專利名稱：一種模塊化plc、變頻器實驗臺的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種實驗臺，尤其涉及一種模塊化PLC、變頻器實驗臺。
背景技術：
在高校和科研機構中，實驗臺往往采用整體式，設備整套布置在面板上，一致性很好，整體美觀，但是現(xiàn)有的實驗臺普遍存在結構不合理、功能單一、互換性差等缺點，為此， 把實驗臺幾個功能區(qū)做成相互獨立的模塊化單元，各個單元間通過硬接線、通訊方式靈活組合，同時每種模塊具備獨立的檢測儀表和安全裝置，可以獨立完成實驗，這種實驗臺我們稱作為模塊化PLC、變頻器實驗臺。目前，市場上還沒有這種模塊化PLC、變頻器實驗臺的出現(xiàn)。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種模塊化PLC、變頻器實驗臺，以解決現(xiàn)有實驗臺裝置存在的結構不合理、功能單一、互換性差等問題。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案一種模塊化PLC、變頻器實驗臺，包括實驗臺架、PLC試驗模塊、變頻器試驗模塊、電機驅(qū)動模塊和配電模塊組成所述實驗臺架包括臺架和立架，所述立架上設有安裝間隔，每個安裝間隔上設有安裝立板，所述 PLC試驗模塊、變頻器試驗模塊、電機驅(qū)動模塊和配電模塊安裝于各相應的安裝立板上；所述PLC試驗模塊包括PLC控制器及相應的接線端子；所述變頻器試驗模塊包括變頻器及其相應的接線端子；所述PLC試驗模塊與變頻器試驗模塊通訊連接；所述電機驅(qū)動模塊的電機與變頻器試驗模塊控制連接，電機驅(qū)動模塊的信號輸出端與PLC試驗模塊的控制輸入端控制連接；所述PLC試驗模塊、變頻器試驗模塊和電機驅(qū)動模塊均由配電模塊供電。該實驗臺包括獨立的人機界面模塊實驗板。所述配電模塊上有智能刷卡裝置。所述PLC試驗模塊為內(nèi)部帶有人機界面單元的試驗模塊。所述立架采用非標鋁型材實驗臺專用導軌構成。本實用新型的模塊化PLC、變頻器實驗臺采用獨立的模塊化結構，把實驗臺幾個功能區(qū)做成相互獨立的模塊化單元，各個單元間通過硬接線、通訊方式靈活組合，每個PLC、變頻器、配電單元都是模塊化單元；可實現(xiàn)各種變頻器及PLC單元互換；方便實現(xiàn)各種通訊的轉(zhuǎn)換；功能擴展性極強；實驗過程中元件的接插比較方便；帶有獨立和固化兩種實驗模式， 每個實驗臺都是網(wǎng)絡化單元，可實現(xiàn)可用資源共享。

圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是本實用新型的控制原理圖。
具體實施方式
下面結合具體的實施例對本實用新型作進一步介紹。如圖1所示為本實用新型模塊化PLC、變頻器實驗臺的結構示意圖，由圖可知，單個實驗臺包括實驗臺架1、PLC試驗模塊2、變頻器試驗模塊3、電機驅(qū)動模塊4和配電模塊5 組成實驗臺架包括臺架和立架，立架上設有安裝間隔，每個安裝間隔上設有安裝立板，PLC 試驗模塊、變頻器試驗模塊、電機驅(qū)動模塊和配電模塊安裝于各相應的安裝立板上；PLC試驗模塊包括PLC控制器及相應的接線端子組成的實驗板；變頻器試驗模塊包括變頻器及其相應的接線端子組成的實驗板；PLC試驗模塊與變頻器試驗模塊通訊連接；電機驅(qū)動模塊的電機與變頻器試驗模塊控制連接，電機驅(qū)動模塊的信號輸出端與PLC試驗模塊的控制輸入端控制連接；PLC試驗模塊、變頻器試驗模塊和電機驅(qū)動模塊均由配電模塊供電。另外， 為方便操作觀察，該實驗臺還設有獨立的人機界面模塊(液晶觸摸屏或電腦顯示器)。