CN202871176U - 一种全集成工业自动化网络通讯技能实训装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全集成工业自动化网络通讯技能实训装置，包括实训台、实训屏、基板和转接模块等部件。实训台上设置有电源箱、铁质转接板、计算机放置区域、工具放置区域、脚轮、地脚;实训屏上有眉板、两块网孔板、铁质转接板、四根蓝立柱；基板安装在实训台与实训屏之间，其作用是固定各类器件。转接模块的作用是将PLC信号端子、变频器信号端子通过K2端子或K4端子引出，然后通过K2测试线和DP25针形电缆与外端控制的执行机构相连接，达到控制外部设备的目的。可以实现远程控制和本进控制。实训台位于实训装置的最下端，实训屏安装在实训台之上，靠左右两侧的蓝立柱型材搭接而成。

Description

一种全集成工业自动化网络通讯技能实训装置

技术领域

本实用新型涉及一种实验用实训装置，具体地讲，涉及全集成工业自动化网络通讯技能的实训装置。 

背景技术

传统的教学模式是学生在学习专业课程时往往只集中在单一的技术上，例如电机拖动技术、PLC控制技术、传感器检测技术等。但是，在企业的生产设备中往往是将这些技术综合运用在一起。这就要求我们应该给学生提供一个综合技术环境，一个可二次创新的技术平台，使学生能够在平时的学习和实训操作中能够将多种相关的技术融会贯通、灵活应用。另外，在工业现场的各种生产设备和检测系统都已经形成了网络化的通讯和管理调度。因此，对自动化网络通讯的学习也已经成为自动化教学非常重要的组成部分。本实训平台基于此而应用而生。本实训装置设备直观、结构灵活、系统性强、设备开放、扩展性强、贴近现场实际、监控方式灵活、学科延展性强。教学模式是学生在学习专业课程时往往只集中在单一的技术上，例如电机拖动技术、PLC控制技术、传感器检测技术等。但是，在企业的生产设备中往往是将这些技术综合运用在一起。这就要求我们应该给学生提供一个综合技术环境，一个可二次创新的技术平台，使学生能够在平时的学习和实训操作中能够将多种相关的技术融会贯通、灵活应用。另外，在工业现场的各种生产设备和检测系统都已经形成了网络化的通讯和管理调度。因此，对自动化网络通讯的学习也已经成为自动化教学非常重要的组成部分。本实训平台基于此而应用而生。本实训装置设备直观、结构灵活、系统性强、设备开放、扩展性强、贴近现场实际、监控方式灵活、学科延展性强。 

发明内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种全集成工业自动化网络通讯实训台，实训台涉及工业自动化网路知识，形象直观，操作和连线简单，方便了学生自己动手、针对各个通讯协议的实训课题，使学生能够在平时的学习和实训操作中能够将多种相关的技术融会贯通。实现实际动手操作把抽象的理论转化为感性的认识。 

本实用新型采用如下技术方案实现发明目的： 

本实训装置包括了当今工业自动化领域所涉及到主流工控设备和上位机组态软件、编程软件，产品集PLC，变频器，交直流调速器、步进电机，交直流电机组等模块构成控制－驱动－执行完整系统。本实验装置即可训练学生基本编程，基本的数据采集处理实验，又可以让学生自己根据需要选用不同的设备进行课程设计或是毕业设计，不仅训练了学生的基本知识而且为高层次的设计开发提供实验平台。

本实训装置呈现三层网络结构，第一层为计算机监控管理层，第二层为现场主控制层，与第一层采用工业以太网进行通讯；第三层为现场控制层，与第二层采用PROFIBUS-DP或CCLINK通讯。三层网络结构可以清晰的展现在学生面前。系统可进行多种实训。 

一种全集成工业自动化网络通讯技能实训装置，包括实训台、实训屏、基板和转接模块。实训台上设置有电源箱、铁质转接板、计算机放置区域、工具放置区域、脚轮、地脚;实训屏上有眉板、两块网孔板、铁质转接板、四根蓝立柱；基板安装在实训台与实训屏之间，其作用是固定各类器件。转接模块的作用是将PLC信号端子、变频器信号端子通过K2端子或K4端子引出，然后通过K2测试线和DP25针形电缆与外端控制的执行机构相连接，达到控制外部设备的目的。可以实现远程控制和本进控制。 

