機電一體化教學(xué)的設(shè)備系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機電一體化教學(xué)的設(shè)備系統(tǒng)，包括操作臺，操作臺設(shè)置有機械組件單元、顯示和操作單元、以及符合德國VDE標(biāo)準(zhǔn)的開關(guān)控制柜；所述開關(guān)控制柜設(shè)有可編程控制器、重載連接器、繼電器、電磁閥、斷路器、馬達開關(guān)、端子排以及用于電源進線的羅格朗工業(yè)插座，可編程控制器的信號輸入端或輸出端連接所述重載連接器；使用時，所述機械組件單元、顯示和操作單元通過所述重載連接器與所述開關(guān)控制柜連接。本發(fā)明方案具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、造價低等優(yōu)點；每個部件都是獨立接線，所有接口都是通過重載連接器連接，輸入、輸出信號通過傳感器分配器連接，用戶只需定義相應(yīng)的接線協(xié)議，易于擴展、適應(yīng)范圍廣，并且符合德國VDE標(biāo)準(zhǔn)。
【專利說明】機電一體化教學(xué)的設(shè)備系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及教學(xué)設(shè)備系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及機電一體化教學(xué)的設(shè)備系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]VDE 認證的全稱是 Prufstelle Testing and Certificat1n Institute，即德國電氣工程師協(xié)會。直接參與德國國家標(biāo)準(zhǔn)制定，VDE由大約30000名組織和個人會員組成。這些會員主要來自于聯(lián)邦政府/各個州代表/工業(yè)界科研機構(gòu)的組織。VDE是歐洲最有測試經(jīng)驗的試驗認證和檢查機構(gòu)之一，是獲歐盟授權(quán)的CE公告機構(gòu)及國際CB組織成員。在歐洲和國際上，得到電工產(chǎn)品方面的CENELEC歐洲認證體系、CECC電子元器件質(zhì)量評定的歐洲協(xié)調(diào)體系、世界性的IEC電工產(chǎn)品、電子元器件認證體系等的認可。評估的產(chǎn)品非常廣泛包括家用及商業(yè)用途的電器、IT設(shè)備、工業(yè)和醫(yī)療科技設(shè)備、組裝材料及電子元器件、電線電纜等。
[0003]機電一體化技術(shù)是將機械技術(shù)、電工電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息機電一體化技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)、信號變換技術(shù)等多種技術(shù)進行有機地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到實際中去的綜合技術(shù)。目前，中高等院校滿足德國VDE電氣標(biāo)準(zhǔn)的機電一體化實訓(xùn)平臺的數(shù)量很少，且每套實訓(xùn)平臺所適用的方案固定，擴展性差，不便于根據(jù)教學(xué)需求對實訓(xùn)方案進行靈活調(diào)整，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易操作，限制了中德教育在國內(nèi)大中專院校的開展。尤其是針對中德機電專業(yè)的學(xué)生，機電一體化實驗難以開展，學(xué)生從理論書本上得到的理論難以應(yīng)用到實際操作中，影響學(xué)生對書本知識的理解和鞏固。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出機電一體化教學(xué)的設(shè)備系統(tǒng)，開放式的接線設(shè)計、易于擴展、適應(yīng)范圍廣，符合德國VDE標(biāo)準(zhǔn)、且用戶操作方便。
[0005]為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種機電一體化教學(xué)的設(shè)備系統(tǒng)，包括:操作臺，所述操作臺設(shè)置有機械組件單元、顯示和操作單元、以及符合德國VDE標(biāo)準(zhǔn)的開關(guān)控制柜；
[0007]所述機械組件單元包括裝配板、以及裝配在所述裝配板上的機械組件、傳感器分配器、以及用于控制所述機械組件的氣動控制回路；所述顯示和操作單元包括按鈕盒、指示燈；所述開關(guān)控制柜設(shè)有可編程控制器、重載連接器、繼電器、電磁閥、斷路器、馬達開關(guān)、端子排以及用于電源進線的羅格朗工業(yè)插座，所述可編程控制器的信號輸入端或輸出端連接所述重載連接器；
[0008]使用時，機械組件單元、顯示和操作單元、開關(guān)控制柜內(nèi)部器件之間采用的電氣接線方式符合德國VDE電氣標(biāo)準(zhǔn)，所述機械組件單元、顯示和操作單元通過所述重載連接器與所述開關(guān)控制柜連接，由可編程控制器控制所述設(shè)備系統(tǒng)執(zhí)行機電一體化過程控制。
