專利名稱：一種全集成工業自動化網絡通訊技能實訓裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種實驗用實訓裝置，具體地講，涉及全集成工業自動化網絡通訊技能的實訓裝置。
背景技術：
傳統的教學模式是學生在學習專業課程時往往只集中在單一的技術上，例如電機拖動技術、PLC控制技術、傳感器檢測技術等。但是，在企業的生產設備中往往是將這些技術綜合運用在一起。這就要求我們應該給學生提供一個綜合技術環境，一個可二次創新的技術平臺，使學生能夠在平時的學習和實訓操作中能夠將多種相關的技術融會貫通、靈活應用。另外，在工業現場的各種生產設備和檢測系統都已經形成了網絡化的通訊和管理調度。因此，對自動化網絡通訊的學習也已經成為自動化教學非常重要的組成部分。本實訓平臺基于此而應用而生。本實訓裝置設備直觀、結構靈活、系統性強、設備開放、擴展性強、貼近現場實際、監控方式靈活、學科延展性強。教學模式是學生在學習專業課程時往往只集中在單一的技術上，例如電機拖動技術、PLC控制技術、傳感器檢測技術等。但是，在企業的生產設備中往往是將這些技術綜合運用在一起。這就要求我們應該給學生提供一個綜合技術環境，一個可二次創新的技術平臺，使學生能夠在平時的學習和實訓操作中能夠將多種相關的技術融會貫通、靈活應用。另外，在工業現場的各種生產設備和檢測系統都已經形成了網絡化的通訊和管理調度。因此，對自動化網絡通訊的學習也已經成為自動化教學非常重要的組成部分。本實訓平臺基于此而應用而生。本實訓裝置設備直觀、結構靈活、系統性強、設備開放、擴展性強、貼近現場實際、監控方式靈活、學科延展性強。
發明內容本實用新型主要解決的技術問題是提供一種全集成工業自動化網絡通訊實訓臺，實訓臺涉及工業自動化網路知識，形象直觀，操作和連線簡單，方便了學生自己動手、針對各個通訊協議的實訓課題，使學生能夠在平時的學習和實訓操作中能夠將多種相關的技術融會貫通。實現實際動手操作把抽象的理論轉化為感性的認識。本實用新型采用如下技術方案實現發明目的本實訓裝置包括了當今工業自動化領域所涉及到主流工控設備和上位機組態軟件、編程軟件，產品集PLC，變頻器，交直流調速器、步進電機，交直流電機組等模塊構成控制一驅動一執行完整系統。本實驗裝置即可訓練學生基本編程，基本的數據采集處理實驗，又可以讓學生自己根據需要選用不同的設備進行課程設計或是畢業設計，不僅訓練了學生的基本知識而且為高層次的設計開發提供實驗平臺。本實訓裝置呈現三層網絡結構，第一層為計算機監控管理層，第二層為現場主控制層，與第一層采用工業以太網進行通訊；第三層為現場控制層，與第二層采用PR0FIBUS-DP或CCLINK通訊。三層網絡結構可以清晰的展現在學生面前。系統可進行多種實訓。[0007]—種全集成工業自動化網絡通訊技能實訓裝置，包括實訓臺、實訓屏、基板和轉接模塊。實訓臺上設置有電源箱、鐵質轉接板、計算機放置區域、工具放置區域、腳輪、地腳；實訓屏上有眉板、兩塊網孔板、鐵質轉接板、四根藍立柱；基板安裝在實訓臺與實訓屏之間，其作用是固定各類器件。轉接模塊的作用是將PLC信號端子、變頻器信號端子通過K2端子或K4端子引出，然后通過K2測試線和DP25針形電纜與外端控制的執行機構相連接，達到控制外部設備的目的。可以實現遠程控制和本進控制。實訓臺位于實訓裝置的最下端，實訓屏安裝在實訓臺之上，靠左右兩側的藍立柱型材搭接而成，實訓屏通過不同的安裝支架將網孔板安放在實訓屏上，網孔板可以安裝不同類型的PLC、觸摸屏、變頻器等器件組成不同類型的實訓裝置。