用于电气、机电以及电流体设备中的电功能流程的训练与模拟装置的制作方法

专利名称：：用于电气、机电以及电流体设备中的电功能流程的训练与模拟装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种用于电气、机电以及电流体设备中的电功能流程的训练与模拟装置，该训练与模拟装置具有显示器，在该显示器上可以示出和模拟设备部件、包括其功能。在显示器上对设备部件或设备在其运动和/或其功能流程方面进行的这样的模拟或显示是公知的。尽管这样的运动和功能流程可以根据参数过程而被示出，但是不能或者仅能不直观地将所模拟的设备部件与真实的硬件部件或硬件设备相联系或关联。
发明内容本发明的任务在于，提供一种这样的训练与模拟装置，该训练与模拟装置可以根据互连的类型以简单明了的方式与真实的硬件部件或硬件设备相组合。根据本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的训练与模拟装置来解决。根据本发明的装置的特征尤其在于，所述装置具有真实的电接线端子，通过这些电接线端子，可以将所述训练与模拟装置与真实的硬件部件或硬件设备互连，使得该训练与模拟装置就好像本身是至少一个硬件部件。通过将这些连接端子可视地分配给所模拟的各个设备部件的输入端和/或输出端，将电连接模拟为使得所示出的设备部件就好像作为真实部件与这些硬件部件互连。这使得能够例如出于学习或训练目的而快速地和可变地构造设备。在此，可以快速地改变、更换、或者补充所述模拟的部件。施加在所述接线端子上的真实电压作用于所模拟的设备部件的所分配的输入端，使得就好像这样的电压施加在相应的硬件部件上，也就是说，所模拟的设备部件表现出相应的反应，例如运动。相应地，在被分配给所模拟的设备部件的输出端的接线端子上施加相应的电压。如果所模拟的部件例如是位置传感器，则根据被模拟的运动对象的位置在所分配的接线端子处生成位置信号。通过从属权利要求中所记载的措施，可以有利地扩展和改善权利要求1中所说明的训练与模拟装置。为了将接线端子分配给所模拟的设备部件的输入端和/或输出端，有利地在接线端子与显示器之间设置相应的线路，这些线路在那里作为在显示器上再现的线路延伸到相应的输入端和/或输出端。由此可以明确地将这些接线端子分配给所模拟的那些设备部件的输入端和/或输出端。板或板状壳体有利地构成至少配备有显示器、接线端子以及控制器的装置单元。这样的紧凑的装置单元可以以简单方式被布置在真实的硬件设备的区域中并且通过所述接线端子与该真实的硬件设备相连接。为了在显示器上操作、尤其是为了选出或生成设备部件，适宜地将操作元件设置在所述装置单元上或显示器旁边和/或将显示器构造为触摸屏。为了与外部计算机单元或中央单元相组合，所述装置单元有利地具有I/O接线端子和/或无线连接装置，例如无线电和/或因特网模块或装置。在I/O接线端子的情况下，所述I/O接线端子也可以例如被构造为总线接线端子。在控制器及其存储器中可以存储大量要模拟和要再现的设备部件，其中也可以通过与外部计算机单元相组合来进行对所存储的设备部件的改变或者存储另外的设备部件。附加或可替代于此地，也可以在所述装置单元中设置具有所存储的设备部件或设备部件的组合的可装入的功能模块，其中这样的功能模块可以被快速和简单地更换。有利地，设置有用于容纳至少一个装置单元的支承体。也就是说，在那里可以容纳多个装置单元并且所述多个装置单元可以通过相应的接线端子彼此连接。由此还将按照功能将所模拟的设备部件彼此连接。通过将设备部件存储在控制器中这一能力或者借助于功能模块，可以有利地和非常可变地将训练与模拟装置用于不同的电功能流程。在此，下列设备部件中的至少一个可以被模拟功能并且被再现在显示器上开关、继电器、测量仪器、执行器、传感器、电路和/或流体电路、电子功能模块、操作域、电机、传动器、电源和发电机、运输设备、显示设备、光源、逻辑电路和逻辑关联、流程规划和流程图等等。