本发明涉及可编程逻辑控制器——plc教学实验领域，特别是涉及一种能用于多种plc灵活切换的实验装置。
背景技术：
plc是可编程逻辑控制器programmablelogiccontroller的简称，它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程，因此，plc也是机电类、自动化类专业主干课程、核心课程之一。
然而，由于企业技术垄断等因素作用，类型的plc的编程环境、编程语言语法、输入输出规则等都或多或少会有所不同，因此在教学中只能以一种plc作为主要教学对象；但在考虑学生将来工作的需要，对其他plc进行比较介绍也是课程的必要内容，不管是教师教学，还是学生自学其他plc，特别是用不同的plc进行对比实验的学习，目前教仪公司在售的plc实验教学装备不能满足这种教学需求。另一方面，对于一些实验室建筑面积较小的学校，每一种plc建一个实验室也不现实，他们也迫切需要一种集成化程度高的plc实验装备。
现有技术中，没有适用的实验装置，如中国专利cn201320003718.7，公开了一种基于总线控制器的机电控制实验教学系统，涉及plc与单片机的实验教学，这两门课程有不同的特点，对于单片机来讲，目前教学上基本以51系列单片机为主，集成开发环境用keilc51，实验装备一般较便宜，除电脑外供一组学生实验用的设备最低费用不超过500元，且体积小，可以在任何一个电脑配置合适的计算机房进行实验，与plc实验室合并没有意义。中国专利cn201320003718.7，公开了一种基于总线控制器的机电控制实验教学系统，是基于计算机总线的一种装置，用于实现plc与单片机的切换实验，从教学实用性角度，价值不大。这是因为，plc主要控制对象为工业装备，交流220v、380v等，而单片机教学主要控制对象为弱电系统、民用领域；当然plc也可用于弱电系统，但速度不及单片机快，且成本高，同样单片机也可用于工业装备，但需要进行电气隔离设计、抗干扰设计等，否则稳定性差，不能正常工作，当然进行电气隔离设计、抗干扰设计无形中增加了装备成本，这样不如直接用plc省钱。综上所述，选用同样的控制对象用于plc和单片机的教学不是太合适，对于初学者来讲电气隔离设计、抗干扰设计还不是初学者能够直观感受的，因此难以有效的用于教学。
技术实现要素：
为了解决上述存在的问题，本发明提供了一种能用于多种plc灵活切换的实验装置，该装置相对于传统plc实验装置来说，在只有一套控制对象的情况下，可以包含或扩展两种以上不同的plc，切换灵活，能完成不同种类plc的相关教学实验，与传统结构plc实验装置相比能够有效利用控制对象，提高单位实验室建筑面积利用率，减少控制对象的重复投资，节约资源，可作为机电类、自动化类专业plc相关课程的教学实验和实训装置。
为达此目的，本发明提供了一种能用于多种plc灵活切换的实验装置，包括plc、控制对象组件、操作面板、电子元器件，所述plc至少包含两种类型的plc，所述控制对象组件包含交通灯、步进电机、多层电梯装置、直流电机；所述操作面板包含电源开关及指示灯、plc选择组件及指示灯、急停按钮及指示灯、plc输入插接线端、plc输出插接线端、ac220v电源插接线端、dc24v电源插接线端、控制对象组件显示与输入输出插接线端；所述电源开关用于给电子元器件供电；所述plc选择组件用于选择不同的plc输入输出端与操作面板的plc输入插接线端和输出插接线端相连；所述电子元器件包含ac220v电源、dc24v电源、不同plc输入输出端切换电路，所述ac220v电源输出与操作面板的ac220v电源插接线端相连，所述dc24v电源的一对输出与操作面板的dc24v电源插接线端相连；所述plc输入输出端切换电路，包含多组电控制器件，一组电控制器件负责一个plc，设该组电控制器件负责的plc包含公共端共有17个输入端、20个输出端，每个电控制器件有4个常开触点，所述plc输入端通过电控制器件常开触点与操作面板上的plc输入插接线端相连，所述plc输出端通过电控制器件常开触点与操作面板上的plc输出插接线端相连；在实验装置的不同plc对应中间继电器组的工作主回路中串入其它plc对应中间继电器组的一个常闭触点。
