CN216450225U - 一种具有接线报警的实验实训设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有接线报警的实验实训设备，属于实训设备制造领域，技术方案：包括支撑组件及电气组件、输出控制模块、输入控制模块、多个双线检测端子、报警灯、蜂鸣器、开关，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，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，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

一种具有接线报警的实验实训设备

技术领域

本实用新型涉及一种具有接线报警的实验实训设备，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，授权公告号为：CN 213025012U的专利公开了“一种网孔型PLC工业控制综合实验实训设备”，能够完成常用经典电路的接线、编程、上电调试等实训练习。

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PLC、变频器等核心贵重器件烧毁，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。

以上情况不仅仅造成设备损坏还造成经济损失，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报警的实验实训设备。

实用新型内容

本实用新型提供了一种具有接线报警的实验实训设备，通过对现有设备的分析及研究，设计了一种具有接线报警的实验实训设备，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，本实用新型的技术方案是：一种具防止接线错误功能的电气控制实训装置，包括支撑组件及电气组件，支撑组件包括底座和电气组件安装板，所述电气组件包括触摸屏，所述触摸屏一侧设有急停按钮，所述急停按钮远离触摸屏的一侧设有按钮电气输入模块，所述按钮电气输入模块下方设有指示灯区域，所述指示灯区域下方线槽，所述线槽内部靠近上端的位置左侧设有PLC模块，所述PLC模块右侧设有工业交换机，所述工业交换机远离PLC模块的一端设有工业24V电源，所述工业24V电源、工业交换机与PLC模块之间均通过DIN导轨活动连接，所述PLC模块下方设有总保护，所述总保护右端设有调试插座，所述总保护、与调试插座之间均通过DIN导轨活动连接，所述调试插座右侧设有24V电源端子，所述24V电源端子下方设有隔离继电器，所述隔离继电器中间沿轴线方向贯穿连接有DIN导轨，所述隔离继电器左侧下方设有固定柱，所述固定柱右侧固定连接有进电端子，所述进电端子右侧与固定柱固定连接有电源端子排，所述电源端子排右侧与固定柱固定连接有PE端子，所述PE端子右侧设有变频器电源接线端子，所述变频器电源接线端子右侧设有对外I/ O 端子排，所述对外I/O 端子排内部靠近左端位置设有变频器电源接线端子 ，所述对外I/O 端子排内部靠近右端位置设有电源端子排，所述电源端子排左侧设有与变频器电源接线端子右端固定连接的PE端子，所述PE端子下方与DIN导轨活动连接的固定夹，所述固定夹下方设有汇流排，所述总保护有四个，且所述总保护之间固定连接有开关电源进电保护，所述总保护内部设有插座开关保护，所述开关保护右侧设有马达保护器，电机安装于底座，输出控制模块、输入控制模块、多个双线检测端子、报警灯、蜂鸣器、开关，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。

触摸屏型号为：西门子HMIKTP 700 BASIC，主要实现数据监控、应用场景动画模拟等功能，所述PLC模块型号为S7-1200 1214 DC/DC/DC，内部配有一块信号板SB1232。

所述输出控制模块接收PLC模块指令并向PLC模块反馈操作信息，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模块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模块指令并向PLC模块反馈检测信息，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模块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。

所述PLC模块控制输出控制模块、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模块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模块连接，触摸屏用于人机互动界面向所述PLC模块传输指令，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模块，所述触摸屏接收PLC模块的信息，显示PLC模块发出的接线状态等信息。

所述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，防止接线状态检测系统因电压过高而损坏。

所述报警灯与PLC模块相连，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模块相连，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。

该实训设备基本满足通用型教学实训，当教学需要或社会用人需求某一项特定技能时，结合实训设备功能，设计实训项目，完成实训练习。

实训设备出厂前，将电气组件中的所有元器件的所有接线端均固定连接一枚双线检测端子，并将电气组件的所有元器件的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模块，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模块，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模块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模块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，观察实现现象，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，本实用新型更进一步的技术方案是：电气组件安装板上侧安装有端子排，电气组件安装板所有元器件的接线端均通过导线经由实训台内腔走线，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，本实用新型更进一步的技术方案是：所述输出控制模块、输入控制模块为多管脚STM32芯片电路板。

作为优选，本实用新型更进一步的技术方案是：所述多管脚STM32芯片电路板中的芯片型号为STM32F103ZCT6。

作为优选，本实用新型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。

本实用新型的有益效果是：通过设计一种具有接线报警的实验实训设备，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给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实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的主视图示意图；

