Plc、變頻器教學多用可編程控制櫃的製作方法
2023-06-12 07:41:41
專利名稱：Plc、變頻器教學多用可編程控制櫃的製作方法
技術領域：
本實用新型教學演示裝置主要運用於PLC原理技能操作訓練和考核、鑑定；電氣 控制與PLC相結合操作技能訓練和考核、鑑定；變頻器操作技能訓練和考核、鑑定；也可以 運用於PLC和變頻器的通信技能訓練和考核、鑑定。
背景技術：
在當前技工學校電工專業的教學中，我們不僅要讓學生掌握一定的理論知識，更 重要的是要讓學生掌握如何操作和維護電氣設備，同時在維修電工的職業技能考核和鑑定 中，也迫切需要一套規範的裝置來檢驗工人布置的控制線路是否正確。然而，在現有的學校 教學中，教師限於教學設備的缺陷只能按照教學大綱和教學計劃中規定的內容和學時在教 室上課、安排一定學時的實驗和實習、期末進行理論考試——這種模式完成教學任務，這種 教學模式重理論輕實踐，使理論和實踐不能有機的結合起來，學生畢業後動手能力相對不 足。部分學校教師可能根據自己對教材的理解及教學的需要製作一些粗糙、簡陋的教學模 型供學生動手實習，但這些教學模型具有隨意性大、規範性差、也不具備通用性，造成學生 學到的實際操作知識標準不統一，水平參差不齊；也有些學校可能購買成套設備，但這些成 套設備功能單一，不具備擴展性。目前市場上沒有一種產品能夠將PLC控制指示燈、PLC控 制電動機、PLC控制變頻器、PLC和變頻器的通信及變頻器的外部操作這些結合在一起的設 備。此外，在現有的維修電工職業鑑定中，採用的是傳統的人工評卷，沒有一套規範完善的 裝置可以用來考核學生和學員實際的操作水平，容易造成考核標準不統一，個人主觀因素 大，影響鑑定結果的準確性和公平性。發明PLC、變頻器教學多用可編程控制櫃的目的正是 為了克服上述現有技術的不足而提供的一種統一規範的能直觀地演示PLC、變頻器的工作 過程的實用新型教學演示裝置。
發明內容PLC、變頻器教學多用可編程控制櫃可以演示PLC及其控制線路的工作過程以及 進行控制線路的接線訓練和考核，可以演示PLC控制電機多種啟動方式的編程控制訓練和 考核，可以演示多臺電機的順序啟動控制，可以演示用PLC控制外部輸出指示區指示燈的 工作，可以演示PLC控制變頻器，還可以進行PLC和變頻器之間相互通信等多項實訓內容。本實用新型控制櫃的結構如下PLC、變頻器教學多用可編程控制櫃包括有控制櫃(1)、所有控制線路板(8)、三速 電動機(13)、普通異步電動機(12)、變頻電動機(14)，其中控制線路板⑶是在控制櫃⑴ 內的接線安裝板上按控制線路接線規律規則地安裝設置所有元器件、測試儀表和線槽板， 所設置的元器件和測試儀表有可編程控制器PLC(4)、變頻器(5)、自動空氣開關O)、熔斷 器⑶、中間繼電器(7)、熱繼電器(9)、接觸器(10)、接線端子柱(11)、電壓表(15、16、17)、 電流表(18、19、20)、按鈕開關(21)、功能選擇開關(22)、外部定位器(23)、指示燈(24)，各 元器件、測試儀表和電機之間按電動機啟動的控制線路自行進行電連接。[0006]各元器件都安裝在控制櫃(1)內的接線安裝板上，控制櫃尺寸為長800釐米、寬 600釐米、高2200釐米，控制櫃(1)內部從上到下分為6層第六層安裝自動空氣開關O)、 熔斷器(3)；第五層安裝PLC (4)和變頻器(5)，它們之間的通信採用485模塊(6)；第四層 安裝16個中間繼電器(7)；第三層安裝3個熱繼電器(9)和6個交流接觸器(10)；第二層 安裝80個接線柱(11)；第一層安裝三速電動機(13)、普通異步電動機(12)、變頻電動機 (14)。元器件的周邊及每層元器件之間都設有線槽板( ，所有元器件連接導線全部設 置在線槽板(8)內。在控制櫃(1)門上從上到下分為4層上層安裝三個電壓表(15、16、17)，分別監 視主電路工作電壓、PLC電路工作電壓、變頻器電路工作電壓；第二層安裝三個電流表(18、 19、20)，分別監視主電路工作電流、PLC電路工作電流、變頻器電路工作電流；第三層從左 到右分成三個區域，左邊輸入按鈕區有16個按鈕(21)，分成四行排列，每行四個；中間區域 上方為模式選擇開關(22)，下方為變頻器外部操作開關及變頻外部調節旋鈕(23)，右邊輸 出指示區有16個指示燈(M)，分成四行排列，每行四個；下層為觀察窗(25)，採用有機玻 璃，用來觀察電動機是否運行。