本发明的进一步改进，电子元器件为印刷电路板或继电器板的其中一种，电控制器件为继电器、光电隔离耦合器、晶闸管的其中一种。
本发明的进一步改进，所述电控制器件数量至少为10个。
本发明的进一步改进，控制对象组件还包含七段数码显示屏。
本发明的进一步改进，所述电源开关为空气开关、旋转开关的其中一种。
本发明的进一步改进，所述plc为选择多路旋转开关、对插端子或航空插头的其中一种。
本发明的进一步改进，plc包括三菱fx2n-32mr型plc或西门子s7-200cpu224ac/dc/继电器型plc。
本发明与现有技术相比具有如下优势；
1、本发明含有多个类型的plc，能满足几种不同plc的实验教学需求。
2、与每一个厂家的plc教学需要一种实验装备和一个实验室相比，本发明能够充分利用实验室空间，降低控制对象的重复投资，提高装备的有效利用率。
3、本发明设计巧妙，适合高校教学适用，成本相对而言较低，适合高校推广使用。
4、该装置在同一套设备中集成了多种不同的plc，为教师在教学中进行多种plc比较教学提供了实验操作的便利，同时也为学生进行多种plc实验学习提供了便利，便于学生选择不同的plc完成课程设计、毕业设计等实验需求，当然，对于有多种plc教学需求的学校，也能有效减少学校在plc实验室建设方面的投入，提高实验室单位建筑面积利用率。
附图说明
图1为本发明操作面板布局图；
图2为本发明包含两个plc的继电器板电气原理图；
图3为本发明交通灯面板布局图；
图4为本发明四层电梯面板布局图；
图5为本发明步进电机与直流电机面板布局图。
图示说明：
1、三菱fx2n-32mr型plc；2、ac220v电源插接线端；3、dc24v电源插接线端；4、plc输入插接线端；5、plc输出插接线端；6、交通灯面板；7、四层电梯面板；8、西门子s7-200cpu224ac/dc/继电器型plc；9、步进电机；10、其他型号plc；11、直流电机；12、电源开关；13、三菱plc选择按钮；14、西门子plc选择按钮；15、其他型号plc选择按钮；16、急停按钮；17、电源指示灯；18、三菱plc运行指示灯；19、西门子plc运行指示灯；20、其他型号plc运行指示灯；21、急停指示灯；22、24v开关电源；23、中间继电器ka1；24、中间继电器ka2；25、中间继电器ka3；26、中间继电器ka4；27、中间继电器ka5；28、中间继电器ka6；29、中间继电器ka7；30、中间继电器ka8；31、中间继电器ka9；32、中间继电器ka10；33、中间继电器ka11；34、中间继电器ka12；35、中间继电器ka13；36、中间继电器ka14；37、中间继电器ka15；38、中间继电器ka16；39、中间继电器ka17；40、中间继电器ka18；41、中间继电器ka1常开触点；42、中间继电器ka2常开触点；43、中间继电器ka3常开触点；44、中间继电器ka4常开触点；45、中间继电器ka常开触点；46、中间继电器ka6常开触点；47、中间继电器ka7常开触点；48、中间继电器ka8常开触点；49、中间继电器ka9常开触点；50、中间继电器ka10常开触点；51、中间继电器ka11常开触点；52、中间继电器ka12常开触点；53、中间继电器ka13常开触点；54、中间继电器ka14常开触点；55、中间继电器ka15常开触点；56、中间继电器ka16常开触点；57、中间继电器ka17常开触点；58、中间继电器ka18常开触点；59、中间继电器ka19；60、中间继电器ka20；61、中间继电器ka19常开触点；62、中间继电器ka20常开触点；63、plcac220v电源；64、中间继电器ka5常闭触点；65、中间继电器ka17常闭触点。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明提供了一种能用于多种plc灵活切换的实验装置，该装置相对于传统plc实验装置来说，在只有一套控制对象的情况下，可以包含或扩展两种以上不同的plc，切换灵活，能完成不同种类plc的相关教学实验，与传统结构plc实验装置相比能够有效利用控制对象，提高单位实验室建筑面积利用率，减少控制对象的重复投资，节约资源，可作为机电类、自动化类专业plc相关课程的教学实验和实训装置。
