一种基于PLC技术梁式抽油机系统教学装置的制作方法

本实用新型涉及教学模具技术领域，尤其涉及一种基于PLC技术梁式抽油机系统教学装置。

背景技术：

目前，PLC技术应用的教学装置以及抽油机教学装置存在很多。PLC技术应用的教学装置只是单纯的培养学生合理运用PLC技术进行安装、维护等实际工作；而抽油机教学装置只是让学生理解掌握抽油机工作的原理。

一种基于PLC技术梁式抽油机系统教学装置是针对机电一体化专业教学需要所研发的教学装置。它既涵盖了对抽油机整体的设计、单件的加工及装配，还包含了制定PLC控制程序对抽油机装置中的电机进行运动控制。

技术实现要素：

本实用新型提供一种基于PLC技术梁式抽油机系统教学装置，技术方案如下：

一种基于PLC技术梁式抽油机系统教学装置，包括梁式抽油机、控制单元。

梁式抽油机包括底座、支架、游梁、驴头、曲柄、连杆、平衡块及减速器，其特征在于，

减速器下方设置减速器支撑座，支架与减速器支撑座均固定在底座上，驴头固定在游梁的第一端，曲柄的第一端与平衡块固定连接，曲柄的第二端与减速器的输出轴Ⅱ固定连接，连杆第一端与游梁的第二端转动连接，连杆的第二端转动连接于曲柄的两端之间，游梁与支架上端转动连接，减速器的输入轴固定皮带轮Ⅱ，悬绳器通过绳索固定在驴头上。

控制单元包括电机、PLC和变频器，变频器为电机供电，PLC与变频器电连接；

三相鼠笼异步电机固定在底座上，三相鼠笼异步电机的输出轴Ⅰ固定皮带轮Ⅰ，皮带轮Ⅰ通过V带与皮带轮Ⅱ连接。

进一步地，还包括控制盒，控制盒容纳PLC和变频器，控制盒的操作面板上设置触摸屏、按钮开关S1及按钮开关S2，PLC与触摸屏、按钮开关S1及按钮开关S2电连接。

进一步地，PLC采用S7-200，变频器采用mm420，电机采用三相鼠笼异步电机，触摸屏采用KTP700。

进一步地，mm420变频器的输入端与市电连接，S7-200PLC由市电供电， mm420变频器的u、v、w端口分别与三相鼠笼异步电机的三项供电端口连接， mm420变频器的端口8、5、6分别与S7-200PLC的端口L、Q0.0、Q0.1连接， S7-200PLC的端口PN与KTP700触摸屏的端口PN连接，S7-200PLC的端口 M连接24V直流电源正极，按钮开关S1连接在24V直流电源负极与 S7-200PLC的端口IO.0之间，按钮开关S2连接在24V直流电源负极与 S7-200PLC的端口IO.1之间。

抽油机系统由PLC程序控制，通过程序控制变频器的电压与频率输出，从而调整电机输出转速实现悬绳器匀速运动。电机输出转矩直接带动皮带轮Ⅰ，皮带轮1通过V带将扭矩传输给皮带轮Ⅱ，皮带轮Ⅱ与减速器的输入轴连接，输入轴通过齿轮传动带动输出轴Ⅱ，实现减速目的，输出轴Ⅱ通过连杆带动曲柄一起转动，曲柄带动游梁第二端转动，最终实现驴头摆动带动悬绳器上下运动。抽油机系统既涵盖了对抽油机整体的设计、单件的加工及装配，还包含了制定plc控制程序对抽油机装置中的电机进行运动控制，能满足机电一体化专业教学需要。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为梁式抽油机的结构示意图；

图2为控制单元的关系框图；

图3为控制盒的操作面板示意图；

图4为控制单元的电路图。

附图中各部件的标记为：101-底座、102-支架、103-游梁、104-驴头、105- 曲柄、106-连杆、107-平衡块、108-减速器、109-悬绳器、110-减速器支撑座、 111-输出轴Ⅱ、112-输入轴、113-皮带轮Ⅱ，201-三相鼠笼异步电机、202-PLC、203-变频器、204-输出轴Ⅰ、205-皮带轮Ⅰ，206-V带、207-触摸屏、208-调控按钮Ⅰ、209-调控按钮Ⅱ、210-电源开关、211-显示灯组。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