实训台位于实训装置的最下端，实训屏安装在实训台之上，靠左右两侧的蓝立柱型材搭接而成，实训屏通过不同的安装支架将网孔板安放在实训屏上，网孔板可以安装不同类型的PLC、触摸屏、变频器等器件组成不同类型的实训装置。在实训台与实训屏之间放有一块基板，基板上可以放置不同信号转接模块及PLC执行模块，它们的固定方式是通过快换座衔接，快换座安装在各类模块的后板上。 

实训台本实用新型的主要组成如下： 

1、实训台

1）台体 ，采用钢结构与防火木板的有机结合，使台体牢固、防火，独特的下檐式桌面，解决了台边PVC封条起边和裂缝问题；桌腿底部有调节器，高度可调，保证平稳度。

2）地脚，实训装置重力支持点安装了地脚，使实训装置即使在不平的地面上也可保持一定的水平度。而且可防止实验过程中实训装置受外力，导致突然移动或抖动，防止了转接模块意外掉落损坏的危险。 

3）脚轮，桌腿底部安装有脚轮，经过承重测验和其他相关测验，使其整体实验实训装置可有独人轻易的即可移动，方便了实验实训装置的运输和变换地方。 

4）桌面，桌面为防火高密度板，开有两个Φ60计算机专用过线孔，不用时用防护盖堵住。 

5）工具放置区域，在实训台体下部左侧有一工具橱，两层区域立体空间可方便分类放置实验实训用的设备、工具和材料，工具放置区域的门及钥匙可实现有效自我管理，使其更符合人性化的要求。 

6）计算机放置区域，有独立的电源供电，其他设备短路或发生故障，不会影响计算机的正常供电。独特的木板结构可防静电。中间部分尺寸为534 mm×588mm，它有两个特点：教师机时加一个隔板，上端可以放置工控机，在后部开有一个方型口，便于工控制接线用；下端可以放置一些辅助器件；学生机不需要隔断，作为器材专用区；与中间部分相邻的区域有一个放置计算机主机的区域，并在其横梁上装有四个86型的安全插座，便于给计算机主机及显示器供电用。 

7）电源箱，在实训台体下部右侧位置，包括操纵部分、指示部分和检测部分，可实现对实训台体的电源供应的操作与保护。通用的电气元件和独特的电路设计可实现电源相序保护、电源缺相保护、电源过压和失压保护、急停开关保护、断电误上电保护、漏电自动跳闸保护、过载与短路保护、计算机独立供电保护，进口的防火板材料具有环保、耐磨、耐腐蚀、高绝缘、耐高温的作用， 可实现结构和外壳接地保护。它用δ2铝板雕刻而成，含有一个4P 16A的漏电断路器，功能是给台体各类器件供电的工作电源，当断路器合上后，实训装置中间部分三个电源指示灯亮，说明台体有电；另一个是2P 10A的断路器，控制机算机供电，当它合上后，计算机就处于供电状态，这样可以做到计算机电源和设备电源有效分开，互不干涉；另外还装有一个6孔插座（AC220V  10A），便于外接其它设备用电；在铝板的最右端含有三个按钮：一个是急停、一个是启动按钮、一个停止按钮。急停按下时切断实训台的设备电源；当松开急停，按下启动按钮，听到“碰”的一声，说明设备已供电有DC24V电源输出。

2、实训屏 

由眉板、两块网孔板、铁质转接板、四根蓝立柱组成，分别是：

1）眉板尺寸为1525 mm×110mm，可以丝印实训装置的型号、联系方式及单位名称等。

2）网孔板，独特的设计理念、特殊梅花形的安装孔，使各种转接模块方便安装与拆卸，它由两块组成，通过拆弯支架安装在左右两侧的蓝立柱上；每块网孔板的尺寸为：762mm×500mm，板上开有梅花型的安装孔，每个梅花型的中间孔的孔距为76mm，特点是便于各类器件的安装及过线用，布线工艺更方便简单，达到“横看成林侧成峰的效果”。 

3）铁质转接板，它是折弯件，可提供三相五线制的电源、单相电源、直流24V电源进行独立的操作和保护。单独电源的设备短路或发生故障，不会影响其他电源的正常供电和保护。安全的接插件可方便的与转接模块进行安全快速连接。它的尺寸为1525 mm×110mm；它由四个区域组成。 

