CN202422529U - 可编程序控制器编程与应用实训设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光机电一体化教学实训装置领域，具体涉及一种可编程序控制器编程与应用实训设备，其特征在于包括各自相互独立的PLC控制单元及扩展模块、模拟量控制器、传送带模型、变频器电机控制单元，所述模拟量控制器、传送带模型、变频器电机控制单元均与PLC控制单元及扩展模块连接。本实用新型具有结构合理、拆装简单方便、模块化任意组合、拓展性强、教学效果好的优点。本实用新型的所有电气元件、线路全部标准化、模块化，可以实现所有模块的方便更换与组合，实现系统的拓展性。

Description

可编程序控制器编程与应用实训设备

技术领域

本实用新型属于光机电一体化教学实训装置领域，具体涉及一种可编程序控制器编程与应用实训设备。

背景技术

可编程序控制器(PLC)是20世纪60年代以来发展极为迅速的一种新型工业控制装置。现代PLC应用综合了计算机技术、自动控制技术和网络通信技术，其应用越来越广泛、深入，已进入到系统的过程控制、运动控制、通信网络、人机交互等领域。

可编程序控制系统设计师是指从事可编程序控制器(PLC)选型、编程，并对应用系统进行设计、整体集成和维护的人员。随着我国经济的发展，这一职业的社会需求日益加大。可编程序控制系统设计师的培养，理论结合实践尤其重要，但是目前的可编程序控制系统设计师的培养，大都重理论，轻实践，采用“只说不做，只看不练”的教学模式，其主要原因是没有配备专业化的实训考核鉴定装置。目前通用的实训考核鉴定装置已经与实际的工业环境不相匹配，采用这样的实训考核鉴定装置进行实训考核，效果极差。以往的实训设备都是采用插拔式的接线方式及采用指示灯等手段来模拟PLC的接线与控制，这样的实训手段学员无法真正的接触PLC控制系统的安装与调试，因而很难使学员实现对PLC控制系统的设计与调试。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有实训教学装置与实际的工业环境不相匹配，教学效果差的缺陷，提供一种可编程序控制器编程与应用实训设备，其选用实际的工业控制元件替代原有的以指示灯模拟元件，用工业级接线端子替代插拔式接线方式，该设备设计科学合理，拆装组合简单方便，设备内的部件可拆装/组合为标准的模块形式，可单独编程控制，可系统集成控制，该设备与实际的工业环境相同，教学效果好。

本实用新型是通过如下技术方案来实现的：

即一种可编程序控制器编程与应用实训设备，其特征在于包括各自相互独立的PLC控制单元及扩展模块、模拟量控制器、传送带模型、变频器电机控制单元，所述模拟量控制器、传送带模型、变频器电机控制单元均与PLC控制单元及扩展模块连接。

作为本实用新型的一个优选方案：PLC控制单元及扩展模块包括架体，架体下部设有接线端子和接线端子排，架体中部设有线槽，架体上部设有PLC控制器，PLC控制器上部设有人机界面。

本实用新型的PLC控制器优选采用西门子S7-200系列PLC。

作为本实用新型的一个优选方案：模拟量控制器包括方形的壳体，壳体的正面一侧设有多个钮子开关、钮子开关的一侧设有与钮子开关对应数量的发光二极管，壳体的正面中部设有数码显示屏，数码显示屏下方设有拨轮开关、壳体的正面另一侧上部设有指针式电压表，下部设有多个连接插座，推针式电压表和连接插座之间设有精密电位器和拨段开关，壳体的侧面设有针式D型插座和圆形航空插座。

作为本实用新型的一个优选方案：传送带模型包括壳体，壳体一侧设有架体，架体两端分别设有同步带轮，两同步带轮之间通过同步带连接，壳体内设有与其中一个同步带轮连接的直流电机，同步带一侧的架体上从左向右依次设有多个传感器，壳体另一侧设有与传感器位置对应的多个传感器指示灯，每个传感器指示灯的一侧分别设有一个电机按钮开关。

作为本实用新型的一个优选方案：直流电机的输出轴设有输出轴斜齿轮，与之连接的同步带轮的轮轴向外延伸，端部设有轮轴斜齿轮，输出轴斜齿轮和轮轴斜齿轮啮合形成斜齿轮副。

直流电机也可以通过传送带、传送链条等方式与同步带轮连接。

作为本实用新型的一个优选方案：变频器电机控制单元包括变频器、三相交流电动机、钮子开关和精密电位器，所述三相交流电动机固定在基座上，变频器固定在竖立的面板上，变频器与三相交流电动机连接，钮子开关和精密电位器安装在基座上，分别与变频器连接。

