一种电气二次控制系统实训装置的制作方法

本实用新型涉及一种电气控制实训平台，具体是一种电气二次控制系统实训装置。

背景技术：

电气控制系统是水电行业控制机组及其辅助设备等重要设备最常见的控制技术，对水轮发电机组运行和控制中起着非常重要的作用，也是自动化控制水平的综合体现。但是在日常设备维护与检修工作中经常会遇到一些不可能立即解决的或者无法查明原因的故障，需要设备管理人员和维护人员在非机组控制系统中临时搭建控制系统以便模拟故障复现和测试自动化元器件功能。另外，电气控制实训平台也是公司培养青年员工实际操作能力的工具之一，因此电气控制实训平台是水电行业人员设备维护和实训操作的必备工具。

目前，国内大多数大中型水力发电厂没有配置专门的电气控制实训平台，而是维护人员临时根据需要搭建控制系统，这种方式在表面上能够实现某些特定的简单的功能，达到初步测试的目的，但实际上还是存在一定的局限性和缺点：

(1)：临时组装元器件形成的控制回路，其控制系统设计不规范和考虑不周全容易形成短路，出现设备损坏或人员受伤等风险，存在一定的安全隐患。

(2)：由于被测试元件多元化和故障现象多样化，需要搭建不同的仿真平台，将会出现五花八门的控制系统，使用不方便，导致控制系统仿真平台多样化和不标准，对管理工作带来不便。

(3)：当设备出现故障后需要临时搭建，每一次测试完成后需要人工拆解元器件和接线，公共资源得不到合理的利用，浪费物资，费时费力，成本高，资源浪费。

(4)：青年员工技能培训中存在手段单一，效果不明显，缺乏实际操作平台，缺乏系统性和全面性。提升青年员工技能水平，需要模块式电气控制实训装置。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种设计可靠，功能齐全，结构节凑，操作方便的、具有现代化自动控制技术的电气二次控制系统实训装置。

本实用新型采取的技术方案为：

一种电气二次控制系统实训装置，包括柜门门板、柜体，所述柜门门板表面分为五个功能区：仪表盘区、指示灯区、数显区、触摸屏区、操作区；

所述仪表盘区设有电压表、电流表、转速表、开度表、功率表；

所述指示灯区设有绿色指示灯、红色指示灯区；

所述数显区设有多个数显仪，用于用数字的形式直观地显示各种模拟量输出值；

所述触摸屏区包括触摸屏，用于显示和记录各种事件和数据，触摸屏通过通讯模块与plc控制器连接；

所述操作区设有绿色按钮、红色按钮、切换把手；

所述柜体内部的安装板分为五个功能区：供电电源区、plc安装区、接线端子区、继电器区、被控对象区。

所述柜体由柜体上板、柜体下板、柜体左板、柜体右板组成，柜体上板上设计有提手，柜体上板的左上角有开孔便于接入电源插头的电源线，柜体左板、柜体右板的中间部分设有散热孔，柜体左板设有挂钩，柜体右板与柜门门板通过铰链连接，并做有接地线。

所述柜体内部的五个功能区，每个区域内均安装有导轨，所述导轨用螺丝固定在安装板上，每个区间上下面各设计有线槽，以便于布置接线电线。

所述供电电源区设有空开、整流桥v1、整流桥v2、电源转换模块sp1、电源综合模块ss1、电源综合模块ss2、dc24v电源端子排a、dc24v电源端子排b、dc220v端子排、调试电源插座；一路交流电源和一路直流电源分别经过整流桥v1、整流桥v2后进入电源转换模块sp1进行dc220v转dc24v，然后分两路分别进入电源综合模块ss1、电源综合模块ss2，电源综合模块ss1、电源综合模块ss2分别经过前端空开qf4、qf5后进入dc24v电源端子排a、dc24v电源端子排b。

所述plc安装区设有plc底板，plc底板上安装cpu模块、plc电源模块、数字量模块、模拟量模块、通讯模块、中断量模块，plc底板设有plc底板接地端；所述plc电源模块用来单独给plc底板供电，进而给plc底板上的其他模块供电；cpu模块通过通讯端口与外部pc机通讯连接。

所述接线端子区设有di专用端子接线模块、do专用端子接线模块、ai专用端子接线模块、ao专用端子接线模块；每一个端子接线模块能够单独供电，其前端设置有独立的空开。

所述继电器区包括上排继电器、下排继电器，上排继电器、下排继电器均包括多个继电器模块，所有继电器模块电源公共端短接。

所述被控对象区包括一个微型风扇、第一微型电动机、第二微型电动机、电磁阀、第一行程开关、第二行程开关、多个传感器；其中，多个传感器安装在传感器支架上，传感器支架上设有传感器安装孔、传感器固定孔，传感器支架和其他被控对象均安装在柜体下板。

