CN109830136A - 基于德国vde和bibb标准的实训平台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于德国VDE和BIBB标准的实训平台，包括电气控制面板、网孔板以及按钮盒，所述电气控制面板、所述网孔板以及所述按钮盒设置的电子器件之间采用符合VDE电气标准的电气接线方式连接；所述电气控制面板上设置有可编程序控制器、触摸屏、第一端子排、第二端子排、中间继电器、马达开关、航空插头以及重载连接器；所述网孔板上设置有传感器分线盒、培训项目装置、气动执行部件以及气动控制单元；所述按钮盒上设置有操作按钮。本发明所述的基于德国VDE和BIBB标准的实训平台，多个培训项目装置可以灵活搭配，电气安装标准符合德国VDE电气标准，所有教学题材符合德国BIBB教育标准。
Description
技术领域
本发明涉及教学实验设备领域，特别是涉及一种基于德国VDE和BIBB标准的实训平台。
背景技术
VDE认证的全称是Prufstelle Testing and Certification Institute，即德国电气工程师协会。直接参与德国国家标准制定,VDE由大约30000名组织和个人会员组成。这些会员主要来自于联邦政府/各个州代表/工业界科研机构的组织。VDE是欧洲最有测试经验的试验认证和检查机构之一，是获欧盟授权的CE公告机构及国际CB组织成员。在欧洲和国际上，得到电工产品方面的CENELEC欧洲认证体系、CECC电子元器件质量评定的欧洲协调体系、世界性的IEC电工产品、电子元器件认证体系等的认可。评估的产品非常广泛包括家用及商业用途的电器、IT设备、工业和医疗科技设备、组装材料及电子元器件、电线电缆等。
目前国内有众多用于教学的平台，例如PLC教学平台；但是大部分的PLC教学培训设备的输入和输出点比较固定化，学生不易进行接线和扩展，且不符合德国BIBB的教育标准。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提供一种基于德国VDE和BIBB标准的实训平台，其可进行多种实验的操作，方便学生进行接线和扩展，且符合德国BIBB的教育标准。
本发明是通过如下方案实施的：
一种基于德国VDE和BIBB标准的实训平台，包括电气控制面板、网孔板以及按钮盒，所述电气控制面板、所述网孔板以及所述按钮盒设置的电子器件之间采用符合VDE电气标准的电气接线方式连接；
所述电气控制面板上设置有可编程序控制器、触摸屏、第一端子排、第二端子排、中间继电器、马达开关、航空插头以及重载连接器；
所述网孔板上设置有传感器分线盒、培训项目装置、气动执行部件以及气动控制单元；
所述按钮盒上设置有操作按钮；
所述触摸屏与可编程序控制器电气连接，用于提供不同程序的组态设计，以及输出所述可编程序控制器的编程方案的仿真效果；所述航空插头用于电源的输入和输出；所述接触器和马达开关通过所述航空插头连接所述培训项目装置的电机，用于所述电机的保护；所述重载连接器用于是实现所述传感器分线盒和所述按钮盒的连接；所述第一端子排作为所述可编程程序控制器的第一输入/输出，连接至所述传感器分线盒；所述第二端子排作为所述可编程程序控制器的第二输入/输出，连接至与所述操作按钮；所述传感器分线盒用于对所述可编程控制器与网孔板上的培训项目装置、气动执行部件以及气动控制单元之间的电气接线进转接；
所述气动控制系统包括调压阀、压力开关和电磁阀，所述调压阀用于调节气源压力，所述压力开关检测气源压力是否满足气动要求，若满足，向所述可编程控制器发出开关信号，所述可编程控制器通过所述开关信号控制所述中间继电器单元，以通过所述中间继电器单元实现所述实训平台的开关电源与所述电磁阀的线圈的接通，进而通过所述电磁阀将调节压力后的气源分配至所述气动执行部件，驱动所述气动执行部件动作，从而实现对培训项目装置的操控。