图2是本实用新型的接线检测系统框图；

图3是本实用新型的双线检测端子结构示意图。

图中：1-触摸屏、2-PLC模块、3-进电保护、4-总保护、5-开关保护、6-熔断器、7-电源端子排、8-固定柱、9-进电端子、10-PE端子、11-变频器电源接线端子、12-汇流排、13-固定夹、14-对外I/ O 端子排、15-隔离继电器、16-调试插座、17-24V电源端子、18-DIN导轨、19-工业24V电源、20-线槽、21-工业交换机、22-指示灯区域、23-按钮电气输入模块、24-急停按钮、25-底座、26-电气组件安装板、27-电机、28-输出控制模块、29-输入控制模块、30-双线检测端子、31-报警灯、32-蜂鸣器、33-开关、34-冷压端子、35-输入信号线、36-输出信号线、37-端子排。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，一种具防止接线错误功能的电气控制实训装置，包括支撑组件及电气组件，支撑组件包括底座25和电气组件安装板26，所述电气组件包括触摸屏1，所述触摸屏1一侧设有急停按钮24，所述急停按钮24远离触摸屏1的一侧设有按钮电气输入模块23，所述按钮电气输入模块23下方设有指示灯区域22，所述指示灯区域22下方线槽20，其特征在于：所述线槽20内部靠近上端的位置左侧设有PLC模块2，所述PLC模块2右侧设有工业交换机21，所述工业交换机21远离PLC模块2的一端设有工业24V电源19，所述工业24V电源19、工业交换机21与PLC模块2之间均通过DIN导轨18活动连接，所述PLC模块2下方设有总保护4，所述总保护4右端设有调试插座16，所述总保护4与调试插座16之间均通过DIN导轨18活动连接，所述调试插座16右侧设有24V电源端子17，所述24V电源端子17下方设有隔离继电器15，所述隔离继电器15中间沿轴线方向贯穿连接有DIN导轨18，所述隔离继电器15左侧下方设有固定柱8，所述固定柱8右侧固定连接有进电端子9，所述进电端子9右侧与固定柱8固定连接有电源端子排7，所述电源端子排7右侧与固定柱8固定连接有PE端子10，所述PE端子10右侧设有变频器电源接线端子11，所述变频器电源接线端子11右侧设有对外I/ O 端子排14，所述对外I/O 端子排14内部靠近左端位置设有变频器电源接线端子11，所述对外I/O 端子排14内部靠近右端位置设有电源端子排7，所述电源端子排7左侧设有与变频器电源接线端子11右端固定连接的PE端子10，所述PE端子10下方与DIN导轨18活动连接的固定夹13，所述固定夹13下方设有汇流排12，所述总保护4有四个，且所述总保护4之间固定连接有开关电源进电保护3，所述总保护4内部设有插座开关保护5，所述开关保护5右侧设有马达保护器，电机27安装于底座25，输出控制模块28、输入控制模块29、多个双线检测端子30、报警灯31、蜂鸣器32、开关33，双线检测端子30包括冷压端子34、输入信号线35和输出信号线36，输入信号线35、输出信号线36与冷压端子34固连且导通。

触摸屏1型号为：西门子HMIKTP 700 BASIC，主要实现数据监控、应用场景动画模拟等功能，所述PLC模块2型号为S7-1200 1214 DC/DC/DC，内部配有一块信号板SB1232。

所述输出控制模块28接收PLC模块2指令并向PLC模块2反馈操作信息，输出控制模块28每一个输出端口均通过信号线及开关33与双线检测端子30的输入信号线35相连，在PLC模块2发出指令后输出控制模块28开始工作。

所述输入控制模块29接收PLC模块2指令并向PLC模块2反馈检测信息，输入控制模块29每一个输入端口均通过信号线及开关33与双线检测端子30的输出信号线36相连，在PLC模块2发出指令后输入控制模块29开始工作。

所述双线检测端子30包括冷压端子34、输入信号线35和输出信号线36，输入信号线35、输出信号线36与冷压端子34固连且导通。

所述PLC模块2控制输出控制模块28、输入控制模块29，并能够接收输出控制模块28、输入控制模块29上报的信息，PLC模块2能够接收触摸屏1的输入信息，并将输出控制模块28、输入控制模块29上报的信息与触摸屏1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31、蜂鸣器32发出声光报警信号。

所述触摸屏1与所述PLC模块2连接，触摸屏1用于人机互动界面向所述PLC模块2传输指令，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1完成输入，上报至PLC模块2，所述触摸屏1接收PLC模块2的信息，显示PLC模块2发出的接线状态等信息。

所述开关33串联于输出控制模块28、输入控制模块29与双线检测端子30的输入信号线35、输出信号线36，在接线状态检测时，开关33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33断开后能有效隔离接线状态检测系统与电气设备，防止接线状态检测系统因电压过高而损坏。

所述报警灯31与PLC模块2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32与PLC模块2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。

