專利名稱：可編程序控制器編程與應用實訓設備的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于光機電一體化教學實訓裝置領域，具體涉及一種可編程序控制器編程與應用實訓設備。
背景技術：
可編程序控制器(PLC)是20世紀60年代以來發(fā)展極為迅速的一種新型工業(yè)控制裝置?，F(xiàn)代PLC應用綜合了計算機技術、自動控制技術和網絡通信技術，其應用越來越廣泛、深入，已進入到系統(tǒng)的過程控制、運動控制、通信網絡、人機交互等領域?？删幊绦蚩刂葡到y(tǒng)設計師是指從事可編程序控制器(PLC)選型、編程，并對應用系統(tǒng)進行設計、整體集成和維護的人員。隨著我國經濟的發(fā)展，這一職業(yè)的社會需求日益加大?？删幊绦蚩刂葡到y(tǒng)設計師的培養(yǎng)，理論結合實踐尤其重要，但是目前的可編程序控制系統(tǒng)設計師的培養(yǎng)，大都重理論，輕實踐，采用“只說不做，只看不練”的教學模式，其主要原因是沒有配備專業(yè)化的實訓考核鑒定裝置。目前通用的實訓考核鑒定裝置已經與實際的工業(yè)環(huán)境不相匹配，采用這樣的實訓考核鑒定裝置進行實訓考核，效果極差。以往的實訓設備都是采用插拔式的接線方式及采用指示燈等手段來模擬PLC的接線與控制，這樣的實訓手段學員無法真正的接觸PLC控制系統(tǒng)的安裝與調試，因而很難使學員實現(xiàn)對PLC控制系統(tǒng)的設計與調試。

實用新型內容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有實訓教學裝置與實際的工業(yè)環(huán)境不相匹配，教學效果差的缺陷，提供一種可編程序控制器編程與應用實訓設備，其選用實際的工業(yè)控制元件替代原有的以指示燈模擬元件，用工業(yè)級接線端子替代插拔式接線方式，該設備設計科學合理，拆裝組合簡單方便，設備內的部件可拆裝/組合為標準的模塊形式，可單獨編程控制，可系統(tǒng)集成控制，該設備與實際的工業(yè)環(huán)境相同，教學效果好。本實用新型是通過如下技術方案來實現(xiàn)的即一種可編程序控制器編程與應用實訓設備，其特征在于包括各自相互獨立的PLC控制單元及擴展模塊、模擬量控制器、傳送帶模型、變頻器電機控制單元，所述模擬量控制器、傳送帶模型、變頻器電機控制單元均與PLC控制單元及擴展模塊連接。作為本實用新型的一個優(yōu)選方案PLC控制單元及擴展模塊包括架體，架體下部設有接線端子和接線端子排，架體中部設有線槽，架體上部設有PLC控制器，PLC控制器上部設有人機界面。本實用新型的PLC控制器優(yōu)選采用西門子S7-200系列PLC。作為本實用新型的一個優(yōu)選方案模擬量控制器包括方形的殼體，殼體的正面一側設有多個鈕子開關、鈕子開關的一側設有與鈕子開關對應數(shù)量的發(fā)光二極管，殼體的正面中部設有數(shù)碼顯示屏，數(shù)碼顯示屏下方設有撥輪開關、殼體的正面另一側上部設有指針式電壓表，下部設有多個連接插座，推針式電壓表和連接插座之間設有精密電位器和撥段開關，殼體的側面設有針式D型插座和圓形航空插座。作為本實用新型的一個優(yōu)選方案傳送帶模型包括殼體，殼體一側設有架體，架體兩端分別設有同步帶輪，兩同步帶輪之間通過同步帶連接，殼體內設有與其中一個同步帶 輪連接的直流電機，同步帶一側的架體上從左向右依次設有多個傳感器，殼體另一側設有與傳感器位置對應的多個傳感器指示燈，每個傳感器指示燈的一側分別設有一個電機按鈕開關。作為本實用新型的一個優(yōu)選方案直流電機的輸出軸設有輸出軸斜齒輪，與之連接的同步帶輪的輪軸向外延伸，端部設有輪軸斜齒輪，輸出軸斜齒輪和輪軸斜齒輪嚙合形成斜齒輪副。