其中，所述电气控制面板为L型控制台板，所述L型控制台板采用双面电气安装方式设置。
其中，所述电气控制面板上还设置有断路器单元和/或交流接触器；
所述断路器单元用于为所述电气控制面板中的交流电源和直流电源提供断路保护；
所述交流接触器的输入端连接交流电源，输出端连接所述培训项目装置中的电机。
其中，所述航空插头以及重载连接器设置于所述L型控制台板的侧面；
所述可编程序控制器、触摸屏、第一端子排、中间继电器、接触器、马达开关设置于所述L型控制台板的正面；
所述断路器单元以及所述第二端子排设置于所述L型控制台板的背面。
其中，所述断路器单元包括3P带漏电保护断路器和2P断路器；
3P断路器为所述实训平台进行AC380V供电进行保护， 2P断路器分别为所述实训平台进行AC220和DC24V供电进行保护。
其中，所述航空插头包括5芯航空插头以及4芯航空插头；
所述5芯航空插头用于为所述实训平台中的电子器件的电源供电，所述4芯航空插头用于电源的输出供电机使用。
其中，所述传感器分线盒包括2个传感器分线盒，其中一个用于输入信号的引入，另一个用于输出信号的输出，传感器分线盒上的I/O点已固定分配；
和/或，
所述电磁阀包括二位五通电磁阀以及三位五通电磁阀中的至少一种。
其中，所述气动执行部件包括气缸，所述培训项目装置包括滑仓分拣机构。
其中，所述按钮盒上的操作按钮包括：急停按钮、点动按钮、选择按钮中的至少一种。
其中，所述网孔板、按钮盒上还分别设置有指示灯。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1为本发明一个实施例中的L型控制台板的正面示意图；
图2为本发明一个实施例中的L型控制台板的背面示意图；
图3为本发明一个实施例中网孔板的背面示意图；
图4为本发明一个实施例中的按钮盒的正面示意图；
图5为本发明一个实施例中的培训项目装置的示意图。
其中，附图标记为：
1.触摸屏；2.5芯航空插头；3.端子排；4.重载连接器;5.可编程序控制器;6.中间继电器；7.接触器；8.马达开关；9.第一端子排，10.急停按钮；11.L型控制台；12.3P断路器；13.1P 断路器；14.第二端子排;15.网孔板； 16.调压阀；17.二位五通电磁阀；18.压力开关；19.三位五通电磁阀；20.传感器分线盒；21.三色灯；22.培训项目装置；23.气缸；24.按钮盒；25.急停按钮；26.选择按钮；27.点动按钮；9-1.步进电机、9-2.联轴器、9-3.丝杠、9-4.电容式传感器、9-5.电感式传感器、9-6.伸缩气缸1、9-7.伸缩气缸2、9-8.物料平台、9-9.物料块、9-10.1号料仓1、9-11.2号料仓。
具体实施方式
下面结合本发明的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
作为本发明的一个优选实施例，本发明的基于德国VDE和BIBB标准的实训平台包括实训操作台，包括电气控制面板、网孔板以及按钮盒，所述电气控制面板、所述网孔板以及所述按钮盒设置的电子器件之间采用符合VDE电气标准的电气接线方式连接。其中，网孔板指的是操作台面板的一种。
所述电气控制面板上设置有可编程序控制器、触摸屏、第一端子排、第二端子排、中间继电器、马达开关、航空插头以及重载连接器；所述网孔板上设置有传感器分线盒、培训项目装置、气动执行部件以及气动控制单元；所述按钮盒上设置有操作按钮。
