一体式多功能工控教学实训平台的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种一体式多功能工控教学实训平台，包括台体，台体上嵌设有变频传动模块、伺服传动模块、步进传动模块、第一执行模块、第二执行模块、控制模块、电源模块和多个第一香蕉插座；第一执行模块与伺服传动模块连接，第二执行模块与步进传动模块连接；变频传动模块、伺服传动模块、步进传动模块和控制模块的接线端子分别与对应的第一香蕉插座内的插针连通。采用本实用新型，使得操作更加简单方便快捷，既锻炼学生的动手能力和观察能力，又增强学生对教学实训平台的熟悉度，激发学习兴趣；且便于学生掌握可编程控制、变频调速、精准位置等知识；另外本实用新型的教学实训平台体积较小，可广泛应用于桌面教学，有效降低教学成本。
【专利说明】
一体式多功能工控教学实训平台
技术领域
[0001]本实用新型涉及教学平台领域，尤其涉及的是一种一体式多功能工控教学实训平台O
【背景技术】
[0002]机电一体化是将各种信息转换成电信息进而对各种机械进行控制的技术。当今世界上各种精巧的机械，都是基于机电一体化技术制造的。对于一体化专业的教学来说，理论固然重要，但是更加需要培养学生灵活的思维、强大的动手能力以及对工控软硬件的操作规范；因此在学习过程中必定不能离开一体化教学实训平台。因此，涵盖机电一体化技术的教学设备显得尤为重要。
[0003]然而，目前涵盖机电一体化技术的教学实训平台体积庞大，不利于教学演示，造价高，操作繁杂，分布散乱，且教学实训平台的功能比较单一，很难以与实际需求相结合。因此亟需研究出一种统一的内容丰富的机电一体化教学实训平台，来满足社会需求。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。
【实用新型内容】
[0005]鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种一体式多功能工控教学实训平台，该教学实训平台体积较小，操作简单，可充分发挥机电实验教学的实践性、互动性，增强解决实际问题能力，提升了教学质量与效率，且降低教学成本。
[0006]本实用新型的技术方案如下:
[0007]—种一体式多功能工控教学实训平台，包括台体，所述台体上嵌设有变频传动模块、伺服传动模块、步进传动模块、第一执行模块、第二执行模块、控制模块、电源模块以及多个第一香蕉插座;所述第一执行模块与伺服传动模块连接，所述第二执行模块与步进传动模块连接;所述变频传动模块、伺服传动模块、步进传动模块以及控制模块的接线端子分别与对应的第一香蕉插座内的插针连通。
[0008]所述的一体式多功能工控教学实训平台，其中，所述变频传动模块包括变频器以及三相异步电机;所述变频器嵌设于台体上，所述台体上还设有第二插座，所述变频器通过第二插座与三相异步电机、模拟量调速设备以及电位器连接。
[0009]所述的一体式多功能工控教学实训平台，其中，所述伺服传动模块包括伺服放大器以及伺服电机;第一执行模块包括丝杆以及设于丝杆上的滑块，所述伺服电机的输出轴与丝杆连接并带动丝杆转动。
[0010]所述的一体式多功能工控教学实训平台，其中，所述步进传动模块包括步进驱动器、步进电机以及编码器;所述第二执行模块包括第一带轮、第二带轮以及同步带，所述步进电机设于台体内部且步进电机的输出轴露出台体外，所述第一带轮设于步进电机的输出轴上;所述编码器设于台体内且所述编码器的转动轴露出台体外，所述第二带轮设于编码器的转动轴上，所述第一带轮与第二带轮之间通过同步带连接。
[0011]所述的一体式多功能工控教学实训平台，其中，所述控制模块包括PLC、模拟量模块以及触摸屏。
[0012]所述的一体式多功能工控教学实训平台，其中，所述教学平台还包括模拟量采集器，所述台体上设有用于与物联网构建的通信接口，所述模拟量采集器通过该通信接口与上位机连接。
[0013]所述的一体式多功能工控教学实训平台，其中，所述电源模块包括电压表、电流表、24开关电源、固态继电器以及漏电开关。