与现有技术相比，本实用新型一种电气二次控制系统实训装置的有益效果是：

1：本实用新型采用模块式的功能分区设计，具有很强的系统设计灵活性，与自动控制技术发展相比，该装置具有很强的适应性，绝不会淘汰，操作者可以自由接线设计各种控制系统，只需在该装置接线端子区内更改接线方式即可，避免了重复拆卸电气元器件，延长了元器件寿命，省时省力，提高工作效率，降低实训操作成本。

2：本实用新型可以有效地帮助操作人员提高实际操作能力和故障判断分析能力，使得操作员在真实的环境中提高熟练程度，提高了安全系数。

3：本实用新型结构简单，携带方便设计合理，功能齐全，可靠性高、成本廉价，可为水电行业提供在线校验传感器、模拟过程控制和故障诊断分析的实训平台，同时根据实际需要可以更换被控制对象以及其他plc模块等，可以实现电气二次控制系统的各种功能，能够满足各个工种的电气控制系统的过程控制和监视。

4：本实用新型是基于现代自动控制技术设计的电气二次控制系统，是以plc控制器为核心，集多种控制对象、数据显示、远程控制、故障报警等一体的现代化的电气二次控制系统实训装置。到目前为止，该装置是国内最先进、最完善的自动化控制系统。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型柜门门板设计示意图；

图3为本实用新型柜门门板正面元器件布置示意图；

图4为本实用新型柜门门板反面元器件布置示意图；

图5为本实用新型柜体内侧元器件布置示意图；

图6为本实用新型供电电源区电源结构示意图；

图7为本实用新型plc安装区安装示意图；

图8（1）为本实用新型接线端子区示意图一；

图8（2）为本实用新型接线端子区示意图二；

图8（3）为本实用新型接线端子区示意图三；

图8（4）为本实用新型接线端子区示意图四。

图9（1）为本实用新型继电器区接线示意图一；

图9（2）为本实用新型继电器区接线示意图二。

图10为本实用新型传感器支架示意图。

其中：

1-仪表盘区；

2-指示灯区，201-绿色指示灯区，202-红色指示灯区；

3-数显区；

4-触摸屏区；

5-操作区，501-绿色按钮，502-红色按钮，503-切换把手；

6-门锁；

7-柜门门板；

8-导轨；

9-线槽；

10-安装板；

11-供电电压区，1101-qf1被控对象空开，1102-qf2交流220v电源，1103-qf3直流220v电源，1104-整流桥v1，1105--整流桥v2，1106--电源转换模块sp1，1107--电源综合模块ss1，1108--电源综合模块ss2，1109-qf4dc24v电源a排空开，1110-qf5dc24v电源b排空开；

12-plc安装区，1201-plc电源模块，12011-通讯端口，1202-cpu模块，1203-通讯模块，1204-di第一模块，1205-di第二模块，1206-do模块；12061-do第一模块，12062-do第二模块，1207-ai模块，1208-ao模块，1209-扩展空槽；

13-接线端子区，1301-di专用端子接线模块，1302-do专用端子接线模块，1303-ai专用端子接线模块，1304-ao专用端子接线模块；

14-继电器区，1401-上排继电器，1402-下排继电器；

15-被控对象区，1501第一传感器，1502-第二传感器、1503-第三传感器，1504-第四传感器；1505-第一行程开关；1506-第二行程开关，1507-电磁阀，1508-第一微型电动机；1509第二微型电动机，1510微型风扇；

16-plc底板；

17-pc机；

18-plc底板接地端；

19-柜体，1901-柜体上板，1902-柜体下板，1903-柜体左板，1904-柜体右板；

20-传感器支架；

21传感器安装孔；

22.1-传感器支架固定孔；

22-接地线；

23-铰链；

24-dc24v电源端子排a；

25-dc24v电源端子排b；

26-调试电源插座；

27-dc220v端子排；

28-空开；

29-触摸屏；

30电源插头；

31-散热孔；

32-提手；

33-挂钩。

具体实施方式

实施例：

如图1所示，一种电气二次控制系统实训装置，包括柜门门板7、柜体19，柜门门板7表面上镶嵌有各种仪表、指示灯和触摸屏等，主要分为五个功能区：仪表盘区1、指示灯区2、数显区3、触摸屏区4和操作区5。所述仪表盘区1设计有五个指针式仪表，包括电压表、电流表、转速表、开度表和功率表等仪表，所述仪表以指针指示的方式显示plc输出的各种模拟量。

所述指示灯区2包括绿色指示灯201和红色指示灯202，其中，包括正常指示、故障指示灯和蜂鸣报警指示灯，以区分不同的故障和指示状态。

所述数显区3设计有六个数显仪，数显仪与各类传感器、变送器配合使用，数字显示仪可对温度、压力、液位、流量等电气过程控制参数进行测量、显示、报警控制、变送输出、数据采集及通讯，用数字的形式直观地显示各种模拟量输出值。

