CN107276376A - 一种多功能电源仪表教学实验系统 - Google Patents

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Abstract

一种多功能电源仪表教学实验系统，包括电源模块，耦接于380V电压，所述电源模块包括交流输出回路和直流输出回路；控制模块，所述控制模块包括并联设置的就地控制模块和远程控制回路，所述远程控制回路受控于PLC控制；检测负载，受控于控制模块控制，电源模块用于输出多种不同规格的电压，为外接设备提供可靠的电源，其包括直流电和交流电，控制模块包括就地控制和远程控制两种，控制形式多样，检测负载检测系统回路的通断，为实验室条件下进行电气控制实验提供了便利；两种控制方式，涵盖硬件控制和PLC控制，可以进行多项教学实验。

Description

一种多功能电源仪表教学实验系统
技术领域
本发明涉及电工技术类教学实验系统，特别涉及一种多功能电源仪表教学实验系统。
背景技术
目前高校使用的电源仪表教学实验系统功能比较单一，在进行一些综合性比较强的实验时，时常需要连接多台装置，设备占用空间大，有效利用率低，给教学带来极大的不便。此外，在实验室条件下进行电工技术类实验时，没有模拟负载控制回路，无法检验执行回路和远程控制回路是否正确执行。再者，传统电工技术教学实验系统偏重于负载的现场控制，当存在多台教学实验装置时，现场控制往往不方便进行统一管理。因此亟需一套在实验室条件下满足多项实验要求的教学系统，以解决上述几个问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多功能电源仪表教学实验系统，具有控制功能多样从而适应多类实验的特点。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种多功能电源仪表教学实验系统，包括
电源模块，耦接于380V电压，所述电源模块包括交流输出回路和直流输出回路；
控制模块，所述控制模块包括并联设置的就地控制模块和远程控制回路，所述远程控制回路受控于PLC控制；
检测负载，受控于控制模块控制。
通过采用上述技术方案，电源模块用于输出多种不同规格的电压，为外接设备提供可靠的电源，其包括直流电和交流电，控制模块包括就地控制和远程控制两种，控制形式多样，检测负载检测系统回路的通断，为实验室条件下进行电气控制实验提供了便利；两种控制方式，涵盖硬件控制和PLC控制，可以进行多项教学实验。
作为本发明的改进，所述电源模块的输入端耦接多功能电量表，所述多功能电量表的人机接口耦接至显示屏。
通过采用上述技术方案，通过多功能电量表来检测电路的电流、电压、功率因数、有功功率、无功功率等参数，并通过自带的人机接口连接显示屏以显示相关的数据。
作为本发明的改进，所述电源模块的输入端耦接总开关单元，所述总开关单元包括串接的继电器1KM和按钮开关。
通过采用上述技术方案，总开关单元具有保护作用，使安全系数更高。
作为本发明的改进，所述交流输出回路设置有两组，用于连接三相四线插座。
通过采用上述技术方案，三相四线插座的设置具有输出三相电压，并且设置为两组从而便于连接更多的设备。
作为本发明的改进，所述直流输出回路包括220V直流电输出端、24V直流电输出端、12V直流电输出端以及5V直流电输出端中的一个或多个。
通过采用上述技术方案，输出电压种类多样，实用性更佳。
作为本发明的改进，所述直流输出回路包括直流调速器以及耦接于直流调速器的调节电位器。
通过采用上述技术方案，通过调节电位器来控制直流调速器从而实现输出需要的电压。
作为本发明的改进，所述PLC连接触摸显示屏。
通过采用上述技术方案，通过触摸显示屏控制PLC，从而实现远程控制的特点。
综上所述，本发明具有以下有益效果：内置多种电压输出，为外接设备提供稳定可靠的电源；自带模拟负载，为实验室条件下进行电气控制实验提供了便利；两种控制方式，涵盖硬件控制和软件控制，可以进行多项教学实验。
附图说明
图1是本实验系统供电系统电路示意图；
图2是本控制系统接线电路图；
图3是本负载系统接线电路图；
图4是本实验系统PLC控制回路图。
图中，1、电源模块；11、总开关单元；12、交流输出回路；13、直流输出回路；2、控制模块；3、检测负载。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
