CN110085105B - 一种断路器模拟教具控制电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种断路器模拟教具控制电路及其控制方法，控制电路包括：逻辑输入电路、逻辑输出电路、可编程逻辑控制器以及执行电路；所述逻辑输入电路以及所述逻辑输出电路分别与所述可编程逻辑控制器连接；所述逻辑输出电路与所述执行电路连接；可编辑逻辑控制器，用于接收所述逻辑输入电路输入的电路信号；可编辑逻辑控制器，将所述电路信号发送至所述逻辑输出电路，以使得所述逻辑输出电路根据所述电路信号输出高低电平，配合继电器的通断来控制所述执行电路中的至少一个电机的转动和停止。实施本发明，通过可编程逻辑控制器的运用简化了电路结构，使断路器运行逻辑更清晰易懂，且使用电机作为执行元件让断路器动作更直观，教学效率更高。

Description

一种断路器模拟教具控制电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及继电器技术领域，尤其涉及一种断路器模拟教具控制电路及其控制方法。

背景技术

随着经济的不断发展，社会对高质量电能的要求不断增加。为保证电力供应，支持国民经济不断发展，扩大配网范围势在必行。随着电网规模的扩大，对电网维护人员的数量和质量的要求也不断提高。断路器作为电网中最重要的设备之一，其稳定运行对电网的正常供电起着不可替代的作用。对电网维护人员进行断路器运行知识的培训也变得越来越重要。断路器模拟教具作为一种可以让人快速、直观的观察断路器工作情况的装置，是断路器知识教学的重要工具。目前，现存断路器教具的主要缺陷有：只有控制电路，没有执行元件；大量外围电路和指示灯的存在，让对断路器教具的理解过程变得复杂，降低了学习效率。

发明内容

本发明实施例提出的一种断路器模拟教具控制电路及其控制方法，可编程逻辑控制器的运用简化了电路结构，使断路器运行逻辑更清晰易懂，且使用电机作为执行元件让断路器动作更直观，教学效率更高。

第一方面，本发明实施例提供一种断路器模拟教具控制电路，包括：

逻辑输入电路、逻辑输出电路、可编程逻辑控制器以及执行电路；所述逻辑输入电路以及所述逻辑输出电路分别与所述可编程逻辑控制器连接；所述逻辑输出电路与所述执行电路连接；其中：

所述可编辑逻辑控制器，用于接收所述逻辑输入电路输入的电路信号；其中，所述电路信号包括储能信号、合闸信号、合闸到位信号、分闸信号以及分闸到位信号；

所述可编辑逻辑控制器，将所述电路信号发送至所述逻辑输出电路，以使得所述逻辑输出电路根据所述电路信号输出高低电平，配合继电器的通断来控制所述执行电路中的至少一个电机的转动和停止。

优选地，所述可编辑逻辑控制器为DVP 10EC00R3；其中，所述逻辑控制器包括第一输入端口X0、第二输入端口X1、第三输入端口X2、第四输入端口X3、第五输入端口X4、第一输出端口Y0、第二输出端口Y1以及第三输出端口Y2；其中，所述第一输入端口X0、第二输入端口X1、第三输入端口X2、第四输入端口X3、第五输入端口X4分别与所述逻辑输入电路连接；所述第一输出端口Y0、第二输出端口Y1以及第三输出端口Y2分别与所述逻辑输出电路连接。

优选地，所述逻辑输出电路包括第一继电器CR1、第二继电器CR2以及第三继电器CR3；其中，所述第一继电器CR1与所述第一输出端口Y0连接；所述第二继电器CR2与所述第二输出端口Y1连接；所述第三继电器CR3与所述第三输出端口Y2连接。

优选地，所述执行电路包括第一电机M1以及第二电机M2；其中，

所述第一继电器CR1的常开触点与所述第一电机M1连接，所述第二继电器CR2的第一常开触点和所述第三继电器CR3的第一常开触点分别与所述第二电机M2第一端连接；所述第三继电器CR3的第二常开触点和所述第二继电器CR2的第二常开触点分别与所述第二电机M2的第二端连接。

优选地，所述逻辑输入电路包括第一按钮PB1、第二按钮PB2、第三按钮PB3、第一限位开关LS2、第二限位开关LS3、第三限位开关LS2’、第四继电器SJ以及自动储能连片LP；其中，