在實訓臺與實訓屏之間放有一塊基板，基板上可以放置不同信號轉接模塊及PLC執行模塊，它們的固定方式是通過快換座銜接，快換座安裝在各類模塊的后板上。實訓臺本實用新型的主要組成如下1、實訓臺I)臺體，采用鋼結構與防火木板的有機結合，使臺體牢固、防火，獨特的下檐式桌面，解決了臺邊PVC封條起邊和裂縫問題；桌腿底部有調節器，高度可調，保證平穩度。2)地腳，實訓裝置重力支持點安裝了地腳，使實訓裝置即使在不平的地面上也可保持一定的水平度。而且可防止實驗過程中實訓裝置受外力，導致突然移動或抖動，防止了轉接模塊意外掉落損壞的危險。3)腳輪，桌腿底部安裝有腳輪，經過承重測驗和其他相關測驗，使其整體實驗實訓裝置可有獨人輕易的即可移動，方便了實驗實訓裝置的運輸和變換地方。4)桌面，桌面為防火高密度板，開有兩個060計算機專用過線孔，不用時用防護
蓋堵住。5)工具放置區域，在實訓臺體下部左側有一工具櫥，兩層區域立體空間可方便分類放置實驗實訓用的設備、工具和材料，工具放置區域的門及鑰匙可實現有效自我管理，使其更符合人性化的要求。6)計算機放置區域，有獨立的電源供電，其他設備短路或發生故障，不會影響計算機的正常供電。獨特的木板結構可防靜電。中間部分尺寸為534 mmX 588mm，它有兩個特點教師機時加一個隔板，上端可以放置工控機，在后部開有一個方型口，便于工控制接線用；下端可以放置一些輔助器件；學生機不需要隔斷，作為器材專用區；與中間部分相鄰的區域有一個放置計算機主機的區域，并在其橫梁上裝有四個86型的安全插座，便于給計算機主機及顯示器供電用。7)電源箱，在實訓臺體下部右側位置，包括操縱部分、指示部分和檢測部分，可實現對實訓臺體的電源供應的操作與保護。通用的電氣元件和獨特的電路設計可實現電源相序保護、電源缺相保護、電源過壓和失壓保護、急停開關保護、斷電誤上電保護、漏電自動跳閘保護、過載與短路保護、計算機獨立供電保護，進口的防火板材料具有環保、耐磨、耐腐蝕、高絕緣、耐高溫的作用，可實現結構和外殼接地保護。它用S 2鋁板雕刻而成，含有一個4P 16A的漏電斷路器，功能是給臺體各類器件供電的工作電源，當斷路器合上后，實訓裝置中間部分三個電源指示燈亮，說明臺體有電；另一個是2P IOA的斷路器，控制機算機供電，當它合上后，計算機就處于供電狀態，這樣可以做到計算機電源和設備電源有效分開，互不干涉；另外還裝有一個6孔插座(AC220V 10A)，便于外接其它設備用電；在鋁板的最右端含有三個按鈕一個是急停、一個是啟動按鈕、一個停止按鈕。急停按下時切斷實訓臺的設備電源；當松開急停，按下啟動按鈕，聽到“碰”的一聲，說明設備已供電有DC24V電源輸出。2、實訓屏由眉板、兩塊網孔板、鐵質轉接板、四根藍立柱組成，分別是I)眉板尺寸為1525 mmX 110mm，可以絲印實訓裝置的型號、聯系方式及單位名稱
