CN109461338A - 用于plc教学的实训机构及plc实训教学平台 - Google Patents

用于plc教学的实训机构及plc实训教学平台 Download PDF

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CN109461338A CN201811588821.6A CN201811588821A CN109461338A CN 109461338 A CN109461338 A CN 109461338A CN 201811588821 A CN201811588821 A CN 201811588821A CN 109461338 A CN109461338 A CN 109461338A
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Abstract

本发明提供用于PLC教学的实训机构，包括与PLC设备连接PLC实训控制单元，PLC实训控制单元包括书写机构、书写载台；书写载台上固定安装有供书写的底板；书写机构包括第一运动机构、第二运动机构、书写装置；书写装置包括一用于写字的书写笔机构；第一运动机构与第二运动机构共同驱动书写装置，以使得书写笔机构在书写载台上的底板上进行书写。本发明还涉及PLC实训教学平台。本发明传感器与行程匹配的PLC实训方式，充分调动学生动手能力，利用丰富的实训课程，模拟PLC的工业实际应用。本发明构思巧妙，设计合理，充分调动学生动手能力，便于PLC教学实训推广应用。

Description

用于PLC教学的实训机构及PLC实训教学平台
技术领域
本发明属于实训教学领域，具体涉及用于PLC教学的实训机构及PLC实训教学平台。
背景技术
随着工业的发展的深度以及工业智能水平的提高，PLC因其可靠性高，抗干扰能力强，同时便于维护等优势而越来越多的在工业控制中被选择，至此面向PLC的实训教育也变得越来越重要，PLC实训教学平台也应运而生，PLC实训教学平台具有很好的演示教学效果。
但是，现有的PLC实训通常仅仅提供PLC教学演示作用，很大程度上不能提供给学生一个很好的动手的条件，对于PLC教学而言，学生的PLC调试及接线能力也是一个很重要的培训重点；在整体设计实训平台时，目前的教学平台恰恰没有考虑PLC调试与接线的问题，导致PLC实现的功能很有限，同时学生的合理调试与布线能力也没有得到锻炼。
对此，急需对现有的PLC实训平台进行改进。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提出的用于PLC教学的实训机构，采用传感器与行程匹配的PLC实训方式，充分调动学生动手能力，利用丰富的实训课程，模拟PLC的工业实际应用。
本发明提供用于PLC教学的实训机构，包括与PLC设备连接PLC实训控制单元，所述PLC实训控制单元包括书写机构、书写载台；所述书写载台上固定安装有供书写的底板；所述书写机构包括第一运动机构、第二运动机构、书写装置；所述第二运动机构安装于所述第一运动机构的可移动端；所述书写装置安装于所述第二运动机构的可移动端；所述书写装置包括一用于写字的书写笔机构；所述第一运动机构与所述第二运动机构共同驱动所述书写装置，以使得所述书写笔机构在所述书写载台上的底板上进行书写。
优选地，所述书写装置包括第三运动机构，所述第三运动机构固定部固定于所述第二运动机构的可移动端；所述书写笔机构固定于所述第三运动机构的可移动端；所述第三运动机构驱动所述书写笔机构，以使得所述书写笔机构在垂直所述书写载台的底板方向上运动。
优选地，所述书写笔机构包括笔、固定夹块、松紧调节件；所述笔通过所述固定夹块夹持；所述松紧调节件调节所述固定夹块的间隙。
优选地，所述书写笔机构还包括第四运动机构；所述固定夹块固定于所述第四运动机构的可移动端；所述第四运动机构的固定部固定于与所述第三运动机构可移动端连接的书写连接板上。
优选地，所述第一运动机构的导轨一侧设有一位置与所述书写载台对应的第二光电传感器。
优选地，所述PLC实训控制单元还包括吸盘、工件载台；所述吸盘安装于所述书写连接板上；所述工件载台上设有若干相同的工件放置槽；通过PLC设备连接PLC实训控制单元，并配置PLC实训控制单元，以使得所述吸盘用于将工件从一所述工件载台上的工件放置槽搬运至另一所述工件载台上的工件放置槽中。