[0014]所述的一体式多功能工控教学实训平台，其中，所述台体上还设有传感器模块，所述传感器模块包括热电阻温度传感器、压簧式热电偶温度传感器、光电开关、接近开关、角度传感器、红外测距传感器以及温湿度传感器中的一种或者几种。
[0015]所述的一体式多功能工控教学实训平台，其中，所述台体由一体化招合金型材与不锈钢面板搭建而成。
[0016]所述的一体式多功能工控教学实训平台，其中，所述台体包括有控制/输出显示指令区和运算/执行指令区，所述控制/输出显示指令区设有若干指示灯，所述运算/执行指令区设有若干按钮;所述指示灯以及按钮的接线端子分别与对应的第一香蕉插座内的插针连通。
[0017]本实用新型所提供的一种一体式多功能工控教学实训平台，由于采用了将变频传动模块、伺服传动模块、步进传动模块以及控制模块的接线端子分别与对应的第一香蕉插座内的插针连通，学生可根据所做的实验进行接线操作，需要实现某个功能时，只需要将对应功能的第一香蕉插座用插头连接即可，从而取代了传统技术上通过将端子排上的接线端子采用螺钉来拧紧实现电连接的做法，从而使得操作更加简单方便快捷，既锻炼了学生的动手能力以及观察能力，又可增强学生对教学实训平台的熟悉度，激发了学生的学习兴趣；且体积较小，可广泛应用于桌面教学，有效降低教学成本，充分发挥机电实验教学的实践性、互动性，增强解决实际问题能力，提升了教学质量与效率。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型中一体式多功能工控教学实训平台的结构示意图；
[0019]图2是本实用新型中一体式多功能工控教学实训平台的正视图；
[0020]图3是本实用新型中一体式多功能工控教学实训平台的左视图；
[0021]图4是图1在A处的局部放大示意图；
[0022]图5是图1在B处的局部放大示意图。
【具体实施方式】
[0023]本实用新型提供一种一体式多功能工控教学实训平台，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0024]请参照图1、图2及图3所示，本实用新型提供了一种一体式多功能工控教学实训平台，包括台体10，所述台体10上嵌设有变频传动模块、伺服传动模块、步进传动模块、第一执行模块、第二执行模块、控制模块、电源模块以及多个第一香蕉插座U。所述第一执行模块与伺服传动模块连接，所述第二执行模块与步进传动模块连接;所述变频传动模块、伺服传动模块、步进传动模块以及控制模块的接线端子分别与对应的第一香蕉插座11内的插针连通;学生可根据所做的实验进行接线操作，需要实现某个功能时，只需要将对应功能的第一香蕉插座11用插头连接即可，取代了传统技术上通过将端子排上的接线端子采用螺钉来拧紧实现电连接的做法，从而使得操作更加简单方便快捷，既锻炼了学生的动手能力以及观察能力，又可增强学生对教学实训平台的熟悉度，激发了学生的学习兴趣。
[0025]其中，通过本实用新型的功能演示，可进行直观的对比与观察，可以方便学生理解与应用理论知识;且本实用新型的布局清晰合理直观，使用了大量的工控器件进行组合，同时进行了模块划分，各个模块之间可以单独运作，也可以同时运作，从而达到丰富教学的效果，增加了整个教学平台的灵活性、多样性以及逻辑性，学生在进行接线时，能够保持思维清晰，有效降低接线错误的概率，同时也方便故障排除，不用花费大量的时间进行寻线测线。
[0026]具体而言，所述第一香蕉插座11均标明接口出处，从而可使得操作简单易懂，提高学生动手能力。为了便于区分，提高安全性，避免出现接线错误导致各模块的损坏，在本实施例中，还将各种功能的第一香蕉插座11进行颜色与尺寸划分，例如:电源正极使用半径为4_的红色香蕉插座，电源负极使用半径为4mm的黑色香蕉插座，信号端子则采用半径为2_的蓝绿红三色香蕉插座。
[0027]另外，本实用新型的各模块是嵌设于台体10上的，其外观更加简洁美观，有效避免了传统技术上采用悬挂式导致整体布局凌乱，安全可靠性差的问题。
