变频调速控制系统综合实训装置的制作方法

本实用新型涉及一种教具，尤其是一种能方便使用plc、变频器和触摸屏进行变频调速控制系统设计的变频调速控制系统综合实训装置。

背景技术：

目前公知的plc程序控制器与变频器实训装置大多采用挂件结构，设备体积大、价格高，实践动手训练性较差，不能根据企业需求来灵活设置教学内容。针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的plc与变频器调速实训装置，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术中存在的问题，研究设计了一种变频调速控制系统综合实训装置，从而避免了挂件结构存在弊端，不能根据企业需求来灵活设置教学内容，满足教学实际需要的问题。

本实用新型采用箱体形式，所述的箱体由plc程序控制器、变频器、触摸屏、电脑显示屏、丝杠滑台运动系统组成；在箱体的前面板上装有两排指示灯、触摸屏、一排自复位按钮、一排自锁按钮、行程开关、精密电位器、端子排、变频器、plc程序控制器、电脑显示屏和丝杠滑台运动系统；在箱体的侧板上装有断路器；所述的plc程序控制器、变频器、触摸屏的输入电源端由断路器分别控制，并在plc程序控制器输出的公共点线路上串入熔断器。

进一步地，所述的plc程序控制器由plc程序控制器cpu单元和plc程序控制器模拟量单元组成。

进一步地，所述的丝杠滑台运动系统由变频电机、减速器、丝杠和滑块组成，变频电机与所述变频器的三相输出端相连，并通过减速器与丝杠相连，滑块套装在丝杠上，并在丝杠上方框架左右两侧极限位置处安装有限位开关，在滑块行程范围的上方安装三个接近开关。

进一步地，所述的指示灯、自复位按钮、自锁按钮以及行程开关的数量可根据plc程序控制器cpu单元中输入/输出点和变频器中输入/输出点的个数进行设置。

进一步地，所述端子排的位数和组数可根据plc程序控制器cpu单元、plc程序控制器模拟量单元和变频器的输入输出点的个数、指示灯、自复位按钮、自锁按钮、行程开关和精密电位器的数量、丝杠滑台运动系统中限位开关和接近开关的数量进行设置。

进一步地，所述的指示灯采用dc24vled，一端并联为公共端连接到端子排的hlcom1和hlcom2，另一端直接连接到端子排。

进一步地，所述的自复位按钮、自锁按钮的一端并联为公共端连接到端子排的sbcom1和sbcom2，另一端直接连接到端子排。

进一步地，所述的行程开关的常开、常闭触点，精密电位器的三个触头，plc程序控制器cpu单元和plc程序控制器模拟量单元以及变频器的所有输入输出端端子直接和端子排连接。

进一步地，所述的丝杠滑台运动系统中限位开关和接近开关的所有端子直接和端子排连接。

进一步地，所述的触摸屏和plc程序控制器cpu单元通过各自的通讯端口经由专用通讯电缆进行连接，且触摸屏和plc程序控制器cpu单元通过通信端口经由专用通信电缆与电脑显示屏的主机相连。

采用上述结构后，根据实训项目的控制需要，自复位按钮、自锁按钮、行程开关、限位开关、接近开关等器件可作为plc程序控制器cpu单元和变频器数字量输入端口的输入信号；精密电位器可作为plc程序控制器模拟量单元和变频器模拟量输入端口的输入信号；指示灯可作为plc程序控制器cpu单元的负载；丝杠滑台运动系统中的变频电机可作为变频器的负载；触摸屏不仅可对变频调速控制系统进行控制，还可以对变频调速控制系统的状态进行显示。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型具有结构简单，构造合理等优点，克服了现有的plc程序控制器与变频器实训装置体积大、价格高，实践动手训练性较差的问题。

2、本实用新型不仅结构紧凑、体积小巧、配置全面，而且接线方便、操作便捷、安全可靠，利用plc程序控制器、变频器和触摸屏相互通讯进行变频调速控制，使学习者更能直观、全面地了解学习的过程，掌握学习的内容。

