車系統(tǒng)中流向、流量的控制，掌握較復(fù)雜邏輯控制指令的編寫方法。 |
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5 |
SX5 |
多種液體混合裝置 |
通過對“液體混合裝置”中不同液體比例及液體混合時攪拌時間的控制，掌握條件判斷指令及各種不同類型的定時器指令的編寫方法。 |
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6 |
SX6 |
自動售貨機 |
通過用用戶投幣數(shù)目的識別和自動售貨機中各種“貨物”的進出控制，掌握各種計數(shù)器指令及比較輸出指令的編寫方法。 |
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7 |
SX7 |
自控軋鋼機/郵件分揀機 |
通過對自控軋鋼機和郵件分揀機材料（“鋼錠“郵件”）來料數(shù)量、來料類別識別及對各種執(zhí)行器（例如“電機”）啟停時序的控制，掌握數(shù)值運算指令及中斷指令的編寫方法。 |
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8 |
SX8 |
機械手控制/自控成型機 |
通過對機械手停留“位置“及自控成型機各方向“液缸位置”的控制，掌握一個完整工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)中的較簡單邏輯控制程序的編寫能力。 |
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9 |
SX9 |
加工中心 |
通過對加工中心中各方向“電機”運行方向及“刀庫”進出刀、換刀過程的控制，掌握一個完整工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)中的較復(fù)雜邏輯控制的編寫能力。 |
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10 |
SX10 |
四層電梯 |
通過對一個完整的四層電梯模型的綜合控制，初步掌握PLC控制系統(tǒng)的分析、I/O分配、設(shè)計I/O接線圖、接線、編程、調(diào)試等工作過程的綜合知識。 |
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11 |
SX11 |
步進電機/直線運動：（實物）步進電機系統(tǒng)由驅(qū)動電路、步進電機、刻度盤、指針等組成； 直線運動系統(tǒng)由電機、同步帶、光電傳感器、導(dǎo)軌、移動塊等組成。 |
通過利用PLC對步進電機及直線運動實物模塊的控制，初步了解步進電機方向、拍數(shù)的控制及直線運動檢測、定位控制。 |
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12 |
SX12 |
自動洗衣機/電鍍生產(chǎn)線 |
通過對洗衣機進出水時間、洗滌流程及電鍍生產(chǎn)線中物塊侵入不同溶液的時間、方式、先后順序的控制，掌握多點PLC控制系統(tǒng)的綜合應(yīng)用能力。 |
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13 |
SX13 |
直流電機控制/溫度控制(模擬量控制) |
通過對直流電機系統(tǒng)中脈沖信號采集、轉(zhuǎn)速控制(電壓量)及溫度控制系統(tǒng)中的溫度參數(shù)的控制，掌握高速計數(shù)器指令、模擬量處理指令、PID指令的使用。 |
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14 |
BP1 |
變頻器實訓(xùn)組件：配置西門子V20變頻器 |
初步具有綜合應(yīng)用變頻器的能力，了解變頻調(diào)速在實際中的應(yīng)用，掌握變頻器調(diào)速技術(shù)及PLC綜合控制技術(shù)。 |
