一种基于PLC模块的教学实训装置的制作方法

本实用新型属于教学实训装置技术领域，具体涉及一种基于PLC模块的教学实训装置。

背景技术：

可编程程序控制器PLC是微电子技术、自动控制技术和通信技术相结合的一种新型的、通用的自动控制装置。由于它具有功能强、可靠性高、易编程等优点，在工业自动化、机电一体化、传统产业技术改造等方面的应用越来越广泛。构成自动控制的控制器PLC技术也成为自动化相关专业很重要的学习内容。而目前在高校自动化实验室关于PLC的实验设备多是以反映其在过程控制、逻辑开关量控制、电机运动控制三大方面的应用，控制对象多为电梯、水泵、机械臂等工业生产设备，由于电梯、水泵、机械臂较难理解，所以学生做完实训后，不能较好地理解PLC的控制过程；另外因不能常与电梯、水泵、机械臂控制常接触，所以不能使PLC对电梯、水泵、机械臂的控制加深；另外，目前教学实训时，需要老师挨个试验台进行检查，确保学生实训接线无误后，才能进行PLC控制过程的操作，这样繁杂不能有效地促进多组学生同时进行，安全性低，且会造成实训装置的损害。因此，现如今缺少一种结构简单、成本低、设计合理的基于PLC模块的教学实训装置，将现代家庭常用的电暖器、净化器和加湿器三个小型家电作为控制对象，展示PLC在智能家居领域的应用，更贴近生活，便于学生更好地理解与学习PLC应用知识。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于PLC模块的教学实训装置，其结构简单、设计合理，成本低，通过设置电暖器模块、净化器模块和加湿器模块，将现代家庭常用的电暖器、净化器和加湿器三个小型家电作为控制对象，展示PLC在智能家居领域的应用，较好地理解PLC的控制过程，更贴近生活，便于学生更好地理解与学习PLC应用知识，安全性高，且减少实训装置的损害，实用性强。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于PLC模块的教学实训装置，其特征在于：包括PLC模块、以及与PLC模块相接的电暖器模块、净化器模块、加湿器模块和用于与监控计算机通信的通信模块，所述PLC模块的输入端接有用于采集电暖器模块图像的第一图像采集模块、用于采集净化器模块图像的第二图像采集模块、用于采集加湿器模块图像的第三图像采集模块，所述PLC模块的输出端接有第一指示灯、第二指示灯和第三指示灯；

所述净化器模块包括净化器本体、PM2.5传感器、计时模块和第一电机模块，所述加湿器模块包括加湿器本体、湿度传感器、液位传感器、第二电机模块和对加湿器本体加水的加水模块，所述电暖器模块包括电暖器本体、温度传感器、转速传感器和第三电机模块，所述电暖器本体上设置有第一温控开关模块和第二温控开关模块，所述PM2.5传感器、计时模块、湿度传感器、液位传感器、温度传感器和转速传感器的输出端均与PLC模块的输入端相接。

上述的一种基于PLC模块的教学实训装置，其特征在于：所述第一电机模块包括直流无刷电机驱动器和与直流无刷电机驱动器输出端相接的直流无刷电机；

所述第二电机模块包括电动机变频器和与电动机变频器输出端相接的第一单相异步电动机；

所述第三电机模块包括电子调速器和与电子调速器输出端相接的第二单相异步电动机。

上述的一种基于PLC模块的教学实训装置，其特征在于：所述净化器模块还包括为净化器本体供电的第一供电模块，所述第一供电模块通过第一电压转换模块为PM2.5传感器和计时模块供电，所述第一供电模块为净化器本体供电的供电回路中串接有净化开关；

所述加湿器模块还包括为加湿器本体供电的第二供电模块，所述第二供电模块通过第二电压转换模块为湿度传感器和液位传感器供电，所述第二供电模块为加湿器本体供电的供电回路中串接有加湿开关；

所述电暖器模块还包括为电暖器本体供电的第三供电模块，所述第三供电模块通过第三电压转换模块为温度传感器和转速传感器供电，所述第三供电模块为电暖器本体供电的供电回路中串接有加热开关。

上述的一种基于PLC模块的教学实训装置，其特征在于：所述第一温控开关模块和第二温控开关模块均MAX650X温控开关模块，所述第一温控开关模块包括第一中间继电器KS1，所述第二温控开关模块包括第二中间继电器KS2，所述电暖器本体包括第一加热丝RS1、第二加热丝RS2和第三加热丝RS3，所述第一供电模块、第二供电模块和第三供电模块均为220V电源模块。

