一种可升降双系统模块化控制实训装置的制作方法

本实用新型涉及实训装置领域，尤其涉及一种可升降双系统模块化控制实训装置。

背景技术：

控制实训装置是用于控制生产线各工作单元，包括上料站、清洗烘干站、冲压站、码垛站、视觉站、组装站、存储站以及皮带站等；

现有的实训装置和自动化类无关联，通常是对硬件模块进行组合来完成自动化类实训教学，重复建设，实训设备利用率低；现有的双系统控制装置无法自由切换，供电系统对双系统控制装置无法独立供电，只能同时通断电；系统切换时，需要重新布线才可以实现，系统化程度低；此外，控制实训装置的控制模块通常摆在桌体的台面上，台面混乱；不使用时，也长期暴露在装置外部，容易损坏；其次，控制部分及显示屏不可升降，在教师讲解实验时，易挡学生的视线，不太适用于教学；

鉴于此，为克服上述缺陷，提供一种可升降双系统模块化控制实训装置成为本领域亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了提供一种可升降双系统模块化控制实训装置，双系统自由切换、自主性及灵活性强，教学场景适用性强。

为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案为：包括壳体、盖板、升降机、控制台和升降显示屏；壳体内部中空，上表面开设有控制台孔和显示屏孔；升降机设于壳体内，控制台设于升降机顶端，控制台与控制台孔位置对应且控制台可在控制台孔中升降，升降显示屏与显示屏孔位置对应且升降显示屏可在显示屏孔中升降；盖板一侧连接于壳体且盖板可相对于控制台孔开合；

所述控制台包括用于控制被控对象的双系统控制模块、用于人机交互的触控屏、用于给双系统控制模块和触控屏提供工作电压的电源模块；其中，双系统控制模块包括切换开关、继电器、第一plc控制器和第二plc控制器；其中，第一plc控制器和第二plc控制器的信号输入端用于连接被控对象的输出端，第一plc控制器和第二plc控制器的信号输出端用于连接被控对象的信号输入端；切换开关的输入端连接于电源模块的输出端，继电器的线圈接线端连接于切换开关的输出端，继电器的公共端连接于电源模块的输出端，继电器的常闭触点连接于第一plc控制器电源端，继电器的常开触点连接于第二plc控制器电源端；触控屏的电源端连接于电源模块的输出端，触控屏的信号端连接于第一plc控制器和第二plc控制器的串行接口。

按以上方案，所述第一plc控制器为三菱fx5u-64mt控制器，内部为三菱系统；所述第二plc控制器为西门子s7-1200-dc/dc/dc控制器，为西门子系统，第二plc控制器内部cpu为1215c，内部通信模块为sm1223；

按以上方案，所述电源模块包括电源控制模块和第一开关电源；电源控制模块输入端外接交流电，电源控制模块输出端连接于第一开关电源输入端，电源控制模块用于控制第一开关电源的通断，第一开关电源用于将交流电电压转换成直流电后供给双系统控制模块；所述电源控制模块包括第二开关电源、交流接触器、电源开关和急停开关；第二开关电源的输入端外接交流电，第二开关电源的输出端串联电源开关和急停开关后连接于交流接触器的线圈接线端，交流接触器的输入端外接交流电，交流接触器的输出端连接于第一开关电源输入端；电源开关用于控制第一开关电源和交流接触器之间的通断来控制交流接触器开合从而控制第一开关电源是否工作，第二开关电源工作，电源开关闭合且急停开关不工作时，第二开关电源为交流接触器提供吸合电源，交流接触器吸合后，第一开关电源开始工作；电源开关断开或急停开关不工作时，第二开关电源无法为交流接触器提供吸合电源，交流接触器不吸合，第一开关电源不工作；急停开关当发生紧急情况的时候可以通过快速按下急停开关来达到保护的措施；优选的，电源模块输入端还设有漏电保护开关，为整个实训装置电源的总保护措施。