所述触摸屏与可编程序控制器电气连接，用于提供不同程序的组态设计，以及输出所述可编程序控制器的编程方案的仿真效果；所述航空插头用于电源的输入和输出；所述接触器和马达开关通过所述航空插头连接所述培训项目装置的电机，用于所述电机的保护；所述重载连接器用于是实现所述传感器分线盒和所述按钮盒的连接；所述第一端子排作为所述可编程程序控制器的第一输入/输出，连接至所述传感器分线盒；所述第二端子排作为所述可编程程序控制器的第二输入/输出，连接至与所述操作按钮；所述传感器分线盒用于对所述可编程控制器与网孔板上的培训项目装置、气动执行部件以及气动控制单元之间的电气接线进转接；
所述气动控制系统包括调压阀、压力开关和电磁阀，所述调压阀用于调节气源压力，所述压力开关检测气源压力是否满足气动要求，若满足，向所述可编程控制器发出开关信号，所述可编程控制器通过所述开关信号控制所述中间继电器单元，以通过所述中间继电器单元实现所述实训平台的开关电源与所述电磁阀的线圈的接通，进而通过所述电磁阀将调节压力后的气源分配至所述气动执行部件，驱动所述气动执行部件动作，从而实现对培训项目装置的操控。
所述电气控制面板可以是为L型控制台板，所述L型控制台板采用双面电气安装方式设置。在实际场景中，所述网孔板、所述按钮盒还可以分别与所述电气控制面板分体设置在试验台上，三者上安装的器件电气连接；当然，所述网孔板以及上述按钮盒，也可以分别与所述电气控制面板连接设置，只要预留出便于用户实验操作的位置即可。
此外，用户基于上述的实训平台进行的培训项目操作（包括可编程序控制器的编程操作、器件之间的电气接线操作、控制盒按钮操作等），均符合德国BIBB的教育标准。
其中，所述断路器单元可以包括1个3P带漏电保护断路器和2个2P断路器； 3P断路器为所述实训平台的AC380V供电进行保护，其中一个 2P断路器分别为所述实训平台的AC220供电进行保护；另一个 2P断路器分别为所述实训平台的DC24V供电进行保护。
其中，所述航空插头可以包括5芯航空插头以及4芯航空插头；所述5芯航空插头用于为所述实训平台中的电子器件的电源供电，所述4芯航空插头用于电源的输出供电机使用。例如：所述接触器和马达开关可以分别通过4芯航空插头连接所述培训项目装置中的电机。
其中，所述传感器分线盒可以包括2个传感器分线盒，其中一个用于输入信号的引入，另一个用于输出信号的输出，分线盒上的I/O点已固定分配。所述电磁阀可以包括二位五通电磁阀以及三位五通电磁阀中的至少一种。
所述气动执行部件包括气缸，所述培训项目装置包括滑仓分拣机构。需要说明的是，本发明实训平台面板上的气动执行部件及培训项目装置可以根据不同的考核题目进行项目更换。
上述示例的实训平台，多个培训项目装置可以灵活搭配，电气安装标准符合德国VDE电气标准，所有教学题材符合德国BIBB教育标准。
下面结合图1-图4对本发明的实施例进行具体说明。
如图1和图2所示，在一个具体实施例中，L型控制台11左侧设有5芯航空插头2、重载连接器4； L型控制台11正面设有触摸屏1、可编程序控制器5、中间继电器6、接触器7、马达开关8、第一端子排9、急停按钮10；L型控制台11背面设有3P断路器12、2P 断路器13、第二端子排14；在一可选方式中，其中，第一端子排9和第二端子排14可以设置在L型控制台板11的正反面的对应位置；L型控制台11背面设有固定机构，提过该固定机构将3P断路器12、2P断路器13固定在L型控制台11背面。
其中， L型控制台板11正面上的可编程序控制器5，该可编程序控制器5可以根据不同的实训项目进行设置。L型控制台板11通过重载连接器4分别连接传感器分线盒20和按钮盒24。L型控制台板11正面上的接触器7和马达开关8可以通过侧面的4芯航空插头引出至网孔板的培训项目装置的电机。L型控制台板11正面上的中间继电器6，可以作为不同项目扩展使用。
如图3所示，在一个具体实施例中，网孔板15设有调压阀16、二位五通电磁阀17、压力开关18、三位五通电磁阀19、传感器分线盒20、三色灯21、培训项目装置22以及气缸23。
