CN2884384Y - 一种模块化组态电气控制教学综合实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模块化组态电气控制教学综合实验装置，包括：一实验装置搭建平台及设置于所述实验装置搭建平台上的一输入子系统、一可替换控制子系统和一可替换工艺流程板，所述可替换控制子系统和所述可替换工艺流程板具有一一对应关系；所述可替换控制子系统接收所述输入子系统输出的信号并进行处理，然后输出控制信号到所述可替换工艺流程板。本实用新型的模块化组态电气控制教学综合实验装置的各个模块之间可替换，可针对各类控制对象的工艺过程，强弱电结合，并能灵活组态和进行功能扩展。

Description

一种模块化组态电气控制教学综合实验装置

技术领域

本实用新型涉及电气控制教学实验设备，特别是一种可灵活组态和进行功能扩展的综合性电气控制教学实验台。

背景技术

随着国家经济和技术的发展，社会对既具有技术理论，又具有很强动手能力，能解决现场实际问题的技术应用性人才需求迫切，因此，需要研制高水平的进行工程技术训练的实验设备。

现在市场上与电气控制有关的实验设备主要是针对“学科课程”的通用设备，如：基础电工实验设备、电机拖动实验设备、PLC控制实验设备等，该类设备实验功能单一，实验内容基础传统，不具有扩展性，不够灵活。市场上还没有出现可针对各类控制对象的工艺过程，强弱电结合，并能灵活组态和进行功能扩展的综合性电气控制实验台。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种模块化组态电气控制教学综合实验装置，解决现有的电气控制综合实验装置实验功能单一，实验内容基础传统，不具有扩展性，不够灵活的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种模块化组态电气控制教学综合实验装置，其中，包括：

一实验装置搭建平台及设置于所述实验装置搭建平台上的一输入子系统、一可替换控制子系统和一可替换工艺流程板，所述可替换控制子系统和所述可替换工艺流程板具有一一对应关系；

所述可替换控制子系统接收所述输入子系统输出的信号并进行处理，然后输出控制信号到所述可替换工艺流程板。

上述的模块化组态电气控制教学综合实验装置，其中，还包括一阶梯状支撑柜体，所述实验装置搭建平台固定设置于所述阶梯状支撑柜体的上部正面。

上述的模块化组态电气控制教学综合实验装置，其中，所述阶梯状支撑柜体在所述实验装置搭建平台之前形成有一工具放置平台。

上述的模块化组态电气控制教学综合实验装置，其中，所述阶梯状支撑柜体的背面设置有门，所述阶梯状支撑柜体的下部设置有搁板，且所述阶梯状支撑柜体的下部正面设置有门。

上述的模块化组态电气控制教学综合实验装置，其中，所述输入子系统包括与所述可替换控制子系统分别连接的开关量输入模块和模拟量输入模块。

上述的模块化组态电气控制教学综合实验装置，其中，所述可替换控制子系统为弱电控制模块或继电接触控制模块。

上述的模块化组态电气控制教学综合实验装置，其中，还包括一设置于所述实验装置搭建平台上的变频器模块，与所述弱电控制模块或继电接触控制模块连接。

上述的模块化组态电气控制教学综合实验装置，其中，还包括一设置于所述实验装置搭建平台上的通讯端口，与所述可替换控制子系统连接。

上述的模块化组态电气控制教学综合实验装置，其中，还包括一设置于所述实验装置搭建平台上的通用输出模块，与所述可替换控制子系统连接。

上述的模块化组态电气控制教学综合实验装置，其中，所述可替换工艺流程板为空调系统工艺流程板、消防系统工艺流程板、照明系统工艺流程板、配电系统工艺流程板、给排水系统工艺流程板或采暖系统工艺流程板。

上述的模块化组态电气控制教学综合实验装置，其中，所述空调系统工艺流程板包括空气处理控制工艺流程板、热交换站控制工艺流程板和冷冻站控制工艺流程板。

本实用新型的模块化组态电气控制教学综合实验装置的各个模块之间可替换，可针对各类控制对象的工艺过程，强弱电结合，并能灵活组态和进行功能扩展。

附图说明

图1为本实用新型模块化组态电气控制教学综合实验装置的系统结构图；

图2为操作台的结构示意图；

图3为通用输入输出搭建平台面板示意图；

图4为空气处理控制工艺流程板电路接线图；

图5为热交换站控制工艺流程板电路接线图；

图6为冷冻站控制工艺流程板电路接线图；

图7为通用输入输出搭建平台面板电路接线图。

具体实施方式

本实用新型的模块化组态电气控制教学综合实验装置采用模块化结构，能针对不同的控制对象的工艺进行灵活组态，其控制对象用工艺流程板来表达，工艺流程板可以根据要求进行更换和扩展为空调系统、消防系统、照明系统、配电系统、给排水系统、采暖系统等。工艺流程板可模拟各类传感器信号、设备启停状态、模拟量执行器动作显示和故障开关设定。

