专利名称:一种模块化plc、变频器实验台的制作方法
技术领域:
本实用新型涉及一种实验台,尤其涉及一种模块化PLC、变频器实验台。
背景技术:
在高校和科研机构中,实验台往往采用整体式,设备整套布置在面板上,一致性很好,整体美观,但是现有的实验台普遍存在结构不合理、功能单一、互换性差等缺点,为此, 把实验台几个功能区做成相互独立的模块化单元,各个单元间通过硬接线、通讯方式灵活组合,同时每种模块具备独立的检测仪表和安全装置,可以独立完成实验,这种实验台我们称作为模块化PLC、变频器实验台。目前,市场上还没有这种模块化PLC、变频器实验台的出现。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种模块化PLC、变频器实验台,以解决现有实验台装置存在的结构不合理、功能单一、互换性差等问题。为实现上述目的,本实用新型采用如下技术方案一种模块化PLC、变频器实验台,包括实验台架、PLC试验模块、变频器试验模块、电机驱动模块和配电模块组成所述实验台架包括台架和立架,所述立架上设有安装间隔,每个安装间隔上设有安装立板,所述 PLC试验模块、变频器试验模块、电机驱动模块和配电模块安装于各相应的安装立板上;所述PLC试验模块包括PLC控制器及相应的接线端子;所述变频器试验模块包括变频器及其相应的接线端子;所述PLC试验模块与变频器试验模块通讯连接;所述电机驱动模块的电机与变频器试验模块控制连接,电机驱动模块的信号输出端与PLC试验模块的控制输入端控制连接;所述PLC试验模块、变频器试验模块和电机驱动模块均由配电模块供电。该实验台包括独立的人机界面模块实验板。所述配电模块上有智能刷卡装置。所述PLC试验模块为内部带有人机界面单元的试验模块。所述立架采用非标铝型材实验台专用导轨构成。本实用新型的模块化PLC、变频器实验台采用独立的模块化结构,把实验台几个功能区做成相互独立的模块化单元,各个单元间通过硬接线、通讯方式灵活组合,每个PLC、变频器、配电单元都是模块化单元;可实现各种变频器及PLC单元互换;方便实现各种通讯的转换;功能扩展性极强;实验过程中元件的接插比较方便;带有独立和固化两种实验模式, 每个实验台都是网络化单元,可实现可用资源共享。
图1是本实用新型的结构示意图;图2是本实用新型的控制原理图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本实用新型作进一步介绍。如图1所示为本实用新型模块化PLC、变频器实验台的结构示意图,由图可知,单个实验台包括实验台架1、PLC试验模块2、变频器试验模块3、电机驱动模块4和配电模块5 组成实验台架包括台架和立架,立架上设有安装间隔,每个安装间隔上设有安装立板,PLC 试验模块、变频器试验模块、电机驱动模块和配电模块安装于各相应的安装立板上;PLC试验模块包括PLC控制器及相应的接线端子组成的实验板;变频器试验模块包括变频器及其相应的接线端子组成的实验板;PLC试验模块与变频器试验模块通讯连接;电机驱动模块的电机与变频器试验模块控制连接,电机驱动模块的信号输出端与PLC试验模块的控制输入端控制连接;PLC试验模块、变频器试验模块和电机驱动模块均由配电模块供电。另外, 为方便操作观察,该实验台还设有独立的人机界面模块(液晶触摸屏或电脑显示器)。每个实验台单独供电,并配置标准信号源(0-10V,4-20mA),各实验台上的PLC实验板、变频器实验板、人机界面实验板均可单独制作,各种类型实验板采用统一外型尺寸,以达到在实验台之间任意组合的目的,这样就可以实现各种PLC,触摸屏和变频器之间的任意组合。下面对各部分进行详细说明。1.实验台架本实用新型的实验台的台架采用标准的铝型材结构,台面使用优质压缩板材,立面为非标铝型材实验台专用导轨,可方便的进行实验板的安装及互换。显示器放置于台面一侧,通过专用的支架与台架连接,并可根据需要调整位置。机架设电脑键盘抽屉,造型美观大方。实验台技术指标及要求①PLC 电源单相 AC220V 50Hz。②变频器电源三相AC380V 50Hz。③人机界面电源DC MV④各实验板及供电柜要具有漏电压、漏电流保护装置,符合国家安全标准。⑤PLC的通讯模块在使用时采取互换的原则,不同时插在CPU背板上;变频器采取同样方法。2. PLC实验板可编程逻辑控制器(PLC)广泛地应用于工业控制场合,它通过用户存储的应用程序来控制生产过程,具有可靠性高、稳定性和实时处理能力强的优点。