直流電機也可以通過傳送帶、傳送鏈條等方式與同步帶輪連接。作為本實用新型的一個優(yōu)選方案變頻器電機控制單元包括變頻器、三相交流電動機、鈕子開關和精密電位器，所述三相交流電動機固定在基座上，變頻器固定在豎立的面板上，變頻器與三相交流電動機連接，鈕子開關和精密電位器安裝在基座上，分別與變頻器連接。作為本實用新型的一個優(yōu)選方案變頻器自帶PR0FIBUS模塊。本實用新型可以采用西門子公司生產的帶PR0FIBUS模塊的MM420型號變頻器。本實用新型具有結構合理、拆裝簡單方便、模塊化任意組合、拓展性強、教學效果好的優(yōu)點。本實用新型的所有電氣元件、線路全部標準化、模塊化，可以實現(xiàn)所有模塊的方便更換與組合，實現(xiàn)系統(tǒng)的拓展性。本發(fā)明配有多個模塊單元，每一個單元都是一個獨立的項目，各個單元之間可以進行多元化組合，具有很強的開發(fā)性和拓展性，學員可進行單元練習，也可以進行多單元的組合實訓。本實用新型所有機械部件表面進行了多層氧化處理，增強了表面硬度及美觀效果，多次重復拆裝也不會影響其外觀效果。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)教學系統(tǒng)中“只說不做，只看不練”的教學模式，通過本實用新型可以通過實際的項目課題，由學員自己動手設計項目方案，做到了理論與實踐的完美結合，加強了學員的動手能力，培養(yǎng)學員的自主創(chuàng)新能力，大大提高教學效果。本實用新型適用于普通高等院校、高職院校及中職學校的機電工程專業(yè)的實訓考核，使用本實用新型可以實現(xiàn)可編程序控制器編程、變頻器控制、電氣安裝、傳感器技術、機械設計、機械傳動、機械裝配的多學科實訓系統(tǒng)。

圖I為本實用新型的結構示意圖；圖2為本實用新型PLC控制單元及擴展模塊的結構示意圖；圖3為本實用新型傳送帶模型的結構示意圖；圖4為去除殼體后的傳送帶模型的結構示意圖圖5為本實用新型模擬量控制器的結構示意圖；圖6為本實用新型變頻器電機控制單元的結構示意圖。如圖中所示IPLC控制單元及擴展模塊；1-1箱體；1-2接線端子排；1-3架體；1_4接線端子；1-5線槽；1_6PLC控制器；1-7人機界面；2傳送帶模型；2-1殼體；2-2同步帶輪；
2-3同步帶；2-4傳感器；2-5傳感器指示燈；2-6電機按鈕開關；2_7架體；2_8同步帶輪；2-9電源指示燈；2-10電源開關；2-11直流電機；2-12輸出軸斜齒輪；2-13輪軸斜齒輪；3模擬量控制器；3_1殼體；3-2鈕子開關；3-3發(fā)光二極管；3-4針式D型插座；3_5針式D型插座；3-6數(shù)碼顯示屏；3-7航空插座；3-8指針式電壓表；3-9精密電位器；3_10撥段開關；
3-11精密電位器；3-12連接插座；3-13撥輪開關；4變頻器電機控制單元；4-1面板；4_2三相交流電動機；4_3基座；4-4鈕子開關；4-5精密電位器；4-6變頻器。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
本實用新型做進一步闡述。如圖I所示本實用新型由相互獨立的PLC控制單元及擴展模塊I、模擬量控制器
3、傳送帶模型2、變頻器電機控制單元4組成，模擬量控制器3、傳送帶模型2、變頻器電機控 制單元4均與PLC控制單元及擴展模塊I連接，受其控制，學員可進行單元練習，也可以進行多單元的組合實訓。如圖2所示PLC控制單元及擴展模塊I包括安裝在箱體1-1上的架體1-3，架體
