一種乒乓球吹浮位置控制實(shí)訓(xùn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及教學(xué)實(shí)訓(xùn)用具，尤其涉及一種用于自動(dòng)化類、電氣類、機(jī)電類學(xué)生的自動(dòng)控制理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐技能提升的乒乓球吹浮位置控制實(shí)訓(xùn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代職業(yè)教育中，為了提高學(xué)生動(dòng)手能力和盡快適應(yīng)未來工作的要求，通常采用具有針對(duì)性的實(shí)訓(xùn)裝置對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)訓(xùn)練和考核，使學(xué)生能夠在貼近工廠實(shí)際工作環(huán)境的實(shí)訓(xùn)過程中，熟練掌握本專業(yè)所需的專業(yè)技能，為企業(yè)輸送優(yōu)秀的技能型人才。
[0003]自動(dòng)控制理論是自動(dòng)化類、電氣類、機(jī)電類學(xué)生必修的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是控制理論的核心思想，但由于其抽象、理論性很強(qiáng)，在校學(xué)生很難掌握該課程中基于PID控制部分的相關(guān)理論學(xué)習(xí)內(nèi)容。
[0004]目前使用的PID控制實(shí)訓(xùn)裝置多采用基于溫度、液位調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng)，該類實(shí)訓(xùn)裝置在實(shí)際應(yīng)用中，一是對(duì)實(shí)訓(xùn)環(huán)境要求較高，如需配置給排水管路、增加電氣負(fù)荷等要求；二是該類控制系統(tǒng)多為大慣性環(huán)節(jié)，參數(shù)設(shè)定困難，調(diào)節(jié)周期長(zhǎng)；三是實(shí)訓(xùn)準(zhǔn)備耗時(shí)長(zhǎng)，故障率高，維修困難。因此，該類實(shí)訓(xùn)裝置已經(jīng)不能適應(yīng)自動(dòng)控制課程教學(xué)的發(fā)展要求，影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和專業(yè)技能的培養(yǎng)和提高。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為了解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種乒乓球吹浮位置控制實(shí)訓(xùn)裝置，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于操作、形象直觀，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高動(dòng)手能力，滿足課程實(shí)訓(xùn)要求，具有推廣價(jià)值。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0007]一種乒乓球吹浮位置控制實(shí)訓(xùn)裝置，包括實(shí)訓(xùn)載體和控制裝置；
[0008]所述實(shí)訓(xùn)載體包括安裝支架、透明亞克力玻璃管、軸流風(fēng)機(jī)、乒乓球以及激光測(cè)距儀；所述安裝支架是所述實(shí)訓(xùn)載體的安裝基礎(chǔ)，所述安裝支架上垂直安裝有透明亞克力玻璃管，所述透明亞克力玻璃管的下端開口處安裝有軸流風(fēng)機(jī)，所述透明亞克力玻璃管內(nèi)放置有乒乓球，所述透明亞克力玻璃管的上端開口處安裝有激光測(cè)距儀；
[0009]所述控制裝置采用網(wǎng)孔板，放置于所述安裝支架上，所述網(wǎng)孔板上安裝有包括空氣開關(guān)、24V開關(guān)電源、HMI, PLC、PWM調(diào)節(jié)器、接線端子、按鈕和指示燈在內(nèi)的分立元件；所述控制裝置的各分立元件與實(shí)訓(xùn)載體上的軸流風(fēng)機(jī)和激光測(cè)距儀通過接線端子互聯(lián)；所述網(wǎng)孔板上布置有線槽，所述線槽內(nèi)敷設(shè)有所述各分立元件的以及軸流風(fēng)機(jī)和激光測(cè)距儀的連接導(dǎo)線。
[0010]本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果是:
[0011]本實(shí)用新型以應(yīng)用為原則，依托實(shí)訓(xùn)載體，讓學(xué)生了解自動(dòng)控制系統(tǒng)及PID控制核心思想。控制對(duì)象為玻筒內(nèi)的乒乓球，實(shí)現(xiàn)乒乓球位置控制的閉環(huán)系統(tǒng)，由于該控制對(duì)象為小慣性環(huán)節(jié)，調(diào)節(jié)時(shí)間短，曲線理想，非常適合學(xué)生在有限的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)時(shí)間內(nèi)訓(xùn)練，并把閉環(huán)控制理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，能滿足高職學(xué)生了解和掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)基本理論，并能與PLC、HM1、傳感器等技術(shù)結(jié)合起來，提升高職學(xué)生的系統(tǒng)集成能力和綜合技術(shù)應(yīng)用能力。