如图1所示，本实用新型的模块化组态电气控制教学综合实验装置包括以下子系统：

输入子系统1，可以是用于输入数字控制参数的开关量输入模块11和/或用于输入模拟控制参数的模拟量输入模块12；

控制子系统2，可以是弱电控制模块21或继电接触控制模块22，及与变频器模块23的组合，控制子系统2均采用24V电源；

输出子系统3，包括工艺流程板31和通用输出模块32；

弱电控制模块21，根据工艺流程板31中的被控设备，设计和安装有控制器，并由端子、继电器、指示灯等各种元件安装在安装背板上搭建弱电回路，该安装背板上配备有线槽、导轨及电源，同时还可以连接信号发生器、显示器等，便于模拟工况，观察结果，搭建好的弱电回路结合控制器进行编程、调试，搭建好的弱电回路接收开关量输入系统11和/或模拟量输入系统12输入的控制参数进行处理后送给控制器进行处理，并对其进行处理后将结果输出到变频器模块23和工艺流程板31，输出到变频器模块23的信号可通过变频器模块23实现对工艺流程板31中的电动机的控制，输出到工艺流程板31的信号则可以对其所模拟对象的工艺实现控制；

继电接触控制模块22，根据工艺流程板31中的被控设备，设计和安装有控制器，并由端子、继电器、指示灯等各种元件安装在安装背板上搭建继电接触回路，该安装背板上配备有线槽、导轨及电源，同时还可以连接信号发生器、显示器等，便于模拟工况，观察结果，搭建好的继电接触回路结合控制器进行编程、调试，搭建好的继电接触回路接收开关量输入模块11发送的数字控制参数进行处理后送给控制器进行处理，利用继电接触控制模块22自身形成的控制系统对数字控制参数进行处理后将结果输出到变频器模块23和工艺流程板31，输出到变频器模块23的信号可通过变频器模块23实现对工艺流程板31中的电动机的控制，输出到工艺流程板31的信号则可以对其所模拟对象的工艺实现控制；

工艺流程板31，用于模拟各类传感器信号、设备启停状态、模拟量执行器动作显示和故障开关设定，使用者按照典型控制工艺流程进行接线后，根据弱电控制模块21或继电接触控制模块22输出的控制信号自行模拟各种工况，便于观察试验效果，使使用者熟悉典型的控制应用；工艺流程板可以根据要求进行更换和扩展为空调系统、消防系统、照明系统、配电系统、给排水系统、采暖系统等，更换后对控制子系统2中的控制器的控制算法进行更换即可实现对不同控制对象工艺的灵活组态；

通用输出模块32，接收继电接触控制模块22、弱电控制模块21和变频器模块23的输出并进行显示；

变频器模块23，对继电接触控制模块22或弱电控制模块21的输出进行处理后输出信号控制电动机的转速。

上述的各个子系统和/或模块之间采用快速接线端子，接线快速灵活。

如图2所示，本实用新型的模块化组态电气控制教学综合实验装置还包括一操作台，用于设置该控制子系统、输入子系统和输出子系统，该操作台包括一实验装置搭建平台100，包括：

控制模块搭建平台101，上面搭建有控制子系统，控制子系统指弱电控制模块或继电接触控制模块；

通用输入输出搭建平台102，如图3所示，上面安装网络通讯口、电源输入输出、开关量输入模块和模拟量输入模块通用输出模块、变频器模块输入输出及声光报警等，其电路接线图如图7所示。

工艺流程模拟板搭建平台103，上面搭建有安装工艺流程板。

如图2所示，本实用新型的模块化组态电气控制教学综合实验装置还包括一阶梯状柜体200，该实验装置搭建平台100设置于该阶梯状支撑柜体200的上部正面，实验装置搭建平台100的前面和该阶梯状支撑柜体200上形成有一工具放置平台201，便于使用者放置工具，阶梯状支撑柜体200的背面设置有可开合的两扇门，阶梯状支撑柜体200的下部设置有搁板，阶梯状支撑柜体200的下部正面设置有门，在本实施例中为两两对应的4扇门，同时在阶梯状支撑柜体200的下部侧面设置有穿线孔。

