CN109961678A - 核电站plc逻辑控制器通用教学装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于核电站PLC教学技术领域，具体涉及一种核电站PLC逻辑控制器通用教学装置，目的在于设计一套便携式的趣味化PLC逻辑控制器通用教学装置，它包含核电站常用的两种PLC，共用一套外围电路，配上一体化电脑的Intouch上位机，根据上位机提示进行趣味化的实战演练，将PLC的开关量输入、开关量输出、模拟量输入循序渐进地进行讲解，配以图文并茂的PLC联机教案，让受训者能在短期内消除对PLC的顾虑，迅速掌握PLC的操作要领。其特征在于：它包括S7‑300型PLC、GE90‑30型PLC、电源开关、PLC切换装置、一体化电脑、外围电路单元、按钮单元、接口单元和温度传感器。

Description

核电站PLC逻辑控制器通用教学装置
技术领域
本发明属于核电站PLC教学技术领域，具体涉及一种核电站PLC逻辑控制器通用教学装置。
背景技术
PLC(Programmable Logic Controller)，即可编程逻辑控制器，因其较高的集成度、模块化的设计，以及可编程的控制方式，在当今核电站中使用广泛。
但是，基于核电站的核安全文化，现场运行中的PLC设备是不允许随意操作的。员工要想提高PLC技能，要么自己啃枯燥的说明书，要么申请高昂的培训费外出参加培训班，要么只能用现场运行中的PLC设备进行培训。
培训班有着培训时间集中、授课老师经验丰富、教案详细、培训设备成套化等优点，但存在枯燥、PLC类型单一、培训不可持续等缺点；
自学存在理论无法联系实际的弊端；
用现场运行中的设备培训，可能因为误操作引起设备异常动作，严重时将导致停机停堆；
因此设计一套同时具备便携式、趣味化、随用随走、可解体DIY的PLC教学装置对提高员工PLC技能有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于设计一套便携式的趣味化PLC逻辑控制器通用教学装置，它包含核电站常用的两种PLC，共用一套外围电路，配上一体化电脑的Intouch上位机，根据上位机提示进行趣味化的实战演练，将PLC的开关量输入、开关量输出、模拟量输入循序渐进地进行讲解，配以图文并茂的PLC联机教案，让受训者能在短期内消除对PLC的顾虑，迅速掌握PLC的操作要领。
本发明是这样实现的：
一种核电站PLC逻辑控制器通用教学装置，包括S7-300型PLC、GE90-30型PLC、电源开关、PLC切换装置、一体化电脑、外围电路单元、按钮单元、接口单元和温度传感器；电源开关用于控制外接220V电源对于S7-300型PLC、GE90-30型PLC、PLC切换装置和一体化电脑的供电；S7-300型PLC和GE90-30型PLC分别与PLC切换装置连接，通过PLC切换装置选择不同的PLC；按钮单元、接口单元和温度传感器分别通过外围电路单元与PLC切换装置连接，向PLC切换装置传递信号；一体化电脑与PLC切换装置连接，实时显示PLC切换装置反馈的信号并在显示屏上显示。
如上所述的PLC切换装置包括220/24V电源模块、SW1旋钮开关、KA1继电器、KA2继电器和KA3继电器；接口单元包括模拟量输入1、模拟量输入2、开关量输入1和开关量输入2；按钮单元包括上按钮、下按钮、左按钮、右按钮和确认按钮；220/24V电源模块分别与温度传感器、SW1旋钮开关连接，用于将外接220V电源的电压转化为24V电压，提供24V供电；SW1旋钮开关分别与KA1继电器、KA2继电器和KA3继电器连接；温度传感器通过KA1继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的AI1接口连接；模拟量输入1通过KA1继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的AI2接口连接；开关量输入2通过KA1继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的AI3接口连接；上按钮通过KA2继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的DI1接口连接；下按钮通过KA2继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的DI2接口连接；左按钮通过KA2继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的DI3接口连接；右按钮通过KA2继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的DI4接口连接；确认按钮通过KA3继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的DI5接口连接；开关量输入1通过KA3继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的DI6接口连接；开关量输入2通过KA3继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的DI7接口连接；通过SW1旋钮开关控制选择相应的PLC，当SW1旋钮开关控制KA1继电器、KA2继电器和KA3继电器的线圈同时得电时，GE90-30型PLC导通；当SW1旋钮开关控制KA1继电器、KA2继电器和KA3继电器的线圈同时失电时，S7-300型PLC导通。