所述第一按钮PB1的第一端分别与第四继电器SJ的常开触点以及所述第一输入端口X0连接；所述第一按钮PB1的第二端与所述自动储能连片LP第一端连接；

所述第二按钮PB2的第一端与所述第二输入端口X1连接；所述第二按钮PB2的第二端与所述自动储能连片LP第一端连接；

所述第一限位开关LS2的第一端与所述第三输入端口X2连接；所述第一限位开关LS2的第二端与所述自动储能连片LP第一端连接；

所述第三按钮PB3的第一端与所述第四输入端口X3连接；所述第三按钮PB3的第二端与所述自动储能连片LP第一端连接；

所述第二限位开关LS3的第一端与所述第五输入端口X4连接；所述第二限位开关LS3的的第二端与所述自动储能连片LP第一端连接；

所述第一限位开关LS2与所述第三限位开关LS2’为联动开关；所述第三限位开关LS2’的的第一端与所述自动储能连片LP第二端连接；所述第三限位开关LS2’的的第二端与所述第四继电器SJ连接。

优选地，所述第一按钮PB1为储能按钮；所述第二按钮PB2为合闸按钮、第三按钮PB3为分闸按钮、第一限位开关LS2为合闸位置限位开关、第二限位开关LS3为分闸位置限位开关、第三限位开关LS2’为合闸位置限位开关。

优选地，所述第一电机M1为储能执行电机；所述第二电机M2为分合闸执行电机。

本发明实施例还提供了一种断路器模拟教具控制电路的控制方法，能够应用于上述所述的断路器模拟教具控制电路中，包括：

当第一输入端口X0获得所述输入逻辑电路的输入信号时，所述第一输出端口Y0输出高电平，带动第一电机M1转动；

当所述第二输入端口X1获得所述输入逻辑电路的输入信号时，所述第二输出端口Y1输出高电平，第二继电器CR2启动，第二继电器CR2的第一常开触点和第二常开触点闭合，带动第二电机M2正转；

当第二电机M2转至合闸位置时，第一输出端口Y0输出低电平，第二电机M2停止转动；

当所述第四输入端口X3获得所述输入逻辑电路的输入信号时，所述第三输出端口Y2输出高电平，第三继电器CR3启动，第三继电器CR3的第一常开触点和第二常开触点闭合，带动第二电机M2反转；

当第二电机M2转至分闸位置时，第三输出端口Y2输出低电平，第二电机M2停止转动。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、可编程逻辑控制器的运用简化了电路结构，使断路器运行逻辑更清晰易懂。

2、使用电机作为执行元件让断路器动作更直观，教学效率更高。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的断路器模拟教具控制电路的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的可编程逻辑控制器的工作过程的结构示意图。

图3是本发明第二实施例提供的断路器模拟教具控制电路控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，是本发明第一实施例提供的断路器模拟教具控制电路的结构示意图，包括：

逻辑输入电路1、逻辑输出电路3、可编程逻辑控制器2以及执行电路4；所述逻辑输入电路1以及所述逻辑输出电路3分别与所述可编程逻辑控制器2连接；所述逻辑输出电路3与所述执行电路4连接；其中：

所述可编辑逻辑控制器2，用于接收所述逻辑输入电路1输入的电路信号；其中，所述电路信号包括储能信号、合闸信号、合闸到位信号、分闸信号以及分闸到位信号；

所述可编辑逻辑控制器2，将所述电路信号发送至所述逻辑输出电路3，以使得所述逻辑输出电路3根据所述电路信号输出高低电平，配合继电器的通断来控制所述执行电路4中的至少一个电机的转动和停止。

