基于触摸屏和plc的教学实验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于触摸屏和PLC的教学实验装置，其特征在于：包括实验电路以及用一承载该实验电路的框架；所述实验电路包括为该装置提供24V和5V的开关电源，所述开关电源由380V三相交流电源的一相和零线供电；该装置还包括第一PLC、第二PLC和PLC触摸屏，所述第一PLC连接有空气开关组、步进机实验模块、交通灯实验模块、伺服电机实验模块、LED彩灯实验模块以及变频电机实验模块；所述的第一PLC、第二PLC和PLC触摸屏还连接到一以太网交换机；所述的以太网交换机的输出端连接有以太网通讯模块。本实用新型能为学生学习PLC提供学习平台，结构简单，能最大程度的满足目前教学实践的需求。
【专利说明】基于触摸屏和PLC的教学实验装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种教学实验装备，具体涉及到一种基于触摸屏和PLC的教学实验系统，属于教具设备领域。
【背景技术】
[0002]目前，许多高校在机电与电气类专业都开设了可编程逻辑控制器课程，但是大多数的高校仍然以书本教学为主。虽然很多高校又通过仿真软件来辅助教学，但是学生仍然感到内容抽象，难以理解。尤其是联系到企业实际生产环节上，PLC的教学更加困难，无法让学生达到学以致用的目的。目前许多高校正开设简单的红绿灯控制实验，这种实验形式单一，内容简单，显然不能满足学生实践训练的需求。因此，迫切需要研发一种具有很强通用性和可扩展性的PLC实验设备，以激发学生的兴趣和创新能力，更好的满足实验教学要求。
[0003]目前，PLC控制实验系统有以下常见几种模式:第一，仅配置PLC主机，用LED显示PLC的I/O 口状态；第二，小型柜式，包含很多经典的控制模块，但仅为小型基础应用，很难与工业实际生产相结合；第三，高度集成化的PLC实验系统，被控对象与真实对象很接近，实验效果好，但是造价昂贵，而且一般体积颇大，移动不方便。
[0004]在实际生产环节中PLC与电机结合的应用场合相当广泛，而且以触摸屏作为上位机，PLC控制电机的方式已经成为了自动化工业流程中不可缺少的部分，所以在机电和电气类专业的教学实践中加入基于触摸屏和PLC的电机实验系统控制方法的学习是非常必要的，与此同时，设计和发明一种基于触摸屏和PLC的电机实验系统，同时还具备经典的PLC实验模块的新型PLC实验装备是刻不容缓的。
实用新型内容
[0005]为解决现有技术的不足，并且满足目前教学实践的需求，本实用新型提供一种基于触摸屏和PLC的教学实验装置，学生能依靠该装置调试自己编写的程序，以达到教学的目的。
[0006]本实用新型采用以下方案实现:一种基于触摸屏和PLC的教学实验装置，其特征在于:包括实验电路以及用一承载该实验电路的框架；所述实验电路包括为该装置提供24V和5V的开关电源，所述开关电源由380V三相交流电源的一相和零线供电；该装置还包括第一 PLC、第二 PLC和PLC触摸屏，所述第一 PLC连接有空气开关组、步进机实验模块、交通灯实验模块、伺服电机实验模块、LED彩灯实验模块以及变频电机实验模块；所述的第一PLC、第二 PLC和PLC触摸屏还连接到一以太网交换机；所述的以太网交换机的输出端连接有以太网通讯模块。
[0007]在本实用新型一实施例中，所述的框架内置有DIN导轨，该DIN导轨的一侧集成所述的实验电路，另一侧设置实验电路的各接线端子。
[0008]在本实用新型一实施例中，所述的框架底部设置有可刹车万向尼龙脚轮。
[0009]在本实用新型一实施例中，所述框架由碳素钢板焊接组建而成，表面磷化静电喷塑处理。
[0010]本实用新型的有益之处在于:
[0011]1、采用模块化设计的实验系统具有很强的拓展性，不仅可以随时拆卸和装配电器元件，而且整个实验系统的运行电路都可以自由搭建，使之能进行更多的PLC教学实验，从而提高学生的工程实践水平。
[0012]2、该PLC实验系统有涉及人机界面设备“触摸屏”，可以开展更为全面的PLC控制实现，同时增加丰富的组态编程软件学习，使学生学会些解决简单的PLC的人机交互问题。
[0013]3、本实用新型的硬件结构可支持PLC与触摸屏的两种通信和控制方式，及可以通过两头R232的接口电缆可以实现，也可以通过以太网进行数据传送和通信。在实验系统正面模块中装有以太网交换机，以便实现PLC多机的数据交换。
[0014]4、现在市面上的PLC实验系统很多并没有与企业生产环节相结合，现在很多PLC都是作为控制器去控制各种电机的运动来实现工业生产的需要，本实用新型结合了步进和伺服电机，以及变频器和鼠笼式三相异步电动机，虽然这可能会加大实验系统的成本消费，但这毫无疑问使学生更进一步了解到PLC的实际运用。
[0015]5、本实用新型采用可刹车万向尼龙脚轮，使得系统可以锁定位置以及灵活调整。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型电路结构原理示意图。
[0017]图2为系统总体结构的后视图。
[0018]图3为系统总体结构的俯视图。
