专利名称：Plc、变频器教学多用可编程控制柜的制作方法
技术领域：
本实用新型教学演示装置主要运用于PLC原理技能操作训练和考核、鉴定；电气 控制与PLC相结合操作技能训练和考核、鉴定；变频器操作技能训练和考核、鉴定；也可以 运用于PLC和变频器的通信技能训练和考核、鉴定。
背景技术：
在当前技工学校电工专业的教学中，我们不仅要让学生掌握一定的理论知识，更 重要的是要让学生掌握如何操作和维护电气设备，同时在维修电工的职业技能考核和鉴定 中，也迫切需要一套规范的装置来检验工人布置的控制线路是否正确。然而，在现有的学校 教学中，教师限于教学设备的缺陷只能按照教学大纲和教学计划中规定的内容和学时在教 室上课、安排一定学时的实验和实习、期末进行理论考试——这种模式完成教学任务，这种 教学模式重理论轻实践，使理论和实践不能有机的结合起来，学生毕业后动手能力相对不 足。部分学校教师可能根据自己对教材的理解及教学的需要制作一些粗糙、简陋的教学模 型供学生动手实习，但这些教学模型具有随意性大、规范性差、也不具备通用性，造成学生 学到的实际操作知识标准不统一，水平参差不齐；也有些学校可能购买成套设备，但这些成 套设备功能单一，不具备扩展性。目前市场上没有一种产品能够将PLC控制指示灯、PLC控 制电动机、PLC控制变频器、PLC和变频器的通信及变频器的外部操作这些结合在一起的设 备。此外，在现有的维修电工职业鉴定中，采用的是传统的人工评卷，没有一套规范完善的 装置可以用来考核学生和学员实际的操作水平，容易造成考核标准不统一，个人主观因素 大，影响鉴定结果的准确性和公平性。发明PLC、变频器教学多用可编程控制柜的目的正是 为了克服上述现有技术的不足而提供的一种统一规范的能直观地演示PLC、变频器的工作 过程的实用新型教学演示装置。
发明内容PLC、变频器教学多用可编程控制柜可以演示PLC及其控制线路的工作过程以及 进行控制线路的接线训练和考核，可以演示PLC控制电机多种启动方式的编程控制训练和 考核，可以演示多台电机的顺序启动控制，可以演示用PLC控制外部输出指示区指示灯的 工作，可以演示PLC控制变频器，还可以进行PLC和变频器之间相互通信等多项实训内容。本实用新型控制柜的结构如下PLC、变频器教学多用可编程控制柜包括有控制柜(1)、所有控制线路板(8)、三速 电动机(13)、普通异步电动机(12)、变频电动机(14)，其中控制线路板⑶是在控制柜⑴ 内的接线安装板上按控制线路接线规律规则地安装设置所有元器件、测试仪表和线槽板， 所设置的元器件和测试仪表有可编程控制器PLC(4)、变频器(5)、自动空气开关O)、熔断 器⑶、中间继电器(7)、热继电器(9)、接触器(10)、接线端子柱(11)、电压表(15、16、17)、 电流表(18、19、20)、按钮开关(21)、功能选择开关(22)、外部定位器(23)、指示灯(24)，各 元器件、测试仪表和电机之间按电动机启动的控制线路自行进行电连接。[0006]各元器件都安装在控制柜(1)内的接线安装板上，控制柜尺寸为长800厘米、宽 600厘米、高2200厘米，控制柜(1)内部从上到下分为6层第六层安装自动空气开关O)、 熔断器(3)；第五层安装PLC (4)和变频器(5)，它们之间的通信采用485模块(6)；第四层 安装16个中间继电器(7)；第三层安装3个热继电器(9)和6个交流接触器(10)；第二层 安装80个接线柱(11)；第一层安装三速电动机(13)、普通异步电动机(12)、变频电动机 (14)。元器件的周边及每层元器件之间都设有线槽板( ，所有元器件连接导线全部设 置在线槽板(8)内。在控制柜(1)门上从上到下分为4层上层安装三个电压表(15、16、17)，分别监 视主电路工作电压、PLC电路工作电压、变频器电路工作电压；第二层安装三个电流表(18、 19、20)，分别监视主电路工作电流、PLC电路工作电流、变频器电路工作电流；第三层从左 到右分成三个区域，左边输入按钮区有16个按钮(21)，分成四行排列，每行四个；中间区域 上方为模式选择开关(22)，下方为变频器外部操作开关及变频外部调节旋钮(23)，右边输 出指示区有16个指示灯(M)，分成四行排列，每行四个；下层为观察窗(25)，采用有机玻 璃，用来观察电动机是否运行。