教學(xué)用plc實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種教學(xué)用PLC實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，包括：機(jī)架，機(jī)架內(nèi)安裝有電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，機(jī)架上設(shè)置有與電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元電連接的電機(jī)轉(zhuǎn)盤示意單元，以及指示燈單元、按鍵開關(guān)單元；機(jī)架上還安裝軟PLC控制器，軟PLC控制器含有PLC控制器模塊、HMI模塊、NC模塊、CNC模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊和安全模塊，按鍵開關(guān)單元及指示燈單元與軟PLC控制器的輸入端電連接，軟PLC控制器的輸出端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元電連接。通過在實(shí)訓(xùn)平臺(tái)上設(shè)置軟PLC控制器，學(xué)生可以靈活運(yùn)用實(shí)訓(xùn)平臺(tái)上的軟、硬件，進(jìn)行演示測(cè)驗(yàn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容有更直觀深入的認(rèn)識(shí)，而且伺服驅(qū)動(dòng)的控制方式使得實(shí)訓(xùn)平臺(tái)控制精度更高，測(cè)試結(jié)果更精確。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，使用可靠。
【專利說明】教學(xué)用PLC實(shí)訓(xùn)平臺(tái)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及教學(xué)演示【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種教學(xué)用PLC實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]PLC (Programmable Logic Controller,可編程邏輯控制器)控制器是一種專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC控制器以其可靠性、抗干擾能力強(qiáng)、專用化與模塊化設(shè)計(jì)，適應(yīng)惡劣壞境等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制領(lǐng)域和其他行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。
[0003]由于PLC控制器在工業(yè)控制領(lǐng)域及其他行業(yè)的廣泛應(yīng)用，所以PLC實(shí)訓(xùn)平臺(tái)一直是大中院校機(jī)電、電氣專業(yè)的必要的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。PLC實(shí)訓(xùn)平臺(tái)是基于平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，選取典型的實(shí)物被控對(duì)象用以模擬典型的控制系統(tǒng)，力求達(dá)到并接近工程現(xiàn)場(chǎng)的目的。通過PLC實(shí)訓(xùn)平臺(tái)演示教學(xué)，能使學(xué)生在建立輪廓認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上逐步熟悉工業(yè)系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)通信，組件使用等，向工業(yè)控制的高級(jí)階段邁進(jìn)。
[0004]但是，傳統(tǒng)PLC實(shí)訓(xùn)平臺(tái)中的PLC控制器的指令集是固定的，而實(shí)際工業(yè)模擬中有可能需要重新定義算法，不便于學(xué)生編程學(xué)習(xí)和操作；另外，由于PLC控制器一般是由幾家廠商壟斷生產(chǎn)，具有私有性，很難適應(yīng)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，常常是PLC實(shí)訓(xùn)平臺(tái)與計(jì)算機(jī)處于不同類型的網(wǎng)絡(luò)中，無法利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源用于教學(xué)和學(xué)習(xí)。而且，傳統(tǒng)PLC實(shí)訓(xùn)平臺(tái)控制程序不夠精密，演示過程精確度不高。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]基于此，有必要針對(duì)傳統(tǒng)PLC實(shí)訓(xùn)平臺(tái)不便于學(xué)生編程學(xué)習(xí)和操作的問題，提供一種易于操作的開放式的教學(xué)用PLC實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。
[0006]一種教學(xué)用PLC實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，包括機(jī)架，機(jī)架內(nèi)安裝有電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，機(jī)架上設(shè)置有與電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元電連接的電機(jī)轉(zhuǎn)盤示意單元，以及指示燈單元、按鍵開關(guān)單元；機(jī)架上還安裝有軟PLC控制器，軟PLC控制器含有PLC控制器模塊、HMI(Human Machine Interface，人機(jī)界面)模塊、NC(Numerical Control,數(shù)字控制)模塊、CNC(Computer numerical control,計(jì)算機(jī)數(shù)字控制)模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊和安全模塊，按鍵開關(guān)單元及指示燈單元與軟PLC控制器的輸入端電連接，軟PLC控制器的輸出端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元電連接。
[0007]在其中一個(gè)實(shí)施例中，軟PLC控制器單元嵌入CoDeSys應(yīng)用處理裝置和Linux系
統(tǒng)裝置。
[0008]在其中一個(gè)實(shí)施例中，軟PLC控制器包括中央處理器，與所述中央處理器連接的夕卜擴(kuò)存儲(chǔ)器、以太網(wǎng)接口模塊、SD卡接口模塊、EtherCAT總線接口模塊、信號(hào)輸入端口、信號(hào)輸出端口。
