可编程控制器plc实训装置的制作方法

专利名称：可编程控制器plc实训装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于教学仪器技术领域，涉及一种用于学生进行 实训的装置，特别是一种具有安全保护和调整功能的可编程控制 器PLC实训装置。
背景技术：
近年来随着我国制造业、加工业的快速发展，尤其是在数控、 冶金、石化、电力以及食品加工等行业中，以可编程控制器PLC 为核心，辅以变频器、交流电机、步进电机、传感器、触摸屏及 各种低压电器组成的自动化控制系统在各种大、中型设备的控制 中得到广泛应用，这些自动化控制系统的普及实现了对不同设备 的检测、监视、调节等控制作用。但使用自动化控制设备需要大 量熟练掌握自动化技术、设备操作和维修的高素质技能人才。目 前我国高校本科及高职院校自动化、机电等专业，讲授PLC技术 以及相关学科知识，大多仍停留在理论教学层面上，学校开设的 一些实验和实训课程中，学生缺少真正的动手机会，距离培养以 PLC为核心技术的应用性人才相距甚远。另外目前市场上适用于 教学的可编程控制器PLC实验装置很多，但大多数产品的PLC 输出负载一般为固定指示灯或小型电机，这种输出形式的可编程 控制器PLC实验设备其实验内容有一定局限性，只能用信号灯模 拟被控制设备的情况，直观性和趣味性较差，与实际控制有较大 差距。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有的实验装置所存在的上述问 题，而提供一种在保留原有指示灯输出的基础上，增设特殊单元模块，增强了实验时对学习者视觉的冲击力和实验时的趣味性， 使其通用性好、趣味性强、视觉效果佳并且保护完善的可编程控 制器PLC实训装置。
本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现 一种可编程 控制器PLC实训装置，包括实训桌以及安装在该实训桌上为各个 模块提供电能的电源模块，其特征在于，该实训装置还包括基本 单元控制模块，在基本单元控制模块的输出端上可连接有特殊单 元模块，所述的基本单元控制模块控制上述的特殊单元模块工作， 且基本单元控制模块与特殊单元模块均与电源模块相连接。
在上述的可编程控制器PLC实训装置中，所述的基本单元控 制模块包括可编程控制器PLC，部分低压主令电器、输出信号灯 以及可编程控制器PLC的输出保护熔断器、插接器插孔，上述的 各个器件均内嵌在铝板上。本实验装置实验时通过用安全型接插 器插孔将电源模块的输入/输出与基本单元控制模块，基本单元各 电器之间进行必要联接以完成各种指令验证性实验。
在上述的可编程控制器PLC实训装置中，所述的基本单元控 制模块上还安装有功能切换开关。
在上述的可编程控制器PLC实训装置中，所述的特殊单元模 块包括运动滑块电机、运动滑块、普通三相异步电动机、交流接 触器、以及部分低压主令电器，上述的运动滑块电机安装在运动 滑块的反面并驱动运动滑块水平运动，在运动滑块的反面还分别 安装有超限位保护电路、报警电路以及调整电路，所述的超限位 保护电路、报警电路以及调整电路均为独立保护装置。
这里将电动机、运动滑块、部分低压主令电器、超限位保护、 调整电路及报警电路等集成在一起，实验时与基本单元控制模块 配合，通过安全型接插器插孔将电源模块与可编程控制器PLC进 行必要联接以完成各种运动类型的实验。这里使用特殊单元模块 实验时具有一定的危险性，例如学生在出现程序错误、联接错误时可能出现运动滑块与基座碰撞而导致损坏，因此本模块通过调 整电路以及超限位保护电路保护运动滑块由于操作错误(编程、 联接等错误)而可能出现的故障。
在上述的可编程控制器PLC实训装置中，所述的电源模块内
置三相、单相电源与直流24V开关电源，在电源模块上还设置有
漏电断路保护器、短路保护器、电源指示灯、电源操作按钮以及 紧急事故停止按钮。
在上述的可编程控制器PLC实训装置中，所述的实训桌采用 金属框架结构焊接而成，其表面喷漆处理。
与现有技术相比，本可编程控制器PLC实训装置的优点在
于
1、 使用本实训装置可确保可编程控制器PLC各种电源使用 正确，避免出现电源使用不当发生可编程控制器PLC控制器损坏 事故。
2、 该实训装置可通过功能切换方便地选择在切断负载电源的 情况下进行程序的模拟调试。
3、 本实训装置采用运动基本模块实验，视觉冲击性强，趣味 性性好，并可模拟多种类型的电气控制，有利于学生产生学习兴 趣，为系统学习PLC知识起到了积极作用。
4、 本实训装置具有安全保护、报警以及调整功能，能确保由 于使用不当引发的故障或事故。
5、 本实训装置布局合理，外形美观大方，经久耐用。


图1是本实训装置的整体结构示意图。
图2是本实训装置中的电源模块结构示意图。
图3是本实训装置的基本单元控制模块的结构示意图。
图4是本实训装置的特殊单元模块的结构示意图。图5是本实训装置的保护电路原理方框示意图。
图6是本实训装置的工作逻辑示意图。