本发明提供了一种能用于多种plc灵活切换的实验装置，包括plc、控制对象组件、操作面板、继电器板。所述plc至少包含两种类型的plc。控制对象组件包含交通灯、步进电机、多层电梯装置、直流电机，并可根据需要随时变更为其他芯片组合，如添加七段数码显示屏但不限于仅添加七段数码显示屏。操作面板包含电源开关及指示灯、plc选择按钮及指示灯、急停按钮及指示灯、plc输入插接线端、plc输出插接线端、ac220v电源插接线端、dc24v电源插接线端、控制对象组件显示与输入输出插接线端；电源开关用于给继电器板供电，可以用空气开关、旋转开关，但不限于用空气开关和旋转开关；plc选择按钮用于选择不同的plc输入输出端与操作面板的plc输入插接线端和输出插接线端相连。继电器板包含ac220v电源、dc24v电源、不同plc输入输出端切换电路，ac220v电源输出与操作面板的ac220v电源插接线端相连，dc24v电源的一对输出与操作面板的dc24v电源插接线端相连。plc输入输出端切换电路，包含多组继电器，一组继电器负责一个plc，设该组继电器负责的plc包含公共端共有17个输入端、20个输出端，每个继电器有4个常开触点，则该组继电器数量至少达到10个才能满足需要；所述plc输入端通过继电器常开触点与操作面板上的plc输入插接线端相连，plc输出端通过继电器常开触点与操作面板上的plc输出插接线端相连。在本发明中，采用控制不同中间继电器组得电，使相应中间继电器常开触点闭合，进而控制所选择plc的输入输出端与控制面板上的plc输入插接线端、输出插接线端相连的方法实现对plc的选择，同时通过相应中间继电器常开触点的闭合为对应plc供电。为保证实验装置能连续正常工作，在电路中采用了自锁电路；为避免误操作，在实验装置的不同plc对应中间继电器组的工作主回路中串入其它plc对应中间继电器组的一个常闭触点，见图2中的63，若其它plc有两个就要串入两个不同plc对应中间继电器组的常闭触点，若其它plc有三个就要串入三个不同plc对应中间继电器组的常闭触点，以此类推。
本发明的进一步改进，可以用印刷电路板代替继电器板，同时继电器可以用光电隔离耦合器代替。
本发明的进一步改进，继电器的功能可以用晶闸管代替。
本发明的进一步改进，plc选择电路可以改用多路旋转开关实现不同plc的切换。
本发明的进一步改进，多路旋转开关实现不同plc的切换可以改用航空插头实现，但不限于航空插头。
本发明的进一步改进，plc为选择多路旋转开关、对插端子或航空插头的其中一种。
实施例1
作为本发明的一种具体实施例，以至少包含两种plc（如三菱fx2n-32mr型plc，西门子s7-200cpu224ac/dc/继电器型plc）的实验装置进行阐述。
如图1、图2、如3、图4、图5所示，公开了一种能用于多种plc灵活切换的实验装置。一个plc为三菱fx2n-32mr型plc，另一个plc为西门子s7-200cpu224ac/dc/继电器型plc。中间继电器ka1有4个常开触点；中间继电器ka2有4个常开触点；中间继电器ka3有4个常开触点；中间继电器ka4有4个常开触点；中间继电器ka5有2个常开触点；中间继电器ka6有4个常开触点；中间继电器ka7有4个常开触点；中间继电器ka8有4个常开触点；中间继电器ka9有4个常开触点；中间继电器ka10有4个常开触点；中间继电器ka11有4个常开触点；中间继电器ka12有4个常开触点；中间继电器ka13有4个常开触点；中间继电器ka14有4个常开触点；中间继电器ka15有4个常开触点；中间继电器ka16有4个常开触点；中间继电器ka17有3个常开触点；中间继电器ka18有3个常开触点；中间继电器ka19有2个常开触点；中间继电器ka20有2个常开触点；中间继电器ka5还串有1个常闭触点；中间继电器ka17还串有1个常闭触点。当合上电源开关12时，plcac220v电源63得电，24v开关电源22得电，电源指示灯17亮，同时，通过ac220v电源插接线端2向操作面板提供ac220v电，通过dc24v电源插接线端3向操作面板提供dc24v电。