本实用新型属于实训装置领域，具体涉及一种伺服控制系统实训设备。
背景技术：
伺服控制技术是全集成自动化控制技术的基石,传统的伺服控制技术技能人才培训存在重理论、轻实操的缺陷，学员在培训时，在学习理论知识后无法及时的进行实训，教学效果差；虽然学员有时也可以得到一些实训的机会，但是目前的实训都是直接操作工厂用的伺服控制设备，其并不适用于教学，教学效果非常有限，这就造成目前伺服控制技术技能人才存在培训时间长、效果差的缺陷。
技术实现要素：
本实用新型的目的是解决目前没有专业化的伺服控制技术实训装置，造成伺服控制技术技能人才存在培训时间长、效果差的缺陷，提供一种伺服控制系统实训设备，其融合了伺服控制技术的重要实训内容，教学效果好。
本实用新型是通过如下技术方案来实现的：
即一种伺服控制系统实训设备，其特征在于包括底架，底架上设有竖向安装的伺服变频面板，底架上安装有同步伺服电机，伺服变频面板上设有变频器、数字量DI输入面板、数字量DO输出面板、模拟量AI输入面板、模拟量AO输出面板、三合一电源插座和面板输出插口，变频器设有功率模块、控制单元、基本操作面板和接线端子，变频器的控制单元的DI信号连接数字量DI输入面板，DO信号连接数字量DO输出面板，AI信号连接数字量AI输入面板，AO信号连接数字量AO输入面板，变频器的功率模块负载输出端子连接至面板输出插口，变频器的功率模块与三合一电源插座连接，同步伺服电机通过面板输出插口与变频器连接。
本实用新型的底座优选但不限于采用欧标铝型材加工组合，内六角平圆头螺钉固定连接，铝型材表面喷砂氧化带丝印。
本实用新型的同步伺服电机的输出轴处设有透明的输出轴护罩，输出轴上设有负载运行旋转状态指示盘。
本实用新型的同步伺服电机为现有技术成熟市售产品，功率0.55KW，其设置有编码器转换模块和端子模块，其分别通过编码器转换模块和端子模块与控制模块CU310-2PN连接，输出轴护罩在电机旋转时隔离及保护操作人员安全，正常使用时护罩由两个螺丝固定在底架上，输出轴护罩不允许取下。设备维护时只能用专用工具拆卸输出轴护罩，输出轴护罩全透明设计便于观察负载运行旋转状态指示盘。
本实用新型的变频器采用西门子(SIEMENS)S120变频器，其设置有功率模块(型号PM340)、控制单元(型号CU310-2)、基本操作面板(型号BOP20)、接线端子，其支持插入CF卡。
CU310-2型控制单元主要用于控制单驱动。它们标配了PROFIBUS接口 (CU310-2DP)或PROFINET接口(CU310-2PN)和TTL/HTL编码器检测电路。
PM340型功率模块中集成了一个电源整流器、电压源直流母线和为电机供电的逆变器。功率模块用于无法再生电能的单轴驱动。它可将制动时产生的电能可通过制动电阻转换成热量。
BOP20基本操作面板直接更改设备上的参数。BOP20基本操作面板也可在运行期间卡装到CU310-2控制单元以进行故障诊断。
本实用新型的同步伺服电机采用西门子1FK7型永磁同步电机。
本实用新型的输出轴护罩采用透明有机玻璃(丙烯酸树脂)制成
本实用新型的模拟量AO输出面板为现有技术成熟市售产品，可显示伺服系统模拟量输入设定值的大小。
本实用新型的三合一电源插座为现有技术成熟市售产品，由AV220V电源输入插头、保险盒和电源开关三部分组成，用于给设备外接电源供电及过载保护。
本实用新型的数字量DI输入面板为现有技术成熟市售产品，用于实训时连接外部电路，控制、设定伺服系统的使能、正反向限位、参考点检测、故障复位、残余脉冲清零等功能。由多组香蕉插座和转换开关组成，香蕉插座可快速连接外部信号电路，转换开关用于切换内部信号和外部信号。
本实用新型的模拟量AI输入面板为现有技术成熟市售产品，模拟量输入，±10V(分辨率12位+符号位)或±20mA(11位+符号位)，用于速度控制模式时模拟量信号设定电机旋转速度；分内部电位器模拟量输入和外部模拟量接口输入，由转换开关选择输入方式。
本实用新型的数字量DO输出面板为现有技术成熟市售产品，采用快接香蕉插座，实训时用于连接外部输出电路，用于伺服系统报警、准备就绪、定位完成、达到速度、达到扭矩限制、达到速度限制、电机抱闸、达到过载水平等信号的输出。