按以上方案，所述装置还包括输入端子排和输出端子排，输入端子排连接于第一plc控制器和第二plc控制器的信号输入端，输出端子排连接于第一plc控制器和第二plc控制器的信号输出端；输出端子排用于连接被控对象，用于获取输入信号或发送输出信号；输入端子排和输出端子排实现了被控对象和控制实训装置的全部信号连线，若更换被控对象，只需将待测对象的信号线连接至输入端子排和输出端子排即可，替代了原有的控制装置和被控对象之间的固定连接，更换方便。

按以上方案，所述升降机为电动升降机，包括升降柱和用于控制升降柱升降的升降开关和无线遥控；升降柱设于壳体内部，控制台安装于升降柱顶端，升降开关设于壳体一侧；采用有线和无线方式对升降柱的升降高度进行控制，实现控制台的升降；优选的，所述升降机采用的是益港科技有限公司生产的型号为sl-360的电动升降机；该电动升降机的规格为电动升降3节，升降高度为360-830mm，符合控制台的升降需求；该电动升降机为双控结构，可通过设于壳体一侧的升降开关对升降柱进行控制，也可通过无线遥控的方式对升降柱进行控制。

按以上方案，所述升降显示屏为讯维公司生产的型号为xw-sj021液晶升降器；该液晶升降器集成了显示屏及显示屏的升降结构，升降控制方式为rs485/无线315，运行平稳；当使用显示屏时，隐藏在壳体内部的显示屏从壳体内部升到壳体上表面，不使用显示屏时，显示屏下降，再次隐藏在壳体内。

按以上方案，所述装置还包括竖直设于壳体内的伸缩杆，伸缩杆包括中空的杆套和位于杆套内且可相对于杆套上下移动的杆体，杆套底端安装于壳体内侧底部，盖板一侧转动连接于杆体顶端，盖板和杆体顶端可通过活页连接；需将控制台升起时，盖板水平盖设于控制台孔上时，伸缩杆为伸展状态，盖板与伸缩杆未连接的一侧被提起使盖板竖起与伸缩杆同为竖直状态，将盖板下沉，位于盖板下方的杆体缩进杆套中，此时盖板置于壳体中，盖板无需盖设于控制台孔上时，通过伸缩杆，盖板可置于壳体内部，不占用空间。

按以上方案，所述壳体靠近显示屏的一侧的侧壁为后开门机构，设有柜门；对控制台内部的控制程序进行编写或将控制程序导入控制台时需使用到计算机，壳体设有柜门，方便计算机主机的放置，进一步的，柜门设于壳体靠近显示屏的一侧，而操作者通常是位于控制台一侧远离显示屏的位置，操作者不会无意情况下踢开柜门，不易触碰到计算机主机，防止故障的发生。

按以上方案，所述装置还包括位于壳体上表面的电脑桌面开关，由金河田公司生产，所述电脑桌面开关上设有主机电源按键和usb传输接口；使用电脑主机时，电脑桌面开关用于连接主机，无需打开柜门即可对主机电源进行操控。

进一步的，所述装置还包括置物槽，所述置物槽一端开口，开口端设于壳体侧壁靠近升降柱的一侧，置物槽另一端向壳体内延伸；使用计算机进行编程时需用到键盘等配件，置物槽可用于放置配件。