如上所述的一体化电脑采用T1010型PC机实现，外围电路单元采用端子排实现，温度传感器采用热电偶实现。
本发明的有益效果是：
核电站的日常和大修维护，是人的行为，当现场设备出现紧急报警时，是考验人的关键时期，通过该装置的培训，能解决人的技能问题，这本身就已具备了极大的社会效益。
此外，核电站PLC控制系统，是整个控制系统的核心，有了这套PLC教学装置，将让核电站一线维修员工更快掌握PLC的维护技能，在故障出现时能最快定位到故障点，并迅速解决，保障了核电站的安全稳定运行。
本套PLC教学装置核心内容为一体化、趣味化，具备培训育人、提高企业PLC兴趣、保障核电站安全运行的社会效益。
传统的培训，无外乎走马观花式的学些皮毛，一周的培训之后，很长一段时间内不会再有亲自操刀的机会，这对人来说是一个极大的考验，据统计，三个月后能记住培训内容1％，已经非常少了。
而本教学装置，除能最大限度地节约器件成本开支、外出培训开支外，用户拥有该装置后，可以24小时使用，反复练手才能达到熟能生巧的目的，达到的培训效果也远大于外出培训项目，具备一定的经济效益。
同时，该培训装置将培训与现场设备分隔开，避免了现场操作时的人因陷阱，避免了误操作导致机组意外波动或听及停堆事件，具备一定的经济效益。
通过前期调研，许多单位均对该培训装置非常感兴趣，将该装置加以推广，也具备一定的经济效益。
附图说明
图1是本发明的核电站PLC逻辑控制器通用教学装置的结构示意图；
图2是本发明的核电站PLC逻辑控制器通用教学装置的开关逻辑框图；
图3是本发明的核电站PLC逻辑控制器通用教学装置的供电逻辑框图；
图4是本发明的核电站PLC逻辑控制器通用教学装置的KA1继电器的逻辑框图；
图5是本发明的核电站PLC逻辑控制器通用教学装置的KA2继电器的逻辑框图；
图6是本发明的核电站PLC逻辑控制器通用教学装置的KA3继电器的逻辑框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。
如图1所示，一种核电站PLC逻辑控制器通用教学装置，包括S7-300型PLC、GE90-30型PLC、电源开关、PLC切换装置、一体化电脑、外围电路单元、按钮单元、接口单元和温度传感器。电源开关用于控制外接220V电源对于S7-300型PLC、GE90-30型PLC、PLC切换装置和一体化电脑的供电。S7-300型PLC和GE90-30型PLC分别与PLC切换装置连接，通过PLC切换装置选择不同的PLC。按钮单元、接口单元和温度传感器分别通过外围电路单元与PLC切换装置连接，向PLC切换装置传递信号。一体化电脑与PLC切换装置连接，实时显示PLC切换装置反馈的信号并在显示屏上显示。
如图2至图6所示，PLC切换装置包括220/24V电源模块、SW1旋钮开关、KA1继电器、KA2继电器和KA3继电器。接口单元包括模拟量输入1、模拟量输入2、开关量输入1和开关量输入2。按钮单元包括上按钮、下按钮、左按钮、右按钮和确认按钮。220/24V电源模块分别与温度传感器、SW1旋钮开关连接，用于将外接220V电源的电压转化为24V电压，提供24V供电。SW1旋钮开关分别与KA1继电器、KA2继电器和KA3继电器连接。温度传感器通过KA1继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的AI1接口连接。模拟量输入1通过KA1继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的AI2接口连接。开关量输入2通过KA1继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的AI3接口连接。上按钮通过KA2继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的DI1接口连接。下按钮通过KA2继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的DI2接口连接。左按钮通过KA2继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的DI3接口连接。右按钮通过KA2继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的DI4接口连接。确认按钮通过KA3继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的DI5接口连接。开关量输入1通过KA3继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的DI6接口连接。开关量输入2通过KA3继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的DI7接口连接。通过SW1旋钮开关控制选择相应的PLC，当SW1旋钮开关控制KA1继电器、KA2继电器和KA3继电器的线圈同时得电时，GE90-30型PLC导通；当SW1旋钮开关控制KA1继电器、KA2继电器和KA3继电器的线圈同时失电时，S7-300型PLC导通。
在本实施例中，一体化电脑采用T1010型PC机实现，外围电路单元采用端子排实现，温度传感器采用热电偶实现。
本发明的工作过程如下：
通过按下一体化电脑的电源开关为一体化电脑上电；