一种多功能电源仪表教学实验系统，参照图1至图4所示，包括电源模块1、控制模块2以及检测负载3，其中，
参照图1所示，电源模块1的输入端那包括耦接空气开关4PK1、多功能电量表、总开关单元11、交流输出回路12以及直流输出回路13。
该空气开关4PK1用于对整个系统的电路进行包括保护；多功能电量表用于测量电路的电流、电压、功率因数、有功功率、无功功率等参数，电量表具有RS485通讯接口UK1A和UK1B，可以将上述测量参数输出至远程控制端或触摸显示屏；总开关单元11串接的继电器1KM和按钮开关。
交流输出回路12包括两路三相四线输出A1B1C1N1和A2B2C2N2，其可以耦接插座，并且分别由继电器2KM、3KM以及空气开关3PK1、3PK2控制通断。
直流输出回路13包括220V直流电输出端、24V直流电输出端、12V直流电输出端以及5V直流电输出端以及自调节直流电输出端；220V直流电输出端，包括变压器、整流桥直接得到，并有空气开关1PK1控制其通断；24V直流电输出端、12V直流电输出端以及5V直流电输出端，均可通过电源模块1控制电压的输出，为了节约成本，该12V直流电输出端以及5V直流电输出端并联设置，并分别由空气开关1PK2、1PK3控制其通断，上述空气开关均带有漏电保护。自调节电流输出端包括直流调速器和调节电位器，直流调速器输出的可变电压，由继电器4KM控制通断，继电器KJ1为直流调速器通断开关，而继电器KJ2则是电压的变化通过调节电位器进行控制。当KJ2接调节电位器时，输出电压随电位器阻值变化而改变；当KJ2接UK2A、UK2B时，可以通过在UK2A、UK2B端口输入模拟信号来改变输出电压大小。
参照图2所示，检测负载3串接在图1的相电压之间，其可设置有多个小型风机1FS~4FS以及两个电灯1DJ、2DJ，其中，小型风机1FS~4FS分别由继电器开关1KC~4KC控制通断，电灯分别由继电器开关5KC、6KC控制通断，风机和电灯均可作为负载来进行供电实验，从而克服传统教学实验系统缺乏实际负载的缺点。
结合图3，对图1和图2中的各个继电器的控制方式进行说明。
当SK1切到“就地”档位时，合上常开开关QA2，继电器2KM导通，此时图1中A1B1C1N1端开始供电；合上常闭开关TA2，继电器2KM断开，此时图1中A1B1C1N1端停止供电。当SK1切到“远控”档位时，通过图4中的PLC输出端口Q0.0所接继电器M1控制图3中节点M1导通与闭合，当PLCQ0.0输出端给出高电平时，M1导通，图1中A1B1C1N1端开始供电；当PLCQ0.0输出端给出低电平时，M1断开，图1中A1B1C1N1端停止供电。
当SK2切到“就地”档位时，合上常开开关QA3，继电器3KM导通，此时图1中A2B2C2N2端开始供电；合上常闭开关TA3，继电器3KM断开，此时图1中A2B2C2N2端停止供电。当SK2切到“远控”档位时，通过图4中的PLC输出端口Q0.1所接继电器M2控制图3中节点M2导通与闭合，当PLCQ0.1端给出高电平时，M2导通，图1中A2B2C2N2端开始供电；当PLCQ0.1端给出低电平时，M2断开，图1中A2B2C2N2端停止供电。
当SK3切到“就地”档位时，合上常开开关QA4，继电器4KM导通，此时图1中直流调速器回路开始供电；合上常闭开关TA4，继电器4KM断开，此时图1中直流调速器回路停止供电。当SK3切到“远控”档位时，通过图4中的PLC输出端口Q0.2所接继电器M3控制图3中节点M3导通与闭合，当PLCQ0.2端给出高电平时，M3导通，图1中直流调速器回路开始供电；当PLCQ0.2端给出低电平时，M3断开，图1中直流调速器回路停止供电。
SK4为图2负载回路中继电器1KC~4KC的控制方式转换开关。
当SK4切到“就地”档位时，通过在FS1~FS4端口接入外部供电电路，对应的继电器1KCJ~4KCJ将吸合，从而使1KC~4KC吸合，风机1FS~4FS开始工作。通过对供电电路的通断操作，可以达到控制风机启停的作用。当SK4切到“远控”档位时，通过图4中的PLC输出端口Q0.3~Q0.6所接继电器M4~M7控制图3中节点M4~M7导通与闭合，当PLCQ0.3~Q0.6端给出高电平时，M4~M7将对应导通，图2中对应风机FS1~FS4开始工作；当PLCQ0.3~Q0.6端给出低电平时，M4~M7将对应断开，图2中对应风机FS1~FS4停止工作。