其中，培训项目装置22可以根据不同的项目进行选择不同的部件，本发明下述实施例提供了滑仓控制机构。气动控制单元可以由调压阀、压力开关和电磁阀等构成，可以进行气缸的控制。
如图3所示，在一个具体实施例中，按钮盒24设有急停按钮25、选择按钮26、点动按钮27以及指示灯。在一些实施例中，所述多个操作按钮可以为带灯按钮。其中，急停按钮25用于紧急状态的设备停止，安全防护；点动按钮27主要用于控制信号的组合应用；指示灯主要用于相应的状态显示。
在一个例子中，参见图5所示，培训项目装置可以包括步进电机9-1、丝杠9-3、检测所述物料块9-9位置的传感器单元、伸缩气缸9-6、伸缩气缸9-7、1号料仓9-10和2号料仓9-11。所述步进电机9-1通过联轴器9-2与所述丝杠9-3连接，所述丝杠9-3与物料平台9-8固定连接，所述物料平台9-8用于放置物料块9-9；所述丝杠9-3下方设有滑轨。所述步进电机9-1工作时，控制所述丝杠9-3沿所述滑轨旋转前进或后退，从而通过所述物料平台9-8带动所述物料块9-9跟随所述丝杠9-3前后移动。
所述传感器单元包括电容式传感器9-4和电感式传感器9-5，在其他实施例中，还可以包括光纤传感器。所述伸缩气缸9-6和所述1号料仓9-10在所述丝杠9-3两侧对应设置，当所述物料块9-9位于所述伸缩气缸9-6和所述1号料仓9-10之间时，所述伸缩气缸9-6动作，将所述物料块9-9推入所述1号料仓9-10中。伸缩气缸9-7和所述2号料仓9-11在所述丝杠9-3两侧对应设置，当所述物料块9-9位于所述伸缩气缸9-7和所述2号料仓9-11之间时，所述伸缩气缸9-7动作，将所述物料块9-9推入所述2号料仓9-11中。
对应地，所述气动控制单元包括调压阀16、压力开关18、两位五通电磁阀17和三位五通电磁阀19。所述调压阀16的输入端为外部压缩空气气源，用于调节进入内部系统的外部气源压力，所述两位五通电磁阀17和三位五通电磁阀19用于将调节压力后的气源分别分配至所述伸缩气缸9-6和所述伸缩气缸9-7，以分别控制所述伸缩气缸9-6和所述伸缩气缸9-7是否动作。其中，可以是由所述两位五通电磁阀17控制所述伸缩气缸9-6，由所述三位五通电磁阀19控制所述伸缩气缸9-7，也可以是其他对应控制关系。所述压力开关18用于检测内部气源压力是否满足条件。
在一个具体实施例中，所述电气控制面板中，所述断路器单元、所述接触器7和所述马达开关8构成步进电机9-1的供电回路，所述可编程控制器5、第一端子排9作为所述步进电机9-1的控制回路。
基于具体场景，通过开关电源将220VAC电源转换为24VDC电源。所述断路器单元包括3P带漏电保护断路器12和2P断路器13，分别为所述电气控制面板中的交流电源和支流电源提供断路保护。所述3P断路器的输入端连接380VAC电源进线，所述2个2P带漏电保护断路器的输入端分别连接220VAC和24VDC电源。所述380VAC电源用于为所述步进电机9-1供电，所述220VAC电源分别为所述电气控制面板、培训项目装置、所述气动执行部件、所述气动控制单元和所述按钮盒24中的交流电子元器件供电，所述24VDC电源分别为所述电气控制面板、培训项目装置、所述气动执行部件、所述气动控制单元和所述按钮盒24中的直流电子元器件供电。
所述380VAC电源从3P断路器1的输出端进入所述接触器7的输入端，从接触器7的输出端输出后，经电机过载保护开关进入步进电机9-1，接触器7的控制端与所述可编程控制器5的信号输出端连接，所述可编程控制器5输出不同的控制信号，使接触器7在相同的输入情况下，实现不同的输出，以实现所述步进电机9-1的正转或反转，从而实现制丝杠9-3移动方向的控制，同时，接触器7还能实现星三角电路实验。
