一种用于煤矿工程自动化的实验教学平台
技术领域
本发明属于矿用设备领域，更具体地说，本发明涉及一种用于煤矿工程自动化的实验教学平台。
背景技术
目前，现代工业控制设备(PLC、变频器、现场总线、触摸屏、上位计算机、智能仪表、微机综保等)在煤炭系统的应用越来越普及，集团公司下属主要厂矿都在努力提升现代工业控制设备的应用建设，并把它作为提高生产效率和管理水平的基础平台。
随着技术进步和设备更新，对现场技术人员和操作维护人员的要求也越来越高,国家对电工技师有明确的PLC技能要求。但是实际情况是，很多电工技师甚至技术人员对现代工业控制知识的掌握，严重滞后于现场设备的实际需求，不能及时掌握新设备的相关技术，特别是上位机、触摸屏、PLC的组装和编程技术，使新设备不能及时充分结合现场工艺发挥功能和效益，尤其在设备出现故障时，不能快速有效地判断和处理故障，影响了正常生产秩序，甚至造成安全隐患和经济损失。
造成上述状况的主要原因，是现场人员缺少PLC等现代控制设备的“培训/实验”机会。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于煤矿工程自动化的且适用于新手操作的实验教学平台。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种用于煤矿工程自动化的实验教学平台，其中包括PLC单元、继电器控制模块、命令指示模块、检测模块和多个装置启动模块，平台上分别设置有多个PLC用的接口，其中，PLC单元通过设有的多个信号输出端分别与继电器控制模块、命令指示模块、检测模块和多个装置启动模块相连接，并且平台上的多个PLC用的接口均与对应配置的装置相连，且平台上设置有与PLC单元的信号输入端相连的操控模块。
本发明公开的一种用于煤矿工程自动化的实验教学平台，所述命令指示模块包括用于显示系统的控制状态指示灯单元、声光报警单元、和用于显示PLC的数码编程效果的LED单元，且指示灯单元、声光报警单元和LED单元均通过导线连接于所述PLC单元的信号输出端。
本发明公开的一种用于煤矿工程自动化的实验教学平台，所述继电器控制模块包括用于扩展控制接点的中间继电器单元、时间继电器单元、软启动单元以及控制装置启停的通用接触器单元，中间继电器单元、时间继电器单元和通用接触器单元设置在PLC单元和对应的所述接口之间，接口通过接收对应继电器的启停接收PLC单元输出的信号。
本发明公开的一种用于煤矿工程自动化的实验教学平台，所述检测模块包括用于显示动力回路电压电流的电流检测单元、用于连通电机与PLC单元的电机保护单元和变频调速单元。
本发明公开的一种用于煤矿工程自动化的实验教学平台，所述操控模块包括用于做编程器单元的笔记本电脑、向PLC或单元电路板发出控制指令的主令控制板和用于显示PLC的集中控制编程效果的模拟盘单元，所述PLC单元通过模拟盘单元制作煤矿生产工艺流程的模拟盘设备图形。
本发明公开的一种用于煤矿工程自动化的实验教学平台，所述多个PLC用的接口分别为开关量输入接口、开关量输出接口、模拟量输入接口、模拟量输出接口以及备用接口，所述PLC单元通过开关量输入接口、开关量输出接口、模拟量输入接口、模拟量输出接口以及备用接口与对应的设备或配置成的模块相连。
本发明公开的一种用于煤矿工程自动化的实验教学平台，所述变频调速单元与PLC单元相连组成作用于装置中电机的变频调速系统，并向PLC单元反馈开关量输入输出信号。
本发明公开的一种用于煤矿工程自动化的实验教学平台，所述PLC单元采用西门子314C-2CP。
采用本技术方案，通过采用本案设计的操作平台，可以对现场的员工进行现代工业控制知识的培训，配合于现场设备的实际需求，及时掌握新设备的相关技术，特别是上位机、触摸屏、PLC的组装和编程技术，使新设备能及时充分结合现场工艺发挥功能和效益，尤其在设备出现故障时，能快速有效地判断和处理故障，保障了正常生产秩序，减少由于操作失误产生的安全隐患和经济损失，让现场人员对PLC系统能摸、能编、能试，充分掌握设备性能，设备有事时才能心中有底，能修敢修，工艺变化或技术革新时可以自主修改程序或开发系统，使新设备充分发挥效益，降低故障率并快速判断处理故障，减少对设备厂家或设计部门的依赖。
以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。
附图说明
下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明的PLC串口的信号连接示意图；
图2为本发明的PLC硬件连接图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
图1为本发明的PLC串口的信号连接示意图，图2为本发明的PLC硬件连接图，如图所示的一种用于煤矿工程自动化的实验教学平台，其中包括PLC单元、继电器控制模块、命令指示模块、检测模块和多个装置启动模块，平台上分别设置有多个PLC用的接口，其中，PLC单元通过设有的多个信号输出端分别与继电器控制模块、命令指示模块、检测模块和多个装置启动模块相连接，并且平台上的多个PLC用的接口均与对应配置的装置相连，且平台上设置有与PLC单元的信号输入端相连的操控模块；命令指示模块包括用于显示系统的控制状态指示灯单元、声光报警单元、和用于显示PLC的数码编程效果的LED单元，且指示灯单元、声光报警单元和LED单元均通过导线连接于所述PLC单元的信号输出端；本案的PLC单元采用西门子314C-2CP；本案为了扩充PLC单元的接口，因此需要采用图2中的端子板，分别为D110和D18X，PLC通过端子板的接口与设备对应的信号接口相连。
