CN101419765A

CN101419765A - 一种测控系统综合实验装置

Info

Publication number: CN101419765A
Application number: CNA2008102187996A
Authority: CN
Inventors: 黎勉; 叶建辉; 查晓春; 陈益民
Original assignee: Guangdong University of Technology
Current assignee: Guangdong University of Technology
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2009-04-29

Abstract

本发明是一种测控系统综合实验装置。包括可编程控制器、液压系统、工作电机、加载电机、模数转换器、传感器、接触器、中间继电器、数码显示板，其中工作电机与液压系统的驱动泵连接，装在液压系统中的传感器的信号输出端通过模数转换器与可编程控制器的输入接口连接，可编程控制器的输出接口通过中间继电器及接触器与加载电机连接，可编程控制器的输出接口还连接有数码显示板。本发明将三门课程的实验设备综合在同一套装置上，最大程度地降低了单课程实验设备的投入，大大提高了设备利用率，节省成本和场地。另外，学生反复在同一实验装置上做不同的试验，既减少了对实验装置了解熟悉的时间，还起到温故知新的效果，更能够感触到不同学科之间的联系。

Description

一种测控系统综合实验装置

技术领域

本发明是一种测控系统综合实验装置，属于实验装置的改造技术。

背景技术

目前的实验装置大多为单一课程的实验而设置，如大学工科中设置的《流体传动与控制》、《机电传动控制技术》、《可编程控制器原理与应用》三门课程，其实验装置所用的设备重复，如《流体传动与控制》课程的实验装置需要电机、开关、按钮、压力、流量、转速传感器；《机电传动控制技术》和《可编程控制器原理与应用》课程的实验装置也需要电机、开关、按钮、转速传感器；同时《机电传动控制技术》课程的实验需要加载装置，《可编程控制器原理与应用》课程的实验需要控制对象。另外，各实验装置利用率低，且各课程的实验装置缺乏课程间的联系，且较多停留在科学原理的验证层面，与实际应用脱节，难以引起学生的学习兴趣。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种最大程度地降低了单课程实验设备的投入，大大提高了设备利用率的测控系统综合实验装置。本发明节省了成本和场地，更使学生能够感触到不同学科之间的联系。

本发明的技术方案是：包括有可编程控制器、液压系统、工作电机、加载电机、模数转换器、传感器、接触器、中间继电器、数码显示板，其中工作电机与液压系统的驱动泵连接，装在液压系统中的传感器的信号输出端通过模数转换器与可编程控制器的输入接口连接，可编程控制器的输出接口通过中间继电器及接触器与加载电机连接，可编程控制器的输出接口还连接有数码显示板。

上述可编程控制器的输出接口通过数模转换器连接有数字式多通道存储示波器。

上述接触器还连接有控制按钮。

上述可编程控制器的输出接口通过数模转换器还连接有变频器，变频器与工作电机连接。

上述工作电机通过旋转编码器与可编程控制器的输入接口连接及与变频器连接。

上述可编程控制器的通讯接口还连接有人机界面。

上述可编程控制器的输入接口还连接有计算机。

上述可编程控制器的输入接口还连接有拨码开关。

上述传感器包括有流量传感器、压力传感器、速度传感器、位移传感器、振动传感器、温度传感器。

上述接触器为交流接触器；上述中间继电器还连接有指示灯，液压系统包括有活塞缸及控制阀、压力表。

本发明把实验内容相关的《流体传动与控制》、《机电传动控制技术》、《可编程控制器原理与应用》三门课程的实验综合在一台实验装置上，把原来单一为《流体传动与控制》课程实验服务的设备，改造为一个面向相关专业的综合实验装置，并利用PLC解决《流体传动与控制》课程实验各物理量的自动检测和智能控制问题，用液压传动装置解决《可编程控制器原理与应用》课程实验输入和输出无实际对象以及《机电传动控制技术》课程实验没有驱动目标、没有负载等问题。将三门课程的实验设备整合成一套综合装置，极大地提高了设备的利用率，节省成本和场地。同时，学生反复在同一实验装置上做不同课程的实验，还可减少对实验装置的了解熟悉时间，起到温故知新的效果，更能够使学生感触到不同学科之间的联系，对提高学生综合知识的实际应用能力起到了积极的作用。

