CN211151971U

CN211151971U - 一种基于实训教学设备的远程网联与控制装置

Info

Publication number: CN211151971U
Application number: CN202020124820.2U
Authority: CN
Inventors: 王继; 孙灿; 黄国欣; 鲍言; 吕双玲; 王一
Original assignee: Shandong Xingke Intelligent Technology Co ltd
Current assignee: Shandong Xingke Intelligent Technology Co ltd
Priority date: 2020-01-19
Filing date: 2020-01-19
Publication date: 2020-07-31
Anticipated expiration: 2030-01-19

Abstract

本实用新型公开了一种基于实训教学设备的远程网联与控制装置，包括控制模块、电源模块、通讯模块和服务器组成；所述控制模块包括继电器，继电器与教学设备的电源线串联；所述电源模块连接电源后采用交流供电；所述通讯模块与控制模块通讯连接，将控制模块的数据上传到服务器；所述服务器与上位机通讯连接，上位机与控制模块通讯连接，控制模块控制继电器动作；可以实时对设备相关参数进行采集，实现从一台电脑上查看任意或多台实训设备的运行状态，提升了实训设备的管理效率和维修效率，提高了实训室设备管理的效率。

Description

一种基于实训教学设备的远程网联与控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种实训教学设备的远程网联与控制装置，属于实训教学设备领域。

背景技术

职业教育是现阶段国民教育的关键组成部分，是推进我国工业化及现代化的必要措施。随着国家对职业教育的重视。对应着各种专业的教育装备种类越来越多。这些实训教学设备的日常管理及维护占用了大量的人力和物力。

现有教学设备的使用信息无法上传到广域网，设备损坏后只有人员使用时才能发现，既对设备使用人员的安全造成一定威胁，也会影响正常教学计划的开展。原设备需要配备专门的人员来进行日常巡查维护和管理，从而浪费了大量的人力资源。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型提供了一种基于实训教学设备的远程网联与控制装置。本实用新型可以实时对设备相关参数进行采集，采集到的信息上传到云端服务器，从而实现从一台电脑上查看任意或多台实训设备的运行状态。提升了实训设备的管理效率和维修效率。

本实用新型提供了一种基于实训教学设备的远程网联与控制装置，包括控制模块、电源模块、通讯模块和服务器组成；

所述控制模块包括继电器，继电器与教学设备的电源线串联；

所述电源模块连接电源后采用交流供电；

所述通讯模块与控制模块通讯连接，将控制模块的数据上传到服务器；

所述服务器与上位机通讯连接，上位机与控制模块通讯连接，控制模块控制继电器动作。

进一步的，所述控制模块为主控芯片，上位机或者服务器发来的控制信息，传递给主控芯片，主控芯片控制继电器动作。

进一步的，所述控制模块还设有压线式插接口，以插接的方式与教学设备连接；所述电源模块连接电源后采用交流供电，并将AC电压转变成DC电压后给控制模块和通讯模块上的元器件供电。

进一步的，所述服务器为云端服务器，移动端登录云端服务器平台查询教学设备的使用信息，能够通过服务器平台向服务器发出用户指令。

进一步的，所述通讯模块设有485接口、232接口和WIFI模块，通过485/232 接口将数据传到WIFI模块上，通过WIFI上传数据到服务器，并从服务器获取动作信息传递给上位机。

进一步的，所述通讯模块包括485输入信号电路，485输入信号电路包括接口芯片，所述接口芯片通过第六引脚和第七引脚与稳压电路连接，所述稳压电路包括正极线路和负极线路，所述正极线路包括第三电阻，所述第三电阻一端与电源正极连接，另一端与第六引脚连接；负极电路包括第六电阻，所述第六电阻一端与电源负极连接，另一端与第七引脚连接。

进一步的，所述正极线路并联瞬态二极管线路、第五电阻线路和第一滤波电路；负极线路并联瞬态二极管线路、第五电阻线路和接地电路。所述瞬态二极管线路包括两个反向设置的第一瞬态二极管和第二瞬态二极管，第一瞬态二极管一端接地，另一端并联正极线路；第二瞬态二极管一端接地，另一端并联到负极线路。