1-3的下部設有3個接線端子1-4和I個接線端子排1-2，中部設有一排線槽1-5，上部設有3個PLC控制器1-6，PLC控制器1-6的型號為西門子S7-224，PLC控制器1_6的上方設有人機界面1-7，人機界面1-7為西門子觸摸屏。該模塊是本實用新型的控制核心，其他模塊所有的信號都通過相應的連接線接入接線端子1-4或接線端子排1-2，然后在該模塊上編寫相應的PLC控制程序，來控制其他模塊的運行。人機界面1-7是用來顯示模塊運行狀態(tài)的窗口，也是通過通信方式來控制其他模塊的操作界面。如圖3、圖4所示傳送帶模型2包括方形的殼體2-1，殼體2_1的上側設有架體
2-7，架體2-7兩端分別設有同步帶輪2-2、同步帶輪2-8，同步帶輪2_2和同步帶輪2_8之間設有同步帶2-3，同步帶輪2-8 —側的架體2-7上固定安裝有直流電機2-11，直流電機2_11的輸出軸上設有輸出軸斜齒輪2-12，同步帶輪2-8的輪軸向外延伸，設有輪軸斜齒輪2-13，輸出軸斜齒輪2-12和輪軸斜齒輪2-13嚙合形成斜齒輪副。同步帶2-3 —側的架體2-7上從左向右依次設有4個傳感器2-4,其中前3個為電感式傳感器,最后一個為光纖傳感器，殼體2-1下側設有4個與傳感器2-4位置對應的傳感器指示燈2-5，傳感器指示燈2-5可以采用發(fā)光二極管，每個傳感器指不燈2-5的一側設有一個電機按鈕開關2-6,殼體2-1右端下側還設有電源開關2-10和電源指示燈2-9。前3個傳感器2-4 (電感式傳感器)安裝在同步帶2-3的一側，用來檢測工件的材質；第4個傳感器2-4 (光纖傳感器)安裝在同步帶2-3的末端，用來檢測工件的位置；同步帶2-3的底部還設有蜂鳴器(圖中未畫出)，用來提示錯誤信息及報警。本模型使用時，在同步帶2-3上放工件，在第一個電感式傳感器位置放入工件時，按動第一個電機按鈕開關2-6，同步帶2-3開始正轉，輸送工件至光纖傳感器位置停止；在第二個電感式傳感器位置放入工件時，按動第二個電機按鈕開關2-6，同步帶2-3開始正轉，輸送工件至光纖傳感器位置停止；在第三個電感式傳感器位置放入工件時，按動第三個電機按鈕開關2-6，同步帶2-3開始正轉，輸送工件至光纖傳感器位置停止。在同步帶2-3運行過程中，按動第四個電機按鈕開關2-6，同步帶2-3立即停止。如圖5所示方形的殼體3-1的正面左側設有16個豎向排列的鈕子開關3-2，鈕子開關3-2的里側設有與之對應的16個發(fā)光二極管3-3，殼體正面中部設有4位7段數(shù)碼顯示屏3-6，數(shù)碼顯示屏3-6的下方設有4位(B⑶碼)撥輪開關3-13，殼體3-1正面右側上部設有指針式電壓表3-8，指針式電壓表3-8下方設有連接插座3-12，指針式電壓表3-8和連接插座3-12之間設有從左向右橫向排列的精密電位器3-9、撥段開關3-10和精密電位器3-11，殼體上側面設有37針的針式D型插座3-4、針式D型插座3_5，殼體上側面還設有一個圓形的航空插座3-7。模擬量控制器3的16個鈕子開關3-2對應16個發(fā)光二極管3_3，可以實現(xiàn)很多種不同的控制方式與順序；數(shù)碼顯示屏3-6能夠顯示PLC內部的數(shù)據(jù)，可以直接把撥輪開關
3-13的輸入數(shù)值直接通過數(shù)碼顯示屏3-6顯示出來；撥輪開關3-13能夠很方便的對PLC內部存儲區(qū)進行賦值，方便的改變PLC的內部參數(shù)。指針式電壓表3-8用來顯示PLC模擬量的輸入與輸出數(shù)值，精密電位器3-9、精密電位器3-11是用來改變輸入到PLC的模擬量數(shù)值，并通過指針式電壓表3-8顯示出來。撥段開關3-10是用來選擇信號的途徑，即選擇模擬量輸入信號，還是模擬量輸出信號，還可以選擇不同的模擬量輸入信號。連接插座3-12是用來通過連接線與PLC模擬量模塊相連接的端口。如圖6所示變頻器電機控制單元4包括固定在基座4-3上的三相交流電動機