以西门子产品型号为例，它们分别是：第一个为变频器转接板SM440-01，其上有两个DP25针母座，作为变频器输入输出信号用，三个安全的K4端子作为变频器动力出线端，连接三相异步电机用，还有一个船形开关，用于控制变频器的电源；第二个区域为电源板SMJL-02，其上装有一个量程为5A的电流表，在此表下端装有两个测量电流用的K4端子，分别是A1、A2，在这A1和A2中间装有一只OP520型的保险；另有一个量程为450V的电压表，在它的下端也装有两个测量电压用的K4端子，分别为V1、V2；还有三只电源指示灯Φ16  AC220V（黄、绿、红三种颜色），分别表示各相的供电状况，另外每相都加有一只OP520型的保险，作为过流和短路保护用；另外在此板上还开有三相五线的电源端子，用安全型K4端子，分别是L1黄、L2绿、L3经、N蓝、PE黄绿双色。第三个区域是300转接板代号为SM300-03，其上有一个船形开关，用于通断该模块的DC24V电源，在船形开关的下端装有一个OP520型的保险和一个LED灯（船形开关打至ON位置时，LED灯变为红色，打至OFF位置时，灯不亮），再下端有两个K2型的安装出线端子，分别为24V、0V，给外部提供DC24V电源；另有四只DP25针型的插座（3只孔型、一只针型）它们作为PLC信号的输入输出用；第四部分200转接板SM200-04，其上有一个船形开关，功能同第三区域，另有三只DP25针型插座（一只孔型，两只针型）它们作为PLC信号的输入输出用。 

4）蓝立柱，由四根组成，本公司专业开模定制，其中两根为：1650mm×123mm，另外两根：609mm×123mm，通过“T”形螺母将立柱固定在实训台和实训屏上。 

 3、基板 

基板，本公司的模具开模，本公司设计的快换座的结合使其各种转接模块方便固定与安装。使操作更加方便与简单。

本公司两种专用标准型材，一种为30mm×150mm，一种为30mm×30mm，这两种尺寸组合在一起，再加上两侧各一根3030的型材组成不同尺寸的基板。两侧型材开口处都有一个黑色DOLANG封盖堵住，以免划伤手或设备。 

本实训装置上基板尺寸为：1525mm×300mm，安装在实训台与实训屏之间，其作用是固定各类器件，如各类模块、气动元件、传感器等。 

4、转接模块 

五种标配的转接模块，另外根据教学要求可以选配不同PLC的动作执行对象。它们用δ2铝板雕刻，然后丝印而成，两侧装有DOLANG标志的侧盖、前后两端用两种规格的型材上死、在两端各装有一个把手，便于模块的安装用，底板用一块铝塑板封住，在铝塑板装有两个快换座，它们就可以快速地安装在基板上了。以下用西门子可编程控制器PLC和变频器为例分述之。

PLC转接模块SMZJ-412（仅教师机用），其上有三只DP25针型插头（2只孔形，1只针形）分别是P4-1、P4-2、P4-3，此口与铁质转接板中的第三区域配合用，通过三根两头都为DP25针形的电缆通接。32个黑色K2安全接插座作为PLC信号的输入用，16个黑色K2安全接插座作为PLC信号的输出用，另外还有5个红色的K2端子，作为电源DC24V的正端，3只蓝色的K2端子，作为电源DC24V的负端。 

变频器转接模块SMZJ-M440，其上有两只DP25针型插头分别是M440-1、M440-2，数字量输入接口用5个黑色的K2端子引出，还是两个PNP（红色K2端子）、NPN型接口（蓝色K2端子）；数字量输出接口用5个黑色K2端子引出，分为常开和常闭型，分别是1NC、1NO、2NO、3NC、3NO，3个蓝色的公共端也用K2端子引出，分别是1COM、2COM、3COM；模拟量输入和模拟量输出，都用4个黑色的K2端子引出，输入分别是ADC1+、ADC1-、ADC2+、ADC2-，输出分别是DAC1+、DAC1-、DAC2+、DAC2-；通迅485全部用2个黑色的K2端子引出，分别是P+、N-；输出电源是红色的10V、蓝色的0V它们也用K2端子引出；温度检测也用2个黑色K2端子引出，分别是PTCA、PTCB；最后是一个电位器的安装孔和它的引出线，也用3个黑色K2端子引出。 

PLC转接模块SMZJ-315，其上有三只DP25针型插头（2只孔形，1只针形）分别是P3-1、P3-2、P3-3，16个黑色K2安全接插座作为PLC信号的输入用，16个黑色K2安全接插座作为PLC信号的输出用，另外还有2个红色的K2端子，作为电源DC24V的正端，2只蓝色的K2端子，作为电源DC24V的负端。还有模拟量输入和模拟量输出接线端子，这里就不再一一阐述了。 