步进电机9-1连接可以根据所述可编程控制器5的输出指令移动。在一实施例中，所述可编程控制器5优选为西门子S7-200系列PLC，在其他实施例中，还可以是S7-300系列PLC或其他品牌的PLC。
开关电源所输出的24VDC电源经2P断路器后，进入所述中间继电器6的输入端，并经所述中间继电器6的输出端分别通过传感器分线盒20为所述两位五通电磁阀17和三位五通电磁阀19的线圈供电，其中，中间继电器6中的两个中间继电器与两位五通电磁阀17和三位五通电磁阀19形成一一对应的供电关系，所述多个中间继电器6的输入端和输出端可以是两个中间继电器中每个中间继电器的一对常开触点或常闭触点。所述可编程控制器5的信号输出端分别连接至所述中间继电器6的线圈，从而控制所述中间继电器6触点的断开或闭合。所述两位五通电磁阀17和所述三位五通电磁阀19通过线圈是否得电，来分别控制所述伸缩气缸9-6和所述伸缩气缸9-7是否动作。
所述可编程控制器5的信号输入端分别与所述电容式传感器9-4、电感式传感器9-5、所述压力开关18、所述急停按钮25、所述选择开关26、所述多个点动按钮27的信号输出端连接，用于获取所述物料块的位置信息、所述内部气源压力和学生的操作指令。其中，可编程控制器5的信号输入端通过分线盒分别与所述电容式传感器9-4、电感式传感器9-5的信号输出端连接，在本实施例中，所述传感器分线盒为双通道分线盒，所述电气控制面板中的其他电气接线由相应的端子排进行转接。
本发明实施例进行滑轨分拣控制的工作原理为：
学生通过点动按钮27或者选择按钮26向可编程控制器5发送电机正转操作指令，所述可编程控制器5发出控制信号至接触器7使所述步进电机处于正转状态，学生还通过所述点动按钮27向所述可编程控制器5发送移动指令，以控制所述步进电机9-1实现控制丝杠9-3沿滑轨带动物料块9-9向前移动，当电容传感器9-4检测到物料块9-9后，所述可编程控制器5计算步进电机9-1带动所述物料块9-9继续移动的距离，当判断所述物料块9-9移动至所述伸缩气缸9-6和所述1号料仓9-10之间时，两位五通电磁阀17动作，所述伸缩气缸9-6将所述物料块9-9推进所述1号料仓9-10。或当电感传感器9-5检测到物料块9-9后，所述可编程控制器5计算步进电机9-1带动所述物料块9-9继续移动的距离，当判断所述物料块9-9移动至所述伸缩气缸9-7和所述2号料仓9-11之间时，三位五通电磁阀19动作，所述伸缩气缸9-7将所述物料块9-9推进所述2号料仓9-11。
本发明所提供的基于德国VDE和BIBB标准的实训平台，多个培训项目装置可以灵活搭配，电气安装标准符合德国VDE电气标准，所有教学题材符合德国BIBB教育标准，并且采用桌面级设计思想，可以节省实训场地的空间。此外，还有利于提高学生对常见的PLC控制系统、传感器、电磁阀以及气动控制系统的认识和了解，结构合理、使用灵活、有利于提高学生的实训效果。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，例如上述实施例中的电子元器件的数量和种类都可以根据实际需求进行变化，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于德国VDE和BIBB标准的实训平台，其特征在于，包括电气控制面板、网孔板以及按钮盒，所述电气控制面板、所述网孔板以及所述按钮盒设置的电子器件之间采用符合VDE电气标准的电气接线方式连接；
所述电气控制面板上设置有可编程序控制器、触摸屏、第一端子排、第二端子排、中间继电器、马达开关、航空插头以及重载连接器；
所述网孔板上设置有传感器分线盒、培训项目装置、气动执行部件以及气动控制单元；
所述按钮盒上设置有操作按钮；