PLC、變頻器的工作原理是現代電工專業技術人員必須掌握的知識，也是各級電工 教材中必學的內容。本實用新型控制櫃將PLC、變頻器實訓所需的元器件和測試儀表根據控 制線路的接線特點全部按順序合理地安裝在PLC控制櫃內的接線板上，並且在接線板上按 需要安裝線槽板，可方便地在各元器件之間用軟線接線；各監視儀表可以隨時查看控制線 路的工作狀態；所有要接線元器件的接線點全引入到PLC控制櫃內的第二層接線柱上，便 於學生的操作和故障檢查。本實用新型裝置，教師可以接好線後直接進行演示，將PLC、變頻 器的操作直觀的顯示出來，還可以讓學生自己接線，檢查接線是否正確。在考核鑑定中，可 以讓被考核人員通過操作本設備，然後通電檢驗其接線的正確性。下面說明書附圖進一步闡述本實用新型控制櫃。
圖1、PLC、變頻器教學多用可編程控制櫃內部元件位置圖。圖1中標號說明1、控制櫃，2、電源開關，3、熔斷器，4、PLC型號為三菱FX2N-32MR， 5、變頻器型號為三菱FR-D740-2. 2K-CHT，6、485模塊，7、中間繼電器，8、線槽板，9、熱繼電 器，10、交流接觸器，11、接線柱共計80個，12、普通異步電動機，13、三速電動機，14、變頻電 動機。圖2、PLC、變頻器教學多用可編程控制櫃面板元器件位置圖。圖2中標號說明15、監視主電路工作電壓的電壓表，16、監視PLC電路工作電壓的 電壓表，17、監視變頻器電路工作電壓的電壓表，18、監視主電路工作電流的電流表，19、監 視PLC電路工作電流的電流表，20、監視變頻器電路工作電流的電流表，21、按鈕輸入區， 22、工作模式選擇開關，SA放在中間位置則是控制輸出指示區的指示燈，放在左邊位置則是 用PLC控制電動機，放在右邊位置則是用PLC控制變頻器，23、外部操作變頻器按鈕，24、輸 出指示區，25、觀察窗。圖3、PLC、變頻器教學多用可編程控制櫃內第六層元器件擺放位置圖。[0016]QFl為總電源開關(三相)、QF2為PLC電源開關(單相)、QF3為變頻器電源開關 (三相)、QF4為三速電動機Ml電源開關(三相)、QF5為普通異步電動機M2電源開關(三 相)、QF6為變頻電動機M3電源開關(三相)、FU1為總電源熔斷器(三相)、FU2為PLC電 源及控制線路熔斷器(二相)、FU3為變頻器熔斷器(三相)、FU4為三速電動機熔斷器(三 相)、FU5為普通異步電動機熔斷器(三相)、FU6為變頻電機熔斷器(三相)。圖4、PLC、變頻器教學多用可編程控制櫃內第四層元器件擺放位置圖。16 個中間繼電器從左至Ij右KA1、KA2、KA3、KA4、KA5、KA6、KA7、KA8、KA9、KA10、 KA11、KA12、KA13、KA14、KA15、KA16。圖5、PLC、變頻器教學多用可編程控制櫃內第三層元器件擺放位置圖。FRl保護三速電動機、FR2保護普通異步電動機、FR3保護變頻電動機，6個交流接 觸器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6。圖6、PLC、變頻器教學多用可編程控制櫃內第二層元器件擺放位置圖。圖7、控制指示區模式PLC外部接線圖。圖8、控制指示區模式PLC梯形圖。圖9、控制電動機模式電動機接線圖和PLC硬接線圖。圖10、控制電動機模式PLC梯形圖。圖11、變頻器連接圖。圖12、PLC和變頻器連接線的製作圖。圖13、PLC和變頻器通過485模塊連接圖。圖14、PLC控制變頻器模塊時梯形圖。
具體實施方式
第一種工作模式PLC控制指示燈模式。在本模式下，不需要做接線工作，只要將程序寫好傳入到PLC內，就可以通過按鈕 區來控制指示區的指示燈，如圖7和8所示。操作如下將工作模式開關SA打在中間位置， 再將總電源開關QSl和PLC電源開關QS2合上，將圖8所示程序傳入到PLC內，啟動PLC， 按下SBl，系統開始運行，按下SB2，則燈HLl和HL2亮；按下SB3，則燈HL3和HL4亮；按下 SB4，則燈HL5和HL6亮；按下SB5，則燈HL7和HL8亮；按下SB6，則所有的燈都滅。第二種工作模式PLC控制電動機模式。在本模式下，要做接線工作，只要把想控制的電動機和對應熱繼電器連接就可以， FRl保護三速電動機、FR2保護普通電動機、FR3保護變頻電動機，如圖9和圖10所示。