图1中，1-l为实训桌、1-2为电源模块、l-3为基本单元控 制模块；l-4为特殊单元模块、l-5为控制屏、1-6为抽屉、l-7 为隔板、l-8为电脑安放区、l-9为键盘安放区。
图2中，2-l为漏电断路保护器、2-2为短路保护器、2-3为 电源指示灯、2-4为电源操作按钮、2-5为紧急事故停止按钮、2-6 为二相电源插座、2-7为三相电源插座、2-8为直流24V开关电源。
图3中，3-1为可编程控制器PLC、 3-2为功能切换开关、3-3 为基本单元电源区、3-4为低压主令电器区、3-5为插接器插孔区、 3-6为输出保护熔断器、3-7为输出信号灯、3-8为电源控制与指 示区。
图4中，4-1为运动滑块、4-2为三相异步电动机；4-3为交 流接触器；4-4为滑块电机；4-5为左行程开关、4-6为右行程开 关、4-7为主电路电源输入区、4-8为交流接触器接线插孔区、4-9 为行程开关接线插孔区、4-10为注意事项警示区、4-11为电机手 动操作区、4-12为运动滑块保护调整区、4-13为特殊单元输入电 源插孔区、4-14为主电路短路保护区。
图5中，5-l为超限位保护电路、5-2为报警电路、5-3为调 整电路。
具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型 的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
如图1所示，本可编程控制器PLC实训装置，包括实训桌1-1 以及安装在该实训桌1-1上为各个模块提供电能的电源模块1-2， 其中实训桌1-1采用金属框架结构焊接而成，其表面喷漆处理。 另外该实训装置还包括基本单元控制模块1-3，在基本单元控制 模块1-3的输出端上连接有特殊单元模块l-4，基本单元控制模块1-3控制上述的特殊单元模块1-4工作，这里基本单元控制模块 1-3以及特殊单元模块l-4在实训桌1-1的主控制区左边和右边， 电源模块1-2安装在实训桌1-1的主控制区的下边，且实现时需 要将基本单元控制模块1-3、特殊单元模块l-4均与电源模块1-2 相连接，另外在实训桌1-1上还安装有控制屏1-5以及两个抽屉 1-6，在实训桌1-1的下面具有隔板1-7以及拱电脑放置的电脑安 放区1-8和键盘安放区1-9。
具体来说，如图3所示，基本单元控制模块1-3包括可编程 控制器PLC3-1，低压主令电器3-4、输出信号灯3-7以及输出保 护熔断器3-6、插接器插孔3-5等，上述的各个器件均内嵌在5腿 厚铝板上。其中低压主令电器3-4有主令按钮和船形开关，这些 电器作为PLC控制器的信号输入器件，左边的插接器插孔3-5是 用来与主令电器和可编程控制器PLC3-1输入端子相联，供学生实 验时联接使用，本实训装置的可编程控制器PLC3-1采用0證0N 生产的CP1H型可编程序控制器主机，右边的插接器插孔3-5是用 来通过熔断器与PLC端子相联，供学生实验时联接使用，另外电 源控制和指示区3-8是通过该区上的主令电器可以达到操控各种 电源的通断和紧急事故停止功能，在基本单元控制模块1-3上还 安装有功能切换开关3-2以拱学生选择使用。
如图2所示，电源模块1-2为整个装置提供能源，且内置三 相、单相电源与直流24V开关电源2-8，在电源模块1-2上还设 置有漏电断路保护器2-1、短路保护器2-2、电源指示灯2-3、电 源操作按钮2-4以及紧急事故停止按钮2-5等，使用时可通过二 相电源插座2-6或三相电源插座2-7进行选择使用。
如图4所示，特殊单元模块l-4包括不锈钢的运动滑块4-l、 三相异步电动机4-2、交流接触器4-3、滑块驱动电机4-4、左行 程开关4-5、右行程开关4-6、主电路电源插孔区4-7、交流接触 器接线插孔区4-8、行程开关接线插孔区4-9、注意事项警示区4-10、电机手动操作区4-11、运动滑块保护调整区4-12、特殊单 元输入电源插孔区4-13。 上述的滑块电机4-4安装在特殊单元 模块l-4反面，这里运动滑块电机4-4是带减速机构的，通过该 电动机的传动机构直接驱动滑块直线运动，另外在运动滑块4-1 的左右边分别安装有左行程开关4-5和右行程开关4-6，对滑块 的运动起到定位作用。
如图5所示，特殊单元模块1-4的的反面还安装有超限位保 护电路5-1、报警电路5-2、调整电路5-3。所述的超限位保护电 路5-1、报警电路5-2以及调整电路5-3是独立的，与可编程控制 器PLC3-1无任何关联。这里的超限位保护电路5-1部分主要作用 为防止学生实验时由于各种失误(程序错误、联接错误等)可能 导致的设备或人身损害事故。
本实训装置实验时通过用接插器插孔将电源模块1-2与基本 单元控制模块1-3之间进行必要连接便可进行一般由指示灯3-4 显示的验证性实验；若再将特殊单元模块卜4与基本单元控制模 块1-3配合，则可以完成各种运动类型的实验。