坐寸o2)網孔板，獨特的設計理念、特殊梅花形的安裝孔，使各種轉接模塊方便安裝與拆卸，它由兩塊組成，通過拆彎支架安裝在左右兩側的藍立柱上；每塊網孔板的尺寸為762mmX 500mm,板上開有梅花型的安裝孔，每個梅花型的中間孔的孔距為76mm，特點是便于各類器件的安裝及過線用，布線工藝更方便簡單，達到“橫看成林側成峰的效果”。3)鐵質轉接板，它是折彎件，可提供三相五線制的電源、單相電源、直流24V電源進行獨立的操作和保護。單獨電源的設備短路或發生故障，不會影響其他電源的正常供電和保護。安全的接插件可方便的與轉接模塊進行安全快速連接。它的尺寸為1525mmX IlOmm ;它由四個區域組成。以西門子產品型號為例，它們分別是第一個為變頻器轉接板SM440-01，其上有兩個DP25針母座，作為變頻器輸入輸出信號用，三個安全的K4端子作為變頻器動力出線端，連接三相異步電機用，還有一個船形開關，用于控制變頻器的電源；第二個區域為電源板SMJL-02，其上裝有一個量程為5A的電流表，在此表下端裝有兩個測量電流用的K4端子，分別是Al、A2，在這Al和A2中間裝有一只0P520型的保險；另有一個量程為450V的電壓表，在它的下端也裝有兩個測量電壓用的K4端子，分別為V1、V2 ;還有三只電源指示燈016AC220V(黃、綠、紅三種顏色)，分別表示各相的供電狀況，另外每相都加有一只0P520型的保險，作為過流和短路保護用；另外在此板上還開有三相五線的電源端子，用安全型K4端子，分別是LI黃、L2綠、L3經、N藍、PE黃綠雙色。第三個區域是300轉接板代號為SM300-03，其上有一個船形開關，用于通斷該模塊的DC24V電源，在船形開關的下端裝有一個0P520型的保險和一個LED燈(船形開關打至ON位置時，LED燈變為紅色，打至OFF位置時，燈不亮)，再下端有兩個K2型的安裝出線端子，分別為24V、0V，給外部提供DC24V電源；另有四只DP25針型的插座(3只孔型、一只針型)它們作為PLC信號的輸入輸出用；第四部分200轉接板SM200-04，其上有一個船形開關，功能同第三區域，另有三只DP25針型插座(一只孔型，兩只針型)它們作為PLC信號的輸入輸出用。4)藍立柱，由四根組成,本公司專業開模定制,其中兩根為1650mmX 123mm,另外兩根609mmX 123mm，通過“T”形螺母將立柱固定在實訓臺和實訓屏上。3、基板基板，本公司的模具開模，本公司設計的快換座的結合使其各種轉接模塊方便固定與安裝。使操作更加方便與簡單。本公司兩種專用標準型材，一種為30mm X 150mm,—種為30mm X 30mm,這兩種尺寸
組合在一起，再加上兩側各一根3030的型材組成不同尺寸的基板。兩側型材開口處都有一個黑色DOLANG封蓋堵住，以免劃傷手或設備。[0028]本實訓裝置上基板尺寸為1525mmX300mm，安裝在實訓臺與實訓屏之間，其作用是固定各類器件，如各類模塊、氣動元件、傳感器等。4、轉接模塊五種標配的轉接模塊，另外根據教學要求可以選配不同PLC的動作執行對象。它們用S 2鋁板雕刻，然后絲印而成，兩側裝有DOLANG標志的側蓋、前后兩端用兩種規格的型材上死、在兩端各裝有一個把手，便于模塊的安裝用，底板用一塊鋁塑板封住，在鋁塑板裝有兩個快換座，它們就可以快速地安裝在基板上了。以下用西門子可編程控制器PLC和變頻器為例分述之。PLC轉接模塊SMZJ-412 (僅教師機用)，其上有三只DP25針型插頭(2只孔形，I只針形)分別是P4-1、P4-2、P4-3，此口與鐵質轉接板中的第三區域配合用，通過三根兩頭都為DP25針形的電纜通接。32個黑色K2安全接插座作為PLC信號的輸入用，16個黑色K2安全接插座作為PLC信號的輸出用，另外還有5個紅色的K2端子，作為電源DC24V的正端，3只藍色的K2端子，作為電源DC24V的負端。