[0009]其中，所述開關(guān)控制柜還設(shè)有第二傳感器分配器，所述可編程控制器的信號輸入端或輸出端通過所述第二傳感器分配器連接所述重載連接器。
[0010]其中，所述繼電器、電磁閥、斷路器、馬達開關(guān)、端子排通過航空插頭連接所述第二傳感器分配器，通過所述第二傳感器分配器連接到所述重載連接器。
[0011]其中，所述傳感器分配器、第二傳感器分配器通過40極電纜連接所述重載連接器。
[0012]其中，所述重載連接器包括第一重載連接器、第二重載連接器，所述機械組件單元通過傳感器分配器連接所述第一重載連接器，所述顯示和操作單元的器件連接所述第二重載連接器。
[0013]其中，所述開關(guān)控制柜還設(shè)有用于供外接電源使用的4極插座。
[0014]其中，所述氣動控制回路包括器件:節(jié)流止回閥、磁動作傳感器、氣缸、帶有顯示器的壓力閥、壓力開關(guān)、二位三通換向閥、閥島和線槽，各器件的信號輸入端或輸出端連接所述傳感器分配器，通過所述傳感器分配器連接所述重載連接器。
[0015]其中，所述裝配板設(shè)有機械組件裝配區(qū)和氣動控制回路裝配區(qū)。
[0016]其中，所述可編程控制器為西門子300系列控制器。
[0017]其中，所述繼電器為PILZ安全繼電器。
[0018]實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果:
[0019]本發(fā)明實施例的機電一體化教學(xué)的設(shè)備系統(tǒng)，開放式的接線設(shè)計，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、造價低等優(yōu)點；設(shè)備系統(tǒng)中每個部件都是獨立接線，所有接口都是通過重載連接器連接，輸入、輸出信號通過傳感器分配器連接，用戶只需定義相應(yīng)的接線協(xié)議，就可以擴展本控制系統(tǒng)，易于擴展、適應(yīng)范圍廣；并且符合德國VDE標(biāo)準(zhǔn)，安全性高；通過該機電一體化教學(xué)的設(shè)備系統(tǒng)即可完成常用的機械組件控制教學(xué)，很好的滿足了機電大類專業(yè)對機電一體化系統(tǒng)教學(xué)的要求。同時該設(shè)備系統(tǒng)的控制系統(tǒng)可以直觀顯示控制過程，提高了學(xué)生對工業(yè)控制的直觀認知能力，有利于提高機電一體化教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1是本發(fā)明實施例的機電一體化教學(xué)的設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2是本發(fā)明實施例的德國VDE標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)柜的右側(cè)板布局圖。
[0023]圖3是本發(fā)明實施例的德國VDE標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)柜的左側(cè)板布局圖。
[0024]圖4是本發(fā)明實施例的德國VDE標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)柜的主面板布局圖。
[0025]圖5是本發(fā)明實施例的機械組件的布局圖。
[0026]圖6是本發(fā)明實施例的顯示和操作單元的布局圖。

【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合本發(fā)明的附圖對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0028]結(jié)合圖1-6對本發(fā)明的實施例進行說明。
[0029]本實施例的機電一體化教學(xué)的設(shè)備系統(tǒng)，包括操作臺，所述操作臺設(shè)置有機械組件單元、顯示和操作單元、以及符合德國VDE標(biāo)準(zhǔn)的開關(guān)控制柜。其中，所述機械組件單元為有控制技術(shù)功能的簡單機械組件，包括裝配板、以及裝配在所述裝配板上的機械組件、傳感器分配器、以及用于控制所述機械組件的氣動控制回路等；所述顯示和操作單元包括按鈕盒、指示燈；所述開關(guān)控制柜設(shè)有可編程控制器、重載連接器、繼電器、電磁閥、斷路器、馬達開關(guān)、端子排以及用于電源進線的羅格朗工業(yè)插座等，所述可編程控制器的信號輸入端或輸出端連接所述重載連接器。
[0030]本機電一體化教學(xué)的設(shè)備系統(tǒng)布局由三部分構(gòu)成，用戶可以設(shè)計不同類型的機械組件放置在裝配板中的機械組件區(qū)，通過開關(guān)控制柜中的可編程控制器控制裝配板上的用于控制所述機械組件的氣動控制回路，來完成機電一體化系統(tǒng)的控制。并且所有接線都符合德國VDE電氣標(biāo)準(zhǔn)，安全性高。