上述中的继电器控制模块包括用于扩展控制接点的中间继电器单元、时间继电器单元、软启动单元以及控制装置启停的通用接触器单元，中间继电器单元、时间继电器单元和通用接触器单元设置在PLC单元和对应的所述接口之间，接口通过接收对应继电器的启停接收PLC单元输出的信号。
本案的检测模块包括用于显示动力回路电压电流的电流检测单元、用于连通电机与PLC单元的电机保护单元和变频调速单元；上述中的操控模块包括用于做编程器单元的笔记本电脑、向PLC或单元电路板发出控制指令的主令控制板和用于显示PLC的集中控制编程效果的模拟盘单元，所述PLC单元通过模拟盘单元制作煤矿生产工艺流程的模拟盘设备图形；变频调速单元与PLC单元相连组成作用于装置中电机的变频调速系统，并向PLC单元反馈开关量输入输出信号。
本案的多个PLC用的接口分别为开关量输入接口、开关量输出接口、模拟量输入接口、模拟量输出接口以及备用接口，所述PLC单元通过开关量输入接口、开关量输出接口、模拟量输入接口、模拟量输出接口以及备用接口与对应的设备或配置成的模块相连。
本案在具体设计操作中可以分为如下的功能模块：
外形尺寸：单元电路板基板的尺寸一般为400X300X80mm,个别单元(例如：交直流电源、电机拖动、变频等)的尺寸有所变化，以方便试验台桌(尺寸：1800X 900mm)的放置和人员接线操作为准。
基板材料：电路板基板可用绝缘板、不锈钢板或钢板表面亚光密纹喷塑制作，面板上安装主要元件和接插件，基板内装配线路和端子排。
交、直流电源配置：交流进线电源采用三相五线380V市电(ABC三相+N线+PE线)，总开关有短路和漏电保护(30mA,0.0秒)。供实验单元电路板上的变频器、软启动器、电动机等需要380/220V动力电源的设备使用。
电路板的操作电源统一为24VAC，PLC的信号电源为24VDC，并与380V市电严格隔离，以保证操作者的人身安全，和万一接错线时防止弱电设备的损坏。另有一路±5VDC试验电源，给特殊设备供电。
接插件配置：交流动力电(380V三相)采用三相五线工业插座，照明电(220V单相)采用单相三线工业插座，单元电路板金属基板接至工业插座的保护地线(PE线)。PLC板至开关量输入板、开关量输出板、模拟量输入输出板之间的信号线两端采用19-24芯航空插座。
交流24V、直流24V电源接线，以及4-20mA模拟量、直流24V信号、485通讯接口，采用2极/4极快速接线端子。
电路板之间联结导线的配置：
(1)、操作电源线——交流24V电源线，RVV2X1.5mm。
(2)、动力电源线——三相四线交流380V电源线，RVV4X1.5mm2(500V)，两端装五极工业插头。
(3)、开关量信号线——交/直流24V信号线，RV1X1.0mm2导线。
(4)模拟量信号线——4-20mA模拟量信号，RVVP3X0.75mm2导线。
(5)轴编码器信号线——直流24V信号线，RVVP7X0.5mm2导线。
(6)通讯信号线——RS485信号总线，屏蔽双扭线，用于试验台与智能设备(变频器、智能仪表等)之间通讯。
(7)PLC板至开关量输入接口单元板、开关量输出接口单元板、模拟量输入输出接口单元板之间的信号线采用RVVP24X0.5mm2屏蔽导线，两端装19-24芯航空插座。
PLC接口：
(1)开关量输入接口单元板：内置24V直流电源，外接无源接点。配置状态指示灯、地址题名框和2极快速接线端子、24芯航空插座；
(2)开关量输出接口单元板：向外提供继电器无源接点，接点之间相互独立，主要用于各种电路控制。每个接口配置状态指示灯、地址题名框和2极快速接线端子、24芯航空插座；
(3)模拟量输入接口单元板：每个接口配置0-30mA(0—10V)电流/电压表、“电流/电压”选择开关、“人工/输入/输出”工作方式选择开关、调节电位器和4极快速接线端子、19芯航空插座；
(4)模拟量输出接口单元板：有源输出，每个接口配置0-30mA(0—10V)电流/电压表、“电流/电压”选择开关、地址题名框和4极快速接线端子、19芯航空插座；
(5)总线通讯接口单元板：不设专用接线端子，屏蔽双扭线直接接在PLC的通讯模块(FX2N-485-BD)的接线端子上。
电子元件的名称、规格和功能如下表：
采用本技术方案，通过采用本案设计的操作平台，可以对现场的员工进行现代工业控制知识的培训，配合于现场设备的实际需求，及时掌握新设备的相关技术，特别是上位机、触摸屏、PLC的组装和编程技术，使新设备能及时充分结合现场工艺发挥功能和效益，尤其在设备出现故障时，能快速有效地判断和处理故障，保障了正常生产秩序，减少由于操作失误产生的安全隐患和经济损失，让现场人员对PLC系统能摸、能编、能试，充分掌握设备性能，设备有事时才能心中有底，能修敢修，工艺变化或技术革新时可以自主修改程序或开发系统，使新设备充分发挥效益，降低故障率并快速判断处理故障，减少对设备厂家或设计部门的依赖。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
