一种多功能自动化控制的实验系统的制作方法

1.本发明涉及自动化控制技术领域，具体涉及一种多功能自动化控制的实验系统。


背景技术：

2.电气自动化技术是一种运用计算机技术、信息科技、仪器仪表和控制理论对整个工业生产过程进行控制、管理和优化，以达到提高生产效率、提高可靠性和安全性、降低成本和提高产品质量等目的的综合技术。要实现电气自动化技术则需要相应的电气自动化软件、硬件和系统。运用广泛的电气自动化硬件主要包括人机界面（终端和工控机）、可编程逻辑控制器、 运动控制器、变频器、电机启动器、接触器和保护继电器、传感器、信号灯和指示灯、 按钮和开关、断路器、电源及变压器和工业以太网交换机等。除了硬件之外还有电气自动化软件和电气自动化系统。
3.为了适应形势的发展，许多学校均开展了自动化控制专业，学校在对自动化控制进行教学时，通常会使用自动化控制实验装置进行演示或者分组实验。自动化控制的实验系统有多种不同的层次的配置，包括基本实验装置。所谓的基本实验装置能够为刚刚接触自动化的学生对自动化有直观的认识和简单的编程，也能够为本科的高年级的学生进行相关的科技活动。现有的实训室中，自动化控制基本实验装置通常仅仅将单一的电机，以及该电机的驱动控制方法融入一个实验场景，通过完成简单的运动进行展示，或者仅仅通过建模的方式进行相关的实验，其开发场景比较单一，不利于培养学生的兴趣。
4.现有技术：申请号为：cn201910719747.5，发明名称为：一种自动化控制实验装置的平面台架和自动化控制实验装置，通过设置自动化控制的平面台架实现对分别控制步进电机、伺服电机、直流电机、交流电机，实现对物料的运输，并通过物料分拣装置对物料进行分拣，使得试验场景中存在被控对象，能够更好的辅助实验教学。基于此，本发明提供另一种自动化控制场景，本装置不仅能够实现 plc 基本逻辑控制之外，还可以实现触摸屏与 plc 的通信，接触器加继电器的电机起动以及电机启动器的电机起动和控制等。