 PLC转接模块SMZJ-226，其上有三只DP25针型插头（1只孔形，2只针形）分别是P2-1、P2-2、P2-3，24个黑色K2安全接插座作为PLC信号的输入用，16个黑色K2安全接插座作为PLC信号的输出用，另外还有2个红色的K2端子，作为电源DC24V的正端，4只蓝色的K2端子，作为电源DC24V的负端。还有四路模拟量输出接线端子，用12个黑色K2端子引出。 

PLC转接模块SMZJ-200M323，其上有一只DP25针型插头P3-4，它作为远程ET200的输入输出模块信号用，8个黑色K2安全接插座作为PLC信号的输入用，8个黑色K2安全接插座作为PLC信号的输出用，另外还有1个红色的K2端子，作为电源DC24V的正端，2只蓝色的K2端子，作为电源DC24V的负端。 

作为对本技术方案的进一步限定，所述电源箱，包括三相电输入、三相电输出、单相电输出、计算机电源输出、直流24V电源输出和电源的启动、停止和保护，可实现对实训台体的电源供应的操作与保护。通用的电气元件和独特的电路设计可实现电源相序保护、电源缺相保护、电源过压和失压保护、急停开关保护、断电误上电保护、漏电自动跳闸保护、过载与短路保护、计算机独立供电保护，进口的防火板材料具有环保、耐磨、耐腐蚀、高绝缘、耐高温的作用， 可实现结构和外壳接地保护。 

作为对本技术方案进一步限定，所述铁质转接板上装有保险、指示灯、船形开关、电压表、电流表及K2、K4安全接插端子。可对三相五线制的电源、单相电源、直流24V电源进行独立的操作和保护。单独电源的设备短路或发生故障，不会影响其他电源的正常供电和保护。安全的测试线可方便的与实验实训设备进行安全快速连接。 

作为对本技术方案进一步限定，所述计算机放置区域，包括计算机放置支架，计算机电源保护装置和计算机电源专用插座。有独立的电源供电，其他设备短路或发生故障，不会影响计算机的正常供电。独特的木板结构可防静电。 

作为对本技术方案进一步限定，所述工具放置区域，包括两层立体放置空间，门和安全装置。可方便分类放置实验实训用的设备、工具和材料，工具放置区域的门及钥匙可实现有效自我管理，使其更符合人性化的要求。 

作为对本技术方案进一步限定，所述基板，包括标准型材、封盖和两侧型材本公司的模具开模，本公司设计的快换座的结合使其各种实验实训设备方便固定与安装。使操作更加方便与简单。 

作为对本技术方案进一步限定，所述网孔板，包括网孔板、网孔板安装支架独特的设计理念、特殊梅花形的安装孔，使各种实验实训设备方便安装与拆卸，合理的接地保护措施，布线工艺更方便简单。 

作为对本技术方案进一步限定，所述地脚，实训装置重力支持点安装了地脚，使实训装置即使在不平的地面上也可保持一定的水平度。而且可防止实验过程中实训装置受外力，导致突然移动或抖动，防止了实验实训设备意外掉落损坏的危险。 

作为对本技术方案进一步限定，所述脚轮，经过承重测验和其他相关测验，使其整体实验实训装置可有独人轻易的即可移动，方便了实验实训装置的运输和变换地方。 

作为对本技术方案进一步限定，所述转接模块上包括模块面板、把手、连 

接线和K2安全引出端子，它们用δ2铝板雕刻，然后丝印而成，两侧装有DOLANG标志的侧盖、前后两端用两种规格的型材上死、在两端各装有一个把手，便于模块的安装用，底板用一块铝塑板封住，在铝塑板装有两个快换座，它们就可以快速地安装在基板上了。

与现有技术相比，本使用新型的优点和积极效果为：本装置包括电源箱的多种保护、电源的独立操作，单独的计算机放置区域、单独的工具放置区域、基板和网孔板组成，网孔板可安装不同厂家类型各异的PLC、触摸屏、变频器或其他驱动检测装置。 

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。 

图2为电源箱的面板结构示意图。 

图3为网孔板的结构示意图。 

图4为基板结构示意图。 

图5为地脚和脚轮结构示意图。 

图6为铁质转接板示意图。 

图中，1.电源箱，2.地胶，3.脚轮，4.计算机放置区域，5.门把手，6.门锁，7.工具放置区域，8.网孔板，9.铁质转接板，10.基板，11.桌面，12.总漏电保护开关，13.计算机漏电保护开关，14.计算机专用电源插座，15.急停操作旋钮，16.启动操作按钮，17.停止操作按钮，18.网孔板安装过线孔，19.转接模块安装孔，20.电缆连接器，21.保险器件，22.快速接插件，23.电压表，24.电流表，25.指示灯。 