每個實驗臺單獨供電，并配置標準信號源(0-10V，4-20mA)，各實驗臺上的PLC實驗板、變頻器實驗板、人機界面實驗板均可單獨制作，各種類型實驗板采用統(tǒng)一外型尺寸，以達到在實驗臺之間任意組合的目的，這樣就可以實現(xiàn)各種PLC，觸摸屏和變頻器之間的任意組合。下面對各部分進行詳細說明。1.實驗臺架本實用新型的實驗臺的臺架采用標準的鋁型材結構，臺面使用優(yōu)質(zhì)壓縮板材，立面為非標鋁型材實驗臺專用導軌，可方便的進行實驗板的安裝及互換。顯示器放置于臺面一側，通過專用的支架與臺架連接，并可根據(jù)需要調(diào)整位置。機架設電腦鍵盤抽屜，造型美觀大方。實驗臺技術指標及要求①PLC 電源單相 AC220V 50Hz。②變頻器電源三相AC380V 50Hz。③人機界面電源DC MV④各實驗板及供電柜要具有漏電壓、漏電流保護裝置，符合國家安全標準。⑤PLC的通訊模塊在使用時采取互換的原則，不同時插在CPU背板上；變頻器采取同樣方法。2. PLC實驗板可編程邏輯控制器(PLC)廣泛地應用于工業(yè)控制場合，它通過用戶存儲的應用程序來控制生產(chǎn)過程，具有可靠性高、穩(wěn)定性和實時處理能力強的優(yōu)點?？删幊绦蚩刂破魇前延嬎銠C技術與繼電器控制技術有機結合起來，為工業(yè)自動化系統(tǒng)提供幾乎完美的現(xiàn)代化自動控制裝置。該PLC實驗板集中展示了目前市場上比較流行的多種品牌的PLC控制器，可實現(xiàn) PLC的編程軟件學習、控制指令實驗、通訊功能實驗、現(xiàn)場工況程序模擬實驗等功能，PLC實驗板包括內(nèi)部帶有人機界面單元的和內(nèi)部不帶人機界面單元的兩種形式，本實施例的PLC 實驗板為內(nèi)部帶有人機界面單元的形式。PLC實驗板的具體結構如下①采用開放式的設計風格，PLC導軌及模塊安裝在面板之上，所有信號提供兩種不同的接線方式，方便PLC單獨進行功能性實驗。②開關量信號輸入模塊采用撥鈕開關及外部端子兩種并聯(lián)輸入方式，開關量輸出模塊采用繼電器及端子兩種并聯(lián)輸出的方式。③模擬量信號輸入/輸出模塊直接接到端子上，采用標準信號發(fā)生器提供給模擬量輸入模塊各種標準信號。④每種PLC至少單獨配置1塊DI模塊、1塊DO模塊、1塊AI模塊(電流/電壓)， 1塊AO模塊，1塊計數(shù)器模塊，1塊稱重模塊。⑤每種PLC 均需配置 raOFIBUS-DP，CAN, DEVICE-NET, CC-LINK 等通訊模塊，方便與各種變頻器及觸摸屏進行通訊連接。⑥PLC實驗板單獨供電，并能給觸摸屏提供DC24V供電電源。⑦各種品牌PLC做成的實驗板均可在實驗臺上自由更換。PLC實驗板功能在實驗板上可對各種PLC的安裝、編程、調(diào)試、通訊等功能進行實驗。具體功能如下①能夠使工程技術人員熟悉各種PLC軟件的編程方法，編程環(huán)境和編程語言；②對PLC的各種語言及指令進行編程實驗，如PID指令、計數(shù)器指令、稱重指令以及各種連鎖功能的實現(xiàn)等；③對PLC的通訊功能進行實驗和編程；④采用PLC程序模擬各種工況下設備的運行狀態(tài)，也可對要出廠的設備程序進行模擬運行；⑤對PLC的硬件結構進行學習，提高工程技術人員的維護能力。3.變頻器實驗板該變頻器實驗板結合了當前變頻實訓方面的最新技術，集中展示了目前市場上比較流行的多種品牌的變頻器，并實現(xiàn)了變頻器基本原理實驗、功能參數(shù)調(diào)試、通訊功能實驗、現(xiàn)場工況模擬實驗等功能。所有變頻器均集成操作面板，開關量輸入 /輸出端子，模擬量輸入/輸出端子，內(nèi)置PID控制器，擁有多種電機啟動及控制方式，具備多種電機保護功能。變頻器實驗板的具體結構如下①變頻器所有端子外引到實驗板板面上，方便工程技術人員訓練硬件接線的能力。