[0012]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)將在下面【具體實(shí)施方式】部分的描述中給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是本實(shí)用新型的控制原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步說明。
[0016]圖1示出了本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，本實(shí)用新型的實(shí)訓(xùn)裝置包括實(shí)訓(xùn)載體和控制裝置。
[0017]其中實(shí)訓(xùn)載體由安裝支架1、透明亞克力玻璃管2、軸流風(fēng)機(jī)3、乒乓球4以及激光測(cè)距儀5構(gòu)成。安裝支架I是實(shí)訓(xùn)載體的安裝基礎(chǔ)，安裝支架I上垂直安裝有透明亞克力玻璃管2，透明亞克力玻璃管2的下端開口處安裝有軸流風(fēng)機(jī)3，透明亞克力玻璃管2的內(nèi)部放置有乒乓球4，透明亞克力玻璃管2的上端開口處安裝有激光測(cè)距儀5。
[0018]控制裝置采用網(wǎng)孔板6，以及空氣開關(guān)7、24V開關(guān)電源8、HMI (人機(jī)界面)9、PLC(可編程邏輯控制器)10、PWM調(diào)節(jié)器11、接線端子12、按鈕和指示燈13等分立元件。網(wǎng)孔板6放置于安裝支架I上，便于學(xué)生接線和操作。空氣開關(guān)7、24V開關(guān)電源8、HMI9、PLC10.PWM調(diào)節(jié)器11、接線端子12、按鈕和指示燈13在網(wǎng)孔板6上安裝?？刂蒲b置通過接線端子12與實(shí)訓(xùn)載體上的軸流風(fēng)機(jī)3和激光測(cè)距儀5端子互聯(lián)。網(wǎng)孔板6上布置有線槽14，各單元的連接導(dǎo)線敷設(shè)在線槽14之內(nèi)。
[0019]圖2示出了本實(shí)用新型的工作過程。如圖2所示，本實(shí)用新型通過調(diào)整軸流風(fēng)機(jī)3的轉(zhuǎn)速，吹動(dòng)位于透明亞克力玻璃管2中的乒乓球4，使其高度改變，采用激光測(cè)距儀5檢測(cè)實(shí)際高度值并反饋至PLC 10，構(gòu)成閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使得乒乓球4穩(wěn)定到設(shè)定位置。乒乓球4的位置變化暫態(tài)過程與PID參數(shù)設(shè)置、外部擾動(dòng)因素有關(guān)，因此，在HMI 9上設(shè)置修改PID參數(shù)、增加系統(tǒng)擾動(dòng)的操作界面；為了方便學(xué)習(xí)者直觀的了解各種參數(shù)變化及外部擾動(dòng)對(duì)小球平衡位置的影響，在HMI 9上設(shè)置監(jiān)視界面，動(dòng)態(tài)觀察曲線實(shí)時(shí)變化情況，該曲線可以放大、暫停、查看歷史數(shù)據(jù)，方便學(xué)習(xí)者研宄和討論。
[0020]本實(shí)用新型可擴(kuò)充自動(dòng)控制理論課程中的開環(huán)控制/閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)、自動(dòng)檢測(cè)與傳感器課程實(shí)驗(yàn)、電力電子技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)、PLC課程實(shí)驗(yàn)及觸摸屏與組態(tài)技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)，也可以根據(jù)PLC、HM1、PWM板的組合完成控制類的綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目可以由簡(jiǎn)至繁，基本涵蓋專業(yè)課程要求的各項(xiàng)技能訓(xùn)練要求。
[0021]本實(shí)用新型的使用方法如下:
[0022]1、根據(jù)教學(xué)要求，確定實(shí)訓(xùn)(實(shí)驗(yàn))內(nèi)容和具體項(xiàng)目，下發(fā)任務(wù)書；
[0023]2、根據(jù)項(xiàng)目要求，設(shè)計(jì)電氣原理圖、接線圖；
[0024]3、按照?qǐng)D紙，完成接線并檢查；
[0025]4、編制控制程序并調(diào)試；
[0026]5、通電測(cè)試，并記錄參數(shù)調(diào)節(jié)過程和數(shù)據(jù)變化情況，完成技術(shù)報(bào)告。
[0027]本實(shí)用新型可進(jìn)行的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目如下:
[0028]控制方式可分為手動(dòng)控制方式和自動(dòng)控制方式，手動(dòng)控制為開環(huán)控制，自動(dòng)控制為閉環(huán)控制?？蓪?shí)現(xiàn)單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，也可實(shí)現(xiàn)綜合項(xiàng)目訓(xùn)練。
[0029]單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，例如:
[0030]I)采用電位器+PWM板，實(shí)現(xiàn)乒乓球位置的開環(huán)控制；
