一种基于工业现场数据的电机模拟负载方法及装置的制造方法
【专利说明】一种基于工业现场数据的电机模拟负载方法及装置
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种电机模拟负载方法及装置，尤其是一种基于工业现场数据的电机模拟负载方法及装置。
【背景技术】
[0003]在职业教育的机电、电气控制类实训教学过程中，普遍存在由于实训装置驱动电机多为空载或是恒定的负载，无法使电机控制系统相关的控制器(如PID调节器等)跟随负载变化起作用，致使学生(学员)不能正确设置相关参数，导致教学(培训)不能达到预期的效果。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于工业现场数据的电机模拟负载方法及装置，该方法及装置能按真实的生产过程动态改变电机轴上负荷，从而在教室里模拟生产现场复杂多变的负载变化，使学生(学员)透彻的理解相关控制原理，进而提高学生(学员)处理实际问题的能力。
[0005]为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下:
一种基于工业现场数据的电机模拟负载方法，该方法是在作为控制器的单片机中事先预置多种基于工业现场数据的典型电机实际负载曲线库，单片机根据选调的典型电机实际负载曲线库进行负载模拟，并输出控制电压给磁滞制动器，通过磁滞制动器产生一定的扭矩对实训装置电机进行控制。
[0006]一种基于工业现场数据的电机模拟负载装置，它包括控制器、磁滞制动器、显示装置和设置按钮，在所述的控制器中预置有基于工业现场数据的典型电机实际负载曲线库，控制器通过PWM/V转换器连接磁滞制动器，磁滞制动器通过弹性联轴器或皮带连接实训装置电机；设置按钮连接至控制器，控制器连接显示装置。
[0007]上述的基于工业现场数据的电机模拟负载装置中，还包括用于接收实训装置开关量信号的开关量输入端口、用于接收实训装置模拟量信号的模拟量输入端口和数据传输接口，开关量输入端口、模拟量输入端口和数据传输接口分别连接至控制器。
[0008]前述的基于工业现场数据的电机模拟负载装置中，所述的控制器优选为STC-12C5A60S2单片机，该控制器内部具有8路高速10位A/D转换、2路PffM和可擦写10万次的IKB容量的EEPR0M。
[0009]前述的基于工业现场数据的电机模拟负载装置中，所述的显示装置可以为液晶点阵LED显示屏或4位数码管。
[0010]本发明的有益效果:与现有技术相比，本发明能按真实的工业生产过程动态改变电机轴上负荷，从而在教室里模拟生产现场复杂多变的负载变化，真实再现交、直流电机在工业现场的实际工况，有效帮助学生(学员)对相关知识的学习和理解，提高学生(学员)处理实际问题的能力，显著提高教学质量，使教学与实际结合更紧密。
【附图说明】
[0011]图1是本发明的结构原理图。
[0012]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的说明。
【具体实施方式】
[0013]实施例1:如图1所示，包括控制器1、磁滞制动器2、显示装置3和设置按钮4 ;控制器I选用市售的STC-12C5A60S2增强型8位单片机，该控制器I内部具有8路高速10位A/D转换(转换速度可达每秒钟25万次)、2路PffM (脉冲宽度调制)和可擦写10万次的IKB容量的EEPROM (电可擦除可编程只读存储器)，利用掉电保持数据的EEPROM单元，可以将最后一次的参数设定进行保存，方便使用。
[0014]在控制器I的程序存储器(FLASH)中预置有多种基于工业现场数据的典型电机实际负载曲线库，典型电机实际负载曲线库数据是典型生产设备实际工作时采集的数据，能真实反映电机的实际工况。控制器I可根据选调的典型电机实际负载曲线进行负载模拟，并输出控制电压对磁滞制动器2进行控制，其原理是利用单片机内部程序将预置在单片机FLASH中的典型电机实际负载曲线库用特定算法将其转换成PWM波输出，利用该PWM波经过一个PWM/V工控质量的专用转换模块输出对应的控制电压来控制磁滞制动器2。