[0019]其中:1、LED彩灯实验模块，2、转动开关，3、轻触开关，4、西门子PLC专用DIN导轨，5、客户端PLC，6、走线槽，7、空气开关组，8、35*7.5*lmm DIN导轨，9、变频器；10、步进电机驱动器，11、伺服电机驱动器，12、鼠笼式异步电动机，13、可刹车万向尼龙脚轮，14、步进电机，15、伺服电机及其编码器，16、开关电源(5V), 17、开关电源(24V), 18、西门子以太网通讯模块，19、西门子的CPU模块，20、数码管模块，21、继电器，22、以太网交换机，23、交通灯实验模块，24、PLC触摸屏，25、电路保护罩，26、接线端。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。
[0021]请参见图1，本实施例提供一种基于触摸屏和PLC的教学实验装置，其特征在于:包括实验电路以及用一承载该实验电路的框架；所述实验电路包括为该装置提供24V和5V的开关电源，所述开关电源由380V三相交流电源的一相和零线供电；该装置还包括第一PLC、第二 PLC和PLC触摸屏，所述第一 PLC连接有空气开关组、步进机实验模块、交通灯实验模块、伺服电机实验模块、LED彩灯实验模块以及变频电机实验模块；所述的第一 PLC、第二 PLC和PLC触摸屏还连接到一以太网交换机；所述的以太网交换机的输出端连接有以太网通讯模块。
[0022]请参见图2和图3，本实施例中，上述LED彩灯实验模块I位于实验台(框架)正面左上位置，总共有四排元件，最上面两排依次是红色和绿色LED灯各五个，下面是一排五个转换开关和一排五个自复位式按钮开关。这里可以实现PLC流水灯控制、电机的起-保-停实验等一些PLC简单实验操作。使学生能从这些简单的实验编程和操作，结合教材的理论知识领悟到可编程逻辑控制器的基本原理。
[0023]PLC触摸屏24位于实验台正面中上位置，背面四个角利用卡扣和螺钉固定在箱体上，可以运用画面组态软件对触摸屏进行画面设计，同时也可以对各种实验进程进行实时画面监控，在触摸屏的右下方是以太网交换机，通过使用交换机可以实现多机通信和触摸屏的多级控制，这样不仅使得整个实验的流程更加的完善，而且使学生进一步深入PLC实际应用。
[0024]交通灯实验模块23位于实验台正面右上位置，红绿灯分别是用LED指示，整个模块自带控制开关，每个灯均可以与PLC的输出口连接，学生可以通过编写对应程序，实现生活中的十字路口交通灯，该模型外形简单，且实验编程容易，是学生初学PLC的必备模块之
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[0025]数码管实验模块20位于实验台中间位置，固定于总空气开关组7的右边，整个设备处于未使用状态时，显示为是一个红色的8，该设备的在该实验系统的背面具有相应的接线，可以在实验室与相应的I/O 口连接，实现0-10数字的显示，可以完成基本的PLC数码灯实验。
[0026]电机类实验模块主要位于实验台正面的最下方，分为步进电机实验模块、伺服电机实验模块、变频器电机实验模块。该模块涉及了电气和机械类企业生产主要涉及的电机和驱动器，而且在保护措施上相当的完善，采用了防护罩和固定端子，对电机固定和防尘保护。
[0027]该供电电源一共是有四类:380V三相交流电、220V/50HZ交流电源、24V直流电源、5V直流电源。整个PLC实验系统起始电源为380V三相交流电，变频器使用的就是380V三相交流电源。通过任意搭载一相380V电源线和地线两线，在和稳压器连接，可以实现引出220V交流电源，伺服驱动器、开关电源、以太网交换机都是使用220V电源。通过24V和5V开关电源将220V电压转换为24V与5V的两种低压直流电源。交通灯实验模块、数码管实验模块、步进电机驱动器都是采用5V直流电压；PLC、触摸屏、LED彩灯实验模块、以太网通讯模块均使用的是24V直流电源。
[0028]以上所述仅为 本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【权利要求】
1.一种基于触摸屏和PLC的教学实验装置，其特征在于:包括实验电路以及用一承载该实验电路的框架；所述实验电路包括为该装置提供24V和5V的开关电源，所述开关电源由380V三相交流电源的一相和零线供电；该装置还包括第一 PLC、第二 PLC和PLC触摸屏，所述第一 PLC连接有空气开关组、步进机实验模块、交通灯实验模块、伺服电机实验模块、LED彩灯实验模块以及变频电机实验模块；所述的第一 PLC、第二 PLC和PLC触摸屏还连接到一以太网交换机；所述的以太网交换机的输出端连接有以太网通讯模块。
2.根据权利要求1所述的基于触摸屏和PLC的教学实验装置，其特征在于:所述的框架内置有DIN导轨，该DIN导轨的一侧集成所述的实验电路，另一侧设置实验电路的各接线端子。
3.根据权利要求1所述的基于触摸屏和PLC的教学实验装置，其特征在于:所述的框架底部设置有可刹车万向尼龙脚轮。
4.根据权利要求1所述的基于触摸屏和PLC的教学实验装置，其特征在于:所述框架由碳素钢板焊接组建而成，表面磷化静电喷塑处理。
【文档编号】G09B19/00GK203759930SQ201420127026
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年3月20日 优先权日:2014年3月20日
【发明者】叶大鹏, 童向亚, 曾伶, 翁海勇 申请人:福建农林大学