一种基于PLC逻辑控制系统的实训教学装置的制作方法

本实用新型涉及PLC教学技术领域，特别涉及一种基于PLC逻辑控制系统的实训教学装置。

背景技术：

目前，在通过前期自动化实训的成果和课后对实训学生的调查发现，学生在理论学习之后，虽然对自动化基础知识有一点了解，但是对实际电路连线、电气元件工作原理、PLC运行、设备的安装调试等还是比较陌生，学生普遍存在以下问题：

(1)缺乏工程意识和工程概念

现阶段在参加实训基本上是大一，大二的学生，学生没有真正接触工程方面实际的项目，很难自主的将学习与工程实际联系起来，没有形成工程意识和工程概念。

(2)动手能力相对较差

目前校内实训中心采购的都是比较先进的设备，由于实训学生的知识水平参差不齐，实训时间长短不一，实验室设备昂贵等等客观因素，导致不太可能让学生亲自动手进行例如：PLC控制系统整体设计及设备的接线、安装、调试、维护等等能力训练，因此在自动化部实训的学员只能进行软件方面的基础培训，实训项目比较单一，缺乏实践技能方面的专项训练。

(3)思考和创新能力不足

传统的实验教学基本都是验证性实验，实验方案、实验方法、实验条件和操作步骤等都是事先安排，学生只是按照教材的既定方案，按部就班的操作，没有思考的空间，发挥不了学生的创新能力。

由此，需要制作一个供学生实训学习用的PLC实验教学装置，从培养学生的工程实践能力为出发点，通过增加自控系统设计、安装自控设备、控制柜配线等实训项目来提高学生的实际动手能力，熟悉和掌握设计-安装-调试-故障诊断-交付自动化工程项目的实施全流程，对学生进行实际的训练，来提高PLC逻辑控制的教学效果，从而提高实验教学质量，培养学生的设计创新能力、分析解决问题能力、工程意识和工程能力。

技术实现要素：

为了解决背景技术中所述问题，本实用新型提供一种基于PLC逻辑控制系统的实训教学装置，针对于学生的PLC模拟实训教学，对PLC的输入、输出、检测和执行元件的控制过程进行了全套的设计，结构简单但功能全面，使学生更容易掌握PLC的控制过程，提高学生的实际操作动手能力。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种基于PLC逻辑控制系统的实训教学装置，包括PLC控制器、接近开关、指示灯、操作按钮、正反转继电器、电机正反转控制器、实验电机和模拟运料小车。

所述的PLC控制器选用S7-300型PLC，包括CPU模块、DI模块和DO模块，所述的接近开关和操作按钮与PLC控制器的DI模块相连接；所述的指示灯和正反转继电器与PLC控制器的DO模块相连接，所述正反转继电器的主回路输出端连接电机正反转控制器，并通过电机正反转控制器与实验电机的接线端相连接；实验电机通过丝杠带动模拟运料小车进行直线运动。

所述的接近开关、指示灯、操作按钮、实验电机和模拟运料小车安装在一个整体的PLC模拟实训安装板上，进行操作展示。

所述的接近开关包括SQ1、SQ2、SQ3、SQ4，分别布置于模拟运料小车运行方向的不同位置，对模拟运料小车的不同运行位置进行检测；所述的指示灯包括L1、L2、L3、L4，分别对应模拟运料小车不同运行位置的指示。

在所述的模拟运料小车的运行方向的丝杠两端还设置有两个极限保护开关SQ5和SQ6，两个极限保护开关SQ5和SQ6的电气接点连接在PLC控制器的DO模块输出回路中，与正反转继电器的线圈相串联。

所述的PLC控制器还通过以太网端口连接上位机，所述的上位机为计算机。

所述的操作按钮包括启动按钮和停止按钮。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型针对于学生的PLC模拟实训教学，对PLC的输入、输出、检测和执行元件的控制过程进行了全套的设计，结构简单但功能全面，使学生更容易掌握PLC的控制过程，提高学生的实际操作动手能力。

2、设置了PLC设计和实训演示的操作按钮、小车运行位置开关、极限开关、指示灯以及被控对象-电机，有效的展示了PLC的输入、输出的全套控制过程。填补自动化实训课程教学系统的一项空白。使学生对PLC设计的基本电气元件的原理、构造、用途及用法有所了解。