本发明的实验装置除了能为相关专业开出《流体传动与控制》、《机电传动控制技术》、《可编程控制器原理与应用》三门课程的全部实验外，与其它同类产品相比还有如下特点：

1、节省成本、节约场地、提高设备利用率。

相关课程实验设备互为支持，既解决了《流体传动与控制》课程实验各物理量的自动检测问题，又解决了《可编程控制器原理与应用》课程实验的输入输出没有实际对象、《机电传动控制技术》课程实验没有控制对象、《传感器原理》课程实验没有检测对象等问题，一举多得，相得益彰。

2、减少学生对实验装置的了解熟悉时间，提高实验效率。

由于在同一实验装置上可以完成多门课程的实验，学生在前面的课程实验中已接触过该装置，因此在做后续课程实验时，就可以将更多的时间有效地应用于实际实验过程，从而提高了实验效率。

3、加深对前面课程内容的了解，起巩固复习作用；

后续课程的实验需要应用前面实验的内容，表面步骤相同，实质要求不同。如《流体传动与控制》课程实验中的“改变油泵转速调速”与《机电传动控制技术》课程实验中的“变频调速特性”内容所操作的步骤相近，但要求不同，前者关心的是活塞杆的运动速度变化特点，而后者的着眼点则是电机的转速变化。形式上后者可视为前者的复习，循序渐进，起温故而知新之效。三门课程的实验做下来，经过反复强化，学生对应用PLC对机电设备进行自动控制和检测就有较系统的印象和体会。

4、真刀真枪，更接近工程实际。

由于变频器是一个较强的干扰源，很容易对其它设备，特别是检测设备产生干扰，液压的压力脉动一般较大，检测样本不稳定，因此与其它同类产品相比更接近工程实际问题。

5、体现学科之间的内在联系，有利于提高学生综合知识应用的能力，拓宽学生的视野。

6、一物多用。

除了可作上述三门课程的教学实验及传感器应用实例外，还可供课程设计、毕业设计及其它相近专业教学实验使用。同时也可作为高年级学生《科研训练》及研究生培养等二次开发平台。

本发明实验装置体现了课程特征和专业特色，对提高学生综合知识的实际应用能力起到了积极的作用。该实验装置特别适合测控技术与仪器专业的学生使用，也适用于其他开设上述课程的专业，如机电一体化、轻工机械等专业。对学生人数不多，又缺乏实验场地的学校尤为合适。本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的测控系统综合实验装置。

附图说明

图1为本发明的原理框图。

具体实施方式

实施例：

本发明的结构示意图如图1所示，包括有可编程控制器1、液压系统2、工作电机3、加载电机4、模数转换器6、传感器8、接触器10、中间继电器11、数码显示板12，其中工作电机3与液压系统2的驱动泵连接，装在液压系统中的传感器8的信号输出端通过模数转换器6与可编程控制器1的输入接口连接，可编程控制器1的输出接口通过中间继电器11及接触器10与加载电机4连接，可编程控制器1的输出接口还连接有数码显示板12。

上述可编程控制器1的输出接口通过数模转换器7连接有数字式多通道存储示波器13。

上述接触器10还连接有控制按钮9。

上述可编程控制器1的输出接口通过数模转换器7还连接有变频器5，变频器5与工作电机3连接。

上述工作电机1通过旋转编码器17与可编程控制器1的输入接口连接及与变频器5连接。

上述可编程控制器1的通讯接口还连接有人机界面14。

上述可编程控制器1的输入接口还连接有计算机15。

上述可编程控制器1的输入接口还连接有拨码开关16。

上述传感器8包括有流量传感器、压力传感器、速度传感器、位移传感器、振动传感器、温度传感器。

上述接触器10为交流接触器；上述中间继电器11还连接有指示灯18，液压系统2包括有活塞缸19及控制阀、压力表。

本发明在使用时，由如下三大实验模块组成：

1、《液压传动与控制》实验模块

《液压传动与控制》实验模块由泵站、变频器、工作电机(含旋转编码器)、加载电机、各种传感器(如方向、压力、流量控制阀、流量、压力、速度、位移、振动、温度等传感器)、控制按钮、压力表等组成。可完成本课程的<液压泵的特性实验>、<节流调速性能实验>。同时作为《机电传动控制技术》、《可编程控制器原理与应用》课程实验的检测、控制对象。各实验的实验步骤及实验原理参考现有实验的实验步骤及实验原理。

