CN114038286A - 一种具有接线检测功能的综合考核实训设备 - Google Patents

一种具有接线检测功能的综合考核实训设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有接线检测功能的综合考核实训设备，属于实训设备制造领域，技术方案包括安装架、配电箱、断路器、PLC、工业插座、负载电动机、变频器、继电器、触摸屏，输出控制模块，输入控制模块、双线检测端子、开关、蜂鸣器和报警灯，当实训设备完成接线后可以启动接线状态检测系统，能够完成电气设备接线状态的采集，并能够与预先输入系统的正确接线关系进行比对，从而完成实训设备所有接线状态的检验，若存在接线错误，系统将启动报警功能，提示操作者，以防在错误接线情况下电气设备上电造成电气设备损坏及人员安全，减小了经济损失和社会影响。

Description

一种具有接线检测功能的综合考核实训设备
技术领域
本发明涉及一种具有接线检测功能的综合考核实训设备，属于实训设备制造领域。
背景技术
在我国高等职业教育方面，为了让学生更全面的了解掌握PLC、变频器、电机等各电器部件的功能及接线原理，各高校为在校生提供了大量的实训设备，以供学生练习接线、控制、调试练习，申请公布号为：CN112562440A的专利公开了“一种工业自动化控制系统综合实训考核装置”，能够完成常用经典电路的接线、编程、上电调试等实训、考核练习。
但是在实训课程上课期间，因班级容量较大，一般都是由教师提供学习任务的接线图及任务要求，而后学生自行接线，老师不可能随时都能照看到每个学生和每台设备，一但学生接线时出错，上电后轻则烧毁限流元器件、重则导致如PLC4、变频器7等核心贵重仪器烧毁，甚至出现人身安全，我国高等职业教育方面每年因维修设备需要一笔不菲的资金。且维修需要时间，设备一旦故障，直接导致设备使用率下降，学生练习不充分等情况出现。
以上情况不仅仅造成设备损坏造成经济损失，更危机操作人员安全，造成不良社会影响，影响生产、实训效率。
针对以上问题，在对目前常规电气控制系统及校内常用实训设备进行研究后，提出了一种具有接线检测功能的综合考核实训设备。
发明内容
本发明提供了一种具有接线检测功能的综合考核实训设备，通过对现有设备的分析及研究，设计了一种具有接线检测功能的综合考核实训设备，当实训设备完成接线后可以启动接线状态检测系统，完成实训设备所有接线状态的检验，并与录入的正确接线状态进行比对，若存在接线错误，系统将启动报警功能，提示操作者，以防在错误接线情况下给实训设备上电造成电气设备损坏及人员安全，避免了潜在安全隐患，提高了实训设备寿命和使用率，解决了背景技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种具有接线检测功能的综合考核实训设备，包括安装架、配电箱、断路器、PLC、工业插座、负载电动机、变频器、继电器、触摸屏、输出控制模块、输入控制模块、双线检测端子、开关、蜂鸣器和报警灯，所述双线检测端子包括冷压端子、输入信号线和输出信号线，输入信号线、输出信号线与冷压端子固连且导通，安装架包括底座和元器件安装板。
配电箱、断路器和工业插座分别与所述PLC连接，配电箱用于提供系统的安全继电器和网络路由器，断路器用于提供能够关合、承载和开断的电流，并在电路异常时，在规定的时间内切断电流，保护装置各部分，所述工业插座用于进行三相五线制电源转换。
所述负载电动机连接变频器和继电器，所述变频器用于调节所述负载电动机的转速，并将其内部运行参数反馈到所述PLC，所述继电器用于其常开常闭触电，转换、接通和关断所述负载电动机的主电路。
所述PLC用于系统控制并收发指令，所述PLC控制输出控制模块、输入控制模块，并能够接收输出控制模块、输入控制模块上报的信息，PLC能够接收触摸屏的输入信息，并将输出控制模块、输入控制模块上报的信息与触摸屏的输入信息进行比对，完成接线状态的判断，并在接线有误的情况下控制报警灯、蜂鸣器发出声光报警信号。