一种基于PLC技术梁式抽油机系统教学装置，包括梁式抽油机、控制单元。

如图1所示，梁式抽油机包括底座101、支架102、游梁103、驴头104、曲柄105、连杆106、平衡块107、减速器108及悬绳器109。

减速器108下方设置减速器支撑座110，支架102及减速器支撑座110 均固定在底座101上，驴头104固定在游梁103的第一端，曲柄105的第一端与平衡块107固定连接，曲柄105的第二端与减速器108的输出轴Ⅱ111 固定连接，连杆106第一端与游梁103的第二端转动连接，连杆106的第二端转动连接于曲柄105的两端之间，游梁103与支架102上端转动连接，减速器108的输入轴112固定皮带轮Ⅱ113，悬绳器109通过绳索固定在驴头 104上。

如图2所示，控制单元包括电机201、PLC202和变频器203，变频器203 为电机201供电，PLC202与变频器203电连接。

如图1所示，电机201固定在底座101上，电机201的输出轴Ⅰ204固定皮带轮Ⅰ205，皮带轮Ⅰ205通过V带206与皮带轮Ⅱ113连接。

抽油机系统由PLC程序控制，通过程序控制变频器的电压与频率输出，从而调整电机输出转速实现悬绳器匀速运动。电机输出转矩直接带动皮带轮Ⅰ，皮带轮1通过V带将扭矩传输给皮带轮Ⅱ，皮带轮Ⅱ与减速器的输入轴连接，输入轴通过齿轮传动带动输出轴Ⅱ，实现减速目的，输出轴Ⅱ通过连杆带动曲柄一起转动，曲柄带动游梁第二端转动，最终实现驴头摆动带动悬绳器上下运动。抽油机系统既涵盖了对抽油机整体的设计、单件的加工及装配，还包含了制定PLC控制程序对抽油机装置中的电机进行运动控制，能满足机电一体化专业教学需要。

进一步地，控制单元还包括控制盒，控制盒容纳PLC202和变频器203，如图3所示，控制盒的操作面板上设置触摸屏207、调控按钮Ⅰ208、调控按钮Ⅱ209、电源开关210、显示灯组211，PLC202与触摸屏207、调控按钮Ⅰ 208、调控按钮Ⅱ209及显示灯组211电连接。

触摸屏显示PLC、变频器及三相鼠笼异步电机的工作参数，设置PLC和变频器的工作参数，向PLC发送请求信息，PLC控制变频器的电压、频率输出，从而实现三相鼠笼异步电机的转速与输出功率；调控按钮向PLC发送运行调控请求，显示灯组显示供电、变频器及电机工作正常与否。

进一步地，PLC202采用S7-200型号，变频器203采用mm420型号，电机201采用三相鼠笼异步电机，触摸屏207采用KTP700。

进一步地，如图4所示，mm420变频器203的输入端与市电连接， S7-200PLC202由市电供电，mm420变频器203的u、v、w端口分别与三相鼠笼异步电机201的三项供电端口连接，mm420变频器203的端口8、5、6 分别与S7-200PLC202的端口L、Q0.0、Q0.1连接，S7-200PLC202的端口PN 与KTP700触摸屏207的端口PN连接，S7-200PLC202的端口M连接24V 直流电源正极，调控按钮Ⅰ208连接在24V直流电源负极与S7-200PLC202 的端口IO.0之间，调控按钮Ⅱ209连接在24V直流电源负极与S7-200PLC202 的端口IO.1之间。

当平衡块位于最低点位置，按下触摸屏上的软启动按钮或外部启动按钮后，PLC正常运行，输出点Q0.0控制变频器高速运行，变频器控制电机高速旋转从而带动皮带轮高速运行，当配重平衡块到达最高点后，输出点Q0.1控制变频器低速运行，变频器控制电机低速旋转从而带动皮带轮低速运行。通过PLC的Q点交叉输出保证抽油机匀速运行，也减少了能源消耗，达到节能目的，在运行过程中PLC把对应的输出频率传送给触摸屏实时显示。

按下触摸屏上的软停止按钮或外部停止按钮后PLC向变频器发送停止供电指令，变频器停止电能输出，电动机停止转动，皮带轮停止运行。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。