一种基于PLC、变频器联动的控制系统的教具

一种基于plc、变频器联动的控制系统的教具
技术领域
1.本实用新型涉及一种教具，特别是涉及一种基于plc、变频器联动的控制系统的教具，属于plc教具技术领域。


背景技术：

2.plc因其可靠性高、抗干扰能力强、采用模块化结构、编程语言简单和安装简单等特点，已被广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。
3.变频技术诞生背景是交流电机无级调速的广泛需求，随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。
4.但是，目前高校在涉及电气、机电、机器人控制等课程教学过程中时，比较重视理论上的教学，在学习过程中比较抽象，不能有效地将plc编程、变频器设置、电机运行状态在教学过程中表达出来，难以理解如何将书本中所学的相关理论知识应用于实际工程中，此外，传统的plc配电柜大多为五面封闭式配电柜，不能够全方位直观地面对学生人群开展实验，实验运行可观测性较差。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种基于plc、变频器联动的控制系统的教具，基于plc组件、变频器、hmi模块、电机，将理论相关知识应用于实际对象的控制，镂空的铝型材框架结构便于直接观测系统运行和数据变化，提升教学实验的直观性和便捷性，同时具有一定的散热效果，保证设备的正常运行，智能化程度高，提升教学过程中的效率，实践教学环节形象生动。
6.为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：
7.一种基于plc、变频器联动的控制系统的教具，方体形的铝型材框架，所述铝型材框架上固定设置有若干个支撑柱，若干所述支撑柱相互连接构成一六面镂空的铝型材框架结构，所述铝型材框架的一侧面上通过紧固螺丝固定设置有正面安装板，所述正面安装板的中部固定设置有hmi模块，所述 hmi模块的下方设置有与所述hmi模块电性连接的操作按钮，所述操作按钮用于操作所述hmi模块，所述铝型材框架的底部固定连接有支撑板，所述支撑板上固定设置有开关电源、plc组件、变频器以及主空气开关；
8.所述主空气开关的输入端与外部电源电性连接，所述主空气开关的输出端分别连接有主电源和控制电源，所述主电源的输出端与所述变频器电性连接，所述控制电源与所述开关电源电性连接，所述hmi模块、所述plc组件的输入端口均与所述开关电源电性连接。
9.优选的，所述plc组件包括cpu模块、数字模块以及模拟模块，所述数字模块以及模拟模块用于接收外部输入信号，所述hmi模块与所述cpu模块建立通信连接。
10.优选的，所述变频器包括整流电路、直流中间电路、逆变电路以及控制电路，所述主电源、所述整流电路、所述直流中间电路和所述逆变电路之间均通过导线依次连接，所述
逆变电路的输出端电性连接有外部电机。
11.优选的，所述铝型材框架的底端开设有对称分布的支撑板安装槽，所述支撑板安装槽上设置有支撑板，所述支撑板的两端固定设置有与所述支撑板安装槽卡合连接的支撑板凸块，所述开关电源、所述plc组件、所述变频器以及所述主空气开关均固定在所述支撑板上。
12.优选的，所述铝型材框架的底端面固定设置有若干个均匀分布的防滑垫圈，所述防滑垫圈通过胶装的方式与所述铝型材框架固定连接。
13.本实用新型至少具备以下有益效果：
14.基于plc组件、变频器、hmi模块、电机，将理论相关知识应用于实际对象的控制，镂空的铝型材框架结构便于直接观测系统运行和数据变化，提升教学实验的直观性和便捷性，同时具有一定的散热效果，保证设备的正常运行，智能化程度高，提升教学过程中的效率，实践教学环节形象生动，为培养出具有综合职业能力的学生奠定教学基础。
附图说明
15.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
16.图1为本实用新型的立体图之一；
17.图2为本实用新型的立体图之二；
18.图3为本实用新型的铝型材框架立体图；
19.图4为本实用新型的电气原理图；
20.图5为本实用新型的仰视图。
21.图中，1
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铝型材框架，101
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支撑板安装槽，2
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开关电源，3
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plc组件，31
‑ꢀ
模拟模块，32
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数字模块，33
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cpu模块，4
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变频器，41
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直流中间电路，42
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逆变电路，43
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控制电路，44
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整流电路，5
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支撑板，501
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支撑板凸块，7
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正面安装板，8
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hmi模块，9
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支撑柱，10
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紧固螺丝，11