本实用新型具有如下有益效果：本实用新型两个plc控制器集成在实训装置中，由切换开关和继电器对双系统自由切换，系统化程度高，系统切换时，无需重新布线；学生可以学习不同主流品牌的plc控制器，满足专业课程前导后续课程的要求，本实用新型的双控制系统，均可实现被控对象工作单元的控制，学习过程中可根据培养需求选择不同的学习系统，实训装置的自主性、灵活性强，利用率高，教学实训适用性强；进一步的，升降显示屏和控制台不是一体升降，两者为分开的升降控制，通常情况下，若不对控制台进行程序编写或程序导入时，无需使用显示屏，此时只需要将控制台升起而升降显示器无需升起，不占壳体上表面空间，进一步保证实训装置台面的整洁性；若教师对控制台操作进行讲解时，学生可全方位看到控制台，也不会造成遮挡情况，显示屏采用的是升降显示屏，控制台也通过升降机实现升降，也为可升降形式，控制台和显示屏可以在需要时升上来，不使用的时候可将将显示屏和控制台置于壳体内部，下沉时不挡学生视线，实训操作往往是需要老师先讲解，学生在不操作听老师讲课时实训装置可作为课桌，无需从普通教师更换至实训教师，更适用于与教学场景；盖上盖板使控制台防尘且不易损坏，增加装置的使用寿命，保证台面的整洁性。

附图说明

图1为本实用新型实施例整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例整体结构后侧示意图；

图3为本实施例侧部示意图；

图4为图3沿a-a去除壳体上壁的剖视结构示意图；

图5为图3沿b-b去除壳体上壁及控制台的剖视结构示意图；

图6为本实施例中控制台的结构框图；

图7为本实用新型实施例的整体电路原理图；

图8为本实施例中第一plc控制器的电路原理图；

图9为本实施例中第二plc控制器的电路原理图；

附图标记：

1、壳体；101、控制台孔；102、显示屏孔；103、柜门；2、盖板；201、把手；3、升降机；301、升降柱；302、升降开关；4、控制台；401、切换开关；402、继电器；403、第一plc控制器；404、第二plc控制器；405、电源模块；4051、电源控制模块；4052、第一开关电源；406、触控屏；407、输入端子排；408、输出端子排；409、pnp转npn信号转换器；5、升降显示屏；6、伸缩杆；601、杆套；602、杆体；7、置物槽；8、电脑桌面开关。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如本文所用的词语“示例性”或“说明性”表示用作示例、例子或说明。在本文中描述为“示例性”或“说明性”的任何实施方式未必理解为相对于其它实施方式是优选的或有利的。下文所描述的所有实施方式是示例性实施方式，提供这些示例性实施方式是为了使得本领域技术人员做出和使用本公开的实施例并且预期并不限制本公开的范围，本公开的范围由权利要求限定。在其它实施方式中，详细地描述了熟知的特征和方法以便不混淆本实用新型。出于本文描述的目的，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”和其衍生词将与如图1定向的实用新型有关。而且，并无意图受到前文的技术领域、背景技术、发明内容或下文的详细描述中给出的任何明示或暗示的理论限制。还应了解在附图中示出和在下文的说明书中描述的具体装置和过程是在所附权利要求中限定的实用新型构思的简单示例性实施例。因此，与本文所公开的实施例相关的具体尺寸和其他物理特征不应被理解为限制性的，除非权利要求书另作明确地陈述。

参阅图1至图9，本实用新型为一种可升降双系统模块化控制实训装置，包括壳体1、盖板2、升降机3、控制台4和升降显示屏5；壳体1内部中空，上表面开设有控制台孔101和显示屏孔102；升降机3设于壳体1内，控制台4设于升降机3顶端，控制台4与控制台孔101位置对应且控制台4可在控制台孔101中升降，升降显示屏5与显示屏孔102位置对应且升降显示屏5可在显示屏孔102中升降；盖板2一侧连接于壳体1且盖板2可相对于控制台孔101开合；壳体1底部设有滚轮，方便移动。

结合图1至图5，规定图1中箭头f所指方向为前侧，盖板2前侧上表面设有把手201；控制台孔101位于壳体1上表面前部，显示屏孔102位于壳体1上表面后部，壳体1的后侧壁还设有柜门103，对控制台4内部的控制程序进行编写或将控制程序导入控制台4时需使用到计算机，壳体1的柜门103，方便计算机主机的放置，柜门103设于壳体1后侧，而操作者通常是位于壳体1前侧，操作者与柜门103为异侧位置，操作者不会无意情况下踢开柜门103，不易触碰到计算机主机及接线，防止故障的发生；实训装置还设有置物槽7，置物槽7一端开口，开口端设于壳体1前侧，置物槽7另一端向壳体1内部延伸，操作者可以很方便的从置物槽7中取放物品。