[0031]基于本實施例的機電一體化教學(xué)的設(shè)備系統(tǒng)使用者可按照電氣圖紙的要求來設(shè)置開關(guān)控制柜，開關(guān)控制柜的圖紙可由EPLAN軟件設(shè)計。使用時，機械組件單元、顯示和操作單元、開關(guān)控制柜內(nèi)部器件之間采用的電氣接線方式符合德國VDE電氣標(biāo)準(zhǔn)，所述機械組件單元、顯示和操作單元通過所述重載連接器與所述開關(guān)控制柜連接，由可編程控制器控制所述設(shè)備系統(tǒng)執(zhí)行機電一體化過程控制。開關(guān)控制柜與顯示和操作單元、機械組件單元的連接可通過40極電纜連接。所述機械組件單元中的各種器件和電磁閥是可通過航空插頭首先連接到傳感器分配器，然后連接到重載連接器，通過重載連接器連接到開關(guān)控制柜的可編程控制器的信號輸入端或輸出端。
[0032]優(yōu)選的，所述開關(guān)控制柜也設(shè)有傳感器分配器(第二傳感器分配器)，所述可編程控制器的信號輸入端或輸出端通過該傳感器分配器連接重載連接器。開關(guān)控制柜中的繼電器、電磁閥、斷路器、馬達開關(guān)、端子排等器件可通過航空插頭先連接傳該傳感器分配器，通過該傳感器分配器連接到重載連接器。本實施例中，所述機械組件單元中的傳感器分配器、開關(guān)控制柜的傳感器分配器均可通過40極電纜與重載連接器連接。其中，電氣接線方式符合德國VDE電氣標(biāo)準(zhǔn)。
[0033]優(yōu)選的，本實施例中，開關(guān)控制柜的下方設(shè)有兩個重載連接器以分別連接機械組件單元和顯示和操作單元。具體的，開關(guān)控制柜設(shè)第一重載連接器、第二重載連接器，所述機械組件單元通過傳感器分配器連接所述第一重載連接器，所述顯示和操作單元的器件(按鈕盒和指示燈)連接所述第二重載連接器。其中，電氣接線方式符合德國VDE電氣標(biāo)準(zhǔn)。
[0034]優(yōu)選的，如圖2-4所示，所述開關(guān)控制柜還設(shè)有用于供外接電源使用的4極插座(三相交流電插座)，本實施例中將4極插座在開關(guān)控制柜的右側(cè)板上。該右側(cè)板上還設(shè)有用于與第一重載連接器、第二重載連接器連接的接口，分別對應(yīng)機械組件單元和顯示和操作單元的連接。所述開關(guān)控制柜的左側(cè)板設(shè)有整機的開關(guān)鍵，用于控制開關(guān)控制柜的啟動和關(guān)斷，開關(guān)控制柜的左側(cè)板還設(shè)有5極三相交流電插座；所述開關(guān)控制柜內(nèi)部設(shè)計為分成機構(gòu)，用于裝配相應(yīng)的器件。
[0035]優(yōu)選的，如圖5所示，本實施例中機械組件的氣動控制回路包括的器件有:節(jié)流止回閥10、磁動作傳感器9、在固定插座上的氣缸8、帶有顯示器的壓力閥7、壓力開關(guān)6、二位三通換向閥5、閥島4、傳感器分配器3、線槽2等，各器件的信號輸入端或輸出端連接所述傳感器分配器，通過所述傳感器分配器連接所述重載連接器。本實施例中各機械部件根據(jù)圖紙裝到裝配板I上相應(yīng)的機械組件區(qū)11，所述裝配板設(shè)有機械組件裝配區(qū)和氣動控制回路裝配區(qū)?？舍槍Σ煌臋C械組件來增加或減少相應(yīng)的氣路。輸入、輸出信號通過傳感器分配器3送到40極插頭再連接到重載連接器中。上述氣動控制回路布局合理，統(tǒng)一接口方式，插接方便，使布線簡潔、節(jié)省空間及易維護，電氣接線方式符合德國VDE電氣標(biāo)準(zhǔn)；通過傳感器分配器可以將用戶從繁瑣的接線中解放出來，簡化了用戶操作。
[0036]優(yōu)選的，本實施例中開關(guān)控制柜的可編程控制器為西門子300系列PLC。該類模塊化微型PLC滿足中、小規(guī)模的性能要求，各種性能的模塊可以非常好地滿足和適應(yīng)自動化控制任務(wù)，簡單實用的分布式結(jié)構(gòu)和多界面網(wǎng)絡(luò)能力，具有應(yīng)用十分靈活、方便用戶和簡易的無風(fēng)扇設(shè)計、當(dāng)控制任務(wù)增加時可自由擴展集成度高等特點，易于操作、編程、維護和服務(wù)的特點使其成為低成本的解決方案首選。
[0037]優(yōu)選的，本實施中繼電器為PILZ安全繼電器。PILZ安全繼電器是由數(shù)個繼電器與電路組合而成，為的是要能互補彼此的異常缺陷，達到正確且低誤動作的繼電器完整功能，使其失誤和失效值愈低，安全因素則愈高，因此需設(shè)計出多種安全繼電器以保護不同等級機械，了保護不同等級之危險性的機械操作人員。它具有強制導(dǎo)向接點結(jié)構(gòu)，萬一發(fā)生接點熔結(jié)現(xiàn)象時也能確保安全，這一點同一般繼電器完全不同，保證了學(xué)生的安全。
[0038]優(yōu)選的，如圖6所示，本實施例的顯示和操作單元設(shè)有若干具有不同的功能的按鈕盒和多個指示燈。用戶可根據(jù)實際需要進行操作控制。
