[发明专利]自动控制模块化教学实训装置

说明书

技术领域

本发明涉及教学教具，尤其是一种自动控制模块化教学实训装置。

背景技术

随着近年来我国制造业、加工业的快速发展，尤其是在数控、冶金、石化、电力以及食品加工等行业中，以可编程逻辑控制器(PLC)为核心，辅以变频器、交流电机、步进电机、传感器、触摸屏及各种低压电器组成的自动化控制系统在各种大、中型设备的运行中无处不在，这些自动化控制系统的普及实现了对不同设备的检测、监视、调节和控制。但操作自动化控制系统需要大量熟练掌握自动化技术和设备操作、维护的高素质技能人才。目前我国高校本科及高职院校自动化、机电等专业，讲授PLC技术以及相关学科知识，大多仍停留在理论教学层面上，学校开设的一些实验和实训课程中，学生缺少真正的动手机会，距离培养以PLC为核心技术的应用性人才相距甚远。根据对相关院校的调查，过去PLC课程实验大多在模拟实验台上进行，该模拟实验台由PLC以及一些发光二极管构成，发光二极管用来模拟执行机构，即通过发光二极管的亮与灭来表征电机的转与停；输入信号(如传感器信号)均采用按钮代替，学生根据题目中的控制的要求编写程序，然后通过按钮和发光二极管的通、断来验证程序的执行结果；而与PLC技术紧密相关的变频器控制、步进电机、传感器、触摸屏等重要技术一般只能作理论讲授，无法通过实验实现。目前，除验证性的实验教学设备以外，我国一些教学设备公司开发了一些具有一定实践性的自动控制教学设备，为实践教学设备的缺失起到了弥补作用。但该类设备仍然存在以下几方面的问题：

1.设备技术单一

该自动控制教学设备，通常是根据某一自动化小系统，在满足基本教学要求情况下而仿制的，因此具有一定的专门性。比如一个机械手，虽然有较完备的检测和控制技术，但基本功能就是抓紧、松开和旋转，所用电器类型有限，不涉及触摸屏技术、变频调速技术；又如某材料分捡装置，虽然涵盖了PLC、传感器、气动等技术，但没有涉及到变频调速、步进控制、触摸屏等技术；又如某组合式多层电梯模型虽然涉及了变频调速、触摸屏技术，但所使用的传感器类型单一，而且不涉及步进控制技术以及气动控制技术等。由此可见市场上出售的教学设备由于控制方式固定，涉及的控制技术领域狭窄。使得整个学习过程比较单一，不能帮助学生从更广泛的意义了解和认识工业自动化。

2.实际操作机会有限

该自动控制教学设备，一般是电器类型固定、结构固定、接线固定，不允许学生随意拆卸或组合。由此可见，这样的专用设备不能为学生提供真正的动手操作。学生的所谓实践，实际只能利用现有设备练习程序的编写和调试。

此外，由于受到技术保密和专利保护的限制，目前教学设备公司开发出的自动控制教学设备品种非常有限，远远不能满足教学要求。

3.价格昂贵

该自动化控制教学设备是仿真开发，因此，设计成本、尤其机械部分的加工成本比较高，使设备整体价格大幅度增加。少则几万元，动辄几十万元，甚至更高。学校一般只购买一两台，多则三四台作为教学演示，不能满足学生的实训要求。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种结构简单、成本低廉、各模块可自由组合且完全可仿真工业现场并融合实验、实训及综合开发的自动控制模块化教学实训装置。

本发明采取的技术方案是：

一种自动控制模块化教学实训装置，在基板上安装有电源及各个控制单元，其特征在于：所述的基板上安装的控制单元是：PLC单元、传感器检测单元、继电接触器控制单元、电机单元、触摸屏、传送带单元，构成各个单元的各电器元件均有端线引脚或者在基板上对应安装有接线端子板。

而且，所述的传感器检测单元由电容传感器、电感传感器、颜色传感器、旋转编码器、光栅传感器组成。

而且，所述的继电接触器控制单元由三相四线断路器、熔断器、交流接触器、热继电器、时间继电器、按钮、指示灯、急停按钮、蜂鸣器组成。

而且，所述的电机单元由三相交流电机和变频器组成或步进电机和驱动器组成，或由二者共同组成。

而且，所述的传送带单元由皮带传动机构组成。

而且，所述的电源单元采用开关型电源，输出电压为24V、正负12V和正负5V。

本发明的优点和积极效果是：