3、电机正反转控制器适用于电机的频繁正反启动运转，可以克服机械式触电容易跳火烧毁的缺点，并且模块内部在控制端已设置硬件软件互锁，有效防止正反转开关同时导通，极限限位开关安装在丝杠两端，可以有效地进行“超行程”保护，安全防护装置能够防止学生编写出错误的指令时，对电机和执行装置的一些伤害。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构框图；

图2为本实用新型的PLC实训安装板结构图；

图3为本实用新型的整体电控柜图；

图4为本实用新型的PLC模块图；

图5为本实用新型的PLC的DI模块电路原理图；

图6为本实用新型的PLC的DO模块电路原理图；

图7为本实用新型的实验电机的主回路电路原理图。

图中：1-实验电机 2-丝杠 3-模拟运料小车 4-极限保护开关1 5-极限保护开关2 6-指示灯 7-接近开关 8-操作按钮 9-PLC控制器 10-正反转继电器KA1和KA211-电机正反转控制器LSD-50P100FID2 12-PLC模拟实训安装板。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型提供的具体实施方式进行详细说明。

如图1-3所示，一种基于PLC逻辑控制系统的实训教学装置，包括PLC控制器9、接近开关7、指示灯6、操作按钮8、正反转继电器(KA1和KA2)10、电机正反转控制器(DR1，LSD-50P100FID2)11、实验电机1和模拟运料小车3。

如图1-3所示，所述的接近开关7、指示灯6、操作按钮8、实验电机1和模拟运料小车3安装在一个整体的PLC模拟实训安装板12上，进行操作展示。

如图2所示，所述的接近开关7包括SQ1、SQ2、SQ3、SQ4，分别布置于模拟运料小车3运行方向的不同位置，对模拟运料小车3的不同运行位置进行检测；所述的指示灯6包括L1、L2、L3、L4，分别对应模拟运料小车3不同运行位置的指示。

在所述的模拟运料小车3的运行方向的丝杠两端还设置有两个极限保护开关4(SQ5)和5(SQ6)，见图6的PLC控制器9的DO模块电路图，两个极限保护开关SQ5和SQ6的电气接点连接在PLC控制器9的DO模块输出回路中，与正反转继电器(KA1和KA2)10的线圈相串联。

如图3所示，本实用新型可以整体安装于一个电器控制柜中，方便配线连接。

如图4所示，所述的PLC控制器9选用西门子S7-300型PLC，包括CPU模块、DI模块和DO模块，其中，CPU型号为CPU314C，DI模块型号为SM321DI-16X24VDC，DO模块型号为：SM322DO-32X24VDC 0.5A。

如图1、5所示，所述的接近开关7和操作按钮8与PLC控制器9的DI模块相连接。

如图1、6所示，所述的指示灯6和正反转继电器(KA1和KA2)10与PLC控制器9的DO模块相连接。

如图1、7所示，所述正反转继电器(KA1和KA2)10的主回路输出端连接电机正反转控制器(DR1)11，并通过电机正反转控制器11与实验电机1的接线端相连接；实验电机1通过丝杠2带动模拟运料小车3进行直线运动。所述的电机正反转控制器(DR1)11型号为LSD-50P100FID2。

本实施例中实验电机采用了直流12V电机，因此装置还配有12V直流电源，见图3的T2。还可以采用交流的实验电机，根据电机电压配置其交流电源。实验电机采用交流电机时，电机正反转控制器(DR1)11型号配置为LSF-T4Z15TD2。

所述的PLC控制器9还通过以太网端口连接上位机，所述的上位机为计算机。

所述的操作按钮8包括启动按钮和停止按钮。

本实用新型的PLC实训装置的实训过程为：根据学生所编写的PLC操作指令，模拟运料车3可以行进至指定位置，接近开关7检测到小车位置并且亮起指示灯6，在做的过程中不拘泥于一种方法，可以根据自己的设计思路，自由发挥。这样既增加了学习的趣味性，也调动了自主学习的积极性，有利于培养学生的开放性思维。

本实用新型通过灵活的实验、实训课程设置，从工程实际出发，按工艺、控制要求，设计硬件控制系统，编写程序，然后在实验设备上完成设备装配并进行调试，让学生从工程应用的角度去分析、判断，提出问题，然后解决问题。全面提高学生的程序设计综合应用能力和工程实践能力。

以上实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。