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15 |
CM1 |
觸摸屏實訓(xùn)組件：西門子觸摸屏（KTP700）
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了解工業(yè)觸摸屏的功能及使用方法、掌握與PLC之間的通信知識，并掌握復(fù)位、置位、交替等功能鍵、圖形（曲線）顯示、動態(tài)畫面跟蹤在觸摸屏中的實現(xiàn)方法。 |
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16 |
WK2 |
網(wǎng)孔板 |
學(xué)會電氣控制系統(tǒng)中各元器件的布局規(guī)劃、安裝、調(diào)試過程知識。 |
（三）．低壓電氣實驗?zāi)K
交流接觸器（帶輔助觸點2常開2常閉）3只；時間繼電器1只，常開常閉復(fù)合按鈕（紅綠黑）3個；漏電斷路器1只，3P熔斷器底座（配4A熔芯）1只，2P熔斷器底座（配2A熔芯 )1只，熱繼電器1個。掌握一般強電系統(tǒng)的安裝和調(diào)試工作過程知識，實現(xiàn)PLC方式的電機典型運行控制；掌握安裝和調(diào)試PLC電氣控制系統(tǒng)的有關(guān)知識。
（三）實訓(xùn)桌、椅
實訓(xùn)桌為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，桌面為防火、防水、耐磨高密度板；左右設(shè)有兩個大抽屜（帶鎖），用于放置工具及資料，電腦桌聯(lián)體設(shè)計，造型美觀大方。每臺實驗桌配備兩張小凳子。
（四）智能倉儲控制模型
1）系統(tǒng)概述
可供學(xué)生完成直流電機控制、步進電機控制、伺服電機控制、PLC指令訓(xùn)練、位控訓(xùn)練、傳感器檢測技術(shù)等方面的實訓(xùn)實習(xí)、課程設(shè)計的使用。
基本功能：
（1）將貨物送到指定位置（由操作員指定的位置）
（2）自動將貨物送到某一位置（由PLC判定位置）
（3）將某一倉庫的貨物取出（由操作員指定位置）
（4）自動取出某一倉庫的貨物（由PLC判定位置）
（5）能夠?qū)崿F(xiàn)低速啟動-變速運行-低速停車的功能
2）產(chǎn)品特點
1、該裝置由立體倉庫主體、接口電路所組成。立體車庫主體由底盤、三層十倉位庫體、傳動機械及電氣控制等四部分組成。
2、模型的傳動機械部分采用滾珠絲杠、滑軌、普通絲杠等機械元件組成，采用步進電機作為拖動元件。
3、該模型倉庫庫體由三層十個倉位組成，由PLC編程實現(xiàn)X、Y、Z軸位置控制，可完成倉庫車模的自動或手動存取。
1）采用可編程邏輯器件，實現(xiàn)X、Y、Z軸的限位保護、互鎖保護，確保了學(xué)生在誤操作時不損壞系統(tǒng)硬件。
2）開放式接口設(shè)計，適宜技能實訓(xùn)使用。
3）通過傳感器信號采集，PLC編程，實現(xiàn)對步進電機及直流電機進行復(fù)雜的位置控制、時序邏輯控制及上位機監(jiān)控等功能。
4）采用滾珠絲杠、直線導(dǎo)軌、普通絲杠作為傳動裝置。
5) 輸入電壓：AC 200V-240V （帶保護地三芯插座）、耗電量<250W。
橫軸位移Lh ＝290mm
縱軸位移Lv ＝290mm
重復(fù)精度：0.1mm
4、外形尺寸：600×450×600mm(L×W×H)
（五）三相鼠籠式異步電動機 （380V）
三相異步電動機，380V/△接法，轉(zhuǎn)速1400轉(zhuǎn)/min，功率90W，頻率50HZ，絕緣等級E級。
五、實訓(xùn)項目
（一）PLC基本技能實訓(xùn)
1.PLC認知實訓(xùn)（軟硬件結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組成、基本指令練習(xí)、接線、編程下載等）
3.PLC仿真實訓(xùn)
（二）PLC模擬控制應(yīng)用實訓(xùn)
4.數(shù)碼顯示控制