优选地，所述第一运动机构、所述第二运动机构为伺服电机驱动的直线导轨滑台；所述第三运动机构与所述第四运动机构为双杆气缸；所述第二运动机构包括第二滑台、第二连接链板；所述第二滑台与所述第二连接链板分别与第三运动机构固定。
优选地，所述工件载台的数量为两个；所述第一运动机构的导轨一侧设有两第二光电传感器；两所述第二光电传感器的位置与两所述工件载台的位置对应；所述工件载台上设有三行放置槽；所述第二运动机构的导轨一侧设有三第二光电传感器；所述第二光电传感器的位置与所述工件载台的放置槽位置对应。
PLC实训教学平台，包括PLC教学实训本体；所述PLC教学实训本体包括外壳、操作台、PLC载台、工控机；
所述操作台上固定安装有如权利要求1所述的PLC实训控制单元；
所述外壳用于包裹PLC教学实训本体基架并形成一整体；
所述PLC载台用于固定安装PLC设备、显示器、触摸屏；
所述工控机与所述显示器、PLC设备连接，用于将编译程序写入PLC设备中；所述触摸屏与PLC设备连接，用于显示或输入PLC设备控制指令。
优选地，所述PLC载台与操作台的夹角为100°至130°；所述操作台上还配置用于安装传感器的载台；所述传感器包括接近传感器、第一光电传感器、压力传感器、第二光电传感器、第三光电传感器；所述接近传感器、所述第一光电传感器、所述压力传感器、所述第二光电传感器、所第三光电传感器中任意其中之一接入PLC设备或PLC实训控制单元电路中。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明提供用于PLC教学的实训机构，包括与PLC设备连接PLC实训控制单元，PLC实训控制单元包括书写机构、书写载台；书写载台上固定安装有供书写的底板；书写机构包括第一运动机构、第二运动机构、书写装置；书写装置包括一用于写字的书写笔机构；第一运动机构与第二运动机构共同驱动书写装置，以使得书写笔机构在书写载台上的底板上进行书写。本发明还涉及PLC实训教学平台。本发明采用传感器与行程匹配的PLC实训方式，充分调动学生动手能力，利用丰富的实训课程，模拟PLC的工业实际应用。本发明构思巧妙，设计合理，充分调动学生动手能力，便于PLC教学实训推广应用。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的PLC实训教学平台整体结构示意图；
图2为本发明的PLC实训教学平台背部结构示意图；
图3为本发明的PLC实训教学平台侧视图；
图4为本发明的PLC实训教学平台局部结构示意图；
图5为本发明的PLC载台局部结构示意图；
图6为本发明的线槽局部结构示意图；
图7为本发明在一实施例中的PLC实训控制单元整体结构示意图；
图8为本发明在一实施例中的PLC实训控制单元局部结构示意图；
图9为本发明在一实施例中的书写笔机构整体结构示意图；
图10为本发明在另一实施例中的PLC实训控制单元整体结构示意图；
图11为本发明在另一实施例中的PLC实训控制单元部分结构示意图；
图12为本发明在另一实施例中的PLC实训控制单元局部结构示意图。
图中所示：
PLC教学实训本体100、外壳10、下门板11、上门板12、操作台20、工作指示灯21、控制按钮22、接近传感器23、第一光电传感器24、压力传感器25、第二光电传感器26、第三光电传感器27、PLC载台30、过线孔31、固定孔32、横向固定孔33、设备区域50、电磁阀41、气源处理组件42、显示器45、触摸屏46、线槽70、侧条71、挂线耳72、第一间距73、第二间距74、工控机80、PLC实训控制单元90、工件载台92、第一运动机构93、第二运动机构94、第二滑台941、第二连接链板942、书写笔机构951、笔9511、固定夹块9512、松紧调节件9513、第四运动机构9514、吸盘952、第三运动机构953、书写连接板954、气源接口958、驱动控制装置959。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加明显，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。在下列描述中，诸如中心、厚度、高度、长度、前部、背部、后部、左边、右边、顶部、底部、上部、下部等用词为基于附图所示的方位或位置关系。特别地，“高度”相当于从顶部到底部的尺寸，“宽度”相当于从左边到右边的尺寸，“深度”相当于从前到后的尺寸。这些相对术语是为了说明方便起见并且通常并不旨在需要具体取向。涉及附接、联接等的术语(例如，“连接”和“附接”)是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接或关系，除非以其他方式明确地说明。