升降机3为电动升降机，本实施例中的升降机3采用的是益港科技有限公司生产的型号为sl-360的电动升降机，包括升降柱301和用于控制升降柱301升降的升降开关302和无线遥控；升降柱301设于壳体1内部，控制台4安装于升降柱301顶端，升降开关302设于壳体1前侧；该电动升降机3的规格为电动升降3节，升降高度为360-830mm，符合控制台4的升降需求；该电动升降机3为双控结构，可通过设于壳体1一侧的升降开关302对升降柱301进行控制，也可通过无线遥控的方式对升降柱301进行控制。

升降显示屏5为讯维公司生产的型号为xw-sj021液晶升降器；该液晶升降器集成了显示屏及显示屏的升降结构，升降控制方式为rs485/无线315，运行平稳；当使用显示屏时，隐藏在壳体1内部的显示屏从壳体1内部升到壳体1上表面，不使用显示屏时，显示屏下降，再次隐藏在壳体1内。

本实用新型还包括竖直设于壳体1内的伸缩杆6，伸缩杆6包括中空的杆套601和位于杆套601内且可相对于杆套601上下移动的杆体602，杆套601底端安装于壳体1内侧底部，盖板2后侧转动连接于杆体602顶端，盖板2和杆体602顶端可通过活页连接；需将控制台4升起时，盖板2水平盖设于控制台孔101上时，伸缩杆6为伸展状态，盖板2前侧的把手201被提起使盖板2竖起与伸缩杆6同为竖直状态，将盖板2下沉，位于盖板2下方的杆体602缩进杆套601中，此时盖板2置于壳体1中，盖板2无需盖设于控制台孔101上时，通过伸缩杆6，盖板2可置于壳体1内部，不占用空间。

结合图6至图9，控制台4包括用于控制被控对象的双系统控制模块、用于人机交互的触控屏406、用于给双系统控制模块和触控屏406提供工作电压的电源模块405、连接于双系统控制模块信号输入端的输入端子排407和连接于双系统控制模块信号输出端的输出端子排408；

结合图6和图7，电源模块405包括电源控制模块4051和第一开关电源4052；电源控制模块4051输入端外接交流电，电源控制模块4051输入端设有漏电保护开关，电源控制模块4051输出端连接于第一开关电源4052输入端，电源控制模块4051用于控制第一开关电源4052的通断；电源控制模块4051包括第二开关电源、交流接触器、电源开关和急停开关；第二开关电源的输入端连接漏电保护开关后外接交流电，第二开关电源的输出端串联电源开关和急停开关后连接于交流接触器的线圈接线端，急停开关按下时断路，松开时为通路，交流接触器的输入端连接漏电保护开关后外接交流电，交流接触器的输出端连接于第一开关电源4052输入端；第一开关电源4052用于将220v交流电电压转换成24v直流电后供给双系统控制模块；

本实施例中，第一开关电源4052采用明纬(广州)电子有限公司生产的型号为lrs-350-24的开关电源，第二开关电源采用明纬(广州)电子有限公司生产的型号为hdr-15-24的开关电源，交流接触器由施耐德公司生产，型号为lp1k0910bd。

结合图7至图9，双系统控制模块包括切换开关401、继电器402、第一plc控制器403和第二plc控制器404；其中，第一plc控制器403和第二plc控制器404的信号输入端通过输入端子排407连接于被控对象的输出端，第一plc控制器403和第二plc控制器404的信号输出端通过输出端子排408连接于被控对象的信号输入端；切换开关401的输入端连接于第一开关电源4052的输出端，继电器402的线圈接线端连接于切换开关401的输出端，继电器402的公共端连接于第一开关电源4052的输出端，继电器402的常闭触点连接于第一plc控制器403电源端，继电器402的常开触点连接于第二plc控制器404电源端；第一开关电源4052的输出端还设有保险丝fr1。

