一种通用型多模块实验开发平台的制作方法

本实用新型属于实训设备技术领域，具体涉及一种通用型多模块实验开发平台。

背景技术：

随着科学技术的发展，新技术的出现，社会对技术更新开发人才的需求日益增加，对学员动手能力的培养和创新能力的培养重视程度日益显著，同时部分工程技术训练中心的实验设备只是注重动手能力的培养，缺乏创新能力和创新意识的培养，特别是机电类相关培训设备，现在市面上的培训设备功能相对单一，功能多的实训设备种类较多较复杂，成本居高不下，存在通用性、灵活性不强，各个学科不能相互配合搭配通用、利用率低等问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术上存在的问题，提供一种通用型多模块实验开发平台，本装置可以根据学科实验要求，进行对模组搭配组合进行验证性实验，也可充分发挥学员或者专业技术人员的创新能动性和创新意识，进行创新性实验。同时，也解决了机电类、电气控制类和电力系统类实训设备不能相互调配通用的问题，功能相对强大，组成相对丰富；通用性、灵活性更强，能降低设备成本。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种通用型多模块实验开发平台，包括平台框架和平台桌面，所述平台框架包括底座和设置在底座两侧的立柱，所述平台桌面水平设置在两根立柱之间，在平台桌面的上方设置有横杆，多根横杆由上至下架设在两根立柱之间并均匀分布，在其中一侧的立柱上安装有显示屏支架，以用于显示屏左右和上下移动，显示屏支架位于平台桌面的上方，相邻两根横杆之间用于安装模块挂件，所述模块挂件上均安装有固定卡板，固定卡板的横截面为矩形，所述横杆的横截面主体呈矩形结构，矩形结构的四个角为圆弧倒角，在对应的短边两侧面上中心位置开设有安装卡槽，两个安装卡槽呈镜像对称设置，在每个安装卡槽内的底面和内侧面上均开设有沟槽，所述沟槽的宽度与安装卡槽的槽口宽度相等，且底部的沟槽正对应槽口设置，侧面的沟槽沿安装卡槽内侧面的中心位置对应设置，在两个安装卡槽之间形成有减重孔，所述减重孔为圆形，减重孔的直径小于沟槽的宽度，所述沟槽的宽度与固定卡板的厚度相匹配。

进一步改进本方案，在沟槽的底部边角处形成有圆弧倒角，所述固定卡板的横截面的边角处形成有圆弧倒角。

进一步改进本方案，所述底座上安装有万向轮。

进一步改进本方案，所述横杆上安装有断路器模拟实验系统，所述断路器模拟实验系统包括若干模块挂件，所述模块挂件包括电源模块、断路器控制模块和微机保护装置模块，所述电源模块通过导线分别连接断路器控制模块和微机保护装置模块，用于为断路器控制模块和微机保护装置模块提供电源，电源模块主回路电源的一次回路的端子l1、l2、l3、n通过导线分别对应连接断路器控制模块的端子mqf-1、mqf-2、mqf-3、mqf-4，电源模块的控制电源l、n通过导线连接断路器控制模块的端子mqf-9、mqf-10；

所述微机保护装置模块用于将合闸信号/分闸信号发送给断路器控制模块，微机保护装置模块的合闸线圈端子通过导线连接断路器控制模块的端子mqf-11，微机保护装置模块发送合闸信号，断路器控制模块的ka2线圈吸合，ka2的常开触点5/9由断开到闭合，使得km2主回路接通，ka1常开触点5/9闭合；微机保护装置模块的跳闸线圈端子通过导线连接断路器控制模块的端子mqf-12，微机保护装置模块发送跳闸信号，km2线圈处于吸合状态，km2的辅助常开触点83/84处于闭合状态，km2和ka1线圈失电断开，使得km2主回路断开，ka1常闭触点4/12由断开到闭合；

所述断路器控制模块的端子mqf-13、mqf-14分别对应连接微机保护装置模块的合位监视端子、跳位监视端子，合位信号由断路器控制模块的端子mqf-13传送给微机保护装置模块；分位信号由断路器控制模块的端子mqf-14传送给微机保护装置模块。

进一步改进本方案，所述微机保护装置模块的手动合闸端子通过导线连接断路器控制模块的端子mqf-15，微机保护装置模块的手动分闸端子通过导线连接断路器控制模块的端子mqf-16。

进一步改进本方案，所述断路器模拟实验系统还包括ct模块和pt模块，所述ct模块和pt模块用于采集电源模块的电量参数，并将采集到的电量参数发送给微机保护装置模块。

进一步改进本方案，所述断路器模拟实验系统还包括scada监控系统模块,scada监控系统模块用于将合闸信号/分闸信号通过以太网通讯传输给微机保护装置模块，微机保护装置模块按照指令输出合闸信号/分闸信号给断路器控制模块，断路器控制模块的km2合闸动作/分闸动作，状态位监视的对应端子将合位信号或分位信号反馈给微机保护装置模块，微机保护装置模块反馈给scada监控系统模块，scada监控系统模块显示合闸操作/分闸操作完成。