接下来，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
用于PLC教学的实训机构，如图7-12所示，包括与PLC设备连接PLC实训控制单元90，PLC实训控制单元90包括书写机构、书写载台91；书写载台91上固定安装有供书写的底板；书写机构包括第一运动机构93、第二运动机构94、书写装置；第二运动机构94安装于第一运动机构93的可移动端；书写装置安装于第二运动机构94的可移动端；书写装置包括一用于写字的书写笔机构951；第一运动机构93与第二运动机构94共同驱动书写装置，以使得书写笔机构951在书写载台91上的底板上进行书写。
如图8所示，在一优选实施例中，书写装置包括第三运动机构953，第三运动机构953固定部固定于第二运动机构94的可移动端；书写笔机构951固定于第三运动机构953的可移动端；第三运动机构953驱动书写笔机构951，以使得书写笔机构951在垂直书写载台91的底板方向上运动。在一另优选实施例中，第一运动机构93的导轨一侧设有一位置与书写载台91对应的第二光电传感器26，通过第二光电传感器26，考察学生对光电传感器的应用的掌握，实现精准的行程控制。
如图8、图9所示，在一优选实施例中，书写笔机构951包括笔9511、固定夹块9512、松紧调节件9513；笔9511通过固定夹块9512夹持；松紧调节件9513调节固定夹块9512的间隙。特别地，书写笔机构951还包括第四运动机构9514；固定夹块9512固定于第四运动机构9514的可移动端；第四运动机构9514的固定部固定于与第三运动机构953可移动端连接的书写连接板954上。在本实施例中，垂直方向的运动通过第三运动机构953、第四运动机构9514共同控制，其中，第三运动机构953、第四运动机构9514各自拥有行程极限，充分考察学生对两个运动机构协同控制同一方向运动的能力，从而增加实训课程的丰富性。
如图10-12所示，为进一步增加PLC实训控制单元90的训练科目，PLC实训控制单元90还包括吸盘952、工件载台92；吸盘952安装于书写连接板954上；工件载台92上设有若干相同的工件放置槽；通过PLC设备连接PLC实训控制单元90，并配置PLC实训控制单元90，以使得吸盘952用于将工件从一工件载台92上的工件放置槽搬运至另一工件载台92上的工件放置槽中。需要说明的是，在图11、图12中，为清楚呈现吸盘952与工件载台92，故隐去书写笔机构951结构。
如图9、图12所示，第一运动机构93、第二运动机构94为伺服电机驱动的直线导轨滑台；第三运动机构953与第四运动机构9514为双杆气缸；为提高运动机构的运行平稳性与可靠性，第二运动机构94包括第二滑台941、第二连接链板942；第二滑台941与第二连接链板942分别与第三运动机构953的固定部固定。
结合图11、图12所示，工件载台92的数量为两个；第一运动机构93的导轨一侧设有两第二光电传感器26；第二光电传感器26的位置与工件载台92的位置对应；通过第一运动机构93的导轨一侧的两第二光电传感器26与第一运动机构93的可移动端上固定的挡片相互配合，实现工件载台92的精准定位，充分训练学生采用第二光电传感器26进行行程限位的能力。相应地，如图8所示，工件载台92上设有三行放置槽；第二运动机构94的导轨一侧设有三第二光电传感器26；第二光电传感器26的位置与工件载台92的放置槽位置对应，通过第二运动机构94的导轨一侧的三第二光电传感器26与第二滑台941上固定的挡片相互配合，实现工件载台92上三行放置槽的精准定位，从而丰富行程的控制方式；在本实施例中，两工件载台92上共设置有12个放置槽，任意两者组合，可达百余种实训的操作场景，极大丰富实训课程。
一种PLC实训教学平台，包括PLC教学实训本体100；PLC教学实训本体100包括外壳10、操作台20、PLC载台30、工控机80。