在附图中示出并且在接下来的描述中进一步阐述本发明的实施例。图1示出作为本发明的实施例的训练与模拟装置，其中在显示器上模拟和再现测量仪器，图2示出具有两个在屏幕上所模拟的7段显示元件和一个开关的相同的训练与模拟装置，图3示出具有所模拟的流体电路布置和传感器的相同的训练与模拟装置，图4示出用于一个这样的装置或者用于多个这样的装置的支承板(Haltetableau)0具体实施例方式在图1中作为实施例示出的训练与模拟装置具有矩形的扁平壳体10，在该扁平壳体10上布置有被构造为屏幕的显示器11。在显示器11下方布置有多个操作按键12。在该显示器的两侧分别布置有14个电接线端子13，其中这些电接线端子的数目当然可以可变地选择。在扁平壳体10上或扁在平壳体10内布置有控制器14以用于在显示器11上模拟以及可视化地再现设备部件。控制器14例如可以是可编程微控制器或其它的存储器可编程的控制装置。构造为ASIC也是可以的。操作按键12用于选出要在显示器11上模拟以及可视化地再现的设备部件，其中也可以进行编程和重新编程。可替代地或附加地，显示器11也可以被构造为触摸屏，使得控制命令或其它的输入也可以直接通过该触摸屏来进行。那样的话，在特定情况下可以放弃操作按键12。替代于被固定地布置在壳体上或壳体内的控制器14，控制器14也可以被构造为以可变方式可装入和可更换的功能模块。这些功能模块可以被固定地编程，并且含有特定的所存储的设备部件或设备部件的组合，或者这些功能模块同样可以被附加地编程。也可以除了固定地所装入的控制器以外还附加地设置可更换的功能模块。控制器14含有无线通信模块15，该通信模块15替代于被构造为集成模块也可以被构造为单独的模块。该通信模块15用于与远程的外部计算机单元或中央单元进行无线通信。在此，该通信例如通过无线电、因特网、蓝牙、WLAN等等进行。通过该通信模块，例如可以对控制器14编程或重新编程，或者可以存入附加的虚拟的设备部件。另外，在扁平壳体10上布置有I/O接线端子16，这些I/O接线端子16同样用于通过电缆连接与控制器14通信。这些电缆连接例如可以被构造为总线连接。在较简单的实施变型方案中，也可以放弃这些I/O接线端子16和/或通信模块15。在图1中，在显示器11上示出虚拟的测量装置17。测量装置17的两个输入端18分别与显示器11的左侧的接线端子13和显示器11的右侧的接线端子13虚拟地连接，也就是说，给这两个输入端18分配有两个接线端子13。为了示出该分配，所有接线端子13都具有朝向显示器11走向的象征性的线路19。两个与输入端18相连接的接线端子13的线路19在显示器11上以在显示器上再现的线路20的形式延伸到输入端18。生成和模拟以及可视化地再现线路20和虚拟的测量装置17的控制器14附加地产生被分配给测量装置17的功能。这意味着，施加在两个与测量装置17虚拟地连接的接线端子13上的电压引起测量装置17的虚拟的指针21的相应指针偏转。因此在该配置中，训练与模拟装置用作测量装置，并且可以被用作与真实的硬件电路和硬件部件相连接的测量装置。通过操作按键12和/或通过被构造为触摸屏的显示器11，可以模拟其它的测量装置，例如也可以同时模拟多个不同的、虚拟地与其它接线端子13相连接的测量装置。另外，还可以通过操作装置改变和变更例如测量范围和再现方式。除了电压和电流测量装置之外，当然还可以模拟其它类型的电测量装置，例如示波器、频率计、数字和模拟测量装置等等。图2示出相同的训练与模拟装置，因此给相应的区域和构件配备相同的附图标记。为了简化，在图2中放弃示出通信模块15和I/O接线端子16。根据图2，控制器14在显示器11上模拟两个7段显示元件22，这两个7段显示元件22通过虚拟的B⑶解码器23分别与显示器11左侧的4个接线端子13虚拟地连接。