一种智能电气教学实训平台的制作方法

1.本实用新型涉及实训教学设备领域，具体而言，涉及一种智能电气教学实训平台。


背景技术：

2.随着工厂企业对生产效率提高的不断追求，自动化设备和技术的更新换代愈加迅速，因此对于具备新型自动化技术人才的需求也更加迫切。通过使用plc自动化教学设备来培训合格的工程技术人才是最直接、最有效的选择。在目前市场上常见的plc自动化教学设备中，普遍存在着以下一些问题：
3.(1)教学设备中所使用的plc或模块组件已经不是当下实际企业生产中所使用的主流产品，难以支撑新型技术的应用和学习。中国发明专利cn201910293314.8公开了一种模块化实训设备，包括控制单元和被控对象单元。其控制单元主体使用的是西门子s7-200系列plc，此系列plc已经处于停产被替代阶段，其功能无法很好的覆盖当前企业中使用的多种技术。
4.(2)通过教学设备，学员在学习中只能掌握基本的抽象的plc使用知识，无法通过设备配合场景对象来直观学习全面的自动化技术。
5.(3)教学设备过高的成本导致在相同预算下采购的数量减少，进而可同时培训的人数减少。庞大的设备也不利于实训室的布置以及日后的灵活调整，过于复杂的结构也增加了初学者的畏难情绪。中国发明专利cn201811589205.2提供一种用于plc实训的教学平台，该平台采用柜体式布局，成本高，占地面积大。
6.(4)教学设备无法提供给学员系统自主设计搭建能力，学员只是在设备所提供的固定实训对象上操作，缺乏能动性，也缺少对学员实际动手安装接线能力的练习，更无法锻炼对自动化控制系统的整体系统设计能力。
7.(5)教学设备没有提供气动元器件，无法实现对当前工业生产中常见的气动控制学习。
8.(6)教学设备没有或者只有一种电机运动控制的方式，如伺服或者变频等，对现实工业生产中所需掌握的电机控制技能覆盖不够。