變頻器轉接模塊SMZJ-M440，其上有兩只DP25針型插頭分別是M440-1、M440_2，數字量輸入接口用5個黑色的K2端子引出，還是兩個PNP (紅色K2端子)、NPN型接口(藍色K2端子)；數字量輸出接口用5個黑色K2端子引出，分為常開和常閉型，分別是1NC、1N0、2N0、3NC、3N0，3個藍色的公共端也用K2端子引出，分別是1C0M、2C0M、3C0M ;模擬量輸入和模擬量輸出，都用4個黑色的K2端子引出，輸入分別是ADC1+、ADC1-、ADC2+、ADC2-，輸出分別是DAC1+、DAC1-、DAC2+、DAC2-;通迅485全部用2個黑色的K2端子引出，分別是P+、N_ ；輸出電源是紅色的10V、藍色的OV它們也用K2端子引出；溫度檢測也用2個黑色K2端子引出，分別是PTCA、PTCB ;最后是一個電位器的安裝孔和它的引出線，也用3個黑色K2端子引出。PLC轉接模塊SMZJ-315，其上有三只DP25針型插頭(2只孔形，I只針形)分別是P3-1、P3-2、P3-3，16個黑色K2安全接插座作為PLC信號的輸入用，16個黑色K2安全接插座作為PLC信號的輸出用，另外還有2個紅色的K2端子，作為電源DC24V的正端，2只藍色的K2端子，作為電源DC24V的負端。還有模擬量輸入和模擬量輸出接線端子，這里就不再
闡述了。PLC轉接模塊SMZJ-226，其上有三只DP25針型插頭(I只孔形，2只針形)分別是P2-1、P2-2、P2-3，24個黑色K2安全接插座作為PLC信號的輸入用，16個黑色K2安全接插座作為PLC信號的輸出用，另外還有2個紅色的K2端子，作為電源DC24V的正端，4只藍色的K2端子，作為電源DC24V的負端。還有四路模擬量輸出接線端子，用12個黑色K2端子引出。PLC轉接模塊SMZJ-200M323，其上有一只DP25針型插頭P3-4，它作為遠程ET200的輸入輸出模塊信號用，8個黑色K2安全接插座作為PLC信號的輸入用，8個黑色K2安全接插座作為PLC信號的輸出用，另外還有I個紅色的K2端子，作為電源DC24V的正端，2只藍色的K2端子，作為電源DC24V的負端。作為對本技術方案的進一步限定，所述電源箱，包括三相電輸入、三相電輸出、單相電輸出、計算機電源輸出、直流24V電源輸出和電源的啟動、停止和保護，可實現對實訓臺體的電源供應的操作與保護。通用的電氣元件和獨特的電路設計可實現電源相序保護、電源缺相保護、電源過壓和失壓保護、急停開關保護、斷電誤上電保護、漏電自動跳閘保護、過載與短路保護、計算機獨立供電保護，進口的防火板材料具有環保、耐磨、耐腐蝕、高絕緣、耐高溫的作用，可實現結構和外殼接地保護。作為對本技術方案進一步限定，所述鐵質轉接板上裝有保險、指示燈、船形開關、電壓表、電流表及K2、K4安全接插端子。可對三相五線制的電源、單相電源、直流24V電源進行獨立的操作和保護。單獨電源的設備短路或發生故障，不會影響其他電源的正常供電和保護。安全的測試線可方便的與實驗實訓設備進行安全快速連接。作為對本技術方案進一步限定，所述計算機放置區域，包括計算機放置支架，計算機電源保護裝置和計算機電源專用插座。有獨立的電源供電，其他設備短路或發生故障，不會影響計算機的正常供電。獨特的木板結構可防靜電。作為對本技術方案進一步限定，所述工具放置區域，包括兩層立體放置空間，門和安全裝置。可方便分類放置實驗實訓用的設備、工具和材料，工具放置區域的門及鑰匙可實現有效自我管理，使其更符合人性化的要求。