进一步的，所述第五电阻线路包括第五电阻，第五电阻为终端电阻，根据实际情况阻值的大小可变，第五电阻一端与正极线路连接，另一端与负极线路连接；所述第一滤波线路由第二电阻、5V电压、电源滤波电容和接地端依次串联而成；所述接地电路由第八电阻和接地端串联而成。

进一步的，所述接口芯片的第一引脚串联第九电阻后与第一光耦合器的第三引脚连接，所述第一光耦合器的第二引脚接5V电压，第一光耦合器的第五引脚接地，第一光耦合器的第六引脚串联RXD线路，第七电阻一端连接到第六引脚与RXD之间的线路，另一端与5V电压串联。

进一步的，所述接口芯片的第二引脚和第三引脚均与ENI端连接，ENI端另一端与第二光耦合器的第六引脚连接，光耦合器的第二引脚接5V电压，光耦合器的第三引脚接第十电阻，光耦合器的第五引脚接地，光耦合器的第七引脚和第八引脚都与5V电压连接。ENI还与第十一电阻连接，第十一电阻一端与ENI 连接，另一端与5V电压连接。

进一步的，所述接口芯片的第四引脚和第三光耦合器的第六引脚连接；第三光耦合器的第二引脚接5V电压，第三光耦合器的第三引脚与第四电阻串联后与TXD线路连接；第三光耦合器的第五引脚接地；第三光耦合器的第七引脚和第八引脚均与5V电压连接；第十二电阻一端连接到第四引脚和第三光耦合器的第六引脚连接线路之间，另一端与5V电压连接。

与现有技术对比，本实用新型具备以下有益效果：

1、本实用新型可以实时对设备相关参数进行采集，采集到的信息上传到云端服务器，从而实现从一台电脑上查看任意或多台实训设备的运行状态。提升了实训设备的管理效率和维修效率。

2、本实用新型是针对解决传统的职业教育设备日常维修和维护，提高了实训室设备管理的效率。

3、本实用新型是将普通的实训教学设备增加远程网联、控制功能。方便实训设备日常的管理和维护。设备的开机时间、使用时长、工作状态等信息可上传至云端服务器可，在任意一个可以连接广域网的地方查询。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实用新型实施例1提出的远程网联与控制装置的结构示意图。

图2为本实用新型实施例1提出的远程网联与控制装置的工作流程图。

图3为本实用新型实施例1提出的通讯接口电路的示意图。

图4为本实用新型实施例1提出的通讯接口电路的第二光耦合器的电路示意图。

图5为本实用新型实施例1提出的232接口电路的示意图。

图6为本实用新型实施例1提出的WIFI部分电路的示意图。

图7为本实用新型实施例1提出的程序里存储设备唯一识别ID的部分程序图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本实用新型中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型中任一部件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体的连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1

本实用新型主要用于教学设备的智能化改造。为了兼容大多数的设备，该装置留有压线式插接口，以插接的方式连接。安装完成后，设备通过该装置和云端服务器建立连接。移动端登录指定平台便可以查询该设备的使用信息。

主要对设备改造的地方：需要将原设备的电源线串一个继电器的常开辅助触点。设备如果有485总线网络且通讯协议为标准的MODBUS协议可直接接入本装置的485接口。

控制装置的硬件组成：由电源电路、主控芯片(STC8A8K64S4A12)、继电器 (单刀双掷型)、通讯电路、wifi电路组成。在设备不开机的状态下该改造装置仍需要工作，所以需要独立供电，电源电路采用交流220V直接供电，通过 HLK0505W的电源模块将220VAC电压转变成5VDC电压后，在给电路板上的元器件供电。当主控芯片识别到上位机发来的继电器动作指令后，控制继电器吸合。继电器辅助触点动作，从而实现设备的远程开关功能。通讯电路预留485接口， 232接口。方便不同的通信电路与服务器连接、通信。485/232接口数数据可以传到WIFI模块上(模块工作在STA模式)。然后通过WIFI上传指定服务器，也可从服务器获取数据传递给设备。