所述触摸屏与所述PLC连接，触摸屏用于人机互动界面向所述PLC传输指令，所述触摸屏接收PLC的信息，显示PLC发出的接线状态等信息，所述触摸屏完成信息的输入，使用人员将电气系统正确的的接线表信息在触摸屏完成输入，上报至PLC。
所述输出控制模块接收PLC指令并向PLC反馈操作信息，输出控制模块每一个输出端口均通过信号线及开关与双线检测端子的输入信号线相连，在PLC发出指令后输出控制模块开始工作。
所述输入控制模块接收PLC指令并向PLC反馈检测信息，输入控制模块每一个输入端口均通过信号线及开关与双线检测端子的输出信号线相连，在PLC发出指令后输入控制模块开始工作。
所述双线检测端子包括冷压端子、输入信号线和输出信号线，输入信号线、输出信号线与冷压端子固连且导通。
开关串联于输出控制模块、输入控制模块与双线检测端子的输入信号线、输出信号线，在接线状态检测时，开关闭合，完成检测回路的联通，测试无误后断开，电气设备通电工作，因电气设备工作电压较大，开关断开后能有效隔离接线状态检测系统与电气设备，防止控制台设备因电压过高而损坏。
所述报警灯与PLC相连，在接线有误时间断闪烁，提醒设备安装调试人员，以免在接线有误的情况下为设备上电，为设备及工作人员带来安全隐患。
所述蜂鸣器与PLC相连，在接线有误时间发出报警声音，提醒设备安装调试人员，以免在接线有误的情况下为设备上电，为设备及工作人员带来安全隐患。
实训设备出厂前，将所有元器件的所有接线端均固定连接一枚双线检测端子，并将所有接线端与所连接的双线检测端子统一编号，并以此编号标记该双线检测端子对应的输出控制模块的输出端口、输入控制模块的输入端口，将编号后的各双线检测端子的输出控制模块的输出端口、输入控制模块的输入端口及电气设备接线端子对应信息通过触摸屏输入上传至PLC，输入过程中在触摸屏实时显示输入信息，以防信息有误。
使用实训装置时，教师将实验任务的正确接线关系以编号对应关系通过触摸屏上传至PLC，学生按照实训任务接线图接线，待接线人员完成接线后，启动接线状态检测，首先开关闭合，输出控制模块接收PLC指令后输出控制模块编号1的输出端口输出高电平，其他输出端口输出低电平，输入控制模块检测除编号1的输入端口以外的所有输入端口，若其他输入端口存在高电平，则证明编号1的输出端口对应的电气设备接线端子与高电平输入端口编号对应的电气设备接线端子有导线连接，依次将输出控制模块及输入控制模块所有端口遍历以上过程，便可得到当前状态下真实的接线状态。PLC将真实接线关系与录入的正确接线关系进行对比，完成接线关系的判断，若接线正确，通过触摸屏显示接线成功，开关断开，实训设备上电正常工作，观察实验现象，若接线有误，则驱动报警灯，蜂鸣器发出声光报警信号，并在触摸屏显示错误接线的接线端子号码。
本实训设备能够完成实训设备接线状态的采集，并能够与预先输入系统的正确接线关系进行比对，从而完成电气设备所有接线状态的检验，若存在接线错误，系统将启动报警功能，提示操作者，以防在错误接线情况下电气设备上电造成设备损坏及人员安全，减小了经济损失和社会影响。
作为优选，本发明更进一步的技术方案是：所述装置还包含端子排，所述端子排安装于元器件安装板顶部，元器件安装板安装的所有元器件的接线端均通过导线经由元器件安装板后侧走线，接入端子排下侧端子，端子排上侧端子连接有双线检测端子的冷压端子，将检测接线状态的导线与实训过程的接线练习的导线分离，以免实训结束后学生拆线时将实训设备检测接线状态的导线误拆除。
作为优选，本发明更进一步的技术方案是：所述开关为继电器，更易实现线路开合的自动化控制。
作为优选，本发明更进一步的技术方案是：所述继电器为欧姆龙G5V-1-24V继电器。
作为优选，本发明更进一步的技术方案是：所述输入信号线、输出信号线与冷压端子固连的方式为烙铁钎焊。