如图5和图6所示，当学生将本实训装置中的电源模块1-2 与基本单元控制模块1-3以及特殊单元模块l-4连接好后，便可 进行正常实验；当学生实验时出现接线或编程错误而造成运动滑 块运行到极限位置时则启动超限位保护电路5-1，超限位保护电 路5-1切断PLC负载电源而结束运动滑块运动，同时通过报警电 路5-2进行报警，经调整电路5-3对运动滑块4-1进行复位后继 续实验。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例 说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体 实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不 会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范 围。尽管本文较多地使用了 1-1、实训桌；1-2、电源模块；1-3、 基本单元控制模块；1-4、特殊单元模块；1-5、控制屏；1-6、抽 屉；1-7、隔板；1-8、电脑安放区；1-9、键盘安放区；2-1、漏
电断路保护器；2-2、短路保护器；2-3、电源指示灯；2-4、电源 操作按钮；2-5、紧急事故停止按钮；2-6、 二相电源插座；2-7、 三相电源插座；3-1、可编程控制器PLC; 3-2、低压主令电器；
3- 3、插接器插孔；3-4、输出信号灯；3-5、输出保护熔断器；3-6、 电源控制和指示区；3-7、功能切换开关；4-1、运动滑块；4-2、 三相异步电动机；4-3、交流接触器；4-4、滑块电机；4-5、左行 程开关；4-6、右行程开关；4-7、主电路电源输入插孔区；4-8、 交流接触器接线插孔区；4-9、行程开关接线插孔区；4-10、注意 事项警示区；4-11、电机手动操作区；4-12运动滑块保护调整区；
4- 13、特殊单元输入电源插孔区；5-1、超限位保护电路；5-2、 报警电路；5-3、调整电路等术语，但并不排除使用其它术语的可 能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型 的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精 神相违背的。
权利要求1、一种可编程控制器PLC实训装置，包括实训桌(1-1)以及安装在该实训桌(1-1)上为各个模块提供电能的电源模块(1-2)，其特征在于，该实训装置还包括基本单元控制模块(1-3)，在基本单元控制模块(1-3)的输出端上可连接有特殊单元模块(1-4)，所述的基本单元控制模块(1-3)控制上述的特殊单元模块(1-4)工作，且基本单元控制模块(1-3)与特殊单元模块(1-4)均与电源模块(1-2)相连接。
2、 根据权利要求1所述的可编程控制器PLC实训装置，其 特征在于，所述的基本单元控制模块(l-3)包括可编程控制器 PLC(3-1)，部分低压主令电器(3-4)、输出信号灯(3-7)以及可编 程控制器PLC(3-l)的输出保护熔断器(3-6)、插接器插孔(3-5)， 上述的各个器件均内嵌在铝板上。
3、 根据权利要求2所述的可编程控制器PLC实训装置，其 特征在于，所述的基本单元控制模块(l-3)上还安装有功能切换开 关(3-2)。
4、 根据权利要求1所述的可编程控制器PLC实训装置，其 特征在于，所述的特殊单元模块(l-4)包括运动滑块电机(4-4)、运 动滑块(4-l)、普通三相异步电动机(4-2)、交流接触器(4-3)、以及 部分低压主令电器(3-4)，上述的运动滑块电机(4-4)安装在运动滑 块(4-l)的反面并驱动运动滑块(4-l)水平运动，在运动滑块(4-l)的 反面还分别安装有超限位保护电路(5-l)、报警电路(5-2)以及调整 电路(5-3)，所述的超限位保护电路(5-l)、报警电路(5-2)以及调整 电路(5-3)均为独立保护装置。
5、 根据权利要求1所述的可编程控制器PLC实训装置，其 特征在于，所述的电源模块(l-2)内置三相、单相电源与直流24V开关电源，在电源模块a-2)上还设置有漏电断路保护器(2-i)、短路保护器(2-2)、电源指示灯(2-3)、电源操作按钮(2-4)以及紧 急事故停止按钮(2-5)。
6、根据权利要求1所述的可编程控制器PLC实训装置，其 特征在于，所述的实训桌(l-l)采用金属框架结构焊接而成，其表 面喷漆处理。
专利摘要本实用新型提供了一种可编程控制器PLC实训装置。它解决了现有的可编程控制器PLC实验设备的实验内容有一定局限性，直观性和趣味性较差等缺点。本可编程控制器PLC实训装置，包括实训桌以及安装在该实训桌上的电源模块，该实训装置还包括基本单元控制模块，在基本单元控制模块上连接有特殊单元模块，基本单元控制模块控制特殊单元模块工作，且基本单元控制模块与特殊单元模块均与电源模块相连接。本实用新型保留原有指示灯输出的基础上，增设特殊单元模块，增强了实验时对学习者视觉的冲击力和实验时的趣味性，并可模拟多种类型的电气控制，同时具有安全保护、报警以及调整功能，能确保由于使用不当引发的故障或事故。
文档编号G09B19/00GK201352401SQ20092011399
公开日2009年11月25日 申请日期2009年2月17日 优先权日2009年2月17日
发明者锋 徐 申请人:台州职业技术学院