作为本实用新型的一个优选方案：变频器自带PROFIBUS模块。本实用新型可以采用西门子公司生产的带PROFIBUS模块的MM420型号变频器。

本实用新型具有结构合理、拆装简单方便、模块化任意组合、拓展性强、教学效果好的优点。本实用新型的所有电气元件、线路全部标准化、模块化，可以实现所有模块的方便更换与组合，实现系统的拓展性。本发明配有多个模块单元，每一个单元都是一个独立的项目，各个单元之间可以进行多元化组合，具有很强的开发性和拓展性，学员可进行单元练习，也可以进行多单元的组合实训。本实用新型所有机械部件表面进行了多层氧化处理，增强了表面硬度及美观效果，多次重复拆装也不会影响其外观效果。本发明克服了传统教学系统中“只说不做，只看不练”的教学模式，通过本实用新型可以通过实际的项目课题，由学员自己动手设计项目方案，做到了理论与实践的完美结合，加强了学员的动手能力，培养学员的自主创新能力，大大提高教学效果。

本实用新型适用于普通高等院校、高职院校及中职学校的机电工程专业的实训考核，使用本实用新型可以实现可编程序控制器编程、变频器控制、电气安装、传感器技术、机械设计、机械传动、机械装配的多学科实训系统。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型PLC控制单元及扩展模块的结构示意图；

图3为本实用新型传送带模型的结构示意图；

图4为去除壳体后的传送带模型的结构示意图

图5为本实用新型模拟量控制器的结构示意图；

图6为本实用新型变频器电机控制单元的结构示意图。

如图中所示：1PLC控制单元及扩展模块；1-1箱体；1-2接线端子排；1-3架体；1-4接线端子；1-5线槽；1-6PLC控制器；1-7人机界面；2传送带模型；2-1壳体；2-2同步带轮；2-3同步带；2-4传感器；2-5传感器指示灯；2-6电机按钮开关；2-7架体；2-8同步带轮；2-9电源指示灯；2-10电源开关；2-11直流电机；2-12输出轴斜齿轮；2-13轮轴斜齿轮；3模拟量控制器；3-1壳体；3-2钮子开关；3-3发光二极管；3-4针式D型插座；3-5针式D型插座；3-6数码显示屏；3-7航空插座；3-8指针式电压表；3-9精密电位器；3-10拨段开关；3-11精密电位器；3-12连接插座；3-13拨轮开关；4变频器电机控制单元；4-1面板；4-2三相交流电动机；4-3基座；4-4钮子开关；4-5精密电位器；4-6变频器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式本实用新型做进一步阐述。

如图1所示：本实用新型由相互独立的PLC控制单元及扩展模块1、模拟量控制器3、传送带模型2、变频器电机控制单元4组成，模拟量控制器3、传送带模型2、变频器电机控制单元4均与PLC控制单元及扩展模块1连接，受其控制，学员可进行单元练习，也可以进行多单元的组合实训。

如图2所示：PLC控制单元及扩展模块1包括安装在箱体1-1上的架体1-3，架体1-3的下部设有3个接线端子1-4和1个接线端子排1-2，中部设有一排线槽1-5，上部设有3个PLC控制器1-6，PLC控制器1-6的型号为西门子S7-224，PLC控制器1-6的上方设有人机界面1-7，人机界面1-7为西门子触摸屏。

该模块是本实用新型的控制核心，其他模块所有的信号都通过相应的连接线接入接线端子1-4或接线端子排1-2，然后在该模块上编写相应的PLC控制程序，来控制其他模块的运行。人机界面1-7是用来显示模块运行状态的窗口，也是通过通信方式来控制其他模块的操作界面。

如图3、图4所示：传送带模型2包括方形的壳体2-1，壳体2-1的上侧设有架体2-7，架体2-7两端分别设有同步带轮2-2、同步带轮2-8，同步带轮2-2和同步带轮2-8之间设有同步带2-3，同步带轮2-8一侧的架体2-7上固定安装有直流电机2-11，直流电机2-11的输出轴上设有输出轴斜齿轮2-12，同步带轮2-8的轮轴向外延伸，设有轮轴斜齿轮2-13，输出轴斜齿轮2-12和轮轴斜齿轮2-13啮合形成斜齿轮副。同步带2-3一侧的架体2-7上从左向右依次设有4个传感器2-4，其中前3个为电感式传感器，最后一个为光纤传感器，壳体2-1下侧设有4个与传感器2-4位置对应的传感器指示灯2-5，传感器指示灯2-5可以采用发光二极管，每个传感器指示灯2-5的一侧设有一个电机按钮开关2-6，壳体2-1右端下侧还设有电源开关2-10和电源指示灯2-9。

前3个传感器2-4(电感式传感器)安装在同步带2-3的一侧，用来检测工件的材质；第4个传感器2-4(光纤传感器)安装在同步带2-3的末端，用来检测工件的位置；同步带2-3的底部还设有蜂鸣器(图中未画出)，用来提示错误信息及报警。

本模型使用时，在同步带2-3上放工件，在第一个电感式传感器位置放入工件时，按动第一个电机按钮开关2-6，同步带2-3开始正转，输送工件至光纤传感器位置停止；在第二个电感式传感器位置放入工件时，按动第二个电机按钮开关2-6，同步带2-3开始正转，输送工件至光纤传感器位置停止；在第三个电感式传感器位置放入工件时，按动第三个电机按钮开关2-6，同步带2-3开始正转，输送工件至光纤传感器位置停止。在同步带2-3运行过程中，按动第四个电机按钮开关2-6，同步带2-3立即停止。