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操作按钮，12
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主空气开关，13
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防滑垫圈，14
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主电源，15
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控制电路。
具体实施方式
22.以下将配合附图及实施例来详细说明本技术的实施方式，借此对本技术如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
23.如图1
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图5所示，本实施例提供的基于plc、变频器联动的控制系统的教具，包括铝型材框架1，铝型材框架1的一侧面上通过紧固螺丝10固定设置有正面安装板7，正面安装板7的中部固定设置有hmi模块8，hmi模块8 的下方设置有与hmi模块8电性连接的操作按钮11，操作按钮11用于操作 hmi模块8，铝型材框架1的底部固定连接有支撑板5，支撑板5上固定设置有开关电源2、plc组件3、变频器4以及主空气开关12；
24.铝型材框架1为300*200*260mm的长方体铝型材框架，结构简单，具有一定的散热效果以保证设备的正常运行，正面安装板7内嵌hmi模块8及操作按钮11，操作简单，镂空的结构便于直接的进行观察，提升使用的直观性和便捷性。
25.主空气开关12的输入端与外部电源电性连接，主空气开关12的输出端分别连接有主电源14和控制电源15，主电源14的输出端与变频器4电性连接，控制电源15与开关电源2
电性连接，hmi模块8、plc组件3的输入端口均与开关电源2电性连接；
26.plc组件3包括cpu模块33、数字模块32以及模拟模块31，数字模块 32以及模拟模块31用于接收外部输入信号，hmi模块8与cpu模块33建立通信连接；
27.变频器4包括整流电路44、直流中间电路41、逆变电路42以及控制电路43，主电源14、整流电路44、直流中间电路41和逆变电路42之间均通过导线依次连接，逆变电路42的输出端电性连接有外部电机；
28.正面安装板7的背面安装plc组件3，plc组件3为s7
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1200，变频器4，主空气开关12以及开关电源2；
29.主空气开关12外部连接电源，内部包括主电源14和控制电源15，主电源14为变频器4的整流电路44供电，并通过直流中间电路41和逆变电路42 到达外部电机，控制电源15供电给开关电源2，开关电源2为plc组件3和 hmi模块8供电，plc组件3的数字模块32和模拟模块31接收外部输入信号，和cpu模块33通讯进行数据处理，同时，hmi模块8接收操作信号将数据反馈给cpu模块33，cpu模块33进行程序运算，然后通过数字模块32 和模拟模块31发送信息给变频器4的控制电路43，从而控制外部电机的启动、停止、转速，并将外部状态数据反映于hmi模块8上，智能化程度高，提升在教学过程中的效率；
30.基于plc、变频、hmi模块、电机等将理论相关知识应用于实际对象的控制，增强实践教学环节，提高学生的实际动手能力，为培养出具有综合职业能力的学生奠定教学基础。
31.在本实施例中，如图2所示，铝型材框架1的底端开设有对称分布的支撑板安装槽101，支撑板安装槽101上设置有支撑板5，支撑板5的两端固定设置有与支撑板安装槽101卡合连接的支撑板凸块501，开关电源2、plc组件3、变频器4以及主空气开关12均固定在支撑板5上，防止在搬运的过程中引起开关电源2、plc组件3、变频器4以及主空气开关12之间的晃动，从而可以提升整个装置的稳定性，同时方便后期的维护和保养，提升整个装置的使用寿命。
32.铝型材框架1上固定设置有若干个支撑柱9，支撑柱9的两端均与铝型材框架1固定连接；
33.支撑柱9可以提升铝型材框架1的结构强度，可以有效对铝型材框架1 进行防护，提升铝型材框架1的结构强度和实用性。
34.在本实施例中，如图5所示，铝型材框架1的底端面固定设置有若干个均匀分布的防滑垫圈13，防滑垫圈13通过胶装的方式与铝型材框架1固定连接，防滑垫圈13可以增大与桌面之间的摩擦，防止无意中碰到铝型材框架1，导致铝型材框架1摔落，造成不必要损失，同时可以提升铝型材框架1整体的稳定性。
35.如图1
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图5所示，本实施例提供的基于plc、变频器联动的控制系统的教具的控制方法，包括以下步骤：
36.步骤一：检查实训设备器材，主空气开关12合闸，检查plc组件3、hmi 模块8、变频器4上电后是否正常；
37.步骤二：完成pc机3与hmi模块8之间的通讯接线；
38.步骤三：打开hmi模块8组态程序，编译后下载到hmi模块8设备中；
39.步骤四：用pc
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adapter通讯编程电缆连接计算机usb口与plc组件3 通讯口；
40.步骤五：打开控制程序，进行编译，下载程序至plc组件3中；
41.步骤六：下载完毕后将通讯编程电缆从plc组件3通信口上取下，再将 profibus通信电缆连接hmi模块8设备通信口与plc组件3通讯口，最后将 plc组件3的“run/stop”开关拨至“run”状态；
42.步骤七：在hmi模块8设备中输入电机转速的初始参数值；
43.步骤八：选择运行模式，模式1为电机转速为预设固定值；模式2为电机转速由外部旋钮实时调整；模式2为电机转速为hmi模块8选择；
44.步骤九：按下操作按钮11上的启动按钮，可观看hmi模块8设备实时显示的转速值；
45.步骤十：再次按下操作按钮11上的关闭按钮，退出运行。
46.如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。
47.需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
48.上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。