另外模拟和再现电开关24，该电开关与显示器11右侧的2个接线端子13虚拟地连接。7段显示元件22用于再现所期望的显示值。在此，所述再现可以是对传感器信号、电压、电流、或者其它状态变量的再现。相应的信号通过电缆由未示出的真实硬件设备施加到相应的接线端子13上。B⑶解码器23可以要么被编程，要么根据模块化构造系统的类型选自大量的所存储的解码器。两个与开关24虚拟地连接的接线端子13同样可以通过电缆与真实的硬件配置相连接。该开关24例如可以通过操作按键12或者直接通过被构造为触摸屏的显示器11而被切换。那样的话，根据图示，两个与该开关虚拟地连接的接线端子13实际上彼此电连接或者断开。这同样通过控制器14来模拟。例如如果在通过电缆与训练与模拟装置相连接的真实的硬件配置中通过操作开关24来触发测量过程，则那样的话可以直接在7段显示元件22上显示测量结果。在此，也可以通过控制器14在显示器11上模拟设备部件的任意改变。因此，显示元件22的数目可以变更，和/或也可以模拟其它的显示元件。替代于一个电开关24也可以存在多个开关或开关组合，例如也可以存在继电器开关、电磁开关、电子开关等等。图3中再次示出相同的训练与模拟装置，其中在此，控制器14生成并且在显示器511上再现电流体电路，该电流体电路由4/2电磁阀25构成，该4/2电磁阀25通过两个单向节流阀26、27控制具有末端位置阻尼装置的工作缸28。该4/2电磁阀25是脉冲阀，其中操作该脉冲阀的两个相对开关位置的电磁线圈29、30分别与显示器11的相对侧的接线端子13虚拟地连接。另外，位置传感器31与显示器11右侧的接线端子13虚拟地连接。这样通过控制器14在显示器11上所模拟的电流体电路可以通过所分配的接线端子13与真实的硬件配置、即例如流体设备或流体控制装置电连接，并且因此总体上构成虚拟的设备部件如同真实的设备部件那样运行的设备。这例如意味着，通过将开关信号施加到相应的接线端子13上来分别反向控制电磁阀25，并且由此引起工作缸28中的运动。如果该工作缸28在特定的位置处达到位置控制器31，则由控制器14在与该位置传感器31虚拟地连接的接线端子13上生成相应的传感器信号。该电流体电路当然可以被任意地改变，例如添加另外的部件。通过操作按键12或直接通过被构造为触摸屏的显示器11，也可以出于训练目的或者测试目的而改变例如单向节流阀26、27的节流特性、工作缸28中的末端位置阻尼、或者电磁阀25的开关时间。可以生成另外的附加传感器，例如也可以生成压力传感器和温度传感器。在控制器14中例如可以存储大量电流体电路，这些电流体电路可以被调用以及彼此相组合，其中也可以进行改变和个别的扩展。替代于示例性描述的电流体设备，电气设备和机电设备也可以在显示器11上以及根据其相应的功能被生成，那样的话所分配的接线端子13自动地充当相应的输入或输出接线端子。通过控制器可以生成另外的设备部件和设备，这些另外的设备可以以任意的组合具有其它的执行器、电子功能模块、操作域、电机、传动器、电源和发电机、运输设备、光源、逻辑电路和逻辑关联、流程规划和流程图。通过通信模块15和/或I/O接线端子16，可以以简单的方式在控制器14或其存储设备中存储另外的设备部件以用于可变地选择和再现。图4示出用于所示的训练与模拟装置或者用于多个这样的装置的支承板32。这些装置可以要么仅仅被放置在支撑板32上，要么也可以被固定。在多个训练与模拟装置的情况下，这些训练与模拟装置可以通过接线端子13彼此连接，使得总体上形成和生成复杂的设备和电路，这些复杂的设备和电路又可以与真实的硬件部件或硬件设备互连。通过这种方式，可以为了练习和训练的目的而以不复杂的方式生成复杂的电气、机电或者电流体设备，以便例如通过改变可以通过操作元件以简单方式虚拟地改变的各个设备部件或其特性来测试、学习或熟悉这些复杂的电气、机电或者电流体设备的功能。