本实用新型的工作原理：
本实用新型是集V/F控制、矢量控制、伺服控制为一体的单轴驱动系统，具有模块化的设计。各模块间(包括控制单元、功率模块、传感器模块和电机编码器等)通过高速驱动接口DRIVE-CLiQ相互连接。)本实用新型由一个 CU310-2控制单元和一个PM340功率模块组成伺服控制系统。在这个功率模块中集成了一个电源整流器、电压源直流母线和为电机供电的逆变器。CU310-2控制单元主要用于控制单驱动。它们标配了PROFIBUS接口(CU310-2DP)或 PROFINET接口(CU310-2PN)和TTL/HTL编码器检测电路。
本实用新型既可以单独进行伺服控制技术的实训课程，又可与其他机电一体化模块相结合，实现了自动化技术领域所需要的各项技术(电气控制技术、气动控制技术、传感器技术、控制调节技术、PLC控制技术、PR0FINET工业以太网总线技术等)的实训工作。从生产工艺的设计、工件各环节的产品检测、产品质量控制、生产过程的可视化、上位监控软件的对接等各个方面开展实训，首先通过单个教学模块掌握单项技术，然后随着学习的深入逐步加入其它的模块，进一步达到掌握自动化技术所需要的各项技术的目的。
本实用新型融合了伺服控制技术的重要实训内容，且通过PR0FINET工业以太网总线技术实现设定、调试和监控等功能。该设备的核心组件为西门子S120 系列变频器,通过PR0FINET工业以太网总线技术与PLC、HMI等设备进行组态通信，构成综合控制系统。
本实用新型与其他机电一体式模块结合使用时，通过SIMATIC S7-300软件、 Siemens TIA Portal软件、STARTER软件来进行设备的调试和监控运行；同时所有站位都能通过PROFINET和PROFIBUS总线技术、WINCC监控软件完成设备的整体数据交换与过程监控；实现整体数据横向、纵向的IT T-结构交换以及运行状态诊断；使整个控制过程中的工件高效率、精确的运动到各个工作站位，可以随时根据任务的不同组合，可随时根据任务的不同可进行改装和拓展；设备按照模块化的理念，采用标准化的工业组件设计而成，可以应用于诸多工业生产过程控制；整套设备能够实现真正体现一个现代工业生产现场，并且可以利用设备的扩展功能实现不同产品的生产和检验。
本实用新型具有集成度高、实训教学效果好的优点。本实用新型由西门子(SIEMENS)S120系列变频器作为控制单元，可以处理模拟量AI/AO信号与数字量DI/DO信号，可进行PN/DP通信。本实用新型的元件均采用工业级控制元件，作为核心驱动系统，更加符合实践教学训练的需要。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
如图中所示：1.底架；2.同步伺服电机；3.输出轴护罩；4.模拟量AO输出面板；5.三合一电源插座；6.数字量DI输入面板；7.模拟量AI输入面板； 8.变频器；9.数字量DO输出面板；10.伺服变频面板。
具体实施方式
如图1所示：底架1的里端设有竖向安装的伺服变频面板10，伺服变频面板10前方的底架1上安装有同步伺服电机2，伺服变频面板10上的变频器8采用西门子(SIEMENS)S120变频器，其设置有功率模块(型号PM340)、控制单元(型号CU310-2)、基本操作面板(型号BOP20)、接线端子，其支持插入CF卡。变频器8的控制单元的DI信号连接数字量DI输入面板6，DO信号连接数字量 DO输出面板9，AI信号连接模拟量AI输入面板7，AO信号连接模拟量AO输入面板4，变频器8的功率模块负载输出端子连接至面板输出插口，变频器的功率模块与三合一电源插座5连接，同步伺服电机2采用西门子1FK7型永磁同步电机，功率0.55KW，其设置有编码器转换模块和端子模块，其分别通过编码器转换模块和端子模块与控制模块CU310-2PN连接，输出轴护罩3在电机旋转时隔离及保护操作人员安全，正常使用时护罩由两个螺丝固定在底架上，输出轴护罩3不允许取下。设备维护时只能用专用工具拆卸输出轴护罩，输出轴护罩全透明设计便于观察负载运行旋转状态指示盘。