有益效果

1、本实用新型的实验开发平台贴切真实工业生产设计现场情况，增加了实训人员生产工艺的了解度和参与内容，在提升学员和专业技术人员的动手能力的同时，更加注重学员和专业技术人员的创新开发能力的培养与锻炼。本方案提出多学科、跨专业通用性，功能相对强大，组成相对丰富，适用于电子基础、电力电子、机电一体化、电气控制、电力系统及其自动化、传感器检测技术通用教学实训或培训实验，有助于学员跨学科创新能动性提升和创新意识的开发培养。

2、本实用新型选配实验模组结构简单，实验模组采用卡接安装方式，安装、拆卸替换方便，互换性强，可进行多学科实验内容，实验内容丰富，集成化高。本实用新型通用平台，通用性强，可以一平台多种学科实验，降低设备成本，减少占地面积，提高设备利用率；本实用新型平台采用型材结构，轻质化；摒弃传统的箱式、柜式结构，加工简单，安装方便，易量产化，降低材料、加工制作成本。

3、本实用新型中的断路器模拟试验系统，各个模块之间通过接线配合，可以让学员在模拟实验中对于断路器的工作原理有更深入的了解，将所掌握的理论知识与实训操作相结合，同时本实用新型采用独立设置的多个模块相配合，通用性强，根据实训目的，选取不同的模块进行匹配连接操作，使得装置的利用率大大提高。

附图说明

为了更清楚地说明实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实验开发平台的立体图；

图2为本实用新型中横杆的横截面示意图；

图3为本实用新型中显示屏支架的结构图；

图4为本实用新型中断路器模拟实验系统工作原理图；

图5为本实用新型中电源模块的电路图；

图6为本实用新型中断路器控制模块的电路图；

图7为本实用新型中pt模块的电路图；

图8为本实用新型中ct模块的电路图；

图9为本实用新型中微机保护装置模块的电路图；

图中标记：1、平台框架，1-1、底座，1-2、立柱，1-3、横杆，131、安装卡槽，1311、沟槽，132、减重孔，1-4、显示屏支架，1-5、万向轮，1-6、固定卡板，2、平台桌面，10、模块挂件，101、电源模块，102、断路器控制模块，103、微机保护装置模块，104、ct模块，105、pt模块，106、scada监控系统模块。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

如图所示：本方案实施例提供一种通用型多模块实验开发平台，包括平台框架1和平台桌面2，平台框架1包括底座1-1和设置在底座1-1两侧的立柱1-2，平台框架1为铝型材或铝合金型材。底座1-1上安装有万向轮1-5。万向轮1-5采用可锁紧重载万向轮，平台桌面2水平设置在两根立柱1-2之间，在平台桌面2的上方设置有横杆1-3，多根横杆1-3由上至下架设在两根立柱1-2之间并均匀分布，在其中一侧的立柱1-2上安装有显示屏支架1-4，以用于显示屏左右和上下移动，显示屏支架1-4位于平台桌面2的上方，主机支架位于平台桌面2的下方，且主机支架前后端均有调节挡接结构，防止电脑主机移动坠落；主机支架上的电脑主机安装有相关实验采集、控制的软件系统，该系统能对实验过程中的数据参数通过通讯的方式进行设置和采集记录，而且还可以进行设计编程开发。

相邻两根横杆1-3之间用于安装模块挂件10，采用h型卡接结构。模块挂件10上均安装有固定卡板1-6，固定卡板1-6的横截面为矩形，横杆1-3的横截面主体呈矩形结构，矩形结构的四个角为圆弧倒角，在横杆1-3上对应的短边两侧面上中心位置开设有安装卡槽131，两个安装卡槽131呈镜像对称设置，在每个安装卡槽131内的底面和两侧面上均开设有沟槽1311，沟槽1311的宽度与安装卡槽131的槽口宽度相等，其中底部的沟槽1311正对应槽口设置，两侧面的沟槽1311沿安装卡槽131内侧面的中心对应设置，在两个安装卡槽131之间形成有减重孔132，减重孔132为圆形，其直径小于沟槽1311的宽度，沟槽1311呈矩形结构，沟槽1311的宽度与固定卡板1-6的厚度相匹配。在沟槽1311的底部边角处形成与圆弧倒角，固定卡板1-6的横截面的边角处为圆弧倒角。

本方案的实验开发平台可根据创新课程开发需求，进行跨专业多领域项目型实训课程开发设计；本方案实验平台能够涉及多个学科模块，模块种类包含电源模块、电子基础实验模块、电力电子实验模块、机电一体化实验模块、电气控制实验模块、电力系统及其自动化实验模块、传感器检测实验模块，各个模块之间连接均为电连接，模块与操作面板连接为电连接。