[0031]2)激光測(cè)距儀的認(rèn)識(shí)與應(yīng)用；
[0032]3) PLC軟件的認(rèn)識(shí)與編程；
[0033]4) PLC模擬量實(shí)驗(yàn)；
[0034]5)組態(tài)界面的制作與調(diào)試。
[0035]綜合項(xiàng)目，例如:
[0036]I)基于PLC+HMI的綜合系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)；
[0037]2)基于PLC的PID參數(shù)調(diào)節(jié)的位置控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)；
[0038]3)基于PLC+HMI的PID參數(shù)調(diào)節(jié)的位置控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)。
[0039]綜上所述，本實(shí)用新型的實(shí)訓(xùn)裝置可完成組建控制系統(tǒng)、PLC程序編寫、監(jiān)控界面制作、系統(tǒng)等類型的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，也可補(bǔ)充和擴(kuò)展自動(dòng)控制原理、檢測(cè)與傳感技術(shù)、電力電子技術(shù)等類課程的實(shí)驗(yàn)，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小，制造成本較低，易于操作、涵蓋面廣、形象直觀，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，保證實(shí)訓(xùn)效果，是一套實(shí)用性強(qiáng)的實(shí)訓(xùn)裝置，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
[0040]以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例?？梢岳斫?，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的基本構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種乒乓球吹浮位置控制實(shí)訓(xùn)裝置，其特征在于:包括實(shí)訓(xùn)載體和控制裝置； 所述實(shí)訓(xùn)載體包括安裝支架(I)、透明亞克力玻璃管(2)、軸流風(fēng)機(jī)(3)、乒乓球(4)以及激光測(cè)距儀(5);所述安裝支架(I)是所述實(shí)訓(xùn)載體的安裝基礎(chǔ)，所述安裝支架(I)上垂直安裝有透明亞克力玻璃管(2)，所述透明亞克力玻璃管(2)的下端開口處安裝有軸流風(fēng)機(jī)(3)，所述透明亞克力玻璃管(2)內(nèi)放置有乒乓球(4)，所述透明亞克力玻璃管(2)的上端開口處安裝有激光測(cè)距儀(5)； 所述控制裝置采用網(wǎng)孔板出)，放置于所述安裝支架(I)上，所述網(wǎng)孔板(6)上安裝有包括空氣開關(guān)(7)、24V開關(guān)電源(8)、HMI (9)、PLC(10)、PWM調(diào)節(jié)器(11)、接線端子(12)、按鈕和指示燈(13)在內(nèi)的分立元件；所述控制裝置的各分立元件與實(shí)訓(xùn)載體上的軸流風(fēng)機(jī)(3)和激光測(cè)距儀(5)通過接線端子(12)互聯(lián)；所述網(wǎng)孔板(6)上布置有線槽(14)，所述線槽(14)內(nèi)敷設(shè)有所述各分立元件的以及軸流風(fēng)機(jī)(3)和激光測(cè)距儀(5)的連接導(dǎo)線。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種乒乓球吹浮位置控制實(shí)訓(xùn)裝置，包括實(shí)訓(xùn)載體和控制裝置；實(shí)訓(xùn)載體包括安裝支架，其上安裝有透明亞克力玻璃管，透明亞克力玻璃管的下端口處安裝有軸流風(fēng)機(jī)，內(nèi)置有乒乓球，上端口處安裝有激光測(cè)距儀用于檢測(cè)乒乓球高度；控制裝置采用網(wǎng)孔板，放置于安裝支架上，網(wǎng)孔板上安裝有空氣開關(guān)、24V開關(guān)電源、HMI、PLC、PWM調(diào)節(jié)器、接線端子、按鈕和指示燈，各元件通過接線端子互聯(lián)。本實(shí)用新型的控制對(duì)象為小慣性環(huán)節(jié)，調(diào)節(jié)時(shí)間短，曲線理想，適合學(xué)生在有限的實(shí)訓(xùn)時(shí)間內(nèi)訓(xùn)練，把閉環(huán)控制理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，滿足高職學(xué)生了解和掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)基本理論，并與PLC、HMI、傳感器等技術(shù)結(jié)合，提升高職學(xué)生的系統(tǒng)集成能力和綜合技術(shù)應(yīng)用能力。
【IPC分類】G09B25/00
【公開號(hào)】CN204632222
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520191816
【發(fā)明人】姚曉寧
【申請(qǐng)人】無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院
【公開日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年3月31日