[0039]本實施例的機電一體化教學(xué)的設(shè)備系統(tǒng)有益效果包括:符合德國VDE電氣標(biāo)準(zhǔn)，使用一套該機電一體化設(shè)備系統(tǒng)即可完成對常用的機械組件控制教學(xué)，可以完全滿足機電大類專業(yè)對機電一體化系統(tǒng)的教學(xué)要求；其中每個部件都是獨立接線，所有接口都是通過重載連接器連接，輸入、輸出信號通過傳感器分配器連接，用戶只需定義相應(yīng)的接線協(xié)議，就可以擴展本控制系統(tǒng)。同時該設(shè)備的控制系統(tǒng)可以直觀顯示，提高了學(xué)生對工業(yè)控制的直觀認知能力。并且本實施例的機電一體化教學(xué)的設(shè)備系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、造價低等優(yōu)點。一套設(shè)備系統(tǒng)可以適用于不同的機械組件，便于學(xué)生反復(fù)練習(xí)電氣接線設(shè)計，提高學(xué)生對機電一體化系統(tǒng)的直觀認知能力，也提高了機電一體化專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。
[0040]以上所揭露的僅為本發(fā)明較佳實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利要求范圍，因此，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種機電一體化教學(xué)的設(shè)備系統(tǒng)，包括操作臺，其特征在于，所述操作臺設(shè)置有機械組件單元、顯示和操作單元、以及符合德國VDE標(biāo)準(zhǔn)的開關(guān)控制柜； 所述機械組件單元包括裝配板、以及裝配在所述裝配板上的機械組件、傳感器分配器、以及用于控制所述機械組件的氣動控制回路；所述顯示和操作單元包括按鈕盒、指示燈；所述開關(guān)控制柜設(shè)有可編程控制器、重載連接器、繼電器、電磁閥、斷路器、馬達開關(guān)、端子排以及用于電源進線的羅格朗工業(yè)插座，所述可編程控制器的信號輸入端或輸出端連接所述重載連接器； 使用時，機械組件單元、顯示和操作單元、開關(guān)控制柜內(nèi)部器件之間采用的電氣接線方式符合德國VDE電氣標(biāo)準(zhǔn)，所述機械組件單元、顯示和操作單元通過所述重載連接器與所述開關(guān)控制柜連接，由可編程控制器控制所述設(shè)備系統(tǒng)執(zhí)行機電一體化過程控制。
2.如權(quán)利要求1所述的機電一體化教學(xué)的設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)控制柜還設(shè)有第二傳感器分配器，所述可編程控制器的信號輸入端或輸出端通過所述第二傳感器分配器連接所述重載連接器。
3.如權(quán)利要求2所述的機電一體化教學(xué)的設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，所述繼電器、電磁閥、斷路器、馬達開關(guān)、端子排通過航空插頭連接所述第二傳感器分配器，通過所述第二傳感器分配器連接到所述重載連接器。
4.如權(quán)利要求3所述的機電一體化教學(xué)的設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器分配器、第二傳感器分配器通過40極電纜連接所述重載連接器。
5.如權(quán)利要求1所述的機電一體化教學(xué)的設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，所述重載連接器包括第一重載連接器、第二重載連接器，所述機械組件單元通過傳感器分配器連接所述第一重載連接器，所述顯示和操作單元的器件連接所述第二重載連接器。
6.如權(quán)利要求1所述的機電一體化教學(xué)的設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)控制柜還設(shè)有用于供外接電源使用的4極插座。
7.如權(quán)利要求1所述的機電一體化教學(xué)的設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，所述氣動控制回路包括器件:節(jié)流止回閥、磁動作傳感器、氣缸、帶有顯示器的壓力閥、壓力開關(guān)、二位三通換向閥、閥島和線槽，各器件的信號輸入端或輸出端連接所述傳感器分配器，通過所述傳感器分配器連接所述重載連接器。
8.如權(quán)利要求1所述的機電一體化教學(xué)的設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，所述裝配板設(shè)有機械組件裝配區(qū)和氣動控制回路裝配區(qū)。
9.如權(quán)利要求1所述的機電一體化教學(xué)的設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，所述可編程控制器為西門子300系列控制器。
10.如權(quán)利要求1所述的機電一體化教學(xué)的設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，所述繼電器為PILZ安全繼電器。
【文檔編號】G09B9/00GK104504954SQ201410617281
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】周皓, 張宏杰, 周軍, 王剛, 馮廣周, 陳榮 申請人:蘇州邁創(chuàng)信息技術(shù)有限公司