PLC、变频器的工作原理是现代电工专业技术人员必须掌握的知识，也是各级电工 教材中必学的内容。本实用新型控制柜将PLC、变频器实训所需的元器件和测试仪表根据控 制线路的接线特点全部按顺序合理地安装在PLC控制柜内的接线板上，并且在接线板上按 需要安装线槽板，可方便地在各元器件之间用软线接线；各监视仪表可以随时查看控制线 路的工作状态；所有要接线元器件的接线点全引入到PLC控制柜内的第二层接线柱上，便 于学生的操作和故障检查。本实用新型装置，教师可以接好线后直接进行演示，将PLC、变频 器的操作直观的显示出来，还可以让学生自己接线，检查接线是否正确。在考核鉴定中，可 以让被考核人员通过操作本设备，然后通电检验其接线的正确性。下面说明书附图进一步阐述本实用新型控制柜。
图1、PLC、变频器教学多用可编程控制柜内部元件位置图。图1中标号说明1、控制柜，2、电源开关，3、熔断器，4、PLC型号为三菱FX2N-32MR， 5、变频器型号为三菱FR-D740-2. 2K-CHT，6、485模块，7、中间继电器，8、线槽板，9、热继电 器，10、交流接触器，11、接线柱共计80个，12、普通异步电动机，13、三速电动机，14、变频电 动机。图2、PLC、变频器教学多用可编程控制柜面板元器件位置图。图2中标号说明15、监视主电路工作电压的电压表，16、监视PLC电路工作电压的 电压表，17、监视变频器电路工作电压的电压表，18、监视主电路工作电流的电流表，19、监 视PLC电路工作电流的电流表，20、监视变频器电路工作电流的电流表，21、按钮输入区， 22、工作模式选择开关，SA放在中间位置则是控制输出指示区的指示灯，放在左边位置则是 用PLC控制电动机，放在右边位置则是用PLC控制变频器，23、外部操作变频器按钮，24、输 出指示区，25、观察窗。图3、PLC、变频器教学多用可编程控制柜内第六层元器件摆放位置图。[0016]QFl为总电源开关(三相)、QF2为PLC电源开关(单相)、QF3为变频器电源开关 (三相)、QF4为三速电动机Ml电源开关(三相)、QF5为普通异步电动机M2电源开关(三 相)、QF6为变频电动机M3电源开关(三相)、FU1为总电源熔断器(三相)、FU2为PLC电 源及控制线路熔断器(二相)、FU3为变频器熔断器(三相)、FU4为三速电动机熔断器(三 相)、FU5为普通异步电动机熔断器(三相)、FU6为变频电机熔断器(三相)。图4、PLC、变频器教学多用可编程控制柜内第四层元器件摆放位置图。16 个中间继电器从左至Ij右KA1、KA2、KA3、KA4、KA5、KA6、KA7、KA8、KA9、KA10、 KA11、KA12、KA13、KA14、KA15、KA16。图5、PLC、变频器教学多用可编程控制柜内第三层元器件摆放位置图。FRl保护三速电动机、FR2保护普通异步电动机、FR3保护变频电动机，6个交流接 触器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6。图6、PLC、变频器教学多用可编程控制柜内第二层元器件摆放位置图。图7、控制指示区模式PLC外部接线图。图8、控制指示区模式PLC梯形图。图9、控制电动机模式电动机接线图和PLC硬接线图。图10、控制电动机模式PLC梯形图。图11、变频器连接图。图12、PLC和变频器连接线的制作图。图13、PLC和变频器通过485模块连接图。图14、PLC控制变频器模块时梯形图。
具体实施方式
第一种工作模式PLC控制指示灯模式。在本模式下，不需要做接线工作，只要将程序写好传入到PLC内，就可以通过按钮 区来控制指示区的指示灯，如图7和8所示。操作如下将工作模式开关SA打在中间位置， 再将总电源开关QSl和PLC电源开关QS2合上，将图8所示程序传入到PLC内，启动PLC， 按下SBl，系统开始运行，按下SB2，则灯HLl和HL2亮；按下SB3，则灯HL3和HL4亮；按下 SB4，则灯HL5和HL6亮；按下SB5，则灯HL7和HL8亮；按下SB6，则所有的灯都灭。第二种工作模式PLC控制电动机模式。在本模式下，要做接线工作，只要把想控制的电动机和对应热继电器连接就可以， FRl保护三速电动机、FR2保护普通电动机、FR3保护变频电动机，如图9和图10所示。将 功能选择开关打到左边位置，选择PLC控制电动机功能，合上电源开关QSl和PLC电源开关 QS2，再合上普通电动机M2的电源开关QS4，将图10中程序传送到PLC内，启动PLC，按下 SBl，则电动机正转，按下SB3，电动机停止，按下SB2，则电动机M2反转，按下SB3，电动机M2 停止。第三种工作模式PLC控制变频器模式。在本模式中，要做接线工作，要将PLC和变频器的连接线做好，正常用网线来代替 连接导线，一头与485模块连接，另外一头接上R45水晶头，用于连接变频器。连接图如图 11、图12和图13所示，连接好线以后，先设定变频器参数，然后将图14的程序输入到PLC