將 功能選擇開關打到左邊位置，選擇PLC控制電動機功能，合上電源開關QSl和PLC電源開關 QS2，再合上普通電動機M2的電源開關QS4，將圖10中程序傳送到PLC內，啟動PLC，按下 SBl，則電動機正轉，按下SB3，電動機停止，按下SB2，則電動機M2反轉，按下SB3，電動機M2 停止。第三種工作模式PLC控制變頻器模式。在本模式中，要做接線工作，要將PLC和變頻器的連接線做好，正常用網線來代替 連接導線，一頭與485模塊連接，另外一頭接上R45水晶頭，用於連接變頻器。連接圖如圖 11、圖12和圖13所示，連接好線以後，先設定變頻器參數，然後將圖14的程序輸入到PLC
5中去。啟動PLC，啟動變頻器，SBl為啟動/停止開關，SB2、SB3分別為加、減頻率按鈕。觸 動一次SB1，使系統處於啟動狀態，再觸動SB2、SB3對頻率進行調節，電機的轉速隨之而改 變。再次觸動SBl，電機停止轉動。
權利要求1.PLC、變頻器教學多用可編程控制櫃，其特徵是，它包括控制櫃(1)、所有控制線路板 (8)、三速電動機(13)、普通異步電動機(12)、變頻電動機(14)，其中控制線路板(8)是在 控制櫃(1)內的接線安裝板上按控制線路接線規律規則地安裝設置所有元器件、測試儀表 和線槽板，所設置的元器件和測試儀表有可編程控制器PLC(4)、變頻器(5)、自動空氣開 關O)、熔斷器(3)、中間繼電器(7)、熱繼電器(9)、接觸器(10)、接線端子柱(11)、電壓表 (15、16、17)、電流表(18、19、20)、按鈕開關(21)、功能選擇開關(22)、外部定位器(23)、指 示燈(M)，各元器件、測試儀表和電機之間按電動機啟動的控制線路自行進行電連接。
2.根據權利要求1所述的教學多用可編程控制櫃，其特徵是，控制櫃尺寸為長800釐 米、寬600釐米、高2200釐米，各元器件都安裝在控制櫃(1)內的接線安裝板上，控制櫃(1) 內部從上到下分為6層第六層安裝自動空氣開關O)、熔斷器(3)；第五層安裝PLC(4)和 變頻器(5)，它們之間的通信採用485模塊(6)；第四層安裝16個中間繼電器(7)；第三層 安裝3個熱繼電器(9)和6個交流接觸器(10)；第二層安裝80個接線柱(11)；第一層安裝 三速電動機(13)、普通異步電動機(12)、變頻電動機(14)。
3.根據權利要求2所述的教學多用可編程控制櫃，其特徵是，控制櫃(1)內第二層安裝 的80個接線柱(11)採用插接式；元器件的周邊及每層元器件之間都設有線槽板(8)，所有 元器件連接導線全部設置在線槽板(8)內。
4.根據權利要求1所述的教學多用可編程控制櫃，其特徵是，在控制櫃(1)門上從上到 下分為4層上層安裝三個電壓表(15、16、17)，分別監視主電路工作電壓、PLC電路工作電 壓、變頻器電路工作電壓；第二層安裝三個電流表(18、19、20)，分別監視主電路工作電流、 PLC電路工作電流、變頻器電路工作電流；第三層從左到右分成三個區域，左邊輸入按鈕區 有16個按鈕(21)，分成四行排列，每行四個；中間區域上方為模式選擇開關(22)，下方為變 頻器外部操作開關及變頻外部調節旋鈕(23)，右邊輸出指示區有16個指示燈(M)，分成四 行排列，每行四個；下層為觀察窗05)。
5.根據權利要求2所述的教學多用可編程控制櫃，其特徵是，控制櫃(1)門上的觀察窗 (25)採用有機玻璃。
專利摘要PLC、變頻器教學多用可編程控制櫃是一種多用途的PLC、變頻器學習演示裝置，它包含有控制櫃(1)、控制線路板(8)、三速電動機(13)、普通異步電動機(12)、變頻電動機(14)。控制線路板(8)是在控制櫃(1)內的接線安裝板上，按控制線路接線規律規則地安裝設置所有元器件、測試儀表和線槽板，所設置的元器件和測試儀表與電機之間按電機啟動的控制線路自行進行電連接。本裝置設置簡潔、規範，導線連接直觀可視，便於規範教學和操作演示，它可以演示PLC控制電機編程訓練和考核、演示PLC控制多臺電機的順序啟動、演示PLC控制外部輸出指示區指示燈的工作、演示PLC控制變頻器，還可以演示PLC和變頻器之間進行相互通信等多項實訓內容。
文檔編號G09B23/18GK201868010SQ20102029620
公開日2011年6月15日 申請日期2010年8月16日 優先權日2010年8月16日
發明者馮啟榮, 趙瑩 申請人:馮啟榮, 趙瑩