技术实现要素：

9.本实用新型的主要目的在于提供一种智能电气教学实训平台，以解决现有技术中的问题。
10.一种智能电气教学实训平台，包括实训平台架体和控制单元，控制单元位于实训平台架体的表面，其特征在于，实训平台还包括场景切换组件，控制单元包括plc控制器；场景切换组件包括对象卡槽、对象卡、对象卡操作单元和对象卡演示单元，对象卡槽用于放置对象卡，plc控制器根据对象卡的预设场景实现控制，对象卡操作单元和对象卡演示单元分别和plc控制器电连接，plc控制器可根据对象卡操作单元发出的操作指令对对象卡的预设场景进行控制，对象卡演示单元对plc控制器的控制结果进行演示。
11.进一步的，对象卡的数量为多个，plc控制器可根据不同对象卡对应的预设场景进行控制切换。
12.进一步的，实训平台还包括运动组件和长度测量组件，运动组件在plc控制器的控制下位移，长度测量组件可测量运动组件的位移量。
13.进一步的，运动组件具体包括步进电机、变频电机、第一丝杠滑台、第二丝杠滑台，第一滑块以及第二滑块；步进电机驱动第一滑块在第一丝杠滑台上移动，变频电机驱动第二滑块在第二丝杠滑台上移动。
14.进一步的，实训平台还包括输入组件和监测组件，监测组件可监测输入组件的输入信号。
15.进一步的，输入组件包括触控显示屏和可变滑动电阻器，触控显示屏可对对象卡对应的预设场景进行可视化操作，可变滑动变阻器可改变预设场景下的电压信号输入值，监测组件为用于监测电压信号的电压表。
16.进一步的，实训平台还包括自由搭建区，自由搭建区包括集线盒。
17.进一步的，控制单元上设置有步进电机驱动器和变频器，步进电机驱动器和变频器分别与plc控制器的输入端口相连，步进电机和变频电机分别与plc控制器的输出端口相连。
18.进一步的，实训平台包括工业交换机，工业交换机和plc控制器相连。
19.进一步的，控制单元和自由搭建区包括基板，基板上均匀分布有小孔。
20.通过本实用新型公开的快速拆装机构，能够实现以下技术效果：
21.(1)使用本教学设备，在自动化技术层面上实现教学与现实生产的无缝衔接。
22.(2)通过对象卡的使用，构造出不同的现实/工业情景，方便学员更好的去学习理解不同的plc编程技术。
23.(3)实训平台的设计，提供给学员自己设计并动手实施自动化控制系统的平台，培养学员系统思维能力。
24.(4)气动元器件在实训平台的使用，和不同运控方式的实施，使得实训内容更加贴近工业实际。
25.(5)突出的性价比，简单的安装布置方式，便于成批量的采购和快速的完成实训室建设，加速合格自动化工程人才的培养。
附图说明
26.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附
27.图中：
28.图1为智能电气教学实训平台的整体结构
29.图2为智能电气教学实训平台的局部a结构
具体实施方式
30.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
31.如图1-2所示，一种智能电气教学实训平台，包括实训平台架体1。
32.所述实训平台还包括电源模块18，控制单元2、场景切换组件3、运动组件9、长度测量组件10、输入组件11、监测组件12、自由搭建区13以及工业交换机16。所述控制单元2包括plc控制器4。上述各实训模块部件均设置在所述实训平台架体1的表面。所述电源模块18与实训平台上的各类电器元件电连接，用于为整个实训平台提供工作用电。
33.所述自由搭建区13上设置有集线盒17，集线盒17内集成有输入接口单元和输出接口单元，前述电器元件和plc控制器4的信号连接均可通过该输入和输出接口单元实现电连接。所述输入接口单元和输出接口单元共包括8路数字量输入接口，8路数字量输出接口，2路模拟量输入接口，1路模拟量输出接口，3路24伏直流电源接口，一个37针接口。
34.所述自由搭建区13被设计为孔洞结构，便于不同实训模块组件的自由拆装与组合。
35.所述集线盒17借助基板上的小孔固定于自由搭建区13上；所述plc控制器借助基板上的小孔固定于控制单元2上。
36.所述运动组件9包括步进电机9-1、变频电机9-2、第一丝杠滑台9-3、第二丝杠滑台9-4、第一滑块9-5以及第二滑块9-6。长度测量组件10与第一次丝杠滑台9-3和第二丝杠滑台9-4平行设置在实训平台架体1的上部。步进电机9-1与第一丝杠滑台上9-电连接，变频电机9-2与第二丝杠滑台9-4电连接。通电后，所述步进电机9-1驱动第一滑块9-5在第一丝杠滑台9-3上移动，变频电机6-2驱动第二滑块9-6在第二丝杠滑台9-4上移动。步进电机9-1和变频电机9-2的表面画有标记线，当步进电机9-1和变频电机9-2发生位移后，标记线能够在长度测量组件10上标记出步进电机9-1和变频电机9-2的位移量。
37.所述控制单元2上设置有步进电机驱动器14和变频器15。步进电机驱动器14和变频器15分别与上述步进电机9-1以及变频电机9-2电连接，用以控制步进电机9-1和变频电机9-2的移动。步进电机驱动器14和变频器15分别与所述plc控制器4的输入端口相连，步进电机9-1和变频电机9-2分别与所述plc控制器4的输出端口相连。
38.所述步进电机驱动器14以及变频器15借助基板上的小孔固定于控制单元2上。
39.所述变频器15采用西门子v20变频器。
40.通过对运动组件9的编程，学生可以掌握对步进电机9-1、变频电机9-2的使用，可供完成的实验包括但不限于：步进电机组态和调试、步进电机定位控制、变频电机手/自动控制。具体的，可通过输入组件11输入控制指令，plc控制器4根据该指令，对两种电机的运动进行精准控制。
41.所述场景切换组件3和plc控制器4分别与电源模块18电连接。场景切换组件3设置在运动组件9的下方，plc控制器4设置在实训平台架体1的孔洞区域。场景切换组件3包括对象卡槽5、对象卡6、对象卡操作单元7和对象卡演示单元8。所述对象卡6的种类包括：红绿灯对象卡实验、冲压机对象卡实验、流水灯对象卡实验、隧道车流控制对象卡实验、提升机对象卡实验、智能照明对象卡实验、自动浇花对象卡实验、自动门对象卡实验。
42.将对象卡6插入对象卡槽5后，用户通过对象卡操作单元7发出工作指令，plc控制器4实现该指令，最终对象卡演示单元8对plc控制器4的控制结果进行演示。plc控制器4可根据不同对象卡6对应的预设场景进行控制切换，以实现不同场景的特定功能和演示效果。
43.所述plc控制器4为西门子的s7-1200可编程逻辑控制器。
44.在场景切换组件3一侧设置有输入组件11和监测组件12，二者分别与plc控制器4及场景切换组件3电连接。所述输入组件11包括触控显示屏11-1以及可变滑动电阻器11-2，可变滑动电阻器11-2可用于提供0-12v直流电压信号，作为模拟现场的电压信号。所述监测组件12是电压表，用于直观显示可变滑动电阻器11-2的电阻发生变化时对应的电压值。用户可通过触控显示屏11-1对所述对象卡6对应的预设场景进行可视化操作。
45.其中，所述触控显示屏11-1型号为ktp700。
46.所述实训平台还包括工业交换机16，plc控制器4与工业交换机16电连接，可实现实训平台设备的联网。
47.进一步的，工业交换机16型号为xb005，具有5个rj45以太网接口。
48.在进行实训教学时，学员可通过选用各类元器件，在自由搭建区13自由设计和搭建一个或多个简单的自动化控制系统，自主完成从设计到安装接线，再到编程调试运行的整体过程。同时也可以学习气动控制原理相关的知识。
49.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。