CN102136215A

CN102136215A - 模块化检测与控制仪表综合实训装置

Info

Publication number: CN102136215A
Application number: CN 201110076824
Authority: CN
Inventors: 郭凯志; 王永红
Original assignee: Nanjing College of Chemical Technology
Current assignee: Nanjing College of Chemical Technology
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2011-07-27

Abstract

本发明公开了一种模块化检测与控制仪表综合实训装置，包括实训操作台和连接线，其特征在于：还包括一个以上的实训单元，所述每个实训单元中包括若干实训元器件，所述每个实训元器件均安装在标准尺寸的铁盒中构成独立模块，所述各模块安装在实训操作台面板上的相应安装架内，所述各模块通过插接线方式和端子排接线方式相互连接。本发明提供了一种可以自由组合且能够全面、系统地对学生进行检测与控制仪表的实验、实训和技能培训。它借助于实训内容的灵活组合和多样性，实现对学生创造性思维培养，为强化学生的动手能力的培养创造条件，是一种创新性强的新型自动化仪表和控制系统的实训装置。

Description

模块化检测与控制仪表综合实训装置

技术领域

本发明涉及一种自动化及仪表专业教学实训装置，具体地讲就是对自动化专业、计算机控制技术专业、仪表专业的学员及从事相关行业的企业职工进行技能培训和考核的装置。

背景技术

我国高等院校及各类职业院校自动化专业都开设有自动化仪表课程，由于该课程实践性强，如何培养学生学习兴趣，提高教学效果，利用理论知识指导实训，提高学生解决实际问题的动手能力，全面掌握相关课程的实践本领，是目前急需解决的问题。目前，国内各院校为此配置的实训设备较繁杂，实训内容难以达到教学要求，主要体现在以下几个方面：

1、实训内容和设备单一、设备分散。自动化仪表包含传感器、检测、显示、记录、控制、执行、报警等大类，目前的实验装置只是对其中的部分进行实训，缺乏系统性和全面性，使学生难以建立自动化仪表和系统的全面概念，掌握的知识片面。

2、更换实训内容不灵活、不方便。由于设备摆放分散，造成在进行不同的实训时，老师要不停地搬动、更换仪表和设备，不仅使老师的工作量加大，还会给设备带来不安全，实训场所显得零乱、不整齐。

3、实训过程中，仪表损坏严重。学生采用螺丝刀对仪表后接端子接线，一般4个班级的实训就会造成端子损坏，严重时是仪表报废，造成损失。

4、设备和人身安全存在隐患。设备和仪表均通有强电，由于这些仪器放置在实验桌上，其接线裸露在外，稍有不慎，就会造成学生触电事故。

5、标准仪器不能共享。由于实训项目的分散性，在进行不同项目实训时，标准仪器不能共用，造成资源浪费，利用率低。

发明内容

为解决上述存在的问题，本发明人经过长时间的研究和实验研制了本检测与控制仪表综合实训装置。本发明的目的在于提供一种可以自由组合且能够全面、系统地对学生进行检测与控制仪表的实验、实训和技能培训。它借助于实训内容的灵活组合和多样性，实现对学生创造性思维培养，为强化学生的动手能力的培养创造条件，是一种创新性强的新型自动化仪表和控制系统的实训装置。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种模块化检测与控制仪表综合实训装置，包括实训操作台和连接线，其特征在于：还包括一个以上的实训单元，所述每个实训单元中包括若干实训元器件，所述每个实训元器件均安装在标准尺寸的铁盒中构成独立模块，所述各模块安装在实训操作台面板上的相应安装架内，所述各模块通过插接线方式和端子排接线方式相互连接。

前述的一种模块化检测与控制仪表综合实训装置，其特征在于：所述各模块正面上均设置有将实训元器件背面连接线连接到模块正面的插接器插孔，同时在各模块正面上还设置有将实训元器件连接线对应连接的接线端子排。

