基于PLC和HMI的多变频器多模式实训系统

本技术涉及教学演示用具，具体涉及一种基于plc和hmi的多变频器多模式实训系统。

背景技术：

1、plc是一种专门为工业环境应用而设计的可编程逻辑控制系统，它采用一种可编程的电子存储器件，可在其内部存储并执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和基础的算术运算等操作指令，通过数字量、模拟量或者通讯的方式来控制各种类型的机械设备动作或实现运动过程的控制。

2、目前大多数的教学仪器设备厂家为了学生的安全考虑，所生产的plc与变频器综合实训装置是由多组挂件构成，多数采用集成化箱体的形式，且都是装配好的固化系统。这种实训装置存在的弊端主要是实践训练性较差，学生只能在实训装置规定的安全区域接线或操作，plc内部程序以及设备的选型也比较固化。学习完成后，学生在实际工作中碰到实际的变频器、实际的编程项目，可能还是不会接线与调试，也不能完全明白程序布局的整体思维，因此传统的实训装置已不能满足广大师生以及实际生产的使用需要。

3、特别是modbus总线技术的教学是自动化专业教学的一门重要课程，尤其需要理论和实践相结合，而一套更为接近真实工况的实训装置则能够有效地帮助教学，使学生可以更直观、生动地理解和掌握总线技术，并能有效提高学生的动手操作和现场实物的接线和调试能力，为将来走上工作岗位打下良好基础。

4、因此，传统的plc和变频器综合实训平台，存在以下的不足：

5、1、对单一变频器或少量变频器的控制教学过于理想化，在应对实际问题时显得灵活性不够，学生在学习完成后，面对调试多变频器机组时显得似懂非懂；

6、2、传统的实训平台功能不够全面，控制模式过于单一，不能够系统地涵盖modbusrtu通讯、模拟量以及数字量控制的典型应用，也不能实时自由切换控制模式；

7、3、传统平台对硬件连接和编程调试的综合运用结合不够，比如偏重于编程，缺少软硬件整体的系统设计思维、实物线路连接等实操过程；或偏重于有一定限制的实操，缺少真实工况下的软件开发和现场调试等环节，不方便学习者进行系统地学习、掌握plc的modbus总线通讯、模拟量数字量控制技术；

8、4、现有的实训装置不便于学生更加直观地掌握plc可编程逻辑控制器与变频器的常用知识，且存在学生的学习过程与实际生产脱轨，就业后可能并不能完全胜任实际工作等问题。

9、因此，研究设计一种与便于学生掌握理论和实际操作知识，且与实际生产相同的plc变频器综合实训装置是十分必要的。

技术实现思路

1、本实用新型是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种基于plc和hmi的多变频器多模式实训系统。

2、本实用新型提供了一种基于plc和hmi的多变频器多模式实训系统，具有这样的特征，包括：plc主控系统，包括plc控制器和hmi模块；多个变频器，均与plc控制器通讯连接；多个电机，分别与多个变频器连接；其中，plc控制器具有控制变频器的多种控制模式，hmi模块用于输入指令和显示数据。

3、在本实用新型提供的基于plc和hmi的多变频器多模式实训系统中，还可以具有这样的特征：plc主控系统还包括箱体、箱门、断路器、中间继电器、路由器、以及接线插座，plc控制器、断路器、中间继电器以及路由器均设置在箱体内，hmi模块设置在箱门上，接线插座设置在箱体的底部，plc控制器、断路器、中间继电器、路由器、hmi模块、以及接线插座之间电连接。

4、在本实用新型提供的基于plc和hmi的多变频器多模式实训系统中，还可以具有这样的特征：plc控制器包括cpu、通讯模块、模拟量输入模块、以及模拟量输出模块。

5、其中，plc控制器的型号可以为西门子s7-1200，cpu的型号为1214c ac/dc/r，通讯模块的型号为cm 1241，模拟量输入模块的型号为sm 1231ai4，模拟量输出模块的型号为sm1232aq4。

6、在本实用新型提供的基于plc和hmi的多变频器多模式实训系统中，还可以具有这样的特征：hmi模块为触摸屏。

7、其中，触摸屏的型号可以为西门子ktp900 basic pn。

8、在本实用新型提供的基于plc和hmi的多变频器多模式实训系统中，还可以具有这样的特征：plc控制器具有rs485端口、ao端口、ai端口、以及do端口，每个变频器支持modbusrtu协议且具有rs485端口、ai端口、ao端口、以及di端口，每个变频器的rs485端口与plc控制器的rs485端口通讯连接，每个变频器的ai端口与plc控制器的ao端口通讯连接，每个变频器的ao端口与plc控制器的ai端口通讯连接，每个变频器的di端口与plc控制器的do端口通讯连接。

9、在本实用新型提供的基于plc和hmi的多变频器多模式实训系统中，还可以具有这样的特征：控制模式包括0～10v模拟量+数字量的控制模式、总线通讯控制模式。

10、在本实用新型提供的基于plc和hmi的多变频器多模式实训系统中，还可以具有这样的特征，还包括：电源供电系统，用于向plc主控系统、多个变频器、多个电机供电及对供电提供控制和电气保护。

11、其中，电源供电系统可包括电源开关箱和分别用于控制各个变频器和各个电机所连电缆的多个电源开关。

12、实用新型的作用与效果

13、根据本实用新型所涉及的基于plc和hmi的多变频器多模式实训系统，包括plc主控系统、多个变频器、以及多个电机，其中，plc主控系统包括plc控制器和hmi模块，多个变频器均与plc控制器通讯连接，多个电机分别与多个变频器连接，plc控制器具有控制变频器的多种控制模式，hmi模块用于输入指令和显示数据。区别于常规的采用单变频器或单一控制模式的实训装置，本基于plc和hmi的多变频器多模式实训系统针对多台变频器应用的实际情况而搭建，可适应真实工况，具有多种指令写入方式并可自由切换控制模式，可控制多个变频器，使实训者或学习者在更接近真实的环境中尽快掌握实操技能。

技术特征：

1.基于plc和hmi的多变频器多模式实训系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于plc和hmi的多变频器多模式实训系统，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的基于plc和hmi的多变频器多模式实训系统，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的基于plc和hmi的多变频器多模式实训系统，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的基于plc和hmi的多变频器多模式实训系统，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的基于plc和hmi的多变频器多模式实训系统，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的基于plc和hmi的多变频器多模式实训系统，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的基于plc和hmi的多变频器多模式实训系统，其特征在于：

9.根据权利要求1所述的基于plc和hmi的多变频器多模式实训系统，其特征在于，还包括：

10.根据权利要求9所述的基于plc和hmi的多变频器多模式实训系统，其特征在于：

技术总结
本技术提供一种基于PLC和HMI的多变频器多模式实训系统，包括：PLC主控系统，包括PLC控制器和HMI模块；多个变频器，均与PLC控制器通讯连接；多个电机，分别与多个变频器连接；其中，PLC控制器具有控制变频器的多种控制模式，HMI模块用于输入指令和显示数据。区别于常规的采用单变频器或单一控制模式的实训装置，本基于PLC和HMI的多变频器多模式实训系统针对多台变频器应用的实际情况而搭建，可适应真实工况，具有多种指令写入方式并可自由切换控制模式，可控制多个变频器，使实训者或学习者在更接近真实的环境中尽快掌握实操技能。

技术研发人员：武杰文,屈德强,李军祥
受保护的技术使用者：上海理工大学
技术研发日：20230712
技术公布日：2024/1/15