控制装置的硬件组成：由电源电路、主控芯片(STC8A8K64S4A12)、继电器 (单刀双掷型)、通讯电路、wifi电路组成。在设备不开机的状态下该改造装置仍需要工作，所以需要独立供电，电源电路采用交流220V直接供电，通过 HLK0505W的电源模块将220VAC电压转变成5VDC电压后，在给电路板上的元器件供电。当主控芯片识别到上位机发来的继电器动作指令后，控制继电器吸合。继电器辅助触点动作，从而实现设备的远程开关功能。通讯电路预留485接口， 232接口。方便不同的通信电路与服务器连接、通信。485/232接口数数据可以传到WIFI模块上(模块工作在STA模式)。然后通过WIFI上传指定服务器，也可从服务器获取数据传递给设备。服务器用于接收用户指令，并根据指令发出动作信息至上位机，上位机处理动作信息后对控制模块发送动作指令，控制模块识别动作指令后控制继电器动作。

程序里存储设备唯一识别ID。用于服务器识别设备型号、种类、功能的特殊“身份证”。在程序里利用4个8位的变量来存放设备的唯一ID号。当主控芯片接收到服务器发送的“A1 03 AA AA AA AA A2 4D”指令便会向服务器返回自己的ID号。ID号的改写可以通过编译软件直接更改程序中数组的赋值，也可以通过上位机软件发送对应的指令来设置ID号。

电源的远程控制及监控。硬件设计有电压检测装置。上位机给主控芯片发送“A103 01 01 01 01 CD 06”指令查询设备的上电状态。发送“A1 05 01 01 01 FF C4 86”指令控制继电器线圈吸合，常开触点闭合后设备上电。发送“A1 05 01 01 01 00 84 C6”指令控制继电器线圈断开，常开触点断开设备下电。利用这些指令配合上位机的显示从而实现设备的远程控制、设备在线离线的监控、统计设备的使用时长等功能。

接口电路包括接口芯片，所述接口芯片通过第六引脚和第七引脚与稳压电路连接，所述稳压电路包括正极线路和负极线路，所述正极线路包括第三电阻，所述第三电阻一端与电源正极连接，另一端与第六引脚连接；负极电路包括第六电阻，所述第六电阻一端与电源负极连接，另一端与第七引脚连接；所述正极线路并联瞬态二极管线路、第五电阻线路和第一滤波电路；负极线路并联瞬态二极管线路、第五电阻线路和接地电路。所述瞬态二极管线路包括两个反向设置的第一瞬态二极管和第二瞬态二极管，第一瞬态二极管一端接地，另一端并联正极线路；第二瞬态二极管一端接地，另一端并联到负极线路。所述第五线路线路包括第五电阻，第五电阻一端与正极线路连接，另一端与负极线路连接。所述第一滤波线路由第二电阻、5V电压、电源滤波电容和接地端依次串联而成；所述接地电路由第八电阻和接地端串联而成。

所述接口芯片的第一引脚串联第九电阻后与第一光耦合器的第三引脚连接，所述第一光耦合器的第二引脚接5V电压，第一光耦合器的第五引脚接地，第一光耦合器的第六引脚串联RXD线路，第七电阻一端连接到第六引脚与RXD 之间的线路，另一端与5V电压串联。

所述接口芯片的第二引脚和第三引脚均与ENI端连接，ENI端另一端与第二光耦合器的第六引脚连接，第二光耦合器的第二引脚接5V电压，第二光耦合器的第三引脚接第十电阻，第二光耦合器的第五引脚接地，光耦合器的第七引脚和第八引脚都与5V电压连接。ENI还与第十一电阻连接，第十一电阻一端与ENI 连接，另一端与5V电压连接。

所述接口芯片的第四引脚和第三光耦合器的第六引脚连接；第三光耦合器的第二引脚接5V电压，第三光耦合器的第三引脚与第四电阻串联后与TXD线路连接；第三光耦合器的第五引脚接地；第三光耦合器的第七引脚和第八引脚均与5V电压连接；第十二电阻一端连接到第四引脚和第三光耦合器的第六引脚连接线路之间，另一端与5V电压连接。

