一种具有接线报警功能的plc虚实一体化实训设备
技术领域
1.本发明涉及一种具有接线报警功能的plc虚实一体化实训设备，属于实训设备制造领域。


背景技术：

2.在我国高等职业教育方面，为了让学生更全面的了解掌握plc、变频器、电机等等各电器部件的功能及接线原理，各高校为在校生提供了大量的实训设备，以供学生练习接线、控制、调试练习，授权公告号为：cn214098865u的专利公开了“电气控制与plc应用技术虚实一体化实训装置”，能够完成常用经典电路的接线、编程、上电调试等实训练习。
3.但是在实训课程上课期间，因班级容量较大，一般都是由教师提供学习任务的接线图及任务要求，而后学生自行接线，老师不可能随时都能照看到每个学生和每台设备，一但学生接线时出错，上电后轻则烧毁限流元器件重则导致如plc、变频器等核心贵重器件烧毁，乃至出现人身安全，我国高等职业教育方面每年因维修设备需要一笔不菲的资金。且维修需要时间，设备一旦故障，直接导致设备使用率下降，学生练习不充分等情况。
4.以上情况不仅仅造成设备损坏造成经济损失，更危机操作人员安全，造成不良社会影响，影响生产、实训效率。
5.针对以上问题，在对目前常规电气控制系统及校内常用实训设备进行研究后，提出了一种应用于教学的plc防接错实训设备。


技术实现要素：

6.本发明提供了一种具有接线报警功能的plc虚实一体化实训设备，通过对现有设备的分析及研究，设计了一种具有接线报警功能的plc虚实一体化实训设备，当实训设备完成接线后可以启动接线状态检测系统，完成实训设备所有接线状态的检验，并与录入的正确接线状态进行比对，若存在接线错误，系统将启动报警功能，提示操作者，以防在错误接线情况下实训设备上电造成电气设备损坏及人员安全，避免了潜在安全隐患，提高了实训设备寿命和使用率，解决了背景技术中存在的问题。
7.为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种具有接线报警功能的plc虚实一体化实训设备，包括底座、元器件安装架、电气机构、操作板、走线槽、操作模块、输出控制模块、输入控制模块、双线检测端子、报警灯、蜂鸣器、开关，双线检测端子包括冷压端子、输入信号线和输出信号线，输入信号线、输出信号线与冷压端子固连且导通。
8.所述底座包括底座本体、抽屉和滚轮，所述抽屉设置于所述底座本体上并形成收纳空间，所述滚轮设置于所述底座本体底部；所述元器件安装架设置于所述底座本体上，其上安装多块操作板以及走线槽。
9.所述电气机构设于元器件安装架上，包括电源单元，所述电源单元包括三相电源、第一电压输出口380v和第二电压输出口24v；所述第二电压输出口为触控屏、输入控制模块、输出控制模块、综合控制器提供所需的电源。
10.所述操作板设于所述元器件安装架上，包括板本体、安装孔以及接线端子，所述安装孔设于所述板本体上，所述接线端子通过线缆与所述三相电源导电连接；所述走线槽包括允许线缆通过的竖线槽和横线槽，所述横竖线槽均设于所述元器件安装架和操作板。
11.所述操作模块包括综合控制器、变频器、驱动器、继电器、触控屏、交流接触器和电机中的任意一种或几种，所述综合控制器为plc控制器，plc控制器还包括plc编程模块和wincc组态监控模块，plc控制器通过tcp协议连接所述触控屏，所述触控屏用于显示编程界面和组态界面，所述触控屏控制plc应用场景，所述驱动器包括伺服驱动器和步进驱动器；所述继电器包括中间继电器、交流接触器、热继电器的任意一种或几种，与所述板本体可拆卸连接。
12.所述输出控制模块接收综合控制器指令并向综合控制器反馈操作信息，输出控制模块每一个输出端口均通过信号线及开关与双线检测端子的输入信号线相连，在综合控制器发出指令后输出控制模块开始工作。
13.所述输入控制模块接收综合控制器指令并向综合控制器反馈检测信息，输入控制模块每一个输入端口均通过信号线及开关与双线检测端子的输出信号线相连，在综合控制器发出指令后输入控制模块开始工作。
14.所述双线检测端子包括冷压端子、输入信号线和输出信号线，输入信号线、输出信号线与冷压端子固连且导通。