本实用新型以三种典型、实际中常用的中央空调控制工艺流程为例进行说明，工艺流程板7包括3种类型，即空气处理控制工艺流程板、热交换站控制工艺流程板和冷冻站控制工艺流程板，其电路板接线图分别如图4、图5和图6所示，不同种类的工艺流程板根据流程图，在安装背板上利用信号发生器、信号显示器及端子等形成。

同时，本实用新型的模块化组态电气控制教学综合实验装置还可以通过通讯端口实现与上位机的通信，通过上位机实现监控，并对使用者的操作和调试数据进行检测和记录。

下面以工作过程中输入的控制量为模拟量，且工艺流程板为冷冻站控制工艺流程板为例，结合图1和图2说明本实验台的工作过程。

在控制模块安装模块11利用控制器、端子、继电器、指示灯等各种主流控制器件安装在安装背板上形成弱电控制系统3，弱电控制系统3中的外围处理电路接收模拟量输入模块2输入的控制参数并进行处理，然后将处理后的控制参数输入到控制器，在本实施例中控制器为西门子公司的Synco700控制器，控制参数经固化在Synco700控制器的控制算法处理后输出到热交换站控制工艺流程板，对热交换站控制工艺流程板模拟的控制对象进行控制，同时，Synco700控制器还输出一路控制信号到变频器模块23，通过变频器模块23实现对热交换站控制工艺流程板中的电机的控制。

如图5所示，热交换站控制工艺流程板模拟了压力传感器信号、温度传感器信号、水泵启停状态、模拟量执行器动作显示和水泵故障开关设定，使用者按照典型控制工艺流程进行接线后，热交换站控制工艺流程板根据Synco700控制器及变频器模块23输出的控制信号自行模拟各种工况，并根据传感器等进行直观的显示。

当需要利用继电控制系统3控制热交换站控制工艺流程板时，只需要在控制模块安装模块11利用端子、继电器、指示灯等各种元件在安装背板上，对开关量输入模块11输出的数字量进行处理，然后输出到Synco700控制器即可。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (11)

1、一种模块化组态电气控制教学综合实验装置，其特征在于，包括：

一实验装置搭建平台及设置于所述实验装置搭建平台上的一输入子系统、一可替换控制子系统和一可替换工艺流程板，所述可替换控制子系统和所述可替换工艺流程板具有一一对应关系；

所述可替换控制子系统接收所述输入子系统输出的信号并进行处理，然后输出控制信号到所述可替换工艺流程板。

2、根据权利要求1所述的模块化组态电气控制教学综合实验装置，其特征在于，还包括一阶梯状支撑柜体，所述实验装置搭建平台固定设置于所述阶梯状支撑柜体的上部正面。

3、根据权利要求2所述的模块化组态电气控制教学综合实验装置，其特征在于，所述阶梯状支撑柜体在所述实验装置搭建平台之前形成有一工具放置平台。

4、根据权利要求3所述的模块化组态电气控制教学综合实验装置，其特征在于，所述阶梯状支撑柜体的背面设置有门，所述阶梯状支撑柜体的下部设置有搁板，且所述阶梯状支撑柜体的下部正面设置有门。

5、根据权利要求1、2、3或4所述的模块化组态电气控制教学综合实验装置，其特征在于，所述输入子系统包括与所述可替换控制子系统分别连接的开关量输入模块和模拟量输入模块。

6、根据权利要求1、2、3或4所述的模块化组态电气控制教学综合实验装置，其特征在于，所述可替换控制子系统为弱电控制模块或继电接触控制模块。

7、根据权利要求6所述的模块化组态电气控制教学综合实验装置，其特征在于，还包括一设置于所述实验装置搭建平台上的变频器模块，与所述弱电控制模块或继电接触控制模块连接。

8、根据权利要求1、2、3或4所述的模块化组态电气控制教学综合实验装置，其特征在于，还包括一设置于所述实验装置搭建平台上的通讯端口，与所述可替换控制子系统连接。

9、根据权利要求7所述的模块化组态电气控制教学综合实验装置，其特征在于，还包括一设置于所述实验装置搭建平台上的通用输出模块，与所述可替换控制子系统连接。

10、根据权利要求1、2、3或4所述的模块化组态电气控制教学综合实验装置，其特征在于，所述可替换工艺流程板包括但不限于空调系统工艺流程板、消防系统工艺流程板、照明系统工艺流程板、配电系统工艺流程板、给排水系统工艺流程板及采暖系统工艺流程板。

11、根据权利要求10所述的模块化组态电气控制教学综合实验装置，其特征在于，所述空调系统工艺流程板包括空气处理控制工艺流程板、热交换站控制工艺流程板和冷冻站控制工艺流程板。

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