[0015]为方便观察记录，还设置了显示装置3，显示装置3可以采用液晶点阵LED显示屏或4位数码管；该显示装置3除了用于实时直观显示负载特性曲线外，还可以在开机时显示最后一次设置的状态数据，并与设置按钮4配合显示参数设定。
[0016]磁滞制动器2用于控制实训装置电机7。磁滞制动器2可根据实训装置电机7的功率、转数进行选配。设置按钮4用于选调预置在控制器I中的多种典型电机实际负载曲线库。本例中设置按钮4为三键按钮，可以实现选调预置在控制器I中的最多10种典型电机实际负载曲线库。
[0017]控制器I通过PWM/V (脉冲宽度调制)转换器5连接磁滞制动器2，磁滞制动器2根据实训装置电机7的安装方式通过弹性联轴器或皮带6等方式连接实训装置电机7 ;设置按钮4连接至控制器1，控制器I连接显示装置3。为便于采集控制信号，实现自动调整负载大小，本装置还设置了开关量输入端口 8、模拟量输入端口 9和数据传输接口 10，开关量输入端口 8用于接收实训装置开关量信号，模拟量输入端口 9用于接收实训装置模拟量信号，开关量输入端口 8、模拟量输入端口 9和数据传输接口 10分别连接至控制器I。
[0018]工作原理:首先，通过设置按钮4选调预置在控制器I中的典型电机实际负载曲线库，然后控制器I根据选调的典型电机实际负载曲线进行负载模拟，并通过PWM/ν转换器5输出控制电压来控制磁滞制动器2，磁滞制动器2产生一定的扭矩对实训装置电机7进行控制。整个过程的状态和相关参数通过显示装置3实时显示出来。控制器I根据开关量输入端口 8和模拟量输入端口 9接收的实训装置指令信号，可以自动调整实训装置的负载大小。
[0019]本发明的实施方式不限于上述实施例，在不脱离本发明宗旨的前提下做出的各种变化均属于本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于工业现场数据的电机模拟负载方法，其特征在于:它在作为控制器的单片机中事先预置多种基于工业现场数据的典型电机实际负载曲线库，单片机根据选调的典型电机实际负载曲线库进行负载模拟，并输出控制电压给磁滞制动器，通过磁滞制动器产生一定的扭矩对实训装置电机进行控制。2.一种基于工业现场数据的电机模拟负载装置，包括控制器(1)、磁滞制动器(2)、显示装置(3)和设置按钮(4)，其特征在于:在所述的控制器(I)中预置有基于工业现场数据的典型电机实际负载曲线库，控制器(I)连接磁滞制动器(2)，磁滞制动器(2)连接实训装置电机(7 );设置按钮(4)连接至控制器(I)，控制器(I)连接显示装置(3 )。3.根据权利要求2所述的基于工业现场数据的电机模拟负载装置，其特征在于:还包括用于接收实训装置开关量信号的开关量输入端口(8)、用于接收实训装置模拟量信号的模拟量输入端口(9)和数据传输接口( 10)，开关量输入端口(8)、模拟量输入端口(9)和数据传输接口( 10 )分别连接至控制器(I)。4.根据权利要求2所述的基于工业现场数据的电机模拟负载装置，其特征在于:所述的控制器(I)为STC-12C5A60S2单片机，该控制器(I)内部具有8路高速10位A/D转换、2路PffM和可擦写10万次的IKB容量的EEPROM。5.根据权利要求2所述的基于工业现场数据的电机模拟负载装置，其特征在于:所述的显示装置(3)为液晶点阵LED显示屏或4位数码管。
【专利摘要】本发明公开了一种基于工业现场数据的电机模拟负载方法及装置，该方法是在作为控制器的单片机中事先预置多种基于工业现场数据的典型电机实际负载曲线库，单片机根据选调的典型电机实际负载曲线库进行负载模拟，并输出控制电压给磁滞制动器，通过磁滞制动器产生一定的扭矩对实训装置电机进行控制。本发明能真实再现电机在工业现场的实际工况，有效帮助学生（学员）对相关知识的学习和理解，提高学生（学员）处理实际问题的能力，显著提高教学质量，使教学与实际结合更紧密。
【IPC分类】G05B19/042
【公开号】CN105182857
【申请号】CN201510626526
【发明人】胡然, 谢百松, 董新, 刘建奇, 程超, 刘平
【申请人】贵阳职业技术学院
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月29日