如图1所示，外壳10用于包裹PLC教学实训本体100基架并形成一整体；操作台20上固定安装有PLC实训控制单元90；PLC载台30用于固定安装PLC设备、显示器45、触摸屏46；工控机80与显示器45、PLC设备连接，用于将编译程序写入PLC设备中；触摸屏46与PLC设备连接，用于显示或输入PLC设备控制指令。在本实施例中，如图1所示，学生通过例如键盘鼠标等输入设备13与显示器45在工控机80内编译PLC设备的可执行程序，编译完成后写入PLC设备中，PLC设备种类繁多，故图中未示出；连接PLC设备与PLC实训控制单元90，通过触摸屏46显示或输入PLC设备控制指令，实现PLC程序的调试，达到实训目的。
如图3所示，操作台20水平布置；PLC载台30与操作台20呈一钝角；通过PLC设备连接PLC实训控制单元90，并控制PLC实训控制单元90执行指令。学生在实训操作时，PLC载台30由于倾角存在，正对操作人员，同时挂载PLC设备时，在垂直方向上也存在一定摩擦力支撑，一般地，PLC载台30与操作台20的夹角为100°至130°之间，为PLC设备接线与安装固定提供便捷，充分调动学生动手能力。在本实施例中，夹角优选105°-110°，充分符合人体工程学设计。
如图2、图5所示，PLC载台30上设有过线孔31；过线孔31用于使PLC设备的线缆贯穿PLC载台30。在一优选实施例中，PLC载台30上还设有纵向固定孔32、横向固定孔33；如图3所示，PLC载台30与外壳10的上门板12间夹持有空腔；纵向固定孔32与横向固定孔33用于将PLC设备挂载于PLC载台30的正面或反面。由于PLC载台30倾角，使得空腔内部呈底部大上部小的结构，利于将重量大且体积大的设备挂载于底部，重量轻与体积小的设备挂载于上部，对训练学生合理规划提供基础。
如图4所示，在一实施例中，操作台20上配置有工作指示灯21、控制按钮22；控制按钮22与PLC设备连接，控制按钮22与工作指示灯21连接，工作指示灯21指示控制按钮22工作情况。控制按钮22包括点动控制按钮、联动控制按钮；点动控制按钮用于控制PLC实训控制单元90按顺序执行一次指令；联动控制按钮用于控制PLC实训控制单元90按顺序连续执行指令。
如图4所示，在一实施例中，操作台20上还配置用于安装传感器的载台；传感器包括接近传感器23、第一光电传感器24、压力传感器25、第二光电传感器26、第三光电传感器27；传感器接入PLC设备或PLC实训控制单元90电路中。其中，第一光电传感器24、第二光电传感器26、第三光电传感器27为三种不同类型的光电传感器，应用于不同场景，应用场景包括但不限于漫反射、滑轨、光纤；在实训中供学生根据实际场景选择，贴合实际工业应用。在一优选实施例中，接近传感器23、第一光电传感器24、压力传感器25、第二光电传感器26、所第三光电传感器27中任意其中之一接入PLC设备或PLC实训控制单元90电路中，便于单独应用使学生熟练掌握各传感器功能特性。
如图1所示，PLC载台30上设有设备区域50；设备区域50通过若干线槽70围成。设备区域50用于挂载PLC设备、辅助控制装置；其中，如图2所示，辅助控制装置用于辅助PLC设备控制PLC实训控制单元90，辅助控制装置包括安装于空腔的电磁阀41、气源处理组件42，还可包括真空发生器、负压表。如图9所示，气源接口958与辅助控制装置连接，用于控制气缸动作，驱动控制装置959用于控制气缸运动行程。
如图6所示，在一优选实施例中，线槽70横截面为“C”型；线槽70两侧由若干等间距分布的侧条71构成，侧条71端部设有朝向外侧弯曲的挂线耳72；挂线耳72用于固定PLC设备、辅助控制装置线缆。通过挂线耳72实现线缆的规范化固定，避免线缆连接杂乱，利于培养学生良好的接线习惯。为提高，挂线耳72的结构强度，两相邻侧条71的第一间距73大于两相邻挂线耳72的第二间距74。
本发明采用传感器与行程匹配的PLC实训方式，充分调动学生动手能力，利用可达百余种实训的操作场景，极大丰富实训课程，实现PLC实训教学的可设计性，为达到各步骤相互配合相互协同的效果，学生可自行设计实现方式，例如采用行程控制方式，即在行走轨迹上设置行程开关类传感器，实现精确的行走定位控制，当单步全部调试完成后，可采用联动控制按顺序连续执行指令，调试整个执行过程中是否达到设计效果。
以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.用于PLC教学的实训机构，其特征在于：包括与PLC设备连接PLC实训控制单元(90)，所述PLC实训控制单元(90)包括书写机构、书写载台(91)；所述书写载台(91)上固定安装有供书写的底板；所述书写机构包括第一运动机构(93)、第二运动机构(94)、书写装置；所述第二运动机构(94)安装于所述第一运动机构(93)的可移动端；所述书写装置安装于所述第二运动机构(94)的可移动端；所述书写装置包括一用于写字的书写笔机构(951)；所述第一运动机构(93)与所述第二运动机构(94)共同驱动所述书写装置，以使得所述书写笔机构(951)在所述书写载台(91)上的底板上进行书写。