具体实施方式

下面结合附图和优选实施对本实用新型作更进一步的详细描述。 

参见图1，本实用新型包括电源箱1.电源箱，2. 地脚，3. 脚轮，4. 计算机放置区域，5. 门把手，6. 门锁,7. 工具放置区域,8. 网孔板，9. 铁质转接板，10. 基板,11.桌面。 

参见图2，电源箱1的操作部分包括总漏电保护开关12.用于检测本实训装置三相电源入端是否漏电或过载；计算机漏电保护开关13.用于保护计算机电源是否漏电、短路或过载；计算机专用电源插座14.用于为计算机主机或显示提供电源；急停操作旋钮15.用于紧急情况下断开设备的电源；启动操作按钮16.用于启动设备，为设备供电；停止操作按钮17.用于停止设备，断开设备电源。本部分用于本实验装置总的电源的操作和保护。 

参见图3，网孔板部分包括网孔板8.网孔板安装过线孔18和转接模块安装孔19.网孔板与实验台体固定，主要安装转接模块，固定转接模块的电源线、信号线和通讯线。 

参见图4，基板部分是铝型材，采用模具挤压而成，与快换座配合，可方便安装各种转接模块。 

参见图5，脚轮和地脚部分，脚轮3采用高强度承重材料制作，可承受台体、转接模块多倍的重力，而且方便移动，单人即可移动实训设备，无需多人抬动设备。地脚2采用特殊螺钉加橡胶垫制作，螺钉可支撑整体设备的重力，在地面不平的地方，通过调整四角螺钉的高度，可使台体保持一定的水平度；橡胶垫可保持地面的干净，使螺钉不损坏地面。 

参见图6，铁质转接板，电缆连接器20采用DB25芯或15芯的电缆连接，方便操作；保险器件21内装玻璃管式保险，方便更换，可保护电源部分的短路或过载；快速接插件22采用安全的接插座固定在设备上，设备之间采用安全的绝缘的接插件连接线进行连接，可保证安全、快速的与设备连接，使其方便的为设备供电源；电压表23用于测量电压，方便为设备进行电压测量；电流表24用于测量电流，方便为设备进行电流测量及电流运行状态检测；指示灯25用于显示电源胡供电状态。铁质转接板用于操作和检测各种电源，使其方便又选择性的为实验设备供电。 

Claims (8)

1.一种全集成工业自动化网络通讯技能实训装置，包括实训台、实训屏、基板和转接模块，其特征是：实训台上设置有电源箱、铁质转接板、计算机放置区域、工具放置区域、脚轮、地脚；实训屏上有眉板、两块网孔板、铁质转接板、四根蓝立柱；基板安装在实训台与实训屏之间，其作用是固定各类器件；转接模块的作用是将PLC信号端子、变频器信号端子通过K2端子或K4端子引出，然后通过K2测试线和DP25针形电缆与外端控制的执行机构相连接，达到控制外部设备的目的，可以实现远程控制和本进控制；实训台位于实训装置的最下端，实训屏安装在实训台之上，靠左右两侧的蓝立柱型材搭接而成，实训屏通过不同的安装支架将网孔板安放在实训屏上，网孔板可以安装不同类型的PLC、触摸屏、变频器等器件组成不同类型的实训装置；在实训台与实训屏之间放有一块基板，基板上可以放置不同信号转接模块及PLC执行模块，它们的固定方式是通过快换座衔接，快换座安装在各类模块的后板上。

2.根据权利要求1所述的实训装置，其特征是：所述电源箱，包括三相电输入、三相电输出、单相电输出、计算机电源输出、直流24V电源输出和电源的启动、停止和保护。

3.根据权利要求1所述的实训装置，其特征是：所述铁质转接板上装有保险、指示灯、船形开关、电压表、电流表及K2、K4安全接插端子。

4.根据权利要求1所述的实训装置，其特征是：所述计算机放置区域包括计算机放置支架，计算机电源保护装置和计算机电源专用插座。

5.根据权利要求1所述的实训装置，其特征是：所述工具放置区域包括两层立体放置空间，门和安全装置。

6.根据权利要求1所述的实训装置，其特征是：所述基板包括标准型材、封盖和两侧型材。

7.根据权利要求1所述的实训装置，其特征是：所述网孔板，包括板面、网孔板安装支架。

8.根据权利要求1所述的实训装置，其特征是：所述转接模块上包括模块面板、把手、连接线和K2安全引出端子。

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