技术实现要素：

5.1.所要解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供一种多功能自动化控制的实验系统；包括模拟水处理过程以及两种不同的液体的混合过程，可以实现 plc 基本逻辑控制、触摸屏与plc 的通信，电机起动及控制、流速、温度、电动机转速、位置的信号的采集及显示。
6.2.技术方案：一种多功能自动化控制的实验系统，包括竖直方向的装置操作台以及平面台架；所述装置操作台固定在平面台架上；其特征在于：所述平面台架设置水箱、第一加药单元、混合单元、第二加药单元；所述水箱的出水口处设置水泵；经过水泵的水分为两路管道分别进入第一加药单元与第二加药单元；从第一第二加药单元出水口流出的液体通过管道均能够流入混合单元；所述混合单元包括两个入口分别与第一第二加药单元相连；所述混合单
元的出口通过管道连接至水箱；水箱与加药单元之间水泵的电动机的转轴上设置用于测量转轴转速的编码器。
7.其中加药单元包括加药斗以及搅拌仓；所述加药斗的底部通过管道连接至搅拌仓，所述加药斗底部设置用于测量加药斗中物料质量的质量传感器；所述加药斗底部出口处设置用于控制是否加药的电磁阀；所述搅拌仓内设置搅拌棒，控制搅拌棒的电机安装于搅拌仓的底部外侧；所述搅拌仓内安装ph值传感器的探头、位置传感器的探头。
8.所述混合单元包括混合罐；混合罐中设置搅拌装置，搅拌装置的电机安装于加压罐外端；所述混合罐中设置温度传感器探头，液位传感器探头，混合罐的底部设置压力传感器探头；所述混合罐还设置用于与气源相连的入气口。
9.所述第一加压单元与混合单元之间的管道、第二加压单元与混合单元之间的管道均设置电磁阀。
10.进一步地，所述装置操作台表面可移动的设置自动化控制电路的基本构建；具体包括电源模块、plc、交流电机控制器、变频器、伺服驱动器、触摸屏；所述温度传感器，液位传感器、压力传感器、编码器、液位传感器以及ph值传感器均能够通过其对应的电路有择性地连接至plc对应的接线脚。
11.进一步地，所述plc的型号为m218；触摸屏的型号为hmi gxo3501、变频器的型号为atv312。
12.进一步地，水泵的电动机为变频电机，通过设置于操作台的变频器相连实现电机的转速的调节。
13.进一步地，所述加药单元的电动机为伺服电机，与操作台的伺服驱动器相连实现电机的控制。
14.进一步地，所述混合罐中的电机为交流电机，与操作台的交流电机控制器相连实现对电机的控制。
15.进一步地，所述第一加药单元、混合单元、第二加药单元的外表面均为透明结构。
16.3.有益效果：（1）本发明提供的实验系统除了可以实现 plc 基本逻辑控制之外，还可以实现触摸屏与 plc 的通信，接触器加继电器的电机起动以及电机启动器的电机起动和控制等。m218 可以通过串口与组态软件连接，实现组态软件对整个控制系统的监控。变频器可以运行多种工作模式，可以实现变频器直接对交流电机的调速，也可以使变频器受控于 m218，实现 plc 对交流电机的调速；m218 也可以实现以太网通讯。
17.（2）本发明在具体的实验过程中，能够有选择性的进行不同的实验场景：第一加药单元打开气体关闭，用于刚刚接触自动的学生进行及简单的理解；第一第二加药单元打开，用于对比加不同种的药剂时如何使用传感器等数据采集装置；三个单元均打开工作，能够实现第一、第二不同种液体的混合配比。
18.（3）本发明中，通过采用变频电机、伺服电机以及交流电机三种不同种的电机镶入，能够让学生理解其对应的不同种控制方法及其编程的方法。
附图说明
19.图1为本发明的整体连接示意图；
图2为具体实施例中的结构示意图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明进行具体的说明。
21.如附图1一种多功能自动化控制的实验系统，包括竖直方向的装置操作台1以及平面台架2；所述装置操作台固定在平面台架上；其特征在于：所述平面台架设置水箱3、第一加药单元4、混合单元5、第二加药单元6；所述水箱的出水口处设置水泵；经过水泵的水分为两路管道分别进入第一加药单元与第二加药单元；从第一第二加药单元出水口流出的液体通过管道均能够流入混合单元；所述混合单元包括两个入口分别与第一第二加药单元相连；所述混合单元的出口通过管道连接至水箱；水箱与加药单元之间水泵7的电动机的转轴上设置用于测量转轴转速的编码器。
22.其中加药单元包括加药斗以及搅拌仓；所述加药斗的底部通过管道连接至搅拌仓，所述加药斗底部设置用于测量加药斗中物料质量的质量传感器；所述加药斗底部出口处设置用于控制是否加药的电磁阀；所述搅拌仓内设置搅拌棒，控制搅拌棒的电机安装于搅拌仓的底部外侧；所述搅拌仓内安装ph值传感器的探头、位置传感器的探头。
23.所述混合单元包括混合罐；混合罐中设置搅拌装置，搅拌装置的电机安装于加压罐外端；所述混合罐中设置温度传感器探头，液位传感器探头，混合罐的底部设置压力传感器探头；所述混合罐还设置用于与气源相连的入气口。
24.所述第一加压单元与混合单元之间的管道、第二加压单元与混合单元之间的管道均设置电磁阀。
25.进一步地，所述装置操作台表面可移动的设置自动化控制电路的基本构建；具体包括电源模块、plc、交流电机控制器、变频器、智能型电机启动器、触摸屏；所述温度传感器，液位传感器、压力传感器、编码器、液位传感器以及ph值传感器均能够通过其对应的电路有择性地连接至plc对应的接线脚。
26.进一步地，所述plc的型号为m218；触摸屏的型号为hmi gxo3501、变频器的型号为atv312。
27.进一步地，水泵的电动机为变频电机，通过设置于操作台的变频器相连实现电机的转速的调节。
28.进一步地，所述加药单元的电动机为伺服电机，与操作台的继电器相连实现电机的控制。
29.进一步地，所述混合罐中的电机为交流电机，与操作台的交流电机控制器相连实现对电机的控制。
30.进一步地，所述第一加药单元、混合单元、第二加药单元的外表面均为透明结构。
31.如附图1所示，该系统的操作台包括可编程控制器 m218、触摸屏 hmi gxo5502、伺服驱动器、伺服电机、变频器等。plc脉冲控制的伺服系统，伺服驱动器能够通过不同的工作模式来实现精确的速度控制、位置控制和扭矩控制；plc 可以实现以太网通信、触摸屏的通信、高速计数输入、模拟量输入输出等功能。plc 通过串口与计算机连接还可以实现组态软件通信。本系统的平面台架模拟水处理的过程实现分别控制步进电机、伺服电机、变频电机，实现对液体的加药，并通过混合单元对两种不同的液体的混合，使得试验场景中存在被
控对象，且本系统采用可视化手段能够更好的辅助实验教学。
32.具体实施例：实验目的：设计基于m218的两种不同液体混合的控制：如附图2所示，当按下启动按钮时，接通电磁阀 s1，向容器内注入第一种溶液 a，当液位到达 l2 时，断开电磁 阀s1，接通电磁阀 s2，停止注入第一种液体 a 并向容器注入第二种液体 b，当液面位置到达 l1 时，停止注入第二种液体 b，接通搅拌器搅拌，当达到定时器预置的时间后，搅拌装置停止搅拌，同时接通排放电磁阀，当液面位置到达 l3 时，关闭排放电磁阀s3， 一个工作循环结束，即再次接通电磁阀 s1，注入液体 a，依次循环,从而实现溶液混合的控制。
33.虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本技术的权利要求保护范围所界定的为准。