作為對本技術方案進一步限定，所述基板，包括標準型材、封蓋和兩側型材本公司的模具開模，本公司設計的快換座的結合使其各種實驗實訓設備方便固定與安裝。使操作更加方便與簡單。作為對本技術方案進一步限定，所述網孔板，包括網孔板、網孔板安裝支架獨特的設計理念、特殊梅花形的安裝孔，使各種實驗實訓設備方便安裝與拆卸，合理的接地保護措施，布線工藝更方便簡單。作為對本技術方案進一步限定，所述地腳，實訓裝置重力支持點安裝了地腳，使實訓裝置即使在不平的地面上也可保持一定的水平度。而且可防止實驗過程中實訓裝置受外力，導致突然移動或抖動，防止了實驗實訓設備意外掉落損壞的危險。作為對本技術方案進一步限定，所述腳輪，經過承重測驗和其他相關測驗，使其整體實驗實訓裝置可有獨人輕易的即可移動，方便了實驗實訓裝置的運輸和變換地方。作為對本技術方案進一步限定，所述轉接模塊上包括模塊面板、把手、連接線和K2安全引出端子，它們用S 2鋁板雕刻，然后絲印而成，兩側裝有DOLANG標志的側蓋、前后兩端用兩種規格的型材上死、在兩端各裝有一個把手，便于模塊的安裝用，底板用一塊鋁塑板封住，在鋁塑板裝有兩個快換座，它們就可以快速地安裝在基板上了。與現有技術相比，本使用新型的優點和積極效果為本裝置包括電源箱的多種保護、電源的獨立操作，單獨的計算機放置區域、單獨的工具放置區域、基板和網孔板組成，網孔板可安裝不同廠家類型各異的PLC、觸摸屏、變頻器或其他驅動檢測裝置。
圖1為本實用新型的結構示意圖。圖2為電源箱的面板結構示意圖。圖3為網孔板的結構示意圖。圖4為基板結構示意圖。圖5為地腳和腳輪結構示意圖。[0052]圖6為鐵質轉接板示意圖。圖中，1.電源箱，2.地膠，3.腳輪，4.計算機放置區域，5.門把手，6.門鎖，7.工具放置區域，8.網孔板，9.鐵質轉接板，10.基板，11.桌面，12.總漏電保護開關，13.計算機漏電保護開關，14.計算機專用電源插座，15.急停操作旋鈕，16.啟動操作按鈕，17.停止操作按鈕，18.網孔板安裝過線孔，19.轉接模塊安裝孔，20.電纜連接器，21.保險器件，22.快速接插件，23.電壓表，24.電流表，25.指示燈。
具體實施方式
以下結合附圖和優選實施對本實用新型作更進一步的詳細描述。參見圖1，本實用新型包括電源箱1.電源箱，2.地腳，3.腳輪，4.計算機放置區域，5.門把手，6.門鎖，7.工具放置區域，8.網孔板，9.鐵質轉接板，10.基板，11.桌面。參見圖2，電源箱I的操作部分包括總漏電保護開關12.用于檢測本實訓裝置三相電源入端是否漏電或過載；計算機漏電保護開關13.用于保護計算機電源是否漏電、短路或過載；計算機專用電源插座14.用于為計算機主機或顯示提供電源；急停操作旋鈕15.用于緊急情況下斷開設備的電源；啟動操作按鈕16.用于啟動設備，為設備供電；停止操作按鈕17.用于停止設備，斷開設備電源。本部分用于本實驗裝置總的電源的操作和保護。參見圖3，網孔板部分包括網孔板8.網孔板安裝過線孔18和轉接模塊安裝孔19.網孔板與實驗臺體固定，主要安裝轉接模塊，固定轉接模塊的電源線、信號線和通訊線。參見圖4，基板部分是鋁型材，采用模具擠壓而成，與快換座配合，可方便安裝各種轉接模塊。參見圖5，腳輪和地腳部分，腳輪3采用高強度承重材料制作，可承受臺體、轉接模塊多倍的重力，而且方便移動，單人即可移動實訓設備，無需多人抬動設備。地腳2采用特殊螺釘加橡膠墊制作，螺釘可支撐整體設備的重力，在地面不平的地方，通過調整四角螺釘的高度，可使臺體保持一定的水平度；橡膠墊可保持地面的干凈，使螺釘不損壞地面。