附图说明

图1为本实用新型的主视图

图2为本实用新型的左视图。

图3为本实用新型的电路原理图。

图4为本实用新型丝杠滑台运动系统的主视图。

图5为本实用新型丝杠滑台运动系统的俯视图。

附图标记说明：1、箱体，2、指示灯，3、触摸屏，4、自复位按钮，5、自锁按钮，6、行程开关，7、精密电位器，8、端子排，9、变频器，10、plc程序控制器的cpu单元，11、plc程序控制器的模拟量单元，12、电脑显示屏、13、丝杠滑台运动系统，14、断路器，15、变频电机，16、减速器，17、丝杠，18、滑块，19、限位开关，20、接近开关。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细描述。

如图1-图5，在变频调速控制系统综合实训装置中，采用箱体形式，所述的箱体1由plc程序控制器、变频器mm440、触摸屏smart700、电脑显示屏、丝杠滑台运动系统组成；在箱体的前面板上装有两排指示灯2、触摸屏3、一排自复位按钮4、一排自锁按钮5、行程开关6、精密电位器7、端子排8、变频器9、plc程序控制器、电脑显示屏12和丝杠滑台运动系统13；在箱体的侧板上装有断路器14；所述的plc程序控制器、变频器、触摸屏的输入电源端由三个断路器分别控制，方便对每一部分进行单独的保护和控制；在plc程序控制器输出的公共点线路上串入熔断器，进行短路保护。

所述的plc程序控制器由plc程序控制器cpu单元10和plc程序控制器模拟量单元11组成，且模拟量单元通过单元自身的扁平电缆与cpu单元相连。

所述的丝杠滑台运动系统由变频电机15、减速器16、丝杠17和滑块18组成，变频电机与所述变频器的三相输出端相连，并通过减速器与丝杠相连，滑块套装在丝杠上，并在丝杠上方框架左右两侧极限位置处安装有限位开关19，在滑块行程范围的上方安装三个接近开关20。减速器是为了防止变频电机转速过快导致滑块冲出行程而选用，可根据需要选择1∶10或1∶20的减速器；丝杠在变频电机和减速器的驱动下旋转，并带动滑块在丝杠上左右移动；接近开关采用长方形的安装孔，接近开关的安装位置可以在该长方形范围内进行调整，以便可以根据控制需要对滑块的行进位置进行粗调。

所述的指示灯、自复位按钮、自锁按钮以及行程开关的数量可根据plc程序控制器cpu单元中输入/输出点和变频器中输入/输出点的个数进行设置。

所述端子排的位数和组数可根据plc程序控制器cpu单元、plc程序控制器模拟量单元和变频器的输入输出点的个数、指示灯、自复位按钮、自锁按钮、行程开关和精密电位器的数量、丝杠滑台运动系统中限位开关和接近开关的数量进行设置。

所述的指示灯采用dc24vled，一端并联为公共端连接到端子排的hlcom1和hlcom2，另一端直接连接到端子排。

所述的自复位按钮、自锁按钮的一端并联为公共端连接到端子排的sbcom1和sbcom2，另一端直接连接到端子排。

所述的行程开关的常开、常闭触点，精密电位器的三个触头，plc程序控制器cpu单元和plc程序控制器模拟量单元以及变频器的所有输入输出端端子直接和端子排连接。

所述的丝杠滑台运动系统中限位开关和接近开关的所有端子直接和端子排连接。

所述的触摸屏在设计控制画面时通过通信端口经由专用通信电缆与电脑显示屏的主机相连；所述的plc程序控制器的cpu单元在设计控制程序时通过通讯端口经由专用通讯电缆与电脑显示屏的主机相连；所述的触摸屏和plc程序控制器cpu单元在变频调速控制系统运行时通过各自的通讯端口经由专用通讯电缆进行连接。

本实用新型工作原理：

如图1所示，plc程序控制器cpu单元和模拟量单元、变频器、触摸屏的品牌和型号，可根据实训课程的需要进行选取。在具体的实施中，cpu单元可选用siemenss7-200系列cpu224，模拟量单元可选用siemenss7-200系列em235，变频器可选用siemensmm440，触摸屏可选用siemenssmart700。