5.搶答器控制（優(yōu)先級、數(shù)值運算，具有聲效功能）
6.天塔之光控制（閃爍、發(fā)射、流水型）
7.音樂噴泉控制（具有聲效功能）
8.十字路口交通燈控制
9.水塔水位控制
10.自動送料裝車系統(tǒng)控制
11.四層電梯控制（實物）
12.裝配流水線控制
13.多種液體混合裝置控制
14.自控成型機控制
15全自動洗衣機控制（具有聲效功能）
16.電鍍生產(chǎn)線控制
17.自控軋鋼機控制
18.郵件分揀機控制
19.自動售貨機控制
20.機械手控制
21.加工中心控制（實物）
（三）PLC實物控制實訓(xùn)
1.直線運動
2.步進電機運動控制
3.直流電機控制
4.溫度控制
（四）PLC高級技能實訓(xùn)（設(shè)計、安裝、調(diào)試及檢修）
1.三相電機點動控制
2.三相電機連續(xù)控制
4.三相電機星三角控制
4.三相電機正反轉(zhuǎn)控制
（五）PLC、變頻器、觸摸屏綜合應(yīng)用技能實訓(xùn)
1.變頻器功能參數(shù)設(shè)置與操作
2.變頻器面板操作與運行
3.變頻器無級調(diào)速
4.外部端子點動控制
5.變頻器控制電機正反轉(zhuǎn)
6.多段速度選擇變頻調(diào)速
7.外部模擬量(電壓/電流）控制方式的變頻調(diào)速
8.PLC控制變頻器外部端子的電機正反轉(zhuǎn)
9.PLC數(shù)字量控制方式的多段速
10.PLC數(shù)字量控制方式的電機降壓啟動
11.PLC控制變頻器外部端子的電機運行時間控制
12. 基于PLC模擬量控制變頻開環(huán)調(diào)速
13. 基于觸摸屏控制方式的基本指令編程練習(xí)
14. 觸摸屏畫面等級設(shè)置及操作
15. 觸摸屏畫面切換操作
16. 基于觸摸屏控制方式的LED控制
17. 基于觸摸屏控制方式的電機運行時間控制
18. 基于觸摸屏控制方式的搶答器控制
19. 基于觸摸屏控制方式的四節(jié)傳送帶控制
20. 基于觸摸屏控制方式的運料小車控制
21. 基于觸摸屏控制方式的自動供水控制
22. 基于觸摸屏控制方式的多段速控制
六、配置：
|
名 稱 |
型 號 |
數(shù)量 |
單 位 |
|
實驗屏 |
|
1 |
臺 |
|
電源控制屏 |
|
1 |
臺 |
|
實驗桌 |
|
1 |
張 |
|
學(xué)生凳 |
|
2 |
張 |
|
PLC主機 |
CPU1214C DC/DC/DC + SM1223 + SM1234 |
1 |
套 |
|
通訊電纜 |
網(wǎng)線 |
2 |
條 |
|
實驗掛箱 |
搶答器/音樂噴泉 |
1 |
塊 |
|
裝配流水線/十字路口交通燈 |
1 |
塊 |
|
|
水塔水位/天塔之光 |
1 |
塊 |
|
|
自動送料裝車/四節(jié)傳送帶 |
1 |
塊 |
|
|
多種液體混合裝置 |
1 |
塊 |
|
|
自動售貨機 |
1 |
塊 |
|
|
自控軋鋼機/郵件分揀機 |
1 |
塊 |
|
|
機械手控制/自控成型機 |
1 |
塊 |
|
|
加工中心 |
1 |
塊 |
|
|
四層電梯 |
1 |
塊 |
|
|
步進電機/直線運動 |
1 |
塊 |
|
|
溫度控制/直流電機控制 |
1 |
塊 |
|
|
自動洗衣機/電鍍生產(chǎn)線 |
1 |
塊 |
|
|
變頻器實訓(xùn)掛箱（V20）0.37KW |
1 |
塊 |
|
|
伺服掛箱 |
1 |
臺 |
|
|
觸摸屏實驗箱 |
1 |
塊 |
|
|
三相異步電機 |
|
1 |
臺 |
|
軟件 |
演示板原程序及西門子編程軟件 |
1 |
套 |
|
觸摸屏編程軟件 |
1 |
套 |
|
|
說明書 |
實驗指導(dǎo) |
1 |
冊 |
|
連接線 |
實驗連接線50cm自鎖線 |
50 |
條 |
|
15cm自鎖線 |
10 |
條 |
|
|
智能倉儲控制模型 |
|
1 |
套 |
|
低壓電氣實驗?zāi)K |
|
1 |
套 |
|
網(wǎng)孔板 |
|
1 |
套 |
|
教學(xué)資源包 |
見附件 |
1 |
套 |