②每種變頻器均需配置PROFIBUS-DP，CAN, DEVICE-NET, CC-LINK等通訊板卡，方便與各種PLC進行通訊連接。③變頻器實驗板單獨供電，在實驗板上要能顯示變頻器的運行頻率，輸出電壓等參數(shù)。④要處理好變頻器實驗板對PLC，觸摸屏的干擾問題。⑤各種品牌做成的變頻器實驗板均可在實驗臺上自由更換。變頻器實驗板功能工程技術人員可通過變頻器實驗板完成各種品牌變頻器的控制功能實驗，并且可以通過實驗板提高工程技術人員調(diào)試、維護變頻調(diào)速系統(tǒng)的能力。變頻器實驗板的具體功能有①變頻器基礎原理培訓；②變頻器硬件操作及維護知識培訓；[0051]③變頻器功能參數(shù)設置及操作培訓；④多段速選擇控制、外部端子點動控制、正反轉(zhuǎn)控制、V/F控制、力矩控制等多種控制方式的實驗；⑤模擬量頻率給定、固定值頻率給定、多段速頻率給定、頻率通訊給定等多種頻率給定方式的實驗；⑥變頻器與PLC之間的通訊功能實驗；⑦變頻器保護及故障處理的實驗，如變頻器過流保護、過壓保護、失速保護等保護功能的實驗，報警參數(shù)的查詢及故障分析處理的實驗。4.人機界面包括觸摸屏、電腦顯示器等用于人機互動的各種顯示設備，觸摸屏作為一種特殊的人機界面具有組態(tài)簡單、造價低廉、易于使用、便于通訊連接等優(yōu)點，在起重機械、機床配套等領域得到了廣泛應用。該人機界面模塊作為獨立的實驗設備可自由與其他各種PLC實驗板、變頻器實驗板進行組合，其電源引自PLC實驗板。人機界面模塊功能工程技術人員主要通過人機界面實驗板實現(xiàn)人機界面的編程、調(diào)試以及與PLC之間的通訊等功能。人機界面實驗板的具體功能有①人機界面軟件的基礎編程培訓；②用人機界面軟件實現(xiàn)工藝流程顯示、數(shù)據(jù)記錄與顯示、歷史曲線、數(shù)據(jù)報表、歷史報警等功能實驗；③人機界面與各種PLC之間的通訊實驗；④通過人機界面配合專用軟件修改變頻器的設定參數(shù)實驗；⑤通過人機界面動態(tài)模擬現(xiàn)場設備的運行、故障等狀態(tài)。⑥訓練工程技術人員對人機界面操作與維護的能力。5.配電模塊實驗臺配備電源及信號輸出裝置和功能擴展實驗板，電源及信號檢測裝置主要包括0—24mA電流、0 — 12v電壓中間段值信號的給定，同時電流表、電壓表也作為信號的檢測裝置，還有變頻器380v三相輸入電源，并配有一個智能刷卡裝置，卡內(nèi)含有實驗人員有效信息，只有在實驗人員本人使用的情況下，將卡插入刷卡機槽內(nèi)實驗臺才能得電，在緊急狀態(tài)下可以按下急停按鈕、電源開關能有效保護設備和人身安全。功能實驗板主要包括編碼器實驗板、稱重實驗板(含稱重傳感器及稱重顯示器)、位置開關實驗板(集成光電開關，行程開關等)等，需要時可以與實驗臺各系統(tǒng)聯(lián)機實驗，在以后的實驗室運行中也可以根據(jù)新的需求增加其他的功能擴展實驗板。6.電機驅(qū)動模塊電機驅(qū)動模型由拖動電機、滾珠絲杠、編碼器組成，作為電機輸出單元，經(jīng)接線方式的不同可通過實驗臺的PLC及變頻器完成直線定位及角度定位控制功能，并可為初學者提供直觀的運行控制驗證。如圖2所示本實用新型的控制原理圖，由圖可知，該實驗臺可以實現(xiàn)原理圖的實驗論證，說明它的擴展性。配電模塊為PLC、變頻器供電，PLC之間可以實現(xiàn)多種協(xié)議通訊， PLC也可以與人機界面組態(tài)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的展示或者通過人機界面來操作，PLC與變頻器之間和變頻器之間均可實現(xiàn)DP，以太網(wǎng)等通訊，變頻器與電機之間屬于信號采集過程。