4-2，固定在面板4-1上的變頻器4-6，基座4-3上還設于鈕子開關4_4和電位器4_5。變頻器4-6為帶PR0FIBUS模塊的西門子MM420變頻器，該模塊是采用開關量信號與模擬量信號兩種方式來調節(jié)變頻器4-6的輸出頻率。使用鈕子開關4-4，控制變頻器4-6的啟動與運行，并且撥動不同的鈕子開關4-4，變頻器
4-6以不同的頻率輸出，實現(xiàn)三相交流電動機4-2的調速。使用精密電位器4-5，是采用模擬量信號來調節(jié)變頻器4-6的輸出頻率，調節(jié)精密電位器4-5能夠改變輸入到變頻器4-6的模擬量輸入信號，從而改變輸出頻率，實現(xiàn)三相交流電動機4-2的線性調速。權利要求1.一種可編程序控制器編程與應用實訓設備，其特征在于包括各自相互獨立的PLC控制単元及擴展模塊、模擬量控制器、傳送帶模型、變頻器電機控制単元，所述模擬量控制器、傳送帶模型、變頻器電機控制単元均與PLC控制單元及擴展模塊連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的可編程序控制器編程與應用實訓設備，其特征在于PLC控制単元及擴展模塊包括架體，架體下部設有接線端子和接線端子排，架體中部設有線槽，架體上部設有PLC控制器，PLC控制器上部設有人機界面。
3.根據(jù)權利要求I所述的可編程序 控制器編程與應用實訓設備，其特征在于模擬量控制器包括方形的殼體，殼體的正面一側設有多個鈕子開關、鈕子開關的一側設有與鈕子開關對應數(shù)量的發(fā)光二極管，殼體的正面中部設有數(shù)碼顯示屏，數(shù)碼顯示屏下方設有撥輪開關、殼體的正面另ー側上部設有指針式電壓表，下部設有多個連接插座，推針式電壓表和連接插座之間設有精密電位器和撥段開關,殼體的側面設有針式D型插座和圓形航空插座。
4.根據(jù)權利要求I所述的可編程序控制器編程與應用實訓設備，其特征在于傳送帶模型包括殼體，殼體ー側設有架體，架體兩端分別設有同步帶輪，兩同步帶輪之間通過同步帶連接，殼體內設有與其中一個同步帶輪連接的直流電機，同步帶ー側的架體上從左向右依次設有多個傳感器，殼體另一側設有與傳感器位置對應的多個傳感器指示燈，每個傳感器指示燈的ー側分別設有ー個電機按鈕開關。
5.根據(jù)權利要求4所述的可編程序控制器編程與應用實訓設備，其特征在于直流電機的輸出軸設有輸出軸斜齒輪，與之連接的同步帶輪的輪軸向外延伸，端部設有輪軸斜齒輪，輸出軸斜齒輪和輪軸斜齒輪嚙合形成斜齒輪副。
6.根據(jù)權利要求I所述的可編程序控制器編程與應用實訓設備，其特征在于變頻器電機控制單元包括變頻器、三相交流電動機、鈕子開關和精密電位器，所述三相交流電動機固定在基座上，變頻器固定在豎立的面板上，變頻器與三相交流電動機連接，鈕子開關和精密電位器安裝在基座上，分別與變頻器連接。
7.根據(jù)權利要求6所述的可編程序控制器編程與應用實訓設備，其特征在于變頻器自帶PROFIBUS模塊。
專利摘要本實用新型屬于光機電一體化教學實訓裝置領域，具體涉及一種可編程序控制器編程與應用實訓設備，其特征在于包括各自相互獨立的PLC控制單元及擴展模塊、模擬量控制器、傳送帶模型、變頻器電機控制單元，所述模擬量控制器、傳送帶模型、變頻器電機控制單元均與PLC控制單元及擴展模塊連接。本實用新型具有結構合理、拆裝簡單方便、模塊化任意組合、拓展性強、教學效果好的優(yōu)點。本實用新型的所有電氣元件、線路全部標準化、模塊化，可以實現(xiàn)所有模塊的方便更換與組合，實現(xiàn)系統(tǒng)的拓展性。
文檔編號G05B19/05GK202422529SQ201120578679
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權日2011年12月31日
發(fā)明者馮鵬, 崔智 , 朱建忠, 翟輝 申請人:山東萊茵科技設備有限公司