15.所述综合控制器控制输出控制模块、输入控制模块，并能够接收输出控制模块、输入控制模块上报的信息，综合控制器能够接收触控屏的输入信息，并将输出控制模块、输入控制模块上报的信息与触控屏的输入信息进行比对，完成接线状态的判断，并在接线有误的情况下控制报警灯、蜂鸣器发出声光报警信号。
16.所述触控屏与所述综合控制器连接，触控屏用于人机互动界面向所述综合控制器传输指令，完成信息的输入，使用人员将电气系统正确的的接线表信息在触控屏完成输入，上报至综合控制器，所述触控屏接收综合控制器的信息，显示综合控制器发出的接线状态等信息。
17.所述开关串联于输出控制模块、输入控制模块与双线检测端子的输入信号线、输出信号线，在接线状态检测时，开关闭合，完成检测回路的联通，测试无误后断开，电气设备通电工作，因电气设备工作电压较大，开关断开后能有效隔离接线状态检测系统与电气设备，防止接线状态检测系统因电压过高而损坏。
18.所述报警灯与综合控制器相连，在接线有误时间断闪烁，提醒设备安装调试人员，以免在接线有误的情况下为设备上电，为设备及工作人员带来安全隐患。
19.所述蜂鸣器与综合控制器相连，在接线有误时间发出报警声音，提醒设备安装调试人员，以免在接线有误的情况下为设备上电，为设备及工作人员带来安全隐患。
20.该实训设备基本满足通用型教学实训，当教学需要或社会用人需求某一项特定技能时，结合实训设备功能，设计实训项目，完成实训练习。
21.实训设备出厂前，将操作模块所有元器件的所有接线端均固定连接一枚双线检测端子，并将操作模块所有元器件的所有接线端与所连接的双线检测端子统一编号，并以此编号标记该双线检测端子对应的输出控制模块的输出端口、输入控制模块的输入端口，将编号后的各双线检测端子的输出控制模块的输出端口、输入控制模块的输入端口及电气设
备接线端子对应信息通过键盘输入上传至微型计算机主机，输入过程中在显示屏实时显示输入信息，以防信息有误。
22.使用实训装置时，教师将实验任务的正确接线关系以编号对应关系通过键盘上传至微型计算机主机，学生按照实训任务接线图接线，待接线人员完成接线后，启动接线状态检测，首先开关闭合，输出控制模块接收微型计算机主机指令后输出控制模块编号1的输出端口输出高电平，其他输出端口输出低电平，输入控制模块检测除编号1的输入端口以外的所有输入端口，若其他输入端口存在高电平，则证明编号1的输出端口对应的电气设备接线端子与高电平输入端口编号对应的电气设备接线端子有导线连接，依次将输出控制模块及输入控制模块所有端口遍历以上过程，便可得到当前状态下真实的接线状态。微型计算机主机将真实接线关系与录入的正确接线关系进行对比，完成接线关系的判断，若接线正确，通过触摸屏显示接线成功，开关断开，实训设备上电正常工作，观察实现现象，若接线有误，则驱动报警灯，蜂鸣器发出声光报警信号，并在显示屏显示错误接线的接线端子号码。
23.本实训设备能够完成实训设备接线状态的采集，并能够与预先输入系统的正确接线关系进行比对，从而完成电气设备所有接线状态的检验，若存在接线错误，系统将启动报警功能，提示操作者，以防在错误接线情况下电气设备上电造成设备损坏及人员安全，减小了经济损失和社会影响。
24.作为优选，本发明更进一步的技术方案是：所述设备还包含端子排，所述端子排安装于所述元器件安装架顶部，操作模块所有元器件的接线端均通过导线经由实训台背面走线，接入端子排下侧端子，端子排上侧端子连接有双线检测端子的冷压端子，将检测接线状态的导线与实训过程的接线练习的导线分离，以免实训结束后学生拆线时将实训设备检测接线状态的导线误拆除。
25.作为优选，本发明更进一步的技术方案是：所述输出控制模块、输入控制模块为多管脚stm32芯片电路板。
26.作为优选，本发明更进一步的技术方案是：所述电源单元还包括钥匙开关、急停开关、启停按钮、互感器以及熔断器，所述熔断器用于在电流超过预定电流时切断电源的连接。
27.作为优选，本发明更进一步的技术方案是：所述电气装置还包括电气控制装置，所述电气控制装置包括按钮、指示灯和转换开关，与安装于所述操作板上的操作模块配合实现二次控制；所述指示灯用于显示所述电源单元的工作状态。