这样的训练与模拟装置例如也可以按照膝上型计算机的方式来构造，并且与市售的膝上型计算机相比仅仅还具有附加的接线端子13。根据到此为止的描述，扁平壳体10与显示器11、接线端子13、以及控制器14一起、以及可能时还与操作按键12—起构成装置单元。但是替代于平坦壳体，这些部件例如也可以布置在一个板上或者集成在一个较大的装置上或较大的装置中。权利要求一种用于电气、机电以及电流体设备中的电功能流程的训练与模拟装置，具有控制器(14)，用于在显示器(11)上模拟以及可视化地再现设备部件(17，2131)；被布置在显示器(11)旁边的电接线端子(13)，用于与所述设备的硬件部件进行电缆连接，其中分别将所述接线端子(13)的至少一部分分配给分别在显示器(11)上所模拟的设备部件(17，2131)的可视输入端和/或输出端，并且其中所述控制器(14)具有用于在所模拟的设备部件(24，31)的所分配的输出端的接线端子(13)处生成相应的电压和/或用于根据外部施加在被分配给所模拟的设备部件(17，22，23，25)的输入端的接线端子(13)处的电压来生成所模拟的设备部件(17，22，23，25)的反应的装置。2.根据权利要求1所述的训练与模拟装置，其特征在于，为了将接线端子(13)分配给所模拟的设备部件(17，21-31)的输入端和/或输出端，在接线端子(13)与显示器(11)之间设置相应的线路(19)，所述线路(19)在那里作为在显示器(11)上再现的线路(20)延伸到相应的输入端和/或输出端。3.根据权利要求1或2所述的训练与模拟装置，其特征在于，板或扁平壳体(10)构成至少配备有显示器(11)、接线端子(13)、以及控制器(14)的装置单元。4.根据权利要求3所述的训练与模拟装置，其特征在于，为了操作、尤其是为了选出或生成或改变设备部件，设置操作元件(12)和/或将显示器(11)构造为触摸屏。5.根据权利要求3或4所述的训练与模拟装置，其特征在于，所述装置单元具有I/O接线端子(16)和/或无线连接装置(15)以用于与外部计算机单元通信。6.根据权利要求3至5之一所述的训练与模拟装置，其特征在于，在所述装置单元中，设置可装入和可更换的功能模块作为控制器(14)，所述功能模块具有所存储的设备部件或者设备部件的组合。7.根据权利要求3至6之一所述的训练与模拟装置，其特征在于，设置用于容纳至少一个装置单元的支承体(32)。8.根据权利要求7所述的训练与模拟装置，其特征在于，多个装置单元通过相应的接线端子(13)彼此连接。9.根据前述权利要求之一所述的训练与模拟装置，其特征在于，下列设备部件中的至少一个能够被模拟功能并且能够被再现在显示器(11)上开关(24)、继电器、测量仪器(17)、执行器、传感器(31)、电路和/或流体电路、电子功能模块(23)、操作域、电机、传动器、电源和发电机、运输设备、显示设备(22)、光源、逻辑电路和逻辑关联、流程规划和流程图。全文摘要提出一种用于电气、机电以及电流体设备中的电功能流程的训练与模拟装置，具有控制器(14)，用于在显示器(11)上模拟以及可视化地再现设备部件(25-31)；被布置在显示器(11)旁边的电接线端子(13)，用于与该设备的硬件部件进行电缆连接，其中分别将所述接线端子(13)的至少一部分分配给分别在显示器(11)上被模拟的设备部件的可视输入端和/或输出端，并且其中控制器(14)具有用于在所模拟的设备部件(31)的所分配的输出端的接线端子(13)处生成相应的电压和/或用于根据外部施加在被分配给所模拟的设备部件的输入端的接线端子(13)处的电压来生成所模拟的设备部件(25-30)的反应的装置。文档编号G09B23/18GK101911150SQ200980101608公开日2010年12月8日申请日期2009年10月7日优先权日2008年10月11日发明者M·希廷格申请人:费斯托股份有限两合公司