可编程序控制器是把计算机技术与继电器控制技术有机结合起来,为工业自动化系统提供几乎完美的现代化自动控制装置。该PLC实验板集中展示了目前市场上比较流行的多种品牌的PLC控制器,可实现 PLC的编程软件学习、控制指令实验、通讯功能实验、现场工况程序模拟实验等功能,PLC实验板包括内部带有人机界面单元的和内部不带人机界面单元的两种形式,本实施例的PLC 实验板为内部带有人机界面单元的形式。PLC实验板的具体结构如下①采用开放式的设计风格,PLC导轨及模块安装在面板之上,所有信号提供两种不同的接线方式,方便PLC单独进行功能性实验。②开关量信号输入模块采用拨钮开关及外部端子两种并联输入方式,开关量输出模块采用继电器及端子两种并联输出的方式。③模拟量信号输入/输出模块直接接到端子上,采用标准信号发生器提供给模拟量输入模块各种标准信号。④每种PLC至少单独配置1块DI模块、1块DO模块、1块AI模块(电流/电压), 1块AO模块,1块计数器模块,1块称重模块。⑤每种PLC 均需配置 raOFIBUS-DP,CAN, DEVICE-NET, CC-LINK 等通讯模块,方便与各种变频器及触摸屏进行通讯连接。⑥PLC实验板单独供电,并能给触摸屏提供DC24V供电电源。⑦各种品牌PLC做成的实验板均可在实验台上自由更换。PLC实验板功能在实验板上可对各种PLC的安装、编程、调试、通讯等功能进行实验。具体功能如下①能够使工程技术人员熟悉各种PLC软件的编程方法,编程环境和编程语言;②对PLC的各种语言及指令进行编程实验,如PID指令、计数器指令、称重指令以及各种连锁功能的实现等;③对PLC的通讯功能进行实验和编程;④采用PLC程序模拟各种工况下设备的运行状态,也可对要出厂的设备程序进行模拟运行;⑤对PLC的硬件结构进行学习,提高工程技术人员的维护能力。3.变频器实验板该变频器实验板结合了当前变频实训方面的最新技术,集中展示了目前市场上比较流行的多种品牌的变频器,并实现了变频器基本原理实验、功能参数调试、通讯功能实验、现场工况模拟实验等功能。所有变频器均集成操作面板,开关量输入 /输出端子,模拟量输入/输出端子,内置PID控制器,拥有多种电机启动及控制方式,具备多种电机保护功能。变频器实验板的具体结构如下①变频器所有端子外引到实验板板面上,方便工程技术人员训练硬件接线的能力。②每种变频器均需配置PROFIBUS-DP,CAN, DEVICE-NET, CC-LINK等通讯板卡,方便与各种PLC进行通讯连接。③变频器实验板单独供电,在实验板上要能显示变频器的运行频率,输出电压等参数。④要处理好变频器实验板对PLC,触摸屏的干扰问题。⑤各种品牌做成的变频器实验板均可在实验台上自由更换。变频器实验板功能工程技术人员可通过变频器实验板完成各种品牌变频器的控制功能实验,并且可以通过实验板提高工程技术人员调试、维护变频调速系统的能力。变频器实验板的具体功能有①变频器基础原理培训;②变频器硬件操作及维护知识培训;[0051]③变频器功能参数设置及操作培训;④多段速选择控制、外部端子点动控制、正反转控制、V/F控制、力矩控制等多种控制方式的实验;⑤模拟量频率给定、固定值频率给定、多段速频率给定、频率通讯给定等多种频率给定方式的实验;⑥变频器与PLC之间的通讯功能实验;⑦变频器保护及故障处理的实验,如变频器过流保护、过压保护、失速保护等保护功能的实验,报警参数的查询及故障分析处理的实验。4.人机界面包括触摸屏、电脑显示器等用于人机互动的各种显示设备,触摸屏作为一种特殊的人机界面具有组态简单、造价低廉、易于使用、便于通讯连接等优点,在起重机械、机床配套等领域得到了广泛应用。该人机界面模块作为独立的实验设备可自由与其他各种PLC实验板、变频器实验板进行组合,其电源引自PLC实验板。人机界面模块功能工程技术人员主要通过人机界面实验板实现人机界面的编程、调试以及与PLC之间的通讯等功能。人机界面实验板的具体功能有①人机界面软件的基础编程培训;②用人机界面软件实现工艺流程显示、数据记录与显示、历史曲线、数据报表、历史报警等功能实验;③人机界面与各种PLC之间的通讯实验;④通过人机界面配合专用软件修改变频器的设定参数实验;⑤通过人机界面动态模拟现场设备的运行、故障等状态。⑥训练工程技术人员对人机界面操作与维护的能力。5.配电模块实验台配备电源及信号输出装置和功能扩展实验板,电源及信号检测装置主要包括0—24mA电流、0 — 12v电压中间段值信号的给定,同时电流表、电压表也作为信号的检测装置,还有变频器380v三相输入电源,并配有一个智能刷卡装置,卡内含有实验人员有效信息,只有在实验人员本人使用的情况下,将卡插入刷卡机槽内实验台才能得电,在紧急状态下可以按下急停按钮、电源开关能有效保护设备和人身安全。