本发明的有益效果是：通过设计一种具有接线检测功能的综合考核实训设备，当实训设备完成接线后可以启动接线状态检测系统，能够完成电气设备接线状态的采集，并能够与预先输入系统的正确接线关系进行比对，从而完成实训设备所有接线状态的检验，若存在接线错误，系统将启动报警功能，提示操作者，以防在错误接线情况下电气设备上电造成电气设备损坏及人员安全，减小了经济损失和社会影响。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的实训设备主视图示意图；
图2是本发明的实训设备的接线检测系统框图；
图3是本发明的实训设备的双线检测端子结构示意图；
图中：1-安装架、2-配电箱、3-断路器、4-PLC、5-工业插座、6-负载电动机、7-变频器、8-继电器、9-触摸屏、10-输出控制模块、11-输入控制模块、12-双线检测端子、13-蜂鸣器、14-报警灯、15-冷压端子、16-输入信号线、17-输出信号线、18-底座、19-元器件安装板、20-开关。
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做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。
实施例1，请参阅图1-3，一种具有接线检测功能的综合考核实训设备，包括：安装架1、配电箱2、断路器3、PLC4、工业插座5、负载电动机6、变频器7、继电器8、触摸屏9、输出控制模块10、输入控制模块11、双线检测端子12、开关20、蜂鸣器13和报警灯14，所述双线检测端子12包括冷压端子15、输入信号线16和输出信号线17，输入信号线16、输出信号线17与冷压端子15固连且导通，安装架1包括底座18和元器件安装板19。
配电箱2、断路器3和工业插座5分别与所述PLC4连接，配电箱2，用于提供系统的安全继电器8和网络路由器；断路器3用于提供能够关合、承载和开断的电流，并在电路异常时，在规定的时间内切断电流，保护装置各部分，所述工业插座5，用于进行三相五线制电源转换。
所述负载电动机6连接变频器7和继电器8，所述变频器7，用于调节所述负载电动机6的转速，并将其内部运行参数反馈到所述PLC4，所述继电器8，用于其常开常闭触电，转换、接通和关断所述负载电动机6的主电路。
所述PLC4用于系统控制并收发指令，所述PLC4控制输出控制模块10、输入控制模块11，并能够接收输出控制模块10、输入控制模块11上报的信息，PLC4能够接收触摸屏9的输入信息，并将输出控制模块10、输入控制模块11上报的信息与触摸屏9的输入信息进行比对，完成接线状态的判断，并在接线有误的情况下控制报警灯14、蜂鸣器13发出声光报警信号。
所述触摸屏9与所述PLC4连接，触摸屏9用于人机互动界面向所述PLC4传输指令，所述触摸屏9接收PLC4的信息，显示PLC4发出的接线状态等信息，所述触摸屏9完成信息的输入，使用人员将电气系统正确的的接线表信息在触摸屏9完成输入，上报至PLC4。
所述输出控制模块10接收PLC4指令并向PLC4反馈操作信息，输出控制模块10每一个输出端口均通过信号线及开关20与双线检测端子12的输入信号线16相连，在PLC4发出指令后输出控制模块10开始工作。
所述输入控制模块11接收PLC4指令并向PLC4反馈检测信息，输入控制模块11每一个输入端口均通过信号线及开关20与双线检测端子12的输出信号线17相连，在PLC4发出指令后输入控制模块11开始工作。
所述双线检测端子12包括冷压端子15、输入信号线16和输出信号线17，输入信号线16、输出信号线17与冷压端子15固连且导通。
开关20串联于输出控制模块10、输入控制模块11与双线检测端子12的输入信号线16、输出信号线17，在接线状态检测时，开关20闭合，完成检测回路的联通，测试无误后断开，电气设备通电工作，因电气设备工作电压较大，开关20断开后能有效隔离接线状态检测系统与电气设备，防止控制台设备因电压过高而损坏。