前述的一种模块化检测与控制仪表综合实训装置，其特征在于：所述实训单元包括直流电源单元、标准信号源单元、精密仪表单元、过程仪表单元、气动仪表单元、辅助功能单元、电源控制及设备保护单元、现场仪表单元。

前述的一种模块化检测与控制仪表综合实训装置，其特征在于：所述直流电源单元包括提供直流电压的开关电源和电源分配器；所述电源控制及设备保护单元包括空气开关组、电压表和漏电保护器。

前述的一种模块化检测与控制仪表综合实训装置，其特征在于：所述标准信号源单元能够发出标准电流信号、标准电压信号、标准毫伏信号、标准毫伏信号、标准热电偶信号、标准热电阻信号、标准电阻信号。

前述的一种模块化检测与控制仪表综合实训装置，其特征在于：所述精密仪表单元包括标准毫安表、标准毫伏表、标准电压表。

前述的一种模块化检测与控制仪表综合实训装置，其特征在于：所述过程仪表单元包括温度变送器、智能数显仪、无纸记录仪、智能调节器、操作器、安全栅、闪光报警器。

前述的一种模块化检测与控制仪表综合实训装置，其特征在于：所述气动仪表单元包括空气压缩机、电气转换器、气路、接头、气动定值器和精密压力表。

前述的一种模块化检测与控制仪表综合实训装置，其特征在于：所述辅助功能单元包括计时器、I/V转换器、电动执行器控制模块。

前述的一种模块化检测与控制仪表综合实训装置，其特征在于：所述现场仪表单元包括电动执行器、电气阀门定位器、气动调节阀、差压变送器。

本发明有益效果是;

本发明综合实训装置实训内容齐全，它包含了目前教学中涉及的所有仪表。实训的仪表有：安全栅、差压变送器、温度变送器、压力变送器、流量变送器、显示仪仪表、无纸记录仪表、智能调节器、操作器；电动执行器、气动薄膜调节阀、电气转换器、电气阀门定位器、闪光报警器、压力表。由于仪表均集成在操作台中，实学生更易理解和掌握实训知识，提高实训效率，还大大减少了老师的准备工作量。同时，由于各仪表均有与计算机连接接口，实验数据可以直接传到计算机。

本发明综合实训装置中仪表全部采用模块化结构，每块仪表的引出线均有两种方式，一种是采用插接式，这可以避免频繁地拆接线引起的仪表端子的损坏，同时提高了实训的效率；一种是接线端子排，即将仪表端子与模块上另接的接线端子连接，以便学生进一步的实训要求。这样既可以满足非自动化专业的实验需要、也可满足自动化专业的学生根据实训要求对仪表进行组态和灵活接线的动手能力的训练。减少仪表的损坏，延长仪表的使用寿命。

本发明综合实训装置中仪器和仪表采用的插接连线，避免金属线裸露，也避免了线路短路对仪表和人身造成伤害。

本发明发明综合实训装置由于所有仪表集成在操作台的相应安装架内，其标准仪表每一个项目均可以共享使用，提高仪表利用率，降低装置成本。

本发明综合实训装置可以灵活地对各模块化仪表进行组合，组合出几十种不同的实训项目，能够进行单个仪表校验实训、自动检测系统实训、简单控制系统实训、复杂控制系统实训，如：温度变送器、数字显示表、无纸记录仪组合构成温度检测系统；差压变送器、无纸记录仪、智能调节器、电气转换器和气动薄膜调节阀组合构成流量（压力）控制系统等。同时本装置通过组态软件可方便地对仪表进行参数修改、故障判断和数据分析等，并可以将实训数据通过计算机显示和记录，非常有利于学生系统地理解和学习自动化仪表和系统的理论知识，为培养自动化人才提供了一个高效平台，是集实验、实训、科研和综合开发的培训装置。