当按下三菱plc选择按钮13时，中间继电器ka1959得电，中间继电器ka19常开触点61闭合，三菱fx2n-32mr型plc1得电，同时中间继电器ka123、中间继电器ka224、中间继电器ka325、中间继电器ka426、中间继电器ka527、中间继电器ka628、中间继电器ka729、中间继电器ka830、中间继电器ka931、中间继电器ka1032即中间继电器ka1至中间继电器ka10得电，中间继电器ka1常开触点41、中间继电器ka2常开触点42、中间继电器ka3常开触点43、中间继电器ka4常开触点44、中间继电器ka常开触点45、中间继电器ka6常开触点46、中间继电器ka7常开触点47、中间继电器ka8常开触点48、中间继电器ka9常开触点49、中间继电器ka10常开触点50闭合，三菱plc运行指示灯18亮，三菱plc输入端（包含公共端在内共17个端子）与操作面板的plc输入插接线端4相连，三菱plc输出端（包含公共端在内共20个端子）与操作面板的plc输出插接线端5相连；此时，从操作面板来讲，plc输入插接线端4就相当于三菱fx2n-32mr型plc的输入端com和x0~x7、x10~x17，plc输出插接线端5就相当于三菱fx2n-32mr型plc的输出端com1~com4和y0~y7、y10~y17，即此时就能利用plc输入插接线端4、plc输出插接线端5以及ac220v电源插接线端2、dc24v电源插接线端3、各种控制对象组件完成基于三菱fx2n-32mr型plc的实验。在三菱fx2n-32mr型plc工作时，为避免误按西门子plc选择按钮14，在图2中串入中间继电器ka5的1个常闭触点64；要想停止三菱fx2n-32mr型plc的工作，可以按急停按钮16，也可以断开电源开关12。
当按下西门子plc选择按钮14时，中间继电器ka2060得电，中间继电器ka20常开触点62闭合，西门子s7-200cpu224ac/dc/继电器型plc得电，同时中间继电器ka1133、中间继电器ka1234、中间继电器ka1335、中间继电器ka1436、中间继电器ka1537、中间继电器ka1638、中间继电器ka1739、中间继电器ka1840得电，中间继电器ka11常开触点51、中间继电器ka12常开触点52、中间继电器ka13常开触点53、中间继电器ka14常开触点54、中间继电器ka15常开触点55、中间继电器ka16常开触点56、中间继电器ka17常开触点57、中间继电器ka18常开触点58闭合，西门子plc运行指示灯19亮，西门子plc输入端（包含公共端在内共16个端子）与操作面板的plc输入插接线端4相连，西门子plc输出端（包含公共端在内共13个端子）与操作面板的plc输出插接线端5相连；此时，从操作面板来讲，plc输入插接线端4就相当于西门子s7-200型cpu224plc的输入端1m、2m和i0.0~i0.7、i1.0~i1.5，plc输出插接线端5就相当于西门子s7-200型cpu224plc的输出端1l、2l、3l和q0.0~q0.7、q1.0~q1.1，即此时就能利用plc输入插接线端4、plc输出插接线端5以及ac220v电源插接线端2、dc24v电源插接线端3、各种控制对象组件完成基于西门子s7-200型cpu224plc的实验。在西门子s7-200型cpu224plc工作时，为避免误按三菱plc选择按钮13，在图2中串入中间继电器ka17的1个常闭触点65；要想停止西门子s7-200型cpu224plc的工作，可以按急停按钮16，也可以断开电源开关12。
在其他实施例中，可以用印刷电路板代替继电器板，同时继电器可以用光电隔离耦合器代替。继电器的功能可以用晶闸管代替。plc选择电路可以改用多路旋转开关实现不同plc的切换。多路旋转开关实现不同plc的切换可以改用航空插头实现，但不限于航空插头。plc为选择多路旋转开关、对插端子或航空插头的其中一种。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。