功能实验板主要包括编码器实验板、称重实验板(含称重传感器及称重显示器)、位置开关实验板(集成光电开关,行程开关等)等,需要时可以与实验台各系统联机实验,在以后的实验室运行中也可以根据新的需求增加其他的功能扩展实验板。6.电机驱动模块电机驱动模型由拖动电机、滚珠丝杠、编码器组成,作为电机输出单元,经接线方式的不同可通过实验台的PLC及变频器完成直线定位及角度定位控制功能,并可为初学者提供直观的运行控制验证。如图2所示本实用新型的控制原理图,由图可知,该实验台可以实现原理图的实验论证,说明它的扩展性。配电模块为PLC、变频器供电,PLC之间可以实现多种协议通讯, PLC也可以与人机界面组态,实现数据的展示或者通过人机界面来操作,PLC与变频器之间和变频器之间均可实现DP,以太网等通讯,变频器与电机之间属于信号采集过程。本实用新型的模块化PLC、变频器实验台具有如下特点[0070](1)每个PLC、变频器、配电单元都是模块化单元;(2)每个模块单元都是一个组合单元;(3)每个实验台都带有登记实验刷卡单元和安全断电保护装置;(4)可实现各种变频器及PLC单元互换;(5)方便实现各种通讯的转换;(6)实验台功能扩展性极强;(7)实验过程中元件的接插比较方便;(8)带有独立和固化两种实验模式;(9)移动性实验驱动单元,方便带载实验的论证;(10)实验台有固定式和移动式两种编程电脑,方便实验人员的选择;(11)每个实验台都是网络化单元,可实现可用资源共享。模块化PLC、变频器实验台配备了国际先进的可控制编程器、变频器、独立的实验模块、人机界面、常规测试仪表和维修工具等硬件,含有西门子、安川、三菱、施奈德、收获、 欧姆龙等丰富的编程软件,不仅用于元器件的检测,更重要的在于能够实现多达百种的电气实验论证方案,进一步进行控制系统程序的验证,辨别PLC参数是否合理,PLC与变频器间的通讯协议是否符合,能否达到预想控制方案的目的;同时也构架了一个培养电气技能人才的平台,针对电气技术人员水平等级的不同,内容由浅入深,循循渐进,更好的满足不同岗位电气技术人员的培训要求,使其更加全面系统的接受培训,进一步提升公司的技术水平,壮大人才队伍,更好的服务社会。
权利要求1.一种模块化PLC、变频器实验台,其特征在于包括实验台架、PLC试验模块、变频器试验模块、电机驱动模块和配电模块组成所述实验台架包括台架和立架,所述立架上设有安装间隔,每个安装间隔上设有安装立板,所述PLC试验模块、变频器试验模块、电机驱动模块和配电模块安装于各相应的安装立板上;所述PLC试验模块包括PLC控制器及相应的接线端子;所述变频器试验模块包括变频器及其相应的接线端子;所述PLC试验模块与变频器试验模块通讯连接;所述电机驱动模块的电机与变频器试验模块控制连接,电机驱动模块的信号输出端与PLC试验模块的控制输入端控制连接;所述PLC试验模块、变频器试验模块和电机驱动模块均由配电模块供电。
2.根据权利要求1所述的模块化PLC、变频器实验台,其特征在于该实验台包括独立的人机界面模块实验板。
3.根据权利要求1或2所述的模块化PLC、变频器实验台,其特征在于所述配电模块上有智能刷卡装置。
4.根据权利要求1所述的模块化PLC、变频器实验台,其特征在于所述PLC试验模块为内部带有人机界面单元的试验模块。
专利摘要本实用新型涉及一种模块化PLC、变频器实验台,包括实验台架、PLC试验模块、变频器试验模块、电机驱动模块和配电模块组成所述实验台架包括台架和立架,所述立架上设有安装间隔,每个安装间隔上设有安装立板,所述PLC试验模块、变频器试验模块、电机驱动模块和配电模块安装于各相应的安装立板上。本实用新型的模块化PLC、变频器实验台采用独立的模块化结构,把实验台几个功能区做成相互独立的模块化单元,各个单元间通过硬接线、通讯方式灵活组合,每个PLC、变频器、配电单元都是模块化单元;可实现各种变频器及PLC单元互换;方便实现各种通讯的转换;功能扩展性极强;实验过程中元件的接插比较方便。
文档编号G09B23/18GK202003557SQ201020604330
公开日2011年10月5日 申请日期2010年11月12日 优先权日2010年11月12日
发明者周强, 孙明尧, 杨青杰, 秦英奕, 聂福全, 龙宏欣 申请人:卫华集团有限公司