所述报警灯14与PLC4相连，在接线有误时间断闪烁，提醒设备安装调试人员，以免在接线有误的情况下为设备上电，为设备及工作人员带来安全隐患。
所述蜂鸣器13与PLC4相连，在接线有误时间发出报警声音，提醒设备安装调试人员，以免在接线有误的情况下为设备上电，为设备及工作人员带来安全隐患。
实训设备出厂前，将所有元器件的所有接线端均固定连接一枚双线检测端子12，并将所有接线端与所连接的双线检测端子12统一编号，并以此编号标记该双线检测端子12对应的输出控制模块10的输出端口、输入控制模块11的输入端口，将编号后的各双线检测端子12的输出控制模块10的输出端口、输入控制模块11的输入端口及电气设备接线端子对应信息通过触摸屏9输入上传至PLC4，输入过程中在触摸屏9实时显示输入信息，以防信息有误。
使用实训装置时，教师将实验任务的正确接线关系以编号对应关系通过触摸屏9上传至PLC4，学生按照实训任务接线图接线，待接线人员完成接线后，启动接线状态检测，首先开关20闭合，输出控制模块10接收PLC4指令后输出控制模块10编号1的输出端口输出高电平，其他输出端口输出低电平，输入控制模块11检测除编号1的输入端口以外的所有输入端口，若其他输入端口存在高电平，则证明编号1的输出端口对应的电气设备接线端子与高电平输入端口编号对应的电气设备接线端子有导线连接，依次将输出控制模块10及输入控制模块11所有端口遍历以上过程，便可得到当前状态下真实的接线状态。PLC4将真实接线关系与录入的正确接线关系进行对比，完成接线关系的判断，若接线正确，通过触摸屏9显示接线成功，开关20断开，实训设备上电正常工作，观察实现现象，若接线有误，则驱动报警灯14，蜂鸣器13发出声光报警信号，并在触摸屏9显示错误接线的接线端子号码。
本实训设备能够完成实训设备接线状态的采集，并能够与预先输入系统的正确接线关系进行比对，从而完成电气设备所有接线状态的检验，若存在接线错误，系统将启动报警功能，提示操作者，以防在错误接线情况下电气设备上电造成设备损坏及人员安全，减小了经济损失和社会影响。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种具有接线检测功能的综合考核实训设备，包括安装架（1）、配电箱（2）、断路器（3）、PLC（4）、工业插座（5）、负载电动机（6）、变频器（7）、继电器（8）、触摸屏（9），安装架（1）包括底座（18）和元器件安装板（19），其特征在于：所述实训设备还包括输出控制模块（10），输入控制模块（11）、双线检测端子（12）、开关（20）、蜂鸣器（13）和报警灯（14），所述双线检测端子（12）包括冷压端子（15）、输入信号线（16）和输出信号线（17），输入信号线（16）、输出信号线（17）与冷压端子（15）固连且导通，所述各元器件接线端均通过双线检测端子（12）与输入控制模块（11）、输出控制模块（10）连接。
2.根据权利要求1所述的一种实训设备，其特征在于：所述装置还包含端子排，所述端子排安装于元器件安装板（19）顶部，元器件安装板（19）安装的所有元器件的接线端均通过导线经由元器件安装板（19）后侧走线，接入端子排下侧端子，端子排上侧端子连接有双线检测端子（12）的冷压端子（15）。
3.根据权利要求2所述的一种实训设备，其特征在于：所述开关（20）为继电器（8）。
4.根据权利要求3所述的一种实训设备，其特征在于：所述继电器（8）为欧姆龙G5V-1-24V继电器。
5.根据权利要求4所述的一种实训设备，其特征在于：所述输入信号线（16）、输出信号线（17）与冷压端子（15）固连的方式为烙铁钎焊。
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