本实用新型是针对解决传统的职业教育设备日常维修和维护，提高了实训室设备管理的效率。本实用新型是将普通的实训教学设备增加远程网联、控制功能。方便实训设备日常的管理和维护。设备的开机时间、使用时长、工作状态等信息可上传至云端服务器可，在任意一个可以连接广域网的地方查询。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims

1.一种基于实训教学设备的远程网联与控制装置，其特征在于，包括控制模块、电源模块、通讯模块和服务器组成；

所述电源模块连接电源后采用交流供电；

2.如权利要求1所述的基于实训教学设备的远程网联与控制装置，其特征在于，所述控制模块还设有压线式插接口，以插接的方式与教学设备连接；所述电源模块连接电源后采用交流供电，并将AC电压转变成DC电压后给控制模块和通讯模块上的元器件供电。

3.如权利要求1所述的基于实训教学设备的远程网联与控制装置，其特征在于，所述服务器为云端服务器，移动端登录云端服务器平台查询教学设备的使用信息，能够通过服务器平台向服务器发出用户指令。

4.如权利要求1所述的基于实训教学设备的远程网联与控制装置，其特征在于，所述通讯模块设有485接口、232接口和WIFI模块，通过485/232接口将数据传到WIFI模块上，通过WIFI上传数据到服务器，并从服务器获取动作信息传递给上位机。

5.如权利要求1所述的基于实训教学设备的远程网联与控制装置，其特征在于，所述通讯模块包括485输入信号电路，485输入信号电路包括接口芯片，所述接口芯片通过第六引脚和第七引脚与稳压电路连接，所述稳压电路包括正极线路和负极线路，所述正极线路包括第三电阻，所述第三电阻一端与电源正极连接，另一端与第六引脚连接；负极电路包括第六电阻，所述第六电阻一端与电源负极连接，另一端与第七引脚连接。

6.如权利要求5所述的基于实训教学设备的远程网联与控制装置，其特征在于，所述正极线路并联瞬态二极管线路、第五电阻线路和第一滤波电路；负极线路并联瞬态二极管线路、第五电阻线路和接地电路；所述瞬态二极管线路包括两个反向设置的第一瞬态二极管和第二瞬态二极管，第一瞬态二极管一端接地，另一端并联正极线路；第二瞬态二极管一端接地，另一端并联到负极线路。

7.如权利要求6所述的基于实训教学设备的远程网联与控制装置，其特征在于，所述第五电阻线路包括第五电阻，第五电阻一端与正极线路连接，另一端与负极线路连接；所述第一滤波线路由第二电阻、5V电压、电源滤波电容和接地端依次串联而成；所述接地电路由第八电阻和接地端串联而成。

8.如权利要求5所述的基于实训教学设备的远程网联与控制装置，其特征在于，所述接口芯片的第一引脚串联第九电阻后与第一光耦合器的第三引脚连接，所述第一光耦合器的第二引脚接5V电压，第一光耦合器的第五引脚接地，第一光耦合器的第六引脚串联RXD线路，第七电阻一端连接到第六引脚与RXD之间的线路，另一端与5V电压串联。

9.如权利要求5所述的基于实训教学设备的远程网联与控制装置，其特征在于，所述接口芯片的第二引脚和第三引脚均与ENI端连接，ENI端另一端与第二光耦合器的第六引脚连接，光耦合器的第二引脚接5V电压，光耦合器的第三引脚接第十电阻，光耦合器的第五引脚接地，光耦合器的第七引脚和第八引脚都与5V电压连接；ENI还与第十一电阻连接，第十一电阻一端与ENI连接，另一端与5V电压连接。

10.如权利要求5所述的基于实训教学设备的远程网联与控制装置，其特征在于，所述接口芯片的第四引脚和第三光耦合器的第六引脚连接；第三光耦合器的第二引脚接5V电压，第三光耦合器的第三引脚与第四电阻串联后与TXD线路连接；第三光耦合器的第五引脚接地；第三光耦合器的第七引脚和第八引脚均与5V电压连接；第十二电阻一端连接到第四引脚和第三光耦合器的第六引脚连接线路之间，另一端与5V电压连接。