具体地，在本实施例中，所述可编辑逻辑控制器2为DVP 10EC00R3；其中，所述可编辑逻辑控制器包括第一输入端口X0、第二输入端口X1、第三输入端口X2、第四输入端口X3、第五输入端口X4、第一输出端口Y0、第二输出端口Y1以及第三输出端口Y2；其中，所述第一输入端口X0、第二输入端口X1、第三输入端口X2、第四输入端口X3、第五输入端口X4分别与所述逻辑输入电路连接；所述第一输出端口Y0、第二输出端口Y1以及第三输出端口Y2分别与所述逻辑输出电路连接。其中，第一输入端口X0为储能信号；第二输入端口X1为合闸信号；第三输入端口X2为合闸到位信号；第四输入端口X3为分闸信号；第五输入端口X4为分闸到位信号。第一输出端口Y0为储能执行信号；第二输出端口Y1为合闸执行信号；第三输出端口Y2为分闸执行信号。可编程逻辑控制器2的电源型号为AC220V，直流电源由开关电源提供。当然，可以理解的是，所述可编辑逻辑控制器2的型号以及电源型号根据实际情况设定，在此本发明不做具体限制。

在本实施例中，所述逻辑输出电路3包括第一继电器CR1、第二继电器CR2以及第三继电器CR3；所述第一继电器CR1与所述第一输出端口Y0连接；所述第二继电器CR2与所述第二输出端口Y1连接；所述第三继电器CR3与所述第三输出端口Y2连接。

在本实施例中，所述执行电路4包括第一电机M1以及第二电机M2；所述第一继电器CR1的常开触点与所述第一电机M1连接，所述第二继电器CR2的第一常开触点和所述第三继电器CR3的第一常开触点分别与所述第二电机M2第一端连接；所述第三继电器CR3的第二常开触点和所述第二继电器CR2的第二常开触点分别与所述第二电机M2的第二端连接。其中，所述第一电机M1为储能执行电机；所述第二电机M2为分合闸执行电机。具体地，所述第一电机M1和第二电机M2两者均为直流电机。第一电机M1受第一继电器CR1常开触点控制；第二电机M2包括正转电路和反转电路。其中，正转电路包括第二继电器CR2的第一常开触点和第二常开触点，反转电路包括第三继电器CR3的第一常开触点和第二常开触点。

在本实施例中，所述逻辑输入电路1包括第一按钮PB1、第二按钮PB2、第三按钮PB3、第一限位开关LS2、第二限位开关LS3、第三限位开关LS2’、第四继电器SJ以及自动储能连片LP；所述第一按钮PB1的第一端分别与第四继电器SJ的常开触点以及所述第一输入端口X0连接；所述第一按钮PB1的第二端与所述自动储能连片LP第一端连接；

所述第二按钮PB2的第一端与所述第二输入端口X1连接；所述第二按钮PB2的第二端与所述自动储能连片LP第一端连接；所述第一限位开关LS2的第一端与所述第三输入端口X2连接；所述第一限位开关LS2的第二端与所述自动储能连片LP第一端连接；

所述第三按钮PB3的第一端与所述第四输入端口X3连接；所述第三按钮PB3的第二端与所述自动储能连片LP第一端连接；所述第二限位开关LS3的第一端与所述第五输入端口X4连接；所述第二限位开关LS3的的第二端与所述自动储能连片LP第一端连接；所述第一限位开关LS2与所述第三限位开关LS2’为联动开关；所述第三限位开关LS2’的的第一端与所述自动储能连片LP第二端连接；所述第三限位开关LS2’的的第二端与所述第四继电器SJ连接。具体地，所述第一按钮PB1为储能按钮；所述第二按钮PB2为合闸按钮、第三按钮PB3为分闸按钮、第一限位开关LS2为合闸位置限位开关、第二限位开关LS3为分闸位置限位开关、第三限位开关LS2’为合闸位置限位开关。具体地，所述第一限位开关LS2和第二限位开关LS3两者均为常开开关，当第二电机M2转到合闸位置时，第一限位开关LS2闭合；当第二电机M2转到分闸位置时，第二限位开关LS3闭合。第四继电器SJ的常开触点SJ为时间继电器SJ的常开延时断开型触点。当自动储能连片LP导通时，在断路器模拟教具教具执行完合闸动作之后，自动执行储能动作。当自动储能连片LP断开时，需要手动控制第一按钮PB1进行合闸。

