CN103745634A - 基于plc的电机控制实验系统及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PLC的电机控制实验系统及其应用方法，其中基于PLC的电机控制实验系统，包括PLC控制器、PLC编程平台、电源模块、电源配置模块、LED灯驱动器、LED灯阵列、驱动接口、电机和负载，所述电源模块和电源配置模块与PLC控制器连接，所述LED灯阵列通过LED灯驱动器与PLC控制器连接，所述PLC编程平台与PLC控制器连接，所述PLC控制器通过驱动接口与电机连接，所述电机也负载连接。实现通用性强、实现成本低的优点。

Description

基于PLC的电机控制实验系统及其应用方法

技术领域

本发明涉及电机控制实验系统设计技术领域，具体地，涉及一种基于PLC的电机控制实验系统及其应用方法。

背景技术

目前在很多院校都开设有电机控制实验，为了满足电机控制实验的应用需求，往往需要构建比较复杂的电机控制实验环境或系统。而且由于电机控制实验的种类和应用特别复杂，针对不同的应用场景、应用目的，其设计和开发的电机控制实验系统结构都完全不一样。这种结构上的差异无疑加剧了电机控制实验开设的难度，提高了电机控制实验开设的成本。而现有的实验系统存在通用性不强、成本较高的缺点。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种基于PLC的电机控制实验系统及其应用方法，以实现通用性强、实现成本低的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于PLC的电机控制实验系统，包括PLC控制器、PLC编程平台、电源模块、电源配置模块、LED灯驱动器、LED灯阵列、驱动接口、电机和负载，所述电源模块和电源配置模块与PLC控制器连接，所述LED灯阵列通过LED灯驱动器与PLC控制器连接，所述PLC编程平台与PLC控制器连接，所述PLC控制器通过驱动接口与电机连接，所述电机也负载连接。

进一步的，所述电机包括直流电机和步进电机。

进一步的，所述PLC控制器至少包括8个独立的I\O控制端口。

进一步的，PLC控制器，是电机控制实验的核心单元，通过与PLC控制器相连的PLC编程平台能够为用户提供动态开发和修改PLC程序的接口，从而用户通过PLC编程平台实现对PLC内部的控制程序动态修改，以满足不同的电机控制实验要求。

进一步的，所述电源模块由多个独立电源单元组成，通过PLC控制器动态的对电源配置模块进行管理和配置，所述电源配置模块在PLC控制器控制下对各个独立电源模块的开和关实现整个电源的灵活配置和管理，以实现不同电压、电流和功率的电源配置。

进一步的，所述LED灯驱动器采用可编程逻辑电路实现，由预先加载LED灯驱动程序实现对LED灯的驱动和控制。

同时本发明的技术方案还公开一种权利基于PLC的电机控制实验系统的应用方法，包括以下步骤：

步骤1、用户根据电机控制实验的要求设计电机实验内容，并将其所涉及到的设计内容划分为电源控制、电机驱动控制和通过LED灯显示和监测实验过程等三部分；

步骤2、用户通过PLC编程平台分别完成上述三个部分的实验程序的设置和调试；

步骤3、通过PLC控制器向电源模块和电源配置模块发出控制信号，完成对电源配置模块的控制和配置；

步骤4、由PLC控制器根据用户设置的编程程序分别完成对直流电机和步进电机的控制，由这两种电机驱动具体负荷，完成负荷的预期实验运动；

步骤5、PLC控制器根据用户设置的程序设置对步进电机和直流电机的工作方式动态进行调整，满足电机控制的实验要求；

步骤6、PLC控制器在对电机驱动和控制过程中，对控制信息以及电机驱动控制的反馈信息分别进行记录；

步骤7、PLC控制器将上述步骤6记录的信息送入LED灯驱动器；

步骤8、上述LED灯驱动器通过驱动LED灯阵列实现电机工作过程及工作状态的数据显示。

 

本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明的技术方案，具有较强的通用性，整个系统设计结构采用通用化的设计结构，其主要的功能模块都能够进行灵活的替换，并通过PLC编程平台动态的修改PLC控制程序，满足各种实验应用需求；系统中所采用的PLC控制器和驱动接口，使得电机具有较强的通用性，实现成本低，能够以较低的成本快速的构建出电机实验应用系统。电机实验系统功能强大，能够涵盖电机实验系统中的主要的核心实验内容，既可以实现对电机的精确控制，也能够对电机控制过程中的相关条件，以及电机控制的状态和结果分别进行控制和管理。达到提供一种通用性强、实现成本低的电机控制实验系统目的。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例所述的基于PLC的电机控制实验系统的原理框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种基于PLC的电机控制实验系统，包括PLC控制器、PLC编程平台、电源模块、电源配置模块、LED灯驱动器、LED灯阵列、驱动接口、电机和负载，电源模块和电源配置模块与PLC控制器连接， LED灯阵列通过LED灯驱动器与PLC控制器连接， PLC编程平台与PLC控制器连接， PLC控制器通过驱动接口与电机连接，电机也负载连接。

其中，电机包括直流电机和步进电机。

PLC控制器至少包括8个独立的I\O控制端口。

PLC控制器，是电机控制实验的核心单元，通过与PLC控制器相连的PLC编程平台能够为用户提供动态开发和修改PLC程序的接口，从而用户通过PLC编程平台实现对PLC内部的控制程序动态修改，以满足不同的电机控制实验要求。

电源模块由多个独立电源单元组成，通过PLC控制器动态的对电源配置模块进行管理和配置，所述电源配置模块在PLC控制器控制下对各个独立电源模块的开和关实现整个电源的灵活配置和管理，以实现不同电压、电流和功率的电源配置。