该实训设备基本满足通用型教学实训，当教学需要或社会用人需求某一项特定技能时，结合实训设备功能，设计实训项目，完成实训练习。

实训设备出厂前，将电气组件中的所有元器件的所有接线端均固定连接一枚双线检测端子30，并将电气组件的所有元器件的所有接线端与所连接的双线检测端子30统一编号，并以此编号标记该双线检测端子30对应的输出控制模块28的输出端口、输入控制模块29的输入端口，将编号后的各双线检测端子30的输出控制模块28的输出端口、输入控制模块29的输入端口及电气设备接线端子对应信息通过触摸屏1输入上传至PLC模块2，输入过程中在触摸屏1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1上传至PLC模块2，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33闭合，输出控制模块28接收PLC模块2指令后输出控制模块28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29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28及输入控制模块29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模块2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1显示接线成功，开关33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31，蜂鸣器32发出声光报警信号，并在触摸屏1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实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种具有接线报警的实验实训设备，包括支撑组件及电气组件，支撑组件包括底座（25）和电气组件安装板（26），所述电气组件包括触摸屏（1），所述触摸屏（1）一侧设有急停按钮（24），所述急停按钮（24）远离触摸屏（1）的一侧设有按钮电气输入模块（23），所述按钮电气输入模块（23）下方设有指示灯区域（22），所述指示灯区域（22）下方线槽（20），所述线槽（20）内部靠近上端的位置左侧设有PLC模块（2），所述PLC模块（2）右侧设有工业交换机（21），所述工业交换机（21）远离PLC模块（2）的一端设有工业24V电源（19），所述工业24V电源（19）、工业交换机（21）与PLC模块（2）之间均通过DIN导轨（18）活动连接，所述PLC模块（2）下方设有总保护（4），所述总保护（4）右端设有调试插座（16），所述总保护（4）、与调试插座（16）之间均通过DIN导轨（18）活动连接，所述调试插座（16）右侧设有24V电源端子（17），所述24V电源端子（17）下方设有隔离继电器（15），所述隔离继电器（15）中间沿轴线方向贯穿连接有DIN导轨（18），所述隔离继电器（15）左侧下方设有固定柱（8），所述固定柱（8）右侧固定连接有进电端子（9），所述进电端子（9）右侧与固定柱（8）固定连接有电源端子排（7），所述电源端子排（7）右侧与固定柱（8）固定连接有PE端子（10），所述PE端子（10）右侧设有变频器电源接线端子（11），所述变频器电源接线端子（11）右侧设有对外I/ O 端子排（14），所述对外I/O 端子排（14）内部靠近左端位置设有变频器电源接线端子（11），所述对外I/O 端子排（14）内部靠近右端位置设有电源端子排（7），所述电源端子排（7）左侧设有与变频器电源接线端子（11）右端固定连接的PE端子（10），所述PE端子（10）下方与DIN导轨（18）活动连接的固定夹（13），所述固定夹（13）下方设有汇流排（12），所述总保护（4）有四个，且所述总保护（4）之间固定连接有开关电源进电保护（3），所述总保护（4）内部设有插座开关保护（5），所述开关保护（5）右侧设有马达保护器，电机（27）安装于底座（25），其特征在于：所述实训装置还包括输出控制模块（28）、输入控制模块（29）、双线检测端子（30）、报警灯（31）、蜂鸣器（32）、开关（33），双线检测端子（30）包括冷压端子（34）、输入信号线（35）和输出信号线（36），输入信号线（35）、输出信号线（36）与冷压端子（34）固连且导通，所述电气组件接线端均通过双线检测端子（30）与输入控制模块（29）、输出控制模块（28）连接。

2.根据权利要求1所述的一种实验实训设备，其特征在于：所述电气组件安装板（26）上侧安装有端子排（37），电气组件所有元器件的接线端均通过导线经由电气组件安装板（26）后侧走线，接入端子排（37）下侧端子，端子排（37）上侧端子连接有双线检测端子（30）的冷压端子（34）。

3.根据权利要求2所述的一种实验实训设备，其特征在于：所述输出控制模块、输入控制模块为多管脚STM32芯片电路板。

4.根据权利要求3所述的一种实验实训设备，其特征在于：所述多管脚STM32芯片电路板中的芯片型号为STM32F103ZCT6。

5.根据权利要求4所述的一种实验实训设备，其特征在于：所述输入信号线（35）、输出信号线（36）与冷压端子（34）固连的方式为烙铁钎焊。

6.根据权利要求5所述的一种实验实训设备，其特征在于：所述开关（33）为继电器，更易实现线路开合的自动化控制。

7.根据权利要求6所述的一种实验实训设备，其特征在于：所述继电器为欧姆龙G5V-1-24V继电器。

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