如图5所示：方形的壳体3-1的正面左侧设有16个竖向排列的钮子开关3-2，钮子开关3-2的里侧设有与之对应的16个发光二极管3-3，壳体正面中部设有4位7段数码显示屏3-6，数码显示屏3-6的下方设有4位(BCD码)拨轮开关3-13，壳体3-1正面右侧上部设有指针式电压表3-8，指针式电压表3-8下方设有连接插座3-12，指针式电压表3-8和连接插座3-12之间设有从左向右横向排列的精密电位器3-9、拨段开关3-10和精密电位器3-11，壳体上侧面设有37针的针式D型插座3-4、针式D型插座3-5，壳体上侧面还设有一个圆形的航空插座3-7。

模拟量控制器3的16个钮子开关3-2对应16个发光二极管3-3，可以实现很多种不同的控制方式与顺序；数码显示屏3-6能够显示PLC内部的数据，可以直接把拨轮开关3-13的输入数值直接通过数码显示屏3-6显示出来；拨轮开关3-13能够很方便的对PLC内部存储区进行赋值，方便的改变PLC的内部参数。指针式电压表3-8用来显示PLC模拟量的输入与输出数值，精密电位器3-9、精密电位器3-11是用来改变输入到PLC的模拟量数值，并通过指针式电压表3-8显示出来。拨段开关3-10是用来选择信号的途径，即选择模拟量输入信号，还是模拟量输出信号，还可以选择不同的模拟量输入信号。连接插座3-12是用来通过连接线与PLC模拟量模块相连接的端口。

如图6所示：变频器电机控制单元4包括固定在基座4-3上的三相交流电动机4-2，固定在面板4-1上的变频器4-6，基座4-3上还设于钮子开关4-4和电位器4-5。变频器4-6为带PROFIBUS模块的西门子MM420变频器，

该模块是采用开关量信号与模拟量信号两种方式来调节变频器4-6的输出频率。使用钮子开关4-4，控制变频器4-6的启动与运行，并且拨动不同的钮子开关4-4，变频器4-6以不同的频率输出，实现三相交流电动机4-2的调速。

使用精密电位器4-5，是采用模拟量信号来调节变频器4-6的输出频率，调节精密电位器4-5能够改变输入到变频器4-6的模拟量输入信号，从而改变输出频率，实现三相交流电动机4-2的线性调速。

Claims (7)

1.一种可编程序控制器编程与应用实训设备，其特征在于包括各自相互独立的PLC控制单元及扩展模块、模拟量控制器、传送带模型、变频器电机控制单元，所述模拟量控制器、传送带模型、变频器电机控制单元均与PLC控制单元及扩展模块连接。

2.根据权利要求1所述的可编程序控制器编程与应用实训设备，其特征在于PLC控制单元及扩展模块包括架体，架体下部设有接线端子和接线端子排，架体中部设有线槽，架体上部设有PLC控制器，PLC控制器上部设有人机界面。

3.根据权利要求1所述的可编程序控制器编程与应用实训设备，其特征在于模拟量控制器包括方形的壳体，壳体的正面一侧设有多个钮子开关、钮子开关的一侧设有与钮子开关对应数量的发光二极管，壳体的正面中部设有数码显示屏，数码显示屏下方设有拨轮开关、壳体的正面另一侧上部设有指针式电压表，下部设有多个连接插座，推针式电压表和连接插座之间设有精密电位器和拨段开关，壳体的侧面设有针式D型插座和圆形航空插座。

4.根据权利要求1所述的可编程序控制器编程与应用实训设备，其特征在于传送带模型包括壳体，壳体一侧设有架体，架体两端分别设有同步带轮，两同步带轮之间通过同步带连接，壳体内设有与其中一个同步带轮连接的直流电机，同步带一侧的架体上从左向右依次设有多个传感器，壳体另一侧设有与传感器位置对应的多个传感器指示灯，每个传感器指示灯的一侧分别设有一个电机按钮开关。

5.根据权利要求4所述的可编程序控制器编程与应用实训设备，其特征在于直流电机的输出轴设有输出轴斜齿轮，与之连接的同步带轮的轮轴向外延伸，端部设有轮轴斜齿轮，输出轴斜齿轮和轮轴斜齿轮啮合形成斜齿轮副。

6.根据权利要求1所述的可编程序控制器编程与应用实训设备，其特征在于变频器电机控制单元包括变频器、三相交流电动机、钮子开关和精密电位器，所述三相交流电动机固定在基座上，变频器固定在竖立的面板上，变频器与三相交流电动机连接，钮子开关和精密电位器安装在基座上，分别与变频器连接。

7.根据权利要求6所述的可编程序控制器编程与应用实训设备，其特征在于变频器自带PROFIBUS模块。

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