28.作为优选，本发明更进一步的技术方案是：所述第一电压输出单元的输出电压为380v，所述第二电压输出单元的输出电压为24v。
29.本发明的有益效果是：通过设计一种具有接线报警功能的plc虚实一体化实训设备，当实训设备完成接线后可以启动接线状态检测系统，能够完成电气设备接线状态的采集，并能够与预先输入系统的正确接线关系进行比对，从而完成实训设备所有接线状态的检验，若存在接线错误，系统将启动报警功能，提示操作者，以防在错误接线情况下电气设备上电造成电气设备损坏及人员安全，减小了经济损失和社会影响。
附图说明
30.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
31.图1是本发明的实训设备的主视图结构示意图；图2是本发明的实训设备的接线检测系统框图；图3是本发明的实训设备的双线检测端子结构示意图。
32.图中：1-底座、101-底座本体、102-抽屉、103-滚轮、2-元器件安装架、3-电器机构、4-操作板、5-走线槽、6-操作模块、61-综合控制器、62-变频器、63-驱动器、64-继电器、65-触控屏、66-交流接触器、67-电机、7-输出控制模块、8-输入控制模块、9-双线检测端子、91-冷压端子、92-输入信号线、93-输出信号线、10-报警灯、11-蜂鸣器、12开关。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.请参阅图1-3，实施例1，一种具有接线报警功能的plc虚实一体化实训设备，包括底座1、元器件安装架2、电气机构3、操作板4、走线槽5、操作模块6、输出控制模块7、输入控制模块8、双线检测端子9、报警灯10、蜂鸣器11、开关12，双线检测端子9包括冷压端子91、输入信号线92和输出信号线93，输入信号线92、输出信号线93与冷压端子91固连且导通。
35.所述底座1包括底座本体101、抽屉102和滚轮103，所述抽屉102设置于所述底座本体101上并形成收纳空间，所述滚轮103设置于所述底座本体101底部。
36.所述元器件安装架2设置于所述底座本体101上，其上安装多块操作板4以及走线槽5。
37.所述电气机构3设于元器件安装架2上，包括电源单元，所述电源单元包括三相电源、第一电压输出口380v和第二电压输出口24v；所述第二电压输出口为触摸屏65、输入控制模块8、输出控制模块7、综合控制器61提供所需的电源。
38.所述操作板4设于所述元器件安装架上，包括板本体、安装孔以及接线端子，所述安装孔设于所述板本体上，所述接线端子通过线缆与所述三相电源导电连接；所述走线槽5包括允许线缆通过的竖线槽和横线槽，所述横竖线槽均设于所述元器件安装架和操作板4。
39.所述操作模块6包括综合控制器61、变频器62、驱动器63、继电器64、触摸屏65、交流接触器66和电机67中的任意一种或几种，所述综合控制器61为plc控制器，plc控制器还包括plc编程模块和触摸屏组态监控模块，plc控制器通过以太网协议连接所述触摸屏65，所述触摸屏65用于显示编程界面和组态界面，所述触摸屏65控制plc应用场景，所述驱动器63包括伺服驱动器和步进驱动器；所述继电器64包括中间继电器、交流接触器、热继电器的任意一种或几种，与所述板本体可拆卸连接。
40.所述输出控制模块7接收综合控制器61指令并向综合控制器61反馈操作信息，输出控制模块7每一个输出端口均通过信号线及开关12与双线检测端子9的输入信号线92相连，在综合控制器61发出指令后输出控制模块7开始工作。
41.所述输入控制模块8接收综合控制器61指令并向综合控制器61反馈检测信息，输入控制模块8每一个输入端口均通过信号线及开关12与双线检测端子9的输出信号线93相连，在综合控制器61发出指令后输入控制模块8开始工作。
42.所述双线检测端子9包括冷压端子91、输入信号线92和输出信号线93，输入信号线92、输出信号线93与冷压端子91固连且导通。