上述的一种基于PLC模块的教学实训装置，其特征在于：所述加热开关为开关S，所述第三供电模块的正极与开关S的一端连接，所述开关S的另一端分三路，一路与第一加热丝RS1的一端连接，另一路与第二加热丝RS2的一端连接，第三路与第三加热丝RS3的一端连接；所述第一加热丝RS1的另一端与第一中间继电器KS1的常开触点的一端连接，所述第二加热丝RS2的另一端与第二中间继电器KS2的常开触点的一端连接，所述第一中间继电器KS1的常开触点的另一端、所述第二中间继电器KS2的常开触点的另一端和第三加热丝RS3的另一端均与第三供电模块的负极连接。

上述的一种基于PLC模块的教学实训装置，其特征在于：所述第一电压转换模块、第二电压转换模块和第三电压转换模块均包括降压器和与所述降压器输出端相接的稳压模块。

上述的一种基于PLC模块的教学实训装置，其特征在于：所述加水模块包括为加湿器本体加水的加水管和设置在加水管上的电磁阀，所述电磁阀由PLC模块进行控制且其与PLC模块连接。

上述的一种基于PLC模块的教学实训装置，其特征在于：所述净化器本体内设置双层滤网，所述双层滤网为外层滤网和内层竹炭滤网。

上述的一种基于PLC模块的教学实训装置，其特征在于：所述净化器模块还包括第一触摸屏，所述加湿器模块还包括第二触摸屏，所述电暖器模块还包括第三触摸屏，所述第一触摸屏、第二触摸屏和第三触摸屏均与PLC模块相接。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型通过设置第一图像采集模块、第二图像采集模块和第三图像采集模块，分别对电暖器模块、净化器模块和加湿器模块的图像进行采集，并将检测到的图像发送至监控计算机，教学老师通过图像查看学生实训的接线，方便操作，且能有效地促进多组学生同时进行实训。

2、本实用新型设置第一指示灯、第二指示灯和第三指示灯，当教学老师确认学生实训接线无误后，教学老师通过监控计算机发送至指令至PLC模块，PLC模块控制第一指示灯、第二指示灯或者第三指示灯亮进行提醒，学生才能进行PLC对相应模块控制过程的操作，安全性高，且减少实训装置的损害。

3、本实用新型通过设置电暖器模块、净化器模块和加湿器模块，将现代家庭常用的电暖器、净化器和加湿器三个小型家电作为控制对象，展示PLC在智能家居领域的应用，较好地理解PLC的控制过程，更贴近生活，便于学生更好地理解与学习PLC应用知识，实用性强。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理，成本低，通过设置电暖器模块、净化器模块和加湿器模块，将现代家庭常用的电暖器、净化器和加湿器三个小型家电作为控制对象，展示PLC在智能家居领域的应用，较好地理解PLC的控制过程，更贴近生活，便于学生更好地理解与学习PLC应用知识，安全性高，且减少实训装置的损害，实用性强。

下面经附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型净化器模块与PLC模块的电路原理框图。

图3为本实用新型加湿器模块与PLC模块的电路原理框图。

图4为本实用新型电暖器模块与PLC模块的电路原理框图。

图5为本实用新型第一加热丝、第二加热丝、第三加热丝、加热开关、第三供电模块、第一温控开关模块和第二温控开关模块的电路连接原理图。

附图标记说明:

1—PLC模块； 2—第一图像采集模块； 3—第二图像采集模块；

4—第三图像采集模块； 5—第一指示灯； 6—第二指示灯；

7—第三指示灯； 8—监控计算机； 9—通信模块；

10—电暖器模块； 10-1—第一温控开关模块；

10-2—电子调速器； 10-3—第二单相异步电动机；

10-4—电暖器本体； 10-5—第三供电模块； 10-6—转速传感器；

10-7—温度传感器； 10-8—第二温控开关模块；

10-9—加热开关； 10-10—第三电压转换模块；

10-11—第三触摸屏； 11—净化器模块； 11-1—第一触摸屏；

11-2—直流无刷电机驱动器； 11-3—直流无刷电机；

11-4—净化器本体； 11-5—第一供电模块； 11-6—PM2.5传感器；

11-7—计时模块； 11-8—第一电压转换模块；11-9—净化开关；

12—加湿器模块； 12-1—第二触摸屏；； 12-2—电动机变频器；

12-3—第一单相异步电动机； 12-4—加湿器本体；

12-5—第二供电模块； 12-6—液位传感器； 12-7—湿度传感器；

12-8—电磁阀； 12-9—加水管；

12-10-第二电压转换模块； 12-11-加湿开关。

具体实施方式

如图1-图4所示，本实用新型包括PLC模块1、以及与PLC模块1相接的电暖器模块10、净化器模块11、加湿器模块12和用于与监控计算机8通信的通信模块9，所述PLC模块1的输入端接有用于采集电暖器模块10图像的第一图像采集模块2、用于采集净化器模块11图像的第二图像采集模块3、用于采集加湿器模块12图像的第三图像采集模块4，所述PLC模块1的输出端接有第一指示灯5、第二指示灯6和第三指示灯7；

所述净化器模块11包括净化器本体11-4、PM2.5传感器11-6、计时模块11-7和第一电机模块，所述加湿器模块12包括加湿器本体12-4、湿度传感器12-7、液位传感器12-6、第二电机模块和对加湿器本体12-4加水的加水模块，所述电暖器模块10包括电暖器本体10-4、温度传感器10-7、转速传感器10-6和第三电机模块，所述电暖器本体10-4上设置有第一温控开关模块10-1和第二温控开关模块10-8，所述PM2.5传感器11-6、计时模块11-7、湿度传感器12-7、液位传感器12-6、温度传感器10-7和转速传感器10-6的输出端均与PLC模块1的输入端相接。

如图2-图4所示，本实施例中，所述第一电机模块包括直流无刷电机驱动器11-2和与直流无刷电机驱动器11-2输出端相接的直流无刷电机11-3；

所述第二电机模块包括电动机变频器12-2和与电动机变频器12-2输出端相接的第一单相异步电动机12-3；

所述第三电机模块包括电子调速器10-2和与电子调速器10-2输出端相接的第二单相异步电动机10-3。

本实施例中，所述直流无刷电机11-3安装在净化器本体11-4内，所述第一单相异步电动机12-3安装在加湿器本体12-4内，所述第二单相异步电动机10-3安装在电暖器本体10-4内。

本实施例中，所述直流无刷电机11-3安装在净化器本体11-4内用于吸入污染的空气，所述第一单相异步电动机12-3安装在加湿器本体12-4内用于对加湿器本体12-4内的水进行搅拌，加速水的雾化；所述第二单相异步电动机10-3安装在电暖器本体10-4内用于加快热量的散发。

本实施例中，转速传感器10-6对第二单相异步电动机10-3的转速进行检测，并通过第三触摸屏10-11进行显示，以便第二单相异步电动机10-3的转速满足控制要求，且学生通过电子调速器10-2对第二单相异步电动机10-3的调速能通过转速传感器10-6进行检测，便于直观查看。

本实施例中，第一触摸屏11-1对PM2.5颗粒的浓度和时间进行显示，第二触摸屏12-1对湿度和液位进行显示，第三触摸屏10-11对温度和转速进行显示，便于直观查看。

如图2-图4所示，本实施例中，所述净化器模块11还包括为净化器本体11-4供电的第一供电模块11-5，所述第一供电模块11-5通过第一电压转换模块11-8为PM2.5传感器11-6和计时模块11-7供电，所述第一供电模块11-5为净化器本体11-4供电的供电回路中串接有净化开关11-9；

所述加湿器模块12还包括为加湿器本体12-4供电的第二供电模块12-5，所述第二供电模块12-5通过第二电压转换模块12-10为湿度传感器12-7和液位传感器12-6供电，所述第二供电模块12-5为加湿器本体12-4供电的供电回路中串接有加湿开关12-11；

所述电暖器模块10还包括为电暖器本体10-4供电的第三供电模块10-5，所述第三供电模块10-5通过第三电压转换模块10-10为温度传感器10-7和转速传感器10-6供电，所述第三供电模块10-5为电暖器本体10-4供电的供电回路中串接有加热开关10-9。

如图5所示，本实施例中，所述第一温控开关模块10-1和第二温控开关模块10-8均MAX650X温控开关模块，所述第一温控开关模块10-1包括第一中间继电器KS1，所述第二温控开关模块10-8包括第二中间继电器KS2，所述电暖器本体10-4包括第一加热丝RS1、第二加热丝RS2和第三加热丝RS3，所述第一供电模块11-5、第二供电模块12-5和第三供电模块10-5均为220V电源模块。