以下将详细介绍基于本实施例的断路器模拟教具控制进行可编程逻辑器的控制方法。

参见图2以及参见如下表1，当第一输入端口X0获得逻辑输入电路1的输入信号时，可编程逻辑控制器的第一输出端口Y0输出高电平，带动第一电机M1转动；同时计数器T0开始计数，5秒之后，计时结束常闭触点T0断开，第一电机M1停止运转。当断路器模拟教具处于分闸位置时，即第二限位开关LS3闭合，第一限位开关LS2断开，第五输入端口X4获得逻辑输入电路的输入信号，常开触点X4闭合，常闭触点X4断开。由于第三输入端口X2没有获得输入信号，常闭触点X2闭合，常开触点X2断开。如果按下第二按钮PB2，即第二输入端口X1获得输入信号，则第二输出端口Y1输出高电平，第二电机M2正转合闸。当第二电机M2转至合闸位置时，第一限位开关LS2闭合，第二限位开关LS3断开。同上，当按下第三按钮PB3时，第三输出端口Y2输出高电平，带动第二电机M2反转至合闸位置。

与可编程逻辑控制器2配合的第一继电器CR1、第二继电器CR2以及第三继电器CR3分别控制第一电机M1、合闸电路和分闸电路。当第二输出端口Y1输出高电平时，第二继电器CR2启动，第二继电器CR2的第一常开触点和第二常开触点闭合，第二电机M2正转电路接通，当第二电机M2转至合闸位置时，第一输出端口Y0输出低电平，第二电机M2停止转动；当第三输出端口Y2输出高电平时，第二电机M2反转电路接通，当第二电机M2转至分闸位置时，第三输出端口Y2输出低电平，第二电机M2停止。

第一电机M1的运行状况依赖于自动储能连片LP连片的连接与否。当自动储能连片LP不连接时，教具只能进行手动储能，即通过第一按钮PB1使储能电机转动。当自动储能连片LP连片连接上时，当教具完成合闸动作，第一限位开关LS2闭合时，与第一限位开关LS2联动的第三限位开关LS2’也同时闭合，此时第二输入端口X1获得输入信号得电，第一电机M1转动，即此时第一电机M1在合闸完成之后自动储能，完全模拟断路器实际运行情况。

表1：

综上，实施本发明具有如下有益效果：

1、可编程逻辑控制器的运用简化了电路结构，使断路器运行逻辑更清晰易懂。

2、使用电机作为执行元件让断路器动作更直观，教学效率更高。

请参阅图3，本发明实施例还提供了一种断路器模拟教具控制电路的控制方法，能够应用于上述所述的断路器模拟教具控制电路中，包括：

S101，当第一输入端口X0获得所述输入逻辑电路的输入信号时，所述第一输出端口Y0输出高电平，带动第一电机M1转动；

S102，当所述第二输入端口X1获得所述输入逻辑电路的输入信号时，所述第二输出端口Y1输出高电平，第二继电器CR2启动，第二继电器CR2的第一常开触点和第二常开触点闭合，带动第二电机M2正转；

S103，当第二电机M2转至合闸位置时，第一输出端口Y0输出低电平，第二电机M2停止转动；

S104，当所述第四输入端口X3获得所述输入逻辑电路的输入信号时，所述第三输出端口Y2输出高电平，第三继电器CR3启动，第三继电器CR3的第一常开触点和第二常开触点闭合，带动第二电机M2反转；

S105，当第二电机M2转至分闸位置时，第三输出端口Y2输出低电平，第二电机M2停止转动。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种断路器模拟教具控制电路，其特征在于，包括：

逻辑输入电路、逻辑输出电路、可编程逻辑控制器以及执行电路；所述逻辑输入电路以及所述逻辑输出电路分别与所述可编程逻辑控制器连接；所述逻辑输出电路与所述执行电路连接；其中：

所述可编程逻辑控制器，用于接收所述逻辑输入电路输入的电路信号；其中，所述电路信号包括储能信号、合闸信号、合闸到位信号、分闸信号以及分闸到位信号；

所述可编程逻辑控制器，将所述电路信号发送至所述逻辑输出电路，以使得所述逻辑输出电路根据所述电路信号输出高低电平，配合继电器的通断来控制所述执行电路中的至少一个电机的转动和停止

其中，所述逻辑输入电路包括第一按钮PB1、第二按钮PB2、第三按钮PB3、第一限位开关LS2、第二限位开关LS3、第三限位开关LS2’、第四继电器SJ以及自动储能连片LP；其中，