2.如权利要求1所述的用于PLC教学的实训机构，其特征在于：所述书写装置包括第三运动机构(953)，所述第三运动机构(953)固定部固定于所述第二运动机构(94)的可移动端；所述书写笔机构(951)固定于所述第三运动机构(953)的可移动端；所述第三运动机构(953)驱动所述书写笔机构(951)，以使得所述书写笔机构(951)在垂直所述书写载台(91)的底板方向上运动。
3.如权利要求2所述的用于PLC教学的实训机构，其特征在于：所述书写笔机构(951)包括笔(9511)、固定夹块(9512)、松紧调节件(9513)；所述笔(9511)通过所述固定夹块(9512)夹持；所述松紧调节件(9513)调节所述固定夹块(9512)的间隙。
4.如权利要求3所述的用于PLC教学的实训机构，其特征在于：所述书写笔机构(951)还包括第四运动机构(9514)；所述固定夹块(9512)固定于所述第四运动机构(9514)的可移动端；所述第四运动机构(9514)的固定部固定于与所述第三运动机构(953)可移动端连接的书写连接板(954)上。
5.如权利要求1所述的用于PLC教学的实训机构，其特征在于：所述第一运动机构(93)的导轨一侧设有一位置与所述书写载台(91)对应的第二光电传感器(26)。
6.如权利要求4所述的用于PLC教学的实训机构，其特征在于：所述PLC实训控制单元(90)还包括吸盘(952)、工件载台(92)；所述吸盘(952)安装于所述书写连接板(954)上；所述工件载台(92)上设有若干相同的工件放置槽；通过PLC设备连接PLC实训控制单元(90)，并配置PLC实训控制单元(90)，以使得所述吸盘(952)用于将工件从一所述工件载台(92)上的工件放置槽搬运至另一所述工件载台(92)上的工件放置槽中。
7.如权利要求4所述的用于PLC教学的实训机构，其特征在于：所述第一运动机构(93)、所述第二运动机构(94)为伺服电机驱动的直线导轨滑台；所述第三运动机构(953)与所述第四运动机构(9514)为双杆气缸；所述第二运动机构(94)包括第二滑台(941)、第二连接链板(942)；所述第二滑台(941)与所述第二连接链板(942)分别与第三运动机构(953)固定。
8.如权利要求6所述的用于PLC教学的实训机构，其特征在于：所述工件载台(92)的数量为两个；所述第一运动机构(93)的导轨一侧设有两第二光电传感器(26)；两所述第二光电传感器(26)的位置与两所述工件载台(92)的位置对应；所述工件载台(92)上设有三行放置槽；所述第二运动机构(94)的导轨一侧设有三第二光电传感器(26)；所述第二光电传感器(26)的位置与所述工件载台(92)的放置槽位置对应。
9.PLC实训教学平台，包括PLC教学实训本体(100)；其特征在于：所述PLC教学实训本体(100)包括外壳(10)、操作台(20)、PLC载台(30)、工控机(80)；
所述操作台(20)上固定安装有如权利要求1所述的PLC实训控制单元(90)；
所述外壳(10)用于包裹PLC教学实训本体(100)基架并形成一整体；
所述PLC载台(30)用于固定安装PLC设备、显示器(45)、触摸屏(46)；
所述工控机(80)与所述显示器(45)、PLC设备连接，用于将编译程序写入PLC设备中；所述触摸屏(46)与PLC设备连接，用于显示或输入PLC设备控制指令。
10.如权利要求9所述的PLC实训教学平台，其特征在于：所述PLC载台(30)与操作台(20)的夹角为100°至130°；所述操作台(20)上还配置用于安装传感器的载台；所述传感器包括接近传感器(23)、第一光电传感器(24)、压力传感器(25)、第二光电传感器(26)、第三光电传感器(27)；所述接近传感器(23)、所述第一光电传感器(24)、所述压力传感器(25)、所述第二光电传感器(26)、所第三光电传感器(27)中任意其中之一接入PLC设备或PLC实训控制单元(90)电路中。
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