LED灯驱动器采用可编程逻辑电路实现，由预先加载LED灯驱动程序实现对LED灯的驱动和控制。

同时本发明的技术方案还公开一种权利基于PLC的电机控制实验系统的应用方法，包括以下步骤：

步骤1、用户根据电机控制实验的要求设计电机实验内容，并将其所涉及到的设计内容划分为电源控制、电机驱动控制和通过LED灯显示和监测实验过程等三部分；

步骤2、用户通过PLC编程平台分别完成上述三个部分的实验程序的设置和调试；

步骤3、通过PLC控制器向电源模块和电源配置模块发出控制信号，完成对电源配置模块的控制和配置；

步骤4、由PLC控制器根据用户设置的编程程序分别完成对直流电机和步进电机的控制，由这两种电机驱动具体负荷，完成负荷的预期实验运动；

步骤5、PLC控制器根据用户设置的程序设置对步进电机和直流电机的工作方式动态进行调整，满足电机控制的实验要求；

步骤6、PLC控制器在对电机驱动和控制过程中，对控制信息以及电机驱动控制的反馈信息分别进行记录；

步骤7、PLC控制器将上述步骤6记录的信息送入LED灯驱动器；

步骤8、上述LED灯驱动器通过驱动LED灯阵列实现电机工作过程及工作状态的数据显示。

处于最核心的PLC控制器是完成电机控制实验的核心单元，通过与PLC控制器相连的PLC编程平台能够为用户提供一个可动态开发和修改PLC程序的接口，从而用户能够通过PLC编程平台实现对PLC内部的控制程序动态修改，以满足不同的电机控制实验要求。

围绕电机控制实验的典型应用，本发明设计的电机控制实验提供了三大类的主要功能，分别是电源管理和配置、LED灯显示和多类型的电机驱动负荷等功能。其中电源模块和电源配置模块主要是为了满足不同的应用和电机控制实验时，其所使用的电源规格、参数都有很多不一样，通过PLC控制器动态的对电源配置模块进行管理和配置，以实现不同电压、电流和功率的电源配置。LED灯显示部分是通过LED灯驱动器和LED灯阵列所组成，由于在绝大多数的电机控制实验中都要求对电机控制的状态和控制结果进行监测或者显示，因此本发明设计的电机控制实验系统提供了LED灯阵列的显示方式，用户可以通过PLC编程平台开发相应的LED灯显示功能程序，实现对电机控制过程和状态的监测和显示。在本发明设计的电机控制中最核心的是多类型电机驱动负荷模块，该部分由步进电机和直流电机两大类的电机所组成。而且根据电机的种类和驱动的电机参数差异，专门设计了驱动接口，使得PLC控制器能够通过驱动接口实现对多种类型的电机进行驱动和控制。而且通过驱动接口的转换，使得本发明设计的电机控制实验系统能够灵活的选择和替换电机类型，并且根据负载的种类和要求的变化动态的调整电机类型，从而满足多种多类型的电机控制实验应用需求。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于PLC的电机控制实验系统，其特征在于，包括PLC控制器、PLC编程平台、电源模块、电源配置模块、LED灯驱动器、LED灯阵列、驱动接口、电机和负载，所述电源模块和电源配置模块与PLC控制器连接，所述LED灯阵列通过LED灯驱动器与PLC控制器连接，所述PLC编程平台与PLC控制器连接，所述PLC控制器通过驱动接口与电机连接，所述电机也负载连接。

2.根据权利要求1所述的基于PLC的电机控制实验系统，其特征在于，所述电机包括直流电机和步进电机。

3.根据权利要求1所述的基于PLC的电机控制实验系统，其特征在于，所述PLC控制器至少包括8个独立的I\O控制端口。

4.根据权利要求2或3所述的基于PLC的电机控制实验系统，其特征在于，PLC控制器，是电机控制实验的核心单元，通过与PLC控制器相连的PLC编程平台能够为用户提供动态开发和修改PLC程序的接口，从而用户通过PLC编程平台实现对PLC内部的控制程序动态修改，以满足不同的电机控制实验要求。

5.根据权利要求4所述的基于PLC的电机控制实验系统，其特征在于，所述电源模块由多个独立电源单元组成，通过PLC控制器动态的对电源配置模块进行管理和配置，所述电源配置模块在PLC控制器控制下对各个独立电源模块的开和关实现整个电源的灵活配置和管理，以实现不同电压、电流和功率的电源配置。

6.根据权利要求5所述的基于PLC的电机控制实验系统，其特征在于，所述LED灯驱动器采用可编程逻辑电路实现，由预先加载LED灯驱动程序实现对LED灯的驱动和控制。

7.一种权利要求1至7所述的基于PLC的电机控制实验系统的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、用户根据电机控制实验的要求设计电机实验内容，并将其所涉及到的设计内容划分为电源控制、电机驱动控制和通过LED灯显示和监测实验过程等三部分；

步骤2、用户通过PLC编程平台分别完成上述三个部分的实验程序的设置和调试；

步骤3、通过PLC控制器向电源模块和电源配置模块发出控制信号，完成对电源配置模块的控制和配置；

步骤4、由PLC控制器根据用户设置的编程程序分别完成对直流电机和步进电机的控制，由这两种电机驱动具体负荷，完成负荷的预期实验运动；

步骤5、PLC控制器根据用户设置的程序设置对步进电机和直流电机的工作方式动态进行调整，满足电机控制的实验要求；

步骤6、PLC控制器在对电机驱动和控制过程中，对控制信息以及电机驱动控制的反馈信息分别进行记录；

步骤7、PLC控制器将上述步骤6记录的信息送入LED灯驱动器；

步骤8、上述LED灯驱动器通过驱动LED灯阵列实现电机工作过程及工作状态的数据显示。

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