本實用新型的模塊化PLC、變頻器實驗臺具有如下特點[0070](1)每個PLC、變頻器、配電單元都是模塊化單元；(2)每個模塊單元都是一個組合單元；(3)每個實驗臺都帶有登記實驗刷卡單元和安全斷電保護裝置；(4)可實現(xiàn)各種變頻器及PLC單元互換；(5)方便實現(xiàn)各種通訊的轉(zhuǎn)換；(6)實驗臺功能擴展性極強；(7)實驗過程中元件的接插比較方便；(8)帶有獨立和固化兩種實驗模式；(9)移動性實驗驅(qū)動單元，方便帶載實驗的論證；(10)實驗臺有固定式和移動式兩種編程電腦，方便實驗人員的選擇；(11)每個實驗臺都是網(wǎng)絡化單元，可實現(xiàn)可用資源共享。模塊化PLC、變頻器實驗臺配備了國際先進的可控制編程器、變頻器、獨立的實驗模塊、人機界面、常規(guī)測試儀表和維修工具等硬件，含有西門子、安川、三菱、施奈德、收獲、 歐姆龍等豐富的編程軟件，不僅用于元器件的檢測，更重要的在于能夠?qū)崿F(xiàn)多達百種的電氣實驗論證方案，進一步進行控制系統(tǒng)程序的驗證，辨別PLC參數(shù)是否合理，PLC與變頻器間的通訊協(xié)議是否符合，能否達到預想控制方案的目的；同時也構架了一個培養(yǎng)電氣技能人才的平臺，針對電氣技術人員水平等級的不同，內(nèi)容由淺入深，循循漸進，更好的滿足不同崗位電氣技術人員的培訓要求，使其更加全面系統(tǒng)的接受培訓，進一步提升公司的技術水平，壯大人才隊伍，更好的服務社會。
權利要求1.一種模塊化PLC、變頻器實驗臺，其特征在于包括實驗臺架、PLC試驗模塊、變頻器試驗模塊、電機驅(qū)動模塊和配電模塊組成所述實驗臺架包括臺架和立架，所述立架上設有安裝間隔，每個安裝間隔上設有安裝立板，所述PLC試驗模塊、變頻器試驗模塊、電機驅(qū)動模塊和配電模塊安裝于各相應的安裝立板上；所述PLC試驗模塊包括PLC控制器及相應的接線端子；所述變頻器試驗模塊包括變頻器及其相應的接線端子；所述PLC試驗模塊與變頻器試驗模塊通訊連接；所述電機驅(qū)動模塊的電機與變頻器試驗模塊控制連接，電機驅(qū)動模塊的信號輸出端與PLC試驗模塊的控制輸入端控制連接；所述PLC試驗模塊、變頻器試驗模塊和電機驅(qū)動模塊均由配電模塊供電。
2.根據(jù)權利要求1所述的模塊化PLC、變頻器實驗臺，其特征在于該實驗臺包括獨立的人機界面模塊實驗板。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的模塊化PLC、變頻器實驗臺，其特征在于所述配電模塊上有智能刷卡裝置。
4.根據(jù)權利要求1所述的模塊化PLC、變頻器實驗臺，其特征在于所述PLC試驗模塊為內(nèi)部帶有人機界面單元的試驗模塊。
專利摘要本實用新型涉及一種模塊化PLC、變頻器實驗臺，包括實驗臺架、PLC試驗模塊、變頻器試驗模塊、電機驅(qū)動模塊和配電模塊組成所述實驗臺架包括臺架和立架，所述立架上設有安裝間隔，每個安裝間隔上設有安裝立板，所述PLC試驗模塊、變頻器試驗模塊、電機驅(qū)動模塊和配電模塊安裝于各相應的安裝立板上。本實用新型的模塊化PLC、變頻器實驗臺采用獨立的模塊化結構，把實驗臺幾個功能區(qū)做成相互獨立的模塊化單元，各個單元間通過硬接線、通訊方式靈活組合，每個PLC、變頻器、配電單元都是模塊化單元；可實現(xiàn)各種變頻器及PLC單元互換；方便實現(xiàn)各種通訊的轉(zhuǎn)換；功能擴展性極強；實驗過程中元件的接插比較方便。
文檔編號G09B23/18GK202003557SQ201020604330
公開日2011年10月5日 申請日期2010年11月12日 優(yōu)先權日2010年11月12日
發(fā)明者周強, 孫明堯, 楊青杰, 秦英奕, 聶福全, 龍宏欣 申請人:衛(wèi)華集團有限公司