如图5所示，本实施例中，所述加热开关10-9为开关S，所述第三供电模块10-5的正极与开关S的一端连接，所述开关S的另一端分三路，一路与第一加热丝RS1的一端连接，另一路与第二加热丝RS2的一端连接，第三路与第三加热丝RS3的一端连接；所述第一加热丝RS1的另一端与第一中间继电器KS1的常开触点的一端连接，所述第二加热丝RS2的另一端与第二中间继电器KS2的常开触点的一端连接，所述第一中间继电器KS1的常开触点的另一端、所述第二中间继电器KS2的常开触点的另一端和第三加热丝RS3的另一端均与第三供电模块10-5的负极连接。

本实施例中，所述第一电压转换模块11-8、第二电压转换模块12-10和第三电压转换模块10-10均包括降压器和与所述降压器输出端相接的稳压模块。

本实施例中，所述加水模块包括为加湿器本体12-4加水的加水管12-9和设置在加水管12-9上的电磁阀12-8，所述电磁阀12-8由PLC模块1进行控制且其与PLC模块1连接。

本实施例中，所述净化器本体11-4内设置双层滤网，所述双层滤网为外层滤网和内层竹炭滤网。

本实施例中，所述净化器模块11还包括第一触摸屏11-1，所述加湿器模块12还包括第二触摸屏12-1，所述电暖器模块10还包括第三触摸屏10-11，所述第一触摸屏11-1、第二触摸屏12-1和第三触摸屏10-11均与PLC模块1相接。

本实用新型使用时，当需要进行净化器模块11的实训时，学生将计时模块11-7、PM2.5传感器11-6和直流无刷电动机驱动器11-2与PLC模块1连接之后，再将直流无刷电动机驱动器11-2和直流无刷电机11-3连接；然后将第一电源模块11-5与净化器本体11-4和第一电压转化模块11-8连接，最后将第一电压转化模块11-8与计时模块11-7和PM2.5传感器11-6连接；连接完毕之后，第二图像采集模块3对净化器模块11的接线图像进行采集并发送至PLC模块1，PLC模块1将接收到的净化器模块11的接线图像通过通信模块9发送至监控计算机8，教学老师通过净化器模块11的接线图像查看学生实训的接线，当教学老师确认学生实训接线无误后，教学老师通过监控计算机8发送至指令至PLC模块1，PLC模块1控制第二指示灯6亮进行提醒，学生能进行PLC模块1对净化器模块11控制过程的操作，安全性高，且减少实训装置的损害；

PLC模块1进入运行状态，PM2.5传感器11-6对实验室的PM2.5颗粒浓度进行检测，当PM2.5传感器11-6检测到的PM2.5颗粒浓度大于通过第一触摸屏11-1预先设定的PM2.5颗粒浓度设定值时，操作净化开关11-9关闭，净化器本体11-4工作，同时，PLC模块1通过直流无刷电机驱动器11-2控制直流无刷电机11-3转动，直流无刷电机11-3转动开始吸入污染空气至净化器本体11-4内，以实现净化空气；同时，计时模块11-7对净化器本体11-4的工作时间进行统计，当净化器本体11-4的工作时间达到通过第一触摸屏11-1预先设定的外层滤网设定时间时，PLC模块1控制第一触摸屏11-1提醒更换；当净化器本体11-4的工作时间达到通过第一触摸屏11-1预先设定的内层竹炭滤网设定时间时，PLC模块1控制第一触摸屏11-1提醒更换；当达到计时模块11-7设定的净化时间时，PLC模块1控制第一触摸屏11-1提醒停止净化，操作净化开关11-9打开，净化器本体11-4停止工作；

当需要进行加湿器模块12的实训时，学生将湿度传感器12-7、液位传感器12-6和电动机变频器12-2与PLC模块1连接之后，再将电动机变频器12-2和第一单相异步电动机12-3连接；然后将第二电源模块12-5和加湿器本体12-4与第二电压转化模块12-10连接，最后将第二电压转化模块12-10与湿度传感器12-7和液位传感器12-6连接；连接完毕之后，第三图像采集模块4对加湿器模块12的接线图像进行采集，并发送至PLC模块1，PLC模块1将接收到的加湿器模块12的接线图像通过通信模块9发送至监控计算机8，教学老师通过加湿器模块12的接线图像查看学生实训的接线，当教学老师确认学生实训接线无误后，教学老师通过监控计算机8发送至指令至PLC模块1，PLC模块1控制第三指示灯7亮进行提醒，学生能进行PLC模块1对加湿器模块12控制过程的操作，安全性高，且减少实训装置的损害；