43.所述综合控制器61控制输出控制模块7、输入控制模块8，并能够接收输出控制模块7、输入控制模块8上报的信息，综合控制器61能够接收触摸屏65的输入信息，并将输出控制模块7、输入控制模块8上报的信息与触摸屏65的输入信息进行比对，完成接线状态的判断，并在接线有误的情况下控制报警灯10、蜂鸣器11发出声光报警信号。
44.所述触摸屏65与所述综合控制器61连接，触摸屏65用于人机互动界面向所述综合控制器61传输指令，完成信息的输入，使用人员将电气系统正确的接线表信息在触摸屏65完成输入，上报至综合控制器61，所述触摸屏65接收综合控制器61的信息，显示综合控制器61发出的接线状态等信息。
45.所述开关12串联于输出控制模块7、输入控制模块8与双线检测端子9的输入信号线92、输出信号线93，在接线状态检测时，开关12闭合，完成检测回路的联通，测试无误后断开，电气设备通电工作，因电气设备工作电压较大，开关12断开后能有效隔离接线状态检测系统与电气设备，防止接线状态检测系统因电压过高而损坏。
46.所述报警灯10与综合控制器61相连，在接线有误时间断闪烁，提醒设备安装调试人员，以免在接线有误的情况下为设备上电，为设备及工作人员带来安全隐患。
47.所述蜂鸣器11与综合控制器61相连，在接线有误时间发出报警声音，提醒设备安装调试人员，以免在接线有误的情况下为设备上电，为设备及工作人员带来安全隐患。
48.该实训设备基本满足通用型教学实训，当教学需要或社会用人需求某一项特定技能时，结合实训设备功能，设计实训项目，完成实训练习。
49.实训设备出厂前，将操作模块所有元器件的所有接线端均固定连接一枚双线检测端子9，并将操作模块所有元器件的所有接线端与所连接的双线检测端子9统一编号，并以此编号标记该双线检测端子9对应的输出控制模块7的输出端口、输入控制模块8的输入端口，将编号后的各双线检测端子9的输出控制模块7的输出端口、输入控制模块8的输入端口及电气设备接线端子对应信息通过触控屏65输入上传至综合控制器61，输入过程中在触控屏65实时显示输入信息，以防信息有误。
50.使用实训装置时，教师将实验任务的正确接线关系以编号对应关系通过触控屏65上传至综合控制器61，学生按照实训任务接线图接线，待接线人员完成接线后，启动接线状态检测，首先开关12闭合，输出控制模块7接收综合控制器61指令后输出控制模块7编号1的输出端口输出高电平，其他输出端口输出低电平，输入控制模块8检测除编号1的输入端口以外的所有输入端口，若其他输入端口存在高电平，则证明编号1的输出端口对应的电气设备接线端子与高电平输入端口编号对应的电气设备接线端子有导线连接，依次将输出控制模块7及输入控制模块8所有端口遍历以上过程，便可得到当前状态下真实的接线状态。综合控制器61将真实接线关系与录入的正确接线关系进行对比，完成接线关系的判断，若接线正确，通过显示屏显示接线成功，开关12断开，实训设备上电正常工作，观察实现现象，若接线有误，则驱动报警灯10，蜂鸣器11发出声光报警信号，并在显示屏显示错误接线的接线端子号码。
51.本实训设备能够完成实训设备接线状态的采集，并能够与预先输入系统的正确接线关系进行比对，从而完成电气设备所有接线状态的检验，若存在接线错误，系统将启动报
警功能，提示操作者，以防在错误接线情况下电气设备上电造成设备损坏及人员安全，减小了经济损失和社会影响。
52.请参阅图1-3，实施例2，其他与实施例1相同，区别在于：所述实训设备还包括端子排，所述端子排安装于所述元器件安装架2顶部，操作模块所有元器件的接线端均通过导线经由实训台背面走线，接入端子排下侧端子，端子排上侧端子连接有双线检测端子9的冷压端子91，将检测接线状态的导线与实训过程的接线练习的导线分离，以免实训结束后学生拆线时将实训设备检测接线状态的导线误拆除。
53.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
54.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。