[0009]在其中一個(gè)實(shí)施例中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元是伺服驅(qū)動(dòng)單元，伺服驅(qū)動(dòng)單元包括伺服電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)器以及用于控制伺服驅(qū)動(dòng)器及伺服電機(jī)的供電電源通斷的斷路控制器。
[0010]上述教學(xué)用PLC實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，因其采用了集PLC、HMI與NC功能于一體的軟PLC控制器,軟PLC是將操作系統(tǒng)和PC (personal computer,個(gè)人計(jì)算機(jī))作為軟硬件平臺(tái)，用軟件實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)硬件PLC的控制功能，軟PLC控制器具有編程語言標(biāo)準(zhǔn)化，支持多種編程語言，內(nèi)含豐富的控制模塊，支持多種算法，開放的控制算法接口，支持用戶嵌入自己的控制算法模塊，強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，支持互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，這使得教學(xué)用PLC實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的硬件體系結(jié)構(gòu)不再封閉，可以選擇合適的硬件組成滿足要求的軟PLC，使學(xué)生可自由組成，靈活測(cè)試；而且學(xué)生可以使用符合標(biāo)準(zhǔn)的操作指令編程，易于編程學(xué)習(xí)和操作；教學(xué)用PLC實(shí)訓(xùn)平臺(tái)不僅能加入到已存在的私有PLC網(wǎng)絡(luò)中，還可以加入到標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，教學(xué)實(shí)訓(xùn)可充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，還可通過網(wǎng)絡(luò)控制教學(xué)用PLC實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。
[0011]采用高級(jí)的編程環(huán)境和靈活的操作系統(tǒng)，使得教學(xué)用PLC實(shí)訓(xùn)平臺(tái)易于編程控制且性能穩(wěn)定。
[0012]采用開放的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，使得教學(xué)用PLC實(shí)訓(xùn)平臺(tái)能很好地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊。
[0013]采用的伺服電機(jī)具有響應(yīng)速度快、定位準(zhǔn)確、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大的特點(diǎn)，伺服驅(qū)動(dòng)控制精度高，使得實(shí)訓(xùn)平臺(tái)演示效果精確度高，測(cè)試結(jié)果理想，便于學(xué)生加深教學(xué)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型所述的教學(xué)用PLC實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是圖1所示的軟PLC控制器的功能模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖3是本實(shí)用新型所述的教學(xué)用PLC實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的電氣結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]參見圖1，圖1為本實(shí)用新型所述教學(xué)用PLC實(shí)訓(xùn)平臺(tái)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，伺服驅(qū)動(dòng)器及伺服電機(jī)不可見。
[0018]圖1示出了教學(xué)用PLC實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的機(jī)架1，機(jī)架I上安裝有軟PLC控制器2，其顯示屏置于機(jī)架殼體正面所開設(shè)的窗口上。
[0019]機(jī)架內(nèi)還安裝有第一、第二伺服電機(jī)，以及分別控制第一、第二伺服電機(jī)的第一、第二伺服驅(qū)動(dòng)器以及斷路控制器，電源通過斷路器電連接伺服驅(qū)動(dòng)器及伺服電機(jī)，伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器和斷路控制器均設(shè)置于機(jī)架殼體內(nèi)，在圖1中不可見。軟PLC控制器控制伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0020]第一、第二伺服電機(jī)的電機(jī)軸上分別安裝一個(gè)轉(zhuǎn)盤3，轉(zhuǎn)盤外周面設(shè)有刻度，轉(zhuǎn)盤外置于機(jī)架殼體正面，即第一轉(zhuǎn)盤Ml和第二轉(zhuǎn)盤M2，這兩個(gè)轉(zhuǎn)盤作為電機(jī)轉(zhuǎn)盤示意單元，用來顯示出兩臺(tái)電機(jī)同步性情況。
[0021]在機(jī)架殼體正面上還設(shè)有作為指示燈單元4的八個(gè)信號(hào)燈，即L0、L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7，和作為按鍵開關(guān)單元5的八個(gè)開關(guān)，即K0、Kl、K2、K3、K4、K5、K6、K7。八個(gè)信號(hào)燈和八個(gè)開關(guān)分別分兩排且交錯(cuò)布局。
[0022]按鍵開關(guān)單元以及指示燈單元通過擴(kuò)展IO (Input/Output,輸入/輸出)與軟PLC控制器的輸入端相連。當(dāng)按下開關(guān)時(shí)，相應(yīng)的指示燈會(huì)亮起，然后通過擴(kuò)展10，操作信號(hào)傳入軟PLC控制器的輸入端，經(jīng)過軟PLC控制器的內(nèi)部運(yùn)算和處理后，軟PLC控制器發(fā)出動(dòng)作指令，動(dòng)作指令經(jīng)過軟PLC控制器的輸出端傳遞到伺服驅(qū)動(dòng)器，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)執(zhí)行動(dòng)作指令。