附图说明

图1是本发明各实训单元安装在操作台面板上的盘面布置图；

图2是本发明模块化检测与控制仪表综合实训装置的主视图；

图3是本发明模块化检测与控制仪表综合实训装置的左视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

如图1-图3所示，一种模块化检测与控制仪表综合实训装置，包括实训操作台、连接线和实训单元，实训单元包括精密仪表单元1、气动仪表单元2、过程仪表单元3、辅助功能单元4、电源控制及设备保护单元5、标准信号源单元6、直流电源单元8、现场仪表单元。所述实训单元安装在操作台的面板7内。每个实训单元中又包括若干实训元器件，每个实训元器件均安装在标准尺寸的铁盒中构成独立模块，各模块安装在实训操作台面板7上的相应安装架内。在各模块正面上均设置有将实训元器件背面连接线连接到模块正面的插接器插孔，同时在各模块正面上还设置有将实训元器件连接线对应连接的接线端子排。

本发明模块化检测与控制仪表综合实训装置在操作台盘内基板上安装有直流电源单元8，其中的开关电源提供直流电压，并和电源分配器配合，同时输出18路正负直流24V电压和正负直流5V电压。在面板7内，过程仪表单元3的右下方安装有电源控制及设备保护单元5，电源控制及设备保护单元5内设置有空气开关组、电压表和漏电保护器。

在面板7的上部安装有精密仪表单元1，在精密仪表单元1内设置有精密电压表模块（0-100V）、精密直流电压表模块（0-30V）、精密直流毫伏表模块和三个精密直流毫安表模块。该单元作为标准仪表，用于对工艺参数、仪表输入、输出等进行检测和显示。

在面板7内的靠左部分安装有气动仪表单元2，在气动仪表单元2内设置有标准压力表、电气转换器、气路系统和气动定值器。用来提供标准压力源，用于压力变送器、液位变送器、流量变送器、精密压力表、气动执行器、电气转换器、电气阀门定位器的调校。

在面板7的中部安装有过程仪表单元3，在过程仪表单元3内设置有温度变送器 (装有热电偶和热电阻两种仪表)、智能数显仪、无纸记录仪、智能调节器、操作器块、安全栅（输入型和输出型两种安全栅），闪光报警器。每个模块的面板上均装有接线端子排和插接线底座及RS-485的计算机接口。该单元的模块尺寸标准化，以便对模块的更换。

在面板7内，过程仪表单元3的左下方安装有辅助功能单元4，在辅助功能单元4内设置有计时器模块、I/V转换器（8组）、电动执行器控制模块。其中的I/V转换器用于信号转换、可以同时对10路信号进行电压和电流的转换，使学生进行不同信号间的灵活方便地切换。其中的计时器，用来设计计时开始和停止动作与信号按钮联动，自动产生阶跃信号；与调节器配合可以方便地对调节器进行比例、积分和微分功能的校验；也可以方便的对调节器的进行手动自动的切换，同时可用于学生的考核计时。电动执行器控制模块用于对电动执行器的电源、输入、输出、阀位反馈信号的控制。

在面板7内的靠右部分安装有标准信号源单元6，在标准信号源单元6内设置有标准信号发生器模块和标准电阻箱模块。该单元用于产生调校仪表和控制系统的标准源，能够发出标准电流信号、标准电压信号、标准毫伏信号、标准毫伏信号、标准热电偶信号、标准热电阻信号、标准电阻信号。其仪表的精确度很高，达0.001级。

在现场仪表单元内设置有电动执行器、电气阀门定位器、气动薄膜调节阀、差压变送器。现场仪表单元安装在特制的长方形支架上，在支架的上层焊接四个带法兰的管路，其中两个用于有固定电动执行器，另两个用于有固定气动薄膜调节阀，在支架的上层还焊接有圆管固定支架，用于安装差压变送器。气压信号用气路快速接头连接。

本装置内的各个仪表和设备均为模块化结构，各模块功能齐全，可以根据实训要求增减，各模块间的组合可实现不同的实训内容，可单个仪表实训、可组合成简单、复杂控制系统。在实训操作台上完成如下多种训练：