2、《机电传动控制技术》实验模块

《机电传动控制技术》实验模块由交流接触器、中间继电器、时间继电器、电源开关、熔断器、指示灯、控制按钮、变频器、交流电机等组成。可完成本课程的<继电器-接触器逻辑电路设计>、<交流变频调速实验>、<异步电机变频调速机械特性>、<机电传动综合应用演示>等实验。同时作为《可编程控制器原理与应用》、《液压传动与控制》课程实验的控制手段和对象。各实验的实验步骤及实验原理参考现有实验的实验步骤及实验原理。

3、《可编程控制器原理与应用》实验模块

《可编程控制器原理与应用》实验模块由可编程控制器(三菱FX2n-64MT)及其扩展模块A/D、D/A，人机界面、控制按钮、(模拟PLC输入的)开关、拨码盘、中间继电器、数码显示板、各种传感器(如流量、压力、速度、位移、振动、温度等传感器)、变频器、工作电机、数字式多通道存储示波器等组成。可完成本课程的<基本指令应用>、<顺控指令应用>、<功能指令应用>、<功能模块应用>实验。同时作为《机电传动控制技术》、《液压传动与控制》课程实验的智能控制与数据显示系统。各实验的实验步骤及实验原理参考现有实验的实验步骤及实验原理。

此外，在此综合实验装置上，可以完成《传感器原理及应用》课程的<常规传感器应用>、<先进传感器应用>实验；配置上数据采集卡后，还可以完成《LabVIEW虚拟仪器》课程基于测控系统的相关实验；本装置还选配了电量传感器和运动控制单元(FX2n-20GM)。该综合装置不是一般的模拟装置，而是1:1的真实工业控制装置。其综合了《流体传动与控制》、《机电传动控制技术》、《可编程控制器原理与应用》、《传感器原理及应用》、《自动控制原理》、《检测技术》、《计算机技术》等多门学科的知识、相互相承。除了面向常规课程实验，还可供高年级学生的<科研训练>、<毕业设计>及研究生培养等教学环节使用。

Claims

1、一种测控系统综合实验装置，其特征在于包括有可编程控制器(1)、液压系统(2)、工作电机(3)、加载电机(4)、模数转换器(6)、传感器(8)、接触器(10)、中间继电器(11)、数码显示板(12)，其中工作电机(3)与液压系统(2)的驱动泵连接，装在液压系统中的传感器(8)的信号输出端通过模数转换器(6)与可编程控制器(1)的输入接口连接，可编程控制器(1)的输出接口通过中间继电器(11)及接触器(10)与加载电机(4)连接，可编程控制器(1)的输出接口还连接有数码显示板(12)。

2、根据权利要求1所述的测控系统综合实验装置，其特征在于上述可编程控制器(1)的输出接口通过数模转换器(7)连接有数字式多通道存储示波器(13)。

3、根据权利要求1所述的测控系统综合实验装置，其特征在于上述接触器(10)还连接有控制按钮(9)。

4、根据权利要求1所述的测控系统综合实验装置，其特征在于上述可编程控制器(1)的输出接口通过数模转换器(7)还连接有变频器(5)，变频器(5)与工作电机(3)连接。

5、根据权利要求4所述的测控系统综合实验装置，其特征在于上述工作电机(1)通过旋转编码器(17)与可编程控制器(1)的输入接口连接及与变频器(5)连接。

6、根据权利要求1所述的测控系统综合实验装置，其特征在于上述可编程控制器(1)的通讯接口还连接有人机界面(14)。

7、根据权利要求1所述的测控系统综合实验装置，其特征在于上述可编程控制器(1)的输入接口还连接有计算机(15)。

8、根据权利要求1所述的测控系统综合实验装置，其特征在于上述可编程控制器(1)的输入接口还连接有拨码开关(16)。

9、根据权利要求1至8任一项所述的测控系统综合实验装置，其特征在于上述传感器(8)包括有流量传感器、压力传感器、速度传感器、位移传感器、振动传感器、温度传感器。

10、根据权利要9所述的测控系统综合实验装置，其特征在于上述接触器(10)为交流接触器；上述中间继电器(11)还连接有指示灯(18)，液压系统(2)包括有活塞缸(19)及控制阀、压力表。