[0028]具体而言，所述台体10由一体化铝合金型材与不锈钢面板12搭建而成，其重量轻且成本较低，可以广泛用于桌面教学。所述台体10整体呈L型，所述台体10具有用于安装各模块的倾斜安装面漏电开关，可增大安装面积以及模块安装数量，减小体积，节约占用空间面积。
[0029]优选的，所述变频传动模块包括变频器21以及三相异步电机(图中未示);所述变频器21嵌设于台体10上，所述台体10上还设有第二香蕉插座，所述变频器21通过第二香蕉插座与三相异步电机、模拟量调速设备以及电位器22连接。其中，由于三相异步电机的体积较大、重量较重，为了最大限度地减小教学平台的体积，节省空间，本实用新型的三相异步电机并没有直接设置在台体10上，而是采用外接的方式，从而可最大可能地减小体积，减轻重量;且三相异步电机可根据需要更换，拆装方便快捷，有利于提高学生的动手能力。
[0030]优选的，所述伺服传动模块包括伺服放大器31以及伺服电机32。第一执行模块包括丝杆51以及设于丝杆51上的滑块(图中未示)，所述伺服电机32的输出轴与丝杆51连接并带动丝杆51转动。具体而言，所述丝杆51通过丝杆安装座52安装于台体10上，所述伺服电机32通过联轴器33与丝杆51连接。其工作过程如下所示:首先，伺服放大器31驱动伺服电机32转动；其次，伺服电机32通过联轴器33带动丝杆51转动，从而使得丝杆51上的滑块活动，从而可直观观察滑块的活动来帮助学生理解伺服传动模块的工作原理，便于学生加深理解。
[0031]优选的，如图4所示，所述步进传动模块包括步进驱动器41、步进电机(图中未示)以及编码器(图中未示)。所述第二执行模块包括第一带轮61、第二带轮62以及同步带63，所述步进电机设于台体10内部且步进电机的输出轴露出台体10外，所述第一带轮61设于步进电机的输出轴上。所述编码器设于台体10内且所述编码器的转动轴露出台体10外，所述第二带轮62设于编码器的转动轴上，所述第一带轮61与第二带轮62之间通过同步带63连接。其工作过程如下所示:首先，步进驱动器41驱动步进电机转动;其次，步进电机通过第二执行模块带动编码器转动，编码器旋转并计数，从而可以算出步进电机执行了多少脉冲，直接体现脉冲的发送与接收，更方便学生理解与掌握步进传动的定位功能。且通过第一带轮61与第二带轮62来传动，可验证抖动误差。
[0032]应当说明的是，所述第二执行模块并不局限于带传动，在本实用新型的其它具体实施例中，所述第二执行模块还可以为链传动模块、齿轮传动模块或者蜗轮蜗杆传动模块。
[0033]应当说明的是，在本实施例中，所述伺服传动模块以及步进传动模块是直接安装在台体10上，使得整体布局简洁明了，避免凌乱。所述台体10上还设置有两船形开关17，分别用于对伺服传动模块以及步进传动模块进行供电控制，从而使得其可单独通断电，提高安全可靠性。
[0034]优选的，所述控制模块包括PLC71、模拟量模块72以及触摸屏73。所述PLC71，用于存储程序，根据控制要求，通过控制信号，执行各项用户指令。所述模拟量模块72用于对相对应接口的传感器的模拟量进行运算和转换，变成数字量。所述触摸屏73用于接收PLC71的反馈信息，将整个系统运行可视化，同时作为PLC 71人为输入控制部件。
[0035]优选的，所述一体式多功能工控教学实训平台还包括模拟量采集器90，所述台体10上设有通信接口 13，所述模拟量采集器90通过该通信接口 13与上位机(图中未示)连接，从而可以进行现场总线的搭建与设计。
[0036]优选的，所述台体10的侧壁上还设置有电源插口16，用于与外部电源连接，给本实用新型的教学平台供电。
[0037]所述电源模块包括电压表81、电流表82、24开关电源(图中未示)、固态继电器(图中未示)以及漏电开关83。所述电压表81、电流表82、固态继电器以及漏电开关83均设于台体1上，所述24开关电源设于台体1内部。
[0038]优选的，如图5所示，所述台体10上还设有传感器模块，所述传感器模块包括热电阻温度传感器91、压簧式热电偶温度传感器92、光电开关93、接近开关94、角度传感器(图中未示)、红外测距传感器(图中未示)以及温湿度传感器(图中未示)中的一种或者几种。从而可以让学生较全面地认识各种类型的传感器。