所述第一按钮PB1的第一端分别与第四继电器SJ的常开触点以及所述逻辑控制器的第一输入端口X0连接；所述第一按钮PB1的第二端与所述自动储能连片LP第一端连接；

所述第二按钮PB2的第一端与所述逻辑控制器的第二输入端口X1连接；所述第二按钮PB2的第二端与所述自动储能连片LP第一端连接；

所述第一限位开关LS2的第一端与所述逻辑控制器的第三输入端口X2连接；所述第一限位开关LS2的第二端与所述自动储能连片LP第一端连接；

所述第三按钮PB3的第一端与所述逻辑控制器的第四输入端口X3连接；所述第三按钮PB3的第二端与所述自动储能连片LP第一端连接；

所述第二限位开关LS3的第一端与所述逻辑控制器的第五输入端口X4连接；所述第二限位开关LS3的的第二端与所述自动储能连片LP第一端连接；

所述第一限位开关LS2与所述第三限位开关LS2’为联动开关；所述第三限位开关LS2’的的第一端与所述自动储能连片LP第二端连接；所述第三限位开关LS2’的的第二端与所述第四继电器SJ连接。

2.根据权利要求1所述的断路器模拟教具控制电路，其特征在于，所述可编程逻辑控制器为DVP 10EC00R3；其中，所述逻辑控制器包括第一输入端口X0、第二输入端口X1、第三输入端口X2、第四输入端口X3、第五输入端口X4、第一输出端口Y0、第二输出端口Y1以及第三输出端口Y2；其中，所述第一输入端口X0、第二输入端口X1、第三输入端口X2、第四输入端口X3、第五输入端口X4分别与所述逻辑输入电路连接；所述第一输出端口Y0、第二输出端口Y1以及第三输出端口Y2分别与所述逻辑输出电路连接。

3.根据权利要求2所述的断路器模拟教具控制电路，其特征在于，所述逻辑输出电路包括第一继电器CR1、第二继电器CR2以及第三继电器CR3；其中，所述第一继电器CR1与所述第一输出端口Y0连接；所述第二继电器CR2与所述第二输出端口Y1连接；所述第三继电器CR3与所述第三输出端口Y2连接。

4.根据权利要求3所述的断路器模拟教具控制电路，其特征在于，所述执行电路包括第一电机M1以及第二电机M2；其中，

所述第一继电器CR1的常开触点与所述第一电机M1连接，所述第二继电器CR2的第一常开触点和所述第三继电器CR3的第一常开触点分别与所述第二电机M2第一端连接；所述第三继电器CR3的第二常开触点和所述第二继电器CR2的第二常开触点分别与所述第二电机M2的第二端连接。

5.根据权利要求4所述的断路器模拟教具控制电路，其特征在于，所述第一按钮PB1为储能按钮；所述第二按钮PB2为合闸按钮、第三按钮PB3为分闸按钮、第一限位开关LS2为合闸位置限位开关、第二限位开关LS3为分闸位置限位开关、第三限位开关LS2’为合闸位置限位开关。

6.根据权利要求4所述的断路器模拟教具控制电路，其特征在于，所述第一电机M1为储能执行电机；所述第二电机M2为分合闸执行电机。

7.一种断路器模拟教具控制电路的控制方法，能够应用于如权利要求3至6任一项所述的断路器模拟教具控制电路中，其特征在于，包括：

当第一输入端口X0获得所述逻辑输入电路的输入信号时，所述第一输出端口Y0输出高电平，带动第一电机M1转动；

当所述第二输入端口X1获得所述逻辑输入电路的输入信号时，所述第二输出端口Y1输出高电平，第二继电器CR2启动，第二继电器CR2的第一常开触点和第二常开触点闭合，带动第二电机M2正转；

当第二电机M2转至合闸位置时，第一输出端口Y0输出低电平，第二电机M2停止转动；

当所述第四输入端口X3获得所述逻辑输入电路的输入信号时，所述第三输出端口Y2输出高电平，第三继电器CR3启动，第三继电器CR3的第一常开触点和第二常开触点闭合，带动第二电机M2反转；

当第二电机M2转至分闸位置时，第三输出端口Y2输出低电平，第二电机M2停止转动。

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