本方案还可以有如下组合，可以根据不同实验目的从而选择各种实验模块，电子基础实验模块包含数字电路相关实验模块和模拟电路相关实验模块；电力电子实验模块包含半导体变流技术相关实验模块、直流调速相关实验模块、交流调速相关实验模块、电力电子晶闸管直流相关实验模块；机电一体化实验模块包含plc实验模块、上料检测相关实验模块、搬运实验模块、加工实验模块、分拣实验模块、变频器控制实验模块、步进电机控制实验模块、三相电机变频调速控制实验模块、液压传动基础实验模块等；传感器检测实验相关模块包含编码器实验模块、称重和指纹传感器实验模块、光电感器实验模块、开关量传感器实验模块、位移传感器实验模块、温度、超声传感器实验模块、光幕、压力开关传感器实验模块等；电力系统及其自动化实验相关模块包含电源实验模块、模拟线路实验模块、模拟变压器实验模块、模拟备自投实验模块、模拟励磁调试实验模块、模拟断路器实验模块、模拟系统故障实验模块、模拟负载实验模块等；以上实验模块之间的连接均为导线电连接。各种试验模块包含相关试验子模块；例如模拟线路实验模块包含微机线路模拟试验模块、重合闸继电器、试验模块、差动继电器试验模块、功率方向继电器试验模块、同步检查继电器试验模块等。

本实验开发平台的横杆1-3上安装有断路器模拟实验系统，断路器模拟实验系统包括若干模块挂件10，模块挂件10包括电源模块101、断路器控制模块102和微机保护装置模块103、ct模块104、pt模块105和scada监控系统模块106，将主回路电源从电源模块101一次回路的l1、l2、l3、n通过实验导线引入到断路器控制模块102的端子mqf-1、mqf-2、mqf-3、mqf-4，其次将电源模块101的控制电源l、n通过实验导线引入到断路器控制模块102的端子mqf-9和mqf-10；将断路器控制模块102的端子mqf-11通过实验导线引到微机保护装置模块103的合闸线圈端子上，把断路器控制模块102的端子mqf-12通过实验导线引到微机保护装置模块103的跳闸线圈端子上，将断路器控制模块102的端子mqf-13、mqf-14通过实验导线分别引到微机保护装置模块103的合位监视端子和跳位监视端子上，将断路器控制模块102的端子mqf-15、mqf-16通过实验导线分别引到微机保护装置模块103的手动合闸端子和手动分闸端子上。ct模块104和pt模块105用于采集电源模块101的电量参数，并将采集到的电量参数发送给微机保护装置模块103。ct模块104和pt模块105都有一次测和二次测，一次侧接在电源模块101的主回路中，二次测引出来接到微机保护装置模块103上，通过对应的变比，把主回路的电量参数采集给保护装置，来保护整个回路的运行安全。本方案中，微机保护装置模块103设置有微机型保护装置。

电源模块101包含直流220v、24v、±12v、±5v电源模块、交流0-220v、0-400v电源模块，其作为控制柜路和主回路供电电源。

scada监控系统模块106用于将合闸信号/分闸信号通过以太网通讯传输给微机保护装置模块103，微机保护装置模块103按照指令输出合闸信号/分闸信号给断路器控制模块102，断路器控制模块102的km2合闸动作/分闸动作，状态位监视的对应端子将合位信号或分位信号反馈给微机保护装置模块103，微机保护装置模块103反馈给scada监控系统模块106，scada监控系统模块106显示合闸操作/分闸操作完成。

本实用新型的模拟实验系统包括手动和遥控两种操作方式：手动合分闸：1、准备工作就绪后，此时转动合分闸转换开关，使其转到合闸，mqf-15将合闸信号传送到微机保护装置模块103，此时微机保护装置模块103输出合闸信号给断路器控制模块102的端子mqf-11，模拟断路器km2合闸动作，状态位监视的端子mqf-13反馈给微机保护装置模块103，微机保护装置模块103位置信号反馈给scada监控系统模块106，系统显示合闸操作完成；手动分闸方式工作原理相同。

遥控合分闸：准备工作就绪后，此时在scada系统模块106中操作“合闸”对话框，scada监控系统模块106将合闸信号通过以太网通讯传输给微机保护装置模块103，微机保护装置模块103按照指令输出合闸信号给断路器控制模块102的端子mqf-11，模拟断路器km2合闸动作，状态位监视的端子mqf-13反馈给微机保护装置模块103，微机保护装置模块103反馈给scada监控系统模块106，系统显示合闸操作完成；遥控分闸方式工作原理相同。

模拟断路器的工作原理：合闸，当微机保护装置模块103将合闸信号传输给断路器控制模块102的端子mqf-11，使得断路器控制模块102的ka2线圈吸合，ka2线圈得电同时，ka2常开触点5/9由断开到闭合，使得km2和ka1线圈得电，得电同时km2的13/14形成自锁，km2主回路接通，ka1常开触点5/9闭合,合位信号由断路器控制模块102的端子mqf-13传送给微机保护装置模块103，模拟断路器合闸成功；分闸，当微机保护装置模块103将跳闸信号传输给断路器控制模块102的端子mqf-12，此时km2处于吸合状态，km2辅助敞开触点83/84也处于闭合状态，从而使得断路器控制模块102的ka3线圈吸合，ka3线圈得电同时，常闭触点1/9由闭合到断开，使得km2和ka1线圈失电断开，失电同时km2主回路断开，ka1常闭触点4/12由断开到闭合,分位信号由断路器控制模块102的端子mqf-14传送给微机保护装置模块103，模拟断路器跳闸成功。

以上，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

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