[0039]所述台体10包括有控制/输出显示指令区和运算/执行指令区，所述控制/输出显示指令区设有若干指示灯14，所述运算/执行指令区设有若干按钮15;所述指示灯14以及按钮15的接线端子分别与对应的第一香蕉插座11内的插针连通。根据功能需要连接PLC71、触摸屏73、24V开关电源等部件的电源或I/O 口。
[0040]优选的，所述PLC71为西门子S7-200smartPLC，所述触摸屏73为威纶通态TK6070IP触摸屏，所述步进驱动器41为雷赛DM442C两相步进驱动器;所述变频器21为三菱FR-D720S-
0.4K变频器，所述伺服放大器31为三菱MR-JE-10A伺服放大器;所述固态继电器为德力西DELIXI固态继电器;选用生产一线工业型大品牌，可以增强学习技术技能的实用性与稳定性，便于学生学习与了解。
[0041]应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种一体式多功能工控教学实训平台，包括台体，其特征在于，所述台体上嵌设有变频传动模块、伺服传动模块、步进传动模块、第一执行模块、第二执行模块、控制模块、电源模块以及多个第一香蕉插座;所述第一执行模块与伺服传动模块连接，所述第二执行模块与步进传动模块连接;所述变频传动模块、伺服传动模块、步进传动模块以及控制模块的接线端子分别与对应的第一香蕉插座内的插针连通。2.根据权利要求1所述的一体式多功能工控教学实训平台，其特征在于，所述变频传动模块包括变频器以及三相异步电机;所述变频器嵌设于台体上，所述台体上还设有多个第二香蕉插座，所述变频器通过第二香蕉插座与三相异步电机、模拟量调速设备以及电位器连接。3.根据权利要求1所述的一体式多功能工控教学实训平台，其特征在于，所述伺服传动模块包括伺服放大器以及伺服电机;第一执行模块包括丝杆以及设于丝杆上的滑块，所述伺服电机的输出轴与丝杆连接并带动丝杆转动。4.根据权利要求1所述的一体式多功能工控教学实训平台，其特征在于，所述步进传动模块包括步进驱动器、步进电机以及编码器;所述第二执行模块包括第一带轮、第二带轮以及同步带，所述步进电机设于台体内部且步进电机的输出轴露出台体外，所述第一带轮设于步进电机的输出轴上;所述编码器设于台体内且所述编码器的转动轴露出台体外，所述第二带轮设于编码器的转动轴上，所述第一带轮与第二带轮之间通过同步带连接。5.根据权利要求1所述的一体式多功能工控教学实训平台，其特征在于，所述控制模块包括PLC、模拟量模块以及触摸屏模。6.根据权利要求5所述的一体式多功能工控教学实训平台，其特征在于，所述教学平台还包括模拟量采集器，所述台体上设有用于与物联网构建的通信接口，所述模拟量采集器通过该通信接口与上位机连接。7.根据权利要求1所述的一体式多功能工控教学实训平台，其特征在于，所述电源模块包括电压表、电流表、24开关电源、固态继电器以及漏电开关。8.根据权利要求1所述的一体式多功能工控教学实训平台，其特征在于，所述台体上还设有传感器模块，所述传感器模块包括热电阻温度传感器、压簧式热电偶温度传感器、光电开关、接近开关、角度传感器、红外测距传感器以及温湿度传感器中的一种或者几种。9.根据权利要求1所述的一体式多功能工控教学实训平台，其特征在于，所述台体由一体化铝合金型材与不锈钢面板搭建而成。10.根据权利要求1所述的一体式多功能工控教学实训平台，其特征在于，所述台体包括有控制/输出显示指令区和运算/执行指令区，所述控制/输出显示指令区设有若干指示灯，所述运算/执行指令区设有若干按钮;所述指示灯以及按钮的接线端子分别与对应的第一香蕉插座内的插针连通。
【文档编号】G09B9/00GK205508187SQ201620073442
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年1月26日
【发明人】陈胜利, 包晓霖, 陈友淦
【申请人】河源职业技术学院