所述触摸屏与可编程序控制器电气连接，用于提供不同程序的组态设计，以及输出所述可编程序控制器的编程方案的仿真效果；所述航空插头用于电源的输入和输出；所述接触器和马达开关通过所述航空插头连接所述培训项目装置的电机，用于所述电机的保护；所述重载连接器用于是实现所述传感器分线盒和所述按钮盒的连接；所述第一端子排作为所述可编程程序控制器的第一输入/输出，连接至所述传感器分线盒；所述第二端子排作为所述可编程程序控制器的第二输入/输出，连接至与所述操作按钮；所述传感器分线盒用于对所述可编程控制器与网孔板上的培训项目装置、气动执行部件以及气动控制单元之间的电气接线进转接；
所述气动控制系统包括调压阀、压力开关和电磁阀，所述调压阀用于调节气源压力，所述压力开关检测气源压力是否满足气动要求，若满足，向所述可编程控制器发出开关信号，所述可编程控制器通过所述开关信号控制所述中间继电器单元，以通过所述中间继电器单元实现所述实训平台的开关电源与所述电磁阀的线圈的接通，进而通过所述电磁阀将调节压力后的气源分配至所述气动执行部件，驱动所述气动执行部件动作，从而实现对培训项目装置的操控。
2.根据权利要求1所述的基于德国VDE和BIBB标准的实训平台，其特征在于：
所述电气控制面板为L型控制台板，所述L型控制台板采用双面电气安装方式设置。
3.根据权利要求2所述的基于德国VDE和BIBB标准的实训平台，其特征在于：
所述电气控制面板上还设置有断路器单元和/或交流接触器；
所述断路器单元用于为所述电气控制面板中的交流电源和直流电源提供断路保护；
所述交流接触器的输入端连接交流电源，输出端连接所述培训项目装置中的电机。
4.根据权利要求3所述的基于德国VDE和BIBB标准的实训平台，其特征在于：所述航空插头以及重载连接器设置于所述L型控制台板的侧面；
所述可编程序控制器、触摸屏、第一端子排、中间继电器、接触器、马达开关设置于所述L型控制台板的正面；
所述断路器单元以及所述第二端子排设置于所述L型控制台板的背面。
5.根据权利要求3所述的基于德国VDE和BIBB标准的实训平台，其特征在于：
所述断路器单元包括3P带漏电保护断路器和2个2P断路器；
3P断路器为所述实训平台的AC380V供电进行保护，其中一个 2P断路器分别为所述实训平台的AC220供电进行保护；另一个 2P断路器分别为所述实训平台的DC24V供电进行保护。
6.根据权利要求1所述的基于德国VDE和BIBB标准的实训平台，其特征在于：
所述航空插头包括5芯航空插头以及4芯航空插头；
所述5芯航空插头用于为所述实训平台中的电子器件的电源供电，所述4芯航空插头用于电源的输出供所述网孔板上的电机使用。
7.根据权利要求1所述的基于德国VDE和BIBB标准的实训平台，其特征在于：
所述传感器分线盒包括2个传感器分线盒，其中一个用于输入信号的引入，另一个用于输出信号的输出，传感器分线盒上的I/O点已固定分配；
和/或，
所述电磁阀包括二位五通电磁阀以及三位五通电磁阀中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的基于德国VDE和BIBB标准的实训平台，其特征在于：
所述气动执行部件包括气缸，所述培训项目装置包括滑仓分拣机构。
9.根据权利要求1所述的基于德国VDE和BIBB标准的实训平台，其特征在于：
所述按钮盒上的操作按钮包括：急停按钮、点动按钮、选择按钮中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的基于德国VDE和BIBB标准的实训平台，其特征在于：
所述网孔板、按钮盒上还分别设置有指示灯。
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