5中去。启动PLC，启动变频器，SBl为启动/停止开关，SB2、SB3分别为加、减频率按钮。触 动一次SB1，使系统处于启动状态，再触动SB2、SB3对频率进行调节，电机的转速随之而改 变。再次触动SBl，电机停止转动。
权利要求1.PLC、变频器教学多用可编程控制柜，其特征是，它包括控制柜(1)、所有控制线路板 (8)、三速电动机(13)、普通异步电动机(12)、变频电动机(14)，其中控制线路板(8)是在 控制柜(1)内的接线安装板上按控制线路接线规律规则地安装设置所有元器件、测试仪表 和线槽板，所设置的元器件和测试仪表有可编程控制器PLC(4)、变频器(5)、自动空气开 关O)、熔断器(3)、中间继电器(7)、热继电器(9)、接触器(10)、接线端子柱(11)、电压表 (15、16、17)、电流表(18、19、20)、按钮开关(21)、功能选择开关(22)、外部定位器(23)、指 示灯(M)，各元器件、测试仪表和电机之间按电动机启动的控制线路自行进行电连接。
2.根据权利要求1所述的教学多用可编程控制柜，其特征是，控制柜尺寸为长800厘 米、宽600厘米、高2200厘米，各元器件都安装在控制柜(1)内的接线安装板上，控制柜(1) 内部从上到下分为6层第六层安装自动空气开关O)、熔断器(3)；第五层安装PLC(4)和 变频器(5)，它们之间的通信采用485模块(6)；第四层安装16个中间继电器(7)；第三层 安装3个热继电器(9)和6个交流接触器(10)；第二层安装80个接线柱(11)；第一层安装 三速电动机(13)、普通异步电动机(12)、变频电动机(14)。
3.根据权利要求2所述的教学多用可编程控制柜，其特征是，控制柜(1)内第二层安装 的80个接线柱(11)采用插接式；元器件的周边及每层元器件之间都设有线槽板(8)，所有 元器件连接导线全部设置在线槽板(8)内。
4.根据权利要求1所述的教学多用可编程控制柜，其特征是，在控制柜(1)门上从上到 下分为4层上层安装三个电压表(15、16、17)，分别监视主电路工作电压、PLC电路工作电 压、变频器电路工作电压；第二层安装三个电流表(18、19、20)，分别监视主电路工作电流、 PLC电路工作电流、变频器电路工作电流；第三层从左到右分成三个区域，左边输入按钮区 有16个按钮(21)，分成四行排列，每行四个；中间区域上方为模式选择开关(22)，下方为变 频器外部操作开关及变频外部调节旋钮(23)，右边输出指示区有16个指示灯(M)，分成四 行排列，每行四个；下层为观察窗05)。
5.根据权利要求2所述的教学多用可编程控制柜，其特征是，控制柜(1)门上的观察窗 (25)采用有机玻璃。
专利摘要PLC、变频器教学多用可编程控制柜是一种多用途的PLC、变频器学习演示装置，它包含有控制柜(1)、控制线路板(8)、三速电动机(13)、普通异步电动机(12)、变频电动机(14)。控制线路板(8)是在控制柜(1)内的接线安装板上，按控制线路接线规律规则地安装设置所有元器件、测试仪表和线槽板，所设置的元器件和测试仪表与电机之间按电机启动的控制线路自行进行电连接。本装置设置简洁、规范，导线连接直观可视，便于规范教学和操作演示，它可以演示PLC控制电机编程训练和考核、演示PLC控制多台电机的顺序启动、演示PLC控制外部输出指示区指示灯的工作、演示PLC控制变频器，还可以演示PLC和变频器之间进行相互通信等多项实训内容。
文档编号G09B23/18GK201868010SQ20102029620
公开日2011年6月15日 申请日期2010年8月16日 优先权日2010年8月16日
发明者冯启荣, 赵莹 申请人:冯启荣, 赵莹