PLC模块1进入运行状态，湿度传感器12-7对实验室的湿度进行检测，当湿度传感器12-7检测到的湿度小于通过第二触摸屏12-1预先设定的湿度设定值时，操作加湿开关12-11关闭，湿器本体12-4开始加湿，同时，PLC模块1通过电动机变频器12-2控制第一单相异步电动机12-3转动，第一单相异步电动机12-3转动对加湿器本体12-4内水搅拌加速雾化；同时，液位传感器12-7对加湿器本体12-4内的液位进行检测，当加湿器本体12-4内的液位小于通过第二触摸屏12-1预先设定的低液位设定值时，PLC模块1控制第一触摸屏12-9提醒加水，PLC模块1控制电磁阀12-8闭合，加水管12-9为加湿器本体12-4内加水，直至加湿器本体12-4内的液位达到通过第一触摸屏12-9预先设定的高液位设定值时，PLC模块1控制电磁阀12-8打开，停止加水；当湿度传感器12-7检测到的湿度符合通过第二触摸屏12-1预先设定的湿度设定值时，PLC模块1控制第二触摸屏12-11提醒停止加湿，操作加湿开关12-11打开，湿器本体12-4停止加湿。

当需要进行电暖器模块10的实训时，学生将温度传感器10-7、转速传感器10-6和电子调速器10-2与PLC模块1连接之后，再将电子调速器10-2和第二单相异步电动机10-3连接；然后将第三电源模块10-5、加热开关10-9和电暖器本体10-4连接，以及第三电源模块10-5与第三电压转化模块10-10连接，最后将第三电压转化模块10-10与温度传感器10-7和转速传感器10-6连接；连接完毕之后，第一图像采集模块2对电暖器模块10的接线图像进行采集，并发送至PLC模块1，PLC模块1将接收到的电暖器模块10的接线图像通过通信模块9发送至监控计算机8，教学老师通过电暖器模块10的接线图像查看学生实训的接线，当教学老师确认学生实训接线无误后，教学老师通过监控计算机8发送至指令至PLC模块1，PLC模块1控制第一指示灯5亮进行提醒，学生能进行PLC模块1对电暖器模块10控制过程的操作，安全性高，且减少实训装置的损害；

PLC模块1进入运行状态，温度传感器10-7对实验室的温度进行检测，当温度传感器10-7检测到的温度小于通过第三触摸屏10-11预先设定的加热设定值(15℃)时，操作加热开关10-9关闭，电暖器本体10-4中第三加热丝RS3开始加热，且PLC模块1通过电子调速器10-2控制第二单相异步电动机10-3转动，第二单相异步电动机10-3转动加快热量的散发；当实验室的温度低于通过第三触摸屏10-11预先设定的低温度设定值(10℃)时，第一温控开关模块10-1的第一中间继电器KS1的常开触点闭合，第一加热丝RS1也开始加热；当实验室的温度低于通过第三触摸屏10-11预先设定的较低温度设定值(5℃)时，第二温控开关模块10-8的第二中间继电器KS2的常开触点闭合，第二加热丝RS2也开始加热，以使电暖器本体10-4快速加热；当实验室的温度大于较低温度设定值(5℃)且小于低温度设定值(10℃)时，第二温控开关模块10-8的第二中间继电器KS2的常开触点断开；当实验室的温度大于低温度设定值(10℃)且小于加热设定值(15℃)时，第一温控开关模块10-1的第一中间继电器KS1的常开触点断开；当实验室的温度大于加热设定值(15℃)使，PLC模块1控制第三触摸屏10-11提醒停止加热，操作加热开关10-9打开；PLC模块1通过电子调速器10-2对第二单相异步电动机10-3的转动速度进行调节，通过第二单相异步电动机10-3的转动加快电暖器本体10-4产生的热量的发散从而实现快速的改善环境温度的目的。本实用新型通过设置电暖器模块10、净化器模块11和加湿器模块12，将现代家庭常用的电暖器、净化器和加湿器三个小型家电作为控制对象，展示PLC在智能家居领域的应用，较好地理解PLC的控制过程，更贴近生活，便于学生更好地理解与学习PLC应用知识，安全性高，且减少实训装置的损害，实用性强。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。