根据提示，短接接口单元香蕉插座，此时一体化电脑上位机界面中显示开关量输入通道已接通，断开短接回路，一体化电脑上位机界面中显示开关量已断开，由此感性认知开关量输入信号的原理；
根据提示，短接接口单元香蕉插座后，接口单元中开关量输出指示灯点亮，断开短接回路，接口单元中开关量输出指示灯熄灭，由此感性认知开关量输出信号的原理；
根据提示，手握温度传感器探头，一体化电脑上位机界面中显示传感器探头温度逐步上升，直至人体体温；松开温度传感器探头后，温度下降。由此感性认知模拟量输入信号的原理；
根据提示，进行综合演练。通过手握温度传感器探头让温度达到37℃时，一体化电脑上位机界面中显示温度解锁成功，进入一个密码锁显示界面，通过按钮单元上下左右按钮，可进行密码的加减输入，通过按钮单元的确认按钮完成输入，上位机界面将提示输入的值过大还是过小，直至输入正确的密码后，解锁成功，综合演练结束，由此感性认知一个综合项目的设计和编程技巧。
本项目可应用在核电站及其他企业电气/仪控的维修领域，旨在训练维护人员入门并熟练掌握PLC的使用方法和应用技巧，趣味化的教学模式摒弃了传统的理论知识培训，让受训者在案例中有感性认识，并通过问题的解决过程一步一步掌握PLC的各种基础理论知识，极具推广性；
同时，本教学装置设计伊始，是考虑到了不同企业PLC类型不同的兼容性，受训者可以打开教学装置，轻松地更换PLC最小系统，并用其厂内的PLC型号加以替代，做到学啥装啥的目的；
此外，本教学装置还具备从零起步的功能，譬如现场PLC的CPU模块损坏，需要更换备件，但备件的PLC没有任何设置或程序，这就需要用到该教学装置了。该教学装置鼓励用户拆卸所有的PLC模块，并逐个DIY组装起来，从最初设置到完成模块更换的过程，对受训者技能提升有莫大的帮助。
上面结合实施例对本发明的实施方法作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明说明书中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (3)

1.一种核电站PLC逻辑控制器通用教学装置，其特征在于：它包括S7-300型PLC、GE90-30型PLC、电源开关、PLC切换装置、一体化电脑、外围电路单元、按钮单元、接口单元和温度传感器；电源开关用于控制外接220V电源对于S7-300型PLC、GE90-30型PLC、PLC切换装置和一体化电脑的供电；S7-300型PLC和GE90-30型PLC分别与PLC切换装置连接，通过PLC切换装置选择不同的PLC；按钮单元、接口单元和温度传感器分别通过外围电路单元与PLC切换装置连接，向PLC切换装置传递信号；一体化电脑与PLC切换装置连接，实时显示PLC切换装置反馈的信号并在显示屏上显示。
2.根据权利要求1所述的核电站PLC逻辑控制器通用教学装置，其特征在于：所述的PLC切换装置包括220/24V电源模块、SW1旋钮开关、KA1继电器、KA2继电器和KA3继电器；接口单元包括模拟量输入1、模拟量输入2、开关量输入1和开关量输入2；按钮单元包括上按钮、下按钮、左按钮、右按钮和确认按钮；220/24V电源模块分别与温度传感器、SW1旋钮开关连接，用于将外接220V电源的电压转化为24V电压，提供24V供电；SW1旋钮开关分别与KA1继电器、KA2继电器和KA3继电器连接；温度传感器通过KA1继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的AI1接口连接；模拟量输入1通过KA1继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的AI2接口连接；开关量输入2通过KA1继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的AI3接口连接；上按钮通过KA2继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的DI1接口连接；下按钮通过KA2继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的DI2接口连接；左按钮通过KA2继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的DI3接口连接；右按钮通过KA2继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的DI4接口连接；确认按钮通过KA3继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的DI5接口连接；开关量输入1通过KA3继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的DI6接口连接；开关量输入2通过KA3继电器与S7-300型PLC、GE90-30型PLC的DI7接口连接；通过SW1旋钮开关控制选择相应的PLC，当SW1旋钮开关控制KA1继电器、KA2继电器和KA3继电器的线圈同时得电时，GE90-30型PLC导通；当SW1旋钮开关控制KA1继电器、KA2继电器和KA3继电器的线圈同时失电时，S7-300型PLC导通。
3.根据权利要求1所述的核电站PLC逻辑控制器通用教学装置，其特征在于：所述的一体化电脑采用T1010型PC机实现，外围电路单元采用端子排实现，温度传感器采用热电偶实现。
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