当SK5切到“就地”档位时，通过按钮5KCJ和6KCJ分别控制继电器5KC和6KC，达到控制电灯1DJ、2DJ的目的；当SK5切换到“远控”档位时，通过图4中的PLC输出端口Q0.7、Q1.0所接继电器M8、M9控制图3中节点M8、M9导通与闭合，当PLCQ0.7、Q1.0端给出高电平时，M8、M9导通，图2中电灯1DJ、2DJ点亮；当PLCQ0.7、Q1.0端给出低电平时，M8、M9断开，图2中电灯1DJ、2DJ熄灭。
图3中M10和M11为直流调速器调速开关的远程控制节点，当图4中PLCQ1.1端给定低电平信号，KJ1不导通，图1中可变电压输出回路中的调节电路维持导通状态（因为KJ1为常闭开关），此时若图4中PLCQ1.2给定切换信号，可以实现继电器KJ2通断切换，而图1中KJ2为直流调速器两种调速方法的转换开关，具体调速方式如前文所述。当图4中PLCQ1.1端给定高电平信号时，图3中继电器KJ1吸合，图1中的常闭开关KJ1将处于断开状态，从而停止电压调节回路。
图4为PLC控制回路图。PLC输出端Q0.0~Q1.2连接继电器线包M1~M11，对应控制图2中继电器节点M1~M11，PLC的输入控制由与其连接的显示屏完成，显示屏中上位组态界面可以完成图1中多功能电量表参数的接收、图3中模拟负载的状态监控、图2中继电器节点M1~M11状态反馈以及图4中继电器M1~M11的通断控制等功能。
第一，多电压输出与保护。在实验系统的电源进线环节设置多功能电量表，对电源参数进行全方位监控，电量表的RS485通讯端口提供远程参数通讯功能。总电源开关1KM由按钮TA1和QA1控制通断。供电部分设有多个电压输出端口，包括两路三相四线输出，AC/DC220V输出，AC/DC24V输出以及由开关电源输出的DC24V、12V、5V电压，涵盖了负载、显示屏、PLC等多种内置实验系统的供电需求。在包括总电源在内的每个电源输出回路，均设有漏电保护开关来对电路进行保护。此外还设有可调电压，满足上述电压以外的供电需求。
第二，基于实验室条件下的模拟负载，包括四台小风机1FS、2FS、3FS、4FS，两盏电灯1DJ、2DJ。风机可以用来做电机的启停控制、电机调速等综合实验，而电灯在照明的同时也可以作为负载接入电路。
第三，对以上两部分涉及的继电器进行就地控制和远控。当切换到就地控制模式时，继电器的吸合与断开是通过实验系统面板上的对应按钮来直接控制；而远控模式则是将继电器接到PLC输出端口，通过PLC对继电器的状态进行监测和控制。
本发明的主要特点是：内置多种电压输出，为外接设备提供稳定可靠的电源；自带模拟负载，为实验室条件下进行电气控制实验提供了便利；两种控制方式，涵盖硬件控制和软件控制，可以进行多项教学实验。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种多功能电源仪表教学实验系统，其特征在于：包括
电源模块(1)，耦接于380V电压，所述电源模块(1)包括交流输出回路(12)和直流输出回路(13)；
控制模块(2)，所述控制模块(2)包括并联设置的就地控制模块(2)和远程控制回路，所述远程控制回路受控于PLC控制；
检测负载(3)，受控于控制模块(2)控制。
2.根据权利要求1所述的一种多功能电源仪表教学实验系统，其特征在于：所述电源模块(1)的输入端耦接多功能电量表，所述多功能电量表的人机接口耦接至显示屏。
3.根据权利要求1所述的一种多功能电源仪表教学实验系统，其特征在于：所述电源模块(1)的输入端耦接总开关单元(11)，所述总开关单元(11)包括串接的继电器1KM和按钮开关。
4.根据权利要求1所述的一种多功能电源仪表教学实验系统，其特征在于：所述交流输出回路(12)设置有两组，用于连接三相四线插座。
5.根据权利要求1所述的一种多功能电源仪表教学实验系统，其特征在于：所述直流输出回路(13)包括220V直流电输出端、24V直流电输出端、12V直流电输出端以及5V直流电输出端中的一个或多个。
6.根据权利要求1所述的一种多功能电源仪表教学实验系统，其特征在于：所述直流输出回路(13)包括直流调速器以及耦接于直流调速器的调节电位器。
7.根据权利要求1所述的一种多功能电源仪表教学实验系统，其特征在于：所述PLC连接触摸显示屏。
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