參見圖6，鐵質轉接板，電纜連接器20采用DB25芯或15芯的電纜連接，方便操作；保險器件21內裝玻璃管式保險，方便更換，可保護電源部分的短路或過載；快速接插件22采用安全的接插座固定在設備上，設備之間采用安全的絕緣的接插件連接線進行連接，可保證安全、快速的與設備連接，使其方便的為設備供電源；電壓表23用于測量電壓，方便為設備進行電壓測量；電流表24用于測量電流，方便為設備進行電流測量及電流運行狀態檢測；指示燈25用于顯示電源胡供電狀態。鐵質轉接板用于操作和檢測各種電源，使其方便又選擇性的為實驗設備供電。
權利要求1.一種全集成工業自動化網絡通訊技能實訓裝置，包括實訓臺、實訓屏、基板和轉接模塊，其特征是實訓臺上設置有電源箱、鐵質轉接板、計算機放置區域、工具放置區域、腳輪、地腳；實訓屏上有眉板、兩塊網孔板、鐵質轉接板、四根藍立柱；基板安裝在實訓臺與實訓屏之間，其作用是固定各類器件；轉接模塊的作用是將PLC信號端子、變頻器信號端子通過K2端子或K4端子引出，然后通過K2測試線和DP25針形電纜與外端控制的執行機構相連接，達到控制外部設備的目的，可以實現遠程控制和本進控制；實訓臺位于實訓裝置的最下端，實訓屏安裝在實訓臺之上，靠左右兩側的藍立柱型材搭接而成，實訓屏通過不同的安裝支架將網孔板安放在實訓屏上，網孔板可以安裝不同類型的PLC、觸摸屏、變頻器等器件組成不同類型的實訓裝置；在實訓臺與實訓屏之間放有一塊基板，基板上可以放置不同信號轉接模塊及PLC執行模塊，它們的固定方式是通過快換座銜接，快換座安裝在各類模塊的后板上。
2.根據權利要求1所述的實訓裝置，其特征是所述電源箱，包括三相電輸入、三相電輸出、單相電輸出、計算機電源輸出、直流24V電源輸出和電源的啟動、停止和保護。
3.根據權利要求1所述的實訓裝置，其特征是所述鐵質轉接板上裝有保險、指示燈、船形開關、電壓表、電流表及K2、K4安全接插端子。
4.根據權利要求1所述的實訓裝置，其特征是所述計算機放置區域包括計算機放置支架，計算機電源保護裝置和計算機電源專用插座。
5.根據權利要求1所述的實訓裝置，其特征是所述工具放置區域包括兩層立體放置空間，門和安全裝置。
6.根據權利要求1所述的實訓裝置，其特征是所述基板包括標準型材、封蓋和兩側型材。
7.根據權利要求1所述的實訓裝置，其特征是所述網孔板，包括板面、網孔板安裝支架。
8.根據權利要求1所述的實訓裝置，其特征是所述轉接模塊上包括模塊面板、把手、連接線和K2安全引出端子。
專利摘要本實用新型公開了一種全集成工業自動化網絡通訊技能實訓裝置，包括實訓臺、實訓屏、基板和轉接模塊等部件。實訓臺上設置有電源箱、鐵質轉接板、計算機放置區域、工具放置區域、腳輪、地腳;實訓屏上有眉板、兩塊網孔板、鐵質轉接板、四根藍立柱；基板安裝在實訓臺與實訓屏之間，其作用是固定各類器件。轉接模塊的作用是將PLC信號端子、變頻器信號端子通過K2端子或K4端子引出，然后通過K2測試線和DP25針形電纜與外端控制的執行機構相連接，達到控制外部設備的目的。可以實現遠程控制和本進控制。實訓臺位于實訓裝置的最下端，實訓屏安裝在實訓臺之上，靠左右兩側的藍立柱型材搭接而成。
文檔編號G09B25/02GK202871176SQ20122051865
公開日2013年4月10日 申請日期2012年10月11日 優先權日2012年1月10日
發明者蔣作棟 申請人:山東棟梁科技設備有限公司