[0023]參見圖2，圖2示出了軟PLC控制器2的功能模塊結(jié)構(gòu)。軟PLC控制器2內(nèi)含有PLC控制器模塊、HMI模塊、NC模塊、CNC模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊和安全模塊。
[0024]軟PLC控制器2內(nèi)嵌入CoDeSys應(yīng)用處理裝置和Linux系統(tǒng)裝置。CoDeSys是一種功能強(qiáng)大的PLC軟件編程工具，它支持IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)IL、ST、FBD、LD、CFC、SFC六種PLC編程語言，用戶可以在同一項(xiàng)目中選擇不同的語言編輯子程序，功能模塊等。Linux是一種自由和開放源碼的類Unix操作系統(tǒng)，是一個(gè)領(lǐng)先的操作系統(tǒng)。
[0025]軟PLC控制器2包括中央處理器，與中央處理器連接的外擴(kuò)存儲(chǔ)器、以太網(wǎng)接口模塊、SD卡接口模塊、EtherCAT總線接口模塊，信號(hào)輸入端口、信號(hào)輸出端口。采用EtherCAT總線接口模塊，用于支持EtherCAT網(wǎng)絡(luò)協(xié)議通訊。EtherCAT是開放的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議。
[0026]參見圖3，圖3示出了本實(shí)用新型所述的教學(xué)用PLC實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的電氣結(jié)構(gòu)框圖。
[0027]軟PLC控制器通過EtherCAT總線接口模塊與EtherCAT總線控制器連接，用于EtherCAT 通訊。
[0028]第一伺服電機(jī)由第一伺服驅(qū)動(dòng)器控制，第一伺服驅(qū)動(dòng)器通過EtherCAT總線接收軟PLC控制器的控制指令；第二伺服電機(jī)由第二伺服驅(qū)動(dòng)器控制，第二伺服驅(qū)動(dòng)器通過EtherCAT總線接收軟PLC控制器的控制指令；EtherCAT遠(yuǎn)程端子通過數(shù)字量輸入模塊與按鍵開關(guān)單元連接，其通過數(shù)字量輸出模塊與指示燈單元連接。八路的數(shù)字量輸入模塊接八個(gè)開關(guān)，八路的數(shù)字量輸出模塊接八個(gè)信號(hào)燈。
[0029]當(dāng)開關(guān)按鍵按下時(shí)，與其相連的數(shù)字量輸入通道上電平為高，軟PLC控制器可通過讀數(shù)字量輸入模塊的通道來感知開關(guān)是否被按下。當(dāng)數(shù)字量輸出模塊通道電平為高時(shí)，與其相連的信號(hào)燈點(diǎn)亮，PLC可通過設(shè)置數(shù)字量輸出模塊的通道電平來控制信號(hào)燈的亮滅。PLC還可通過EtherCAT總線寫伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)相應(yīng)寄存器的值，以達(dá)到控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)的目的。
[0030]其中，學(xué)生可以根據(jù)自己所編寫的程序隨意定義八個(gè)開關(guān)按鍵的控制方式，現(xiàn)實(shí)中還可以根據(jù)需求擴(kuò)展IO模塊，在擴(kuò)展多個(gè)按鈕，定義更多控制方式。
[0031 ] 本實(shí)施例還設(shè)有電源單元、實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)接端子單元。
[0032]采用本實(shí)施例進(jìn)行教學(xué)，系統(tǒng)更開放，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制，學(xué)生可以靈活運(yùn)用實(shí)訓(xùn)平臺(tái)上的軟、硬件，進(jìn)行演示測(cè)驗(yàn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容有更直觀深入的認(rèn)識(shí)。而且伺服驅(qū)動(dòng)的控制方式使得實(shí)訓(xùn)平臺(tái)控制精度更高，測(cè)試結(jié)果更精確，學(xué)生還可以利用此優(yōu)點(diǎn)清楚地分辨電機(jī)的同步性。
[0033]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.教學(xué)用PLC實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，包括: 機(jī)架，所述機(jī)架內(nèi)安裝有電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，所述機(jī)架上設(shè)置有與所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元電連接的電機(jī)轉(zhuǎn)盤示意單元，以及指示燈單元、按鍵開關(guān)單元； 其特征在于，所述機(jī)架上還安裝有軟PLC控制器，所述軟PLC控制器包括中央處理器，與所述中央處理器連接的外擴(kuò)存儲(chǔ)器、以太網(wǎng)接口模塊、SD卡接口模塊、EtherCAT總線接口模塊、信號(hào)輸入端口、信號(hào)輸出端口 ；所述按鍵開關(guān)單元及所述指示燈單元與所述軟PLC控制器的輸入端電連接，所述軟PLC控制器的輸出端與所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的教學(xué)用PLC實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，其特征在于，所述軟PLC控制器單元嵌入CoDeSys應(yīng)用處理裝置和Linux系統(tǒng)裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的教學(xué)用PLC實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，其特征在于，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元是伺服驅(qū)動(dòng)單元，所述伺服驅(qū)動(dòng)單元包括伺服電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)器以及用于控制伺服驅(qū)動(dòng)器及伺服電機(jī)的供電電源通斷的斷路控制器。
【文檔編號(hào)】G09B25/00GK203415155SQ201320350374
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月18日
【發(fā)明者】陳冰冰, 謝劍輝 申請(qǐng)人:佛山市順德工業(yè)與信息技術(shù)研究中心有限公司