在具体的实训操作过程中，所有器件之间的连接导线及通讯电缆可走在线槽内。例如：当进行plc程序控制器和变频器的联机多段速控制时，可以将自复位按钮接入cpu224的数字量输入端口，将cpu224的数字量输出点接至指示灯和mm440变频器的数字量输入端口，具体的控制过程由plc程序控制器编程完成。运行时，按下启动按钮，通过指示灯可以查看变频器的运行状态；通过丝杠滑台运动系统中滑台的左右移动可以反映出变频电机在变频器控制下的正/反向运行；通过触摸屏可以进行变频器速度的设定、启停控制及当前速度的显示，以此方便学习者直观地掌握plc程序控制器与变频器的工作原理，并在连接plc和变频器输入/输出端口等的各项训练中，增加学习者的动手实践能力，使学习者深入了解变频调速控制系统的各项知识。

1、变频器的单机应用(变频器直接控制电动机进行速度的调整)

如图1、图3所示，根据实训项目的控制要求，选用自复位按钮、自锁按钮、行程开关、限位开关、接近开关等器件在端子排上与变频器的数字量输入端口相连，选用精密电位器在端子排上与变频器的模拟量输入端口相连，合上断路器后，在变频器上设置相应的参数，可以利用自锁按钮、行程开关、限位开关对变频器和变频电机进行启停控制，可以利用自复位按钮对变频器和变频电机进行点动控制，可以利用精密电位器对变频器和变频电机进行(频率调节)速度控制。

2、变频器的联机应用(plc和变频器联机对电动机进行速度的调整)

如图1、图3所示，根据实训项目的控制要求，选用自复位按钮、行程开关、限位开关、接近开关等器件在端子排上与plc程序控制器cpu单元的数字量输入端口相连，选用精密电位器在端子排上与plc程序控制器模拟量单元的模拟量输入端口相连；选用plc程序控制器cpu单元的数字量输出端口在端子排上与指示灯相连；选用plc程序控制器cpu单元的数字量输出端口在端子排上与变频器的数字量输入端口相连；选用plc程序控制器模拟量单元的模拟量输出端口在端子排上与变频器的模拟量输入端口相连，合上断路器后，在变频器上设置相应的参数，将plc程序控制器cpu单元与电脑显示屏的主机经专用通信电缆相连，进行控制程序的编制。如图4、图5所示，运行时，按下控制按钮，可以控制丝杠滑台运动系统中滑块的运动：在变频电机和减速器的驱动下，在丝杠上，滑块在两个限位开关之间以设定的速度或精密电位器调节的速度左行或右行；还可以控制滑块在遇到接近开关时进行速度和方向的改变；指示灯可以用于指示滑块的行进方向等。

3、变频调速控制系统的综合应用(plc、触摸屏和变频器对电动机进行速度的调整)

如图1、图3所示，根据实训项目的控制要求，选用自复位按钮、行程开关、限位开关、接近开关等器件在端子排上与plc程序控制器cpu单元的数字量输入端口相连，选用精密电位器在端子排上与plc程序控制器模拟量单元的模拟量输入端口相连；选用plc程序控制器cpu单元的数字量输出端口在端子排上与指示灯相连；选用plc程序控制器cpu单元的数字量输出端口在端子排上与变频器的数字量输入端口相连；选用plc程序控制器模拟量单元的模拟量输出端口在端子排上与变频器的模拟量输入端口相连；合上断路器后，在变频器上设置相应的参数；将plc程序控制器cpu单元与电脑显示屏的主机经专用通信电缆相连，进行控制程序的编制；将触摸屏与电脑显示屏的主机经专用通信电缆相连，进行控制画面的设计(可在控制画面上设计控制按钮、状态指示灯、滑台速度的设定区、当前速度的显示区等)。

运行时，通过各自的通讯端口将触摸屏和plc程序控制器cpu单元经由专用通讯电缆进行连接；可由自复位按钮或触摸屏上的控制按钮共同对变频器和变频电机进行控制；如图4、图5所示，可以控制丝杠滑台运动系统中滑块的运动：在变频电机和减速器的驱动下，在丝杠上，滑块在两个限位开关之间以变频器中参数设定的速度或触摸屏中滑块速度的设定或精密电位器调节的速度左行或右行；还可以控制滑块在遇到接近开关时进行速度和方向的改变；指示灯或触摸屏上的指示灯可以指示滑块的行进方向；触摸屏上的显示区可以显示滑块当前的运行速度。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。