1、标准仪器的正确使用，了解各种辅助电器的功能和特点。

2、利用仪表组态软件、工业控制组态软件对仪表和系统进行组态。

3、利用模块化单元，进行模块化功能训练，包括：

（1）传感器训练。如热电组、热电偶、电容式压力传感器、霍尔压力传感器

（2）变送器调校训练。如温度变送器、差压变送器、压力变送器、流量变送器、液位变送器。

（3）显示仪表调校训练。如智能显示仪和无纸记录仪。

（4）调节器的操作与校验训练。

（5）安全栅的使用与校验训练。包括输入型和输出型两类。

（6）执行器技术的训练。如电动执行器、气动调节阀。

（7）系统报警和联锁技术训练。

（8）压力表的鉴定与维修训练。

4、进行模块组合训练。可实现温度、压力、流量、液位的单回路开环控制，开环串级控制系统，分程控制系统。如控制器、计时器、I/V转换器、标准信号源、温度变送器、无纸记录仪、控制器、安全栅和执行器组合构成温度开环控制系统；如差压变送器、安全栅、控制器、操作器、电动执行器、气动执行器、闪光报警器组合构成分程复杂控制与报警连锁控制系统等。

各单元模块可组合几十种实训项目。其每个项目都是生产一线的具体应用技术项目，因此，实训可以采用项目化教学和任务驱动的教学模式，使学生完成一个完整全面的控制项目，达到全面系统地掌握自动化仪表技术。

本实训装置不仅适合各类高等院校对学生技能的训练，也适合企业职工的技能训练。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。

Claims

1. 一种模块化检测与控制仪表综合实训装置，包括实训操作台和连接线，其特征在于：还包括一个以上的实训单元，所述每个实训单元中包括若干实训元器件，所述每个实训元器件均安装在标准尺寸的铁盒中构成独立模块，所述各模块安装在实训操作台面板上的相应安装架内，所述各模块通过插接线方式和端子排接线方式相互连接。

2. 根据权利要求1所述的一种模块化检测与控制仪表综合实训装置，其特征在于：所述各模块正面上均设置有将实训元器件背面连接线连接到模块正面的插接器插孔，同时在各模块正面上还设置有将实训元器件连接线对应连接的接线端子排。

3.根据权利要求2所述的一种模块化检测与控制仪表综合实训装置，其特征在于：所述实训单元包括直流电源单元、标准信号源单元、精密仪表单元、过程仪表单元、气动仪表单元、辅助功能单元、电源控制及设备保护单元、现场仪表单元。

4.根据权利要求3所述的一种模块化检测与控制仪表综合实训装置，其特征在于：所述直流电源单元包括提供直流电压的开关电源和电源分配器；所述电源控制及设备保护单元包括空气开关组、电压表和漏电保护器。

5.根据权利要求4所述的一种模块化检测与控制仪表综合实训装置，其特征在于：所述标准信号源单元能够发出标准电流信号、标准电压信号、标准毫伏信号、标准毫伏信号、标准热电偶信号、标准热电阻信号、标准电阻信号。

6.根据权利要求5所述的一种模块化检测与控制仪表综合实训装置，其特征在于：所述精密仪表单元包括标准毫安表、标准毫伏表、标准电压表。

7.根据权利要求6所述的一种模块化检测与控制仪表综合实训装置，其特征在于：所述过程仪表单元包括温度变送器、智能数显仪、无纸记录仪、智能调节器、操作器、安全栅、闪光报警器。

8.根据权利要求7所述的一种模块化检测与控制仪表综合实训装置，其特征在于：所述气动仪表单元包括空气压缩机、电气转换器、气路、接头、气动定值器和精密压力表。

9.据权利要求8所述的一种模块化检测与控制仪表综合实训装置，其特征在于：所述辅助功能单元包括计时器、I/V转换器、电动执行器控制模块。

10.根据权利要求9所述的一种模块化检测与控制仪表综合实训装置，其特征在于：所述现场仪表单元包括电动执行器、电气阀门定位器、气动调节阀、差压变送器。