所述触摸屏区4设计有一个16寸触摸屏，以显示和记录各种事件和数据，同时与通讯模块通讯连接，参与plc控制。

所述操作区5分为绿色按钮501、红色按钮502和切换把手503，按钮具有带灯显示功能，有机结合可以实现启动/停止、正传/反转、加载/卸载、前进/后退、增速/减速等功能，通过切换把手503也可以实现手动/自动切换等功能，以实现不同控制对象的各种模式下的控制功能。

所述柜体9由柜体上板1901、柜体下板1902、柜体左板1903和柜体右板1904组成，其中，柜体上板1901上设计有提手32，便于移动和携带该装置，柜体上板1901的左上角有开孔便于接入电源插头30的电源线，供装置供电；柜体内部产生的热能通过柜体左板1903和柜体右板1904的中间部分设计的散热孔31排出，以便于降低柜体温度，保证电器元器件寿命和正常运行；电源插头30的电源线通过柜体左板1903设计的挂钩33进行收纳；柜体右板1904与柜门门板7通过铰链23连接，并做有接地线22。

所述柜体9的内部区域主要分为五个功能区：供电电源区11、plc安装区12、接线端子区13、继电器区14和被控对象区15。供电电源区11、plc安装区12、接线端子区13、继电器区14上的设备均安装在柜体9的安装板10上，每个区域内均安装有导轨8，其导轨8用螺丝固定在安装板10上，每个区间上下面各设计有线槽9，以便于布置接线电线。

所述供电电源区11设计有空开28、整流桥v1/v2、电源转换模块sp1、电源综合模块ss1/ss2、dc24v电源端子排a、dc24v电源端子排b、dc220v端子排27以及调试电源插座26。该区域主要是通过以上元器件实现电源冗余功能和电源转换功能。如图6所示，提供的一路交流电源和一路直流电源分别经过整流桥v1/v2后进入电源转换模sp1块进行dc220v转dc24v，然后分两路分别进入电源综合模块ss1/ss2，分别经过前端空开后进入dc24v电源端子排a和dc24v电源端子排b，在此可以对其用电设备进行负载电源分配。

所述plc安装区12的各种模块均安装在安装板10上，该区域设计有plc底板16、plc电源模块1201、cpu模块1202、通讯模块1203、di模块、do模块、ai模块、ao模块、扩展空槽1209等。

plc底板16上适合安装各种型号的cpu模块、电源模块、数字量模块、模拟量模块、通讯模块、中断量模块等plc模块，其前端必须依次安装一块plc电源模块1201、一块cpu模块1202和一块通讯模块1203，此后可以安装若干块其他模块，其他模块根据实际需要可以增减。所述plc底板16用来安装各种plc模块，而且用plc底板接地端18必须可靠接地。所述plc电源模块1201可以用来单独给plc底板供电，进而给plc底板16上的其他模块供电。所述cpu模块1202是plc控制器的核心部件，cpu模块1202通过通讯端口12011可以与外部pc机17通讯连接。所述通讯模块1203可以与触摸屏28等外部设备之间进行通讯连接，进行数据交换。

所述接线端子区13设计有di专用端子接线模块1301、do专用端子接线模块1302、ai专用端子接线模块1303、ao专用端子接线模块1304。该端子排具有模块化插拔式的特点，拆卸方便，接线灵活。每一个端子排可以单独供电，其前端设置有独立的空开。

所述继电器区14分为上排继电器1401、下排继电器1402，其中，上排继电器1401、下排继电器1402均包括若干个中间继电器、延时间电器、热继电器和交流接触器等，其所有继电器电源公共端短接，以接线方便和共享电源端子，如图9（1）、图9（2）、图10所示。

所述被控对象区15包括一个微型风扇1510、第一微型电动机1508、第二微型电动机1509、一个电磁阀1507、第一行程开关1505、第二微型电动机1506、四个传感器，其中，四个传感器安装在传感器支架20上，传感器支架20上设计有传感器安装孔21、传感器固定孔22.1，传感器支架20和其他被控对象均安装在柜体下板1902。被控对象根据实际需要可以更换其他被控对象，以满足实际需要。

所述触摸屏采用施耐德16寸液晶彩色屏。

所述空开均采用大电流32a空气开关。

所述电源转换模块采用abb生产的电源开关。

所述电源综合模块采用abb生产的ss832电源模块。

所述plc底板采用施耐德140xbp01000plc底板。

所述cpu模块采用施耐德140cpu67260cpu模块。

所述通讯模块采用施耐德140crp93100远程rio模块。

所述plc电源模块采用施耐德140cps21400模块。