本实施例中，继电器402为施耐德rxm4lb2bd型号的继电器402；第一plc控制器403为三菱fx5u-64mt控制器，第二plc控制器404为西门子s7-1200-dc/dc/dc控制器，第二plc控制器404内部cpu为1215c，内部通信模块为sm1223。三菱fx5u-64mt控制器输出电平是低电平，而西门子s7-1200-dc/dc/dc控制器输出电平是高电平，因此需进行高低电平转换，装置还包括连接于第二plc控制器404即西门子s7-1200-dc/dc/dc控制器的信号输出端的pnp转npn信号转换器409，pnp转npn信号转换器409为泽鹏工控生产的型号为zp_np04hs的plc脉冲信号转换器。

本实施例的控制台4还包括触控屏406，触控屏406的信号端通过232通讯线与第一plc控制器403和第二plc控制器404的串行接口连接；第二触控屏406的电源端连接于第一开关电源4052输出端，触控屏406采用深圳昆仑通态科技有限责任公司生产的tpc1061hn触控屏406；第一开关电源4052输出端还连接有用于判断第一开关电源4052是否工作的电源指示灯。

本实施例的工作过程为：

若需对双系统控制模块进行编程或导入程序至双系统控制模块，本实施例需与另设的计算机主机结合，将另设的计算机主机置于壳体1内且电连接于升降显示屏5和电脑桌面开关8，计算机主机、升降显示屏5和电脑桌面开关8均为现有产品，其连接方式只需按对应通讯接口连接即可；提起盖板2的把手201，将盖板2收入壳体1内部，通过升降开关302或无线遥控的方式升起控制台4和升降显示屏5，第一plc控制器403和第二plc控制器404的以太网口和计算机主机连接；若无需对双系统控制模块进行编程或导入程序至双系统控制模块，则只需升起控制台4即可；

电源模块405的起始端从漏电保护开关开始，接通交流电后，第二开关电源工作，电源开关sb1拨到右边闭合，松开急停开关，第二开关电源开始为交流接触器km1提供吸合电源，交流接触器km1吸合后，第一开关电源4052开始工作，电源指示灯点亮，触控屏406开始工作；

第一开关电源4052开始工作后，系统切换开关401拨到左边，切换开关401为断开状态，继电器402ka1不得电，常闭触点接通，常开触点断开，三菱fx5u-64mt控制器电源端接通，西门子s7-1200-dc/dc/dc控制器电源端未接通，三菱系统工作，西门子系统停止工作；切换开关401拨到右边，切换开关401为闭合状态，继电器402得电，常开触点接通，常闭触点断开，西门子s7-1200-dc/dc/dc控制器电源端接通，三菱fx5u-64mt控制器电源端未接通，西门子系统工作，三菱系统停止工作，实现了双系统的切换；plc控制器的电源端接收plc控制器的工作电压和模拟量信号电压。

双系统切换过程中电源部分及模拟量信号由继电器402动、静触点实现切换，高速脉冲因为有频率等性能要求，又因为三菱系统的本体plc输出电平是低电平，而西门子系统本体plc的输出电平是高电平，西门子系统向三菱系统切换时，西门子s7-1200-dc/dc/dc控制器的信号输出端的pnp转npn信号转换器409实现了高电平至低电平的转换；其余输入输出信号电路，直接短接处理，实现高低电平转换，完成高电平转低电平过程；

双系统控制模块的输出信号传输到输出端子排408，通过连接线传送到被控对象侧端子排；输入信号由被控对象的传感器通过连接线传送到双系统控制装置侧的输入端子排407，分别传送到三菱系统和西门子系统，完成信号传输的整个工作过程。

以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。