一种基于PLC的自动化控制教学平台及教学系统

技术领域

本发明属于自动化控制教学技术领域，具体涉及一种基于PLC的自动化控制教学平台及教学系统。

背景技术

电气工程及其自动化涉及电力电子技术，计算机技术，电机电器技术信息与网络控制技术，机电一体化技术等诸多领域，是一门综合性较强的学科，其主要特点是强弱电结合，机电结合，软硬件结合，电工技术与电子技术相结合，元件与系统相结合，使学生获得电工电子、系统控制、电气控制、电力系统自动化、电气自动化装置及计算机应用技术等领域的基本技能。

现有技术中，教学平台逐渐开始智能化，但大多局限于教学平台本身，而利用教学平台的特点因地制宜扩展其功能的技术甚少。随着物联网技术进程的加速发展，利用教学平台作为典型控制场景实现以教学平台一点带动多场景功能应用的技术需要被挖掘；同样，在这样的教学平台基础上，如何实现一个教学场景与网络资源互动的运行手段也需要得到广泛开发。因此，为了解决以上问题，需要提供一种基于PLC的自动化控制教学平台及教学系统来系统提升教育品质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于PLC的自动化控制教学平台及教学系统，以解决上述背景技术中提出传统的自动化控制教学的过程功能单一、场景单一以及教学信息封闭的问题。

为解决以上问题，本发明采取的技术方案为：

一种基于PLC的自动化控制教学平台，包括第一支撑板，第一支撑板的底面四个拐角处均焊接有支撑脚，第一支撑板的顶面中间区域布置有包括PLC、显示屏以及键盘的中控设备，中控设备的两侧分别装有含前置摄像头的第一箱体和第二箱体，其中摄像头可调角度方向；其中一支撑脚的内侧面焊接有第二支撑板，第二支撑板上表面安装有电机，电机的转子轴端固定有第四皮带轮。

第一箱体和第二箱体的底面分别固定连接有第一转轴和第二转轴，第一箱体和第二箱体的下方均设有轴承，第一转轴和第二转轴分别贯穿相对应处的轴承和第一支撑板，第一转轴的底端固定有第一皮带轮，第二转轴的中部对应第一皮带轮固定有第二皮带轮，第二皮带轮与第一皮带轮分别与第一皮带齿合，所述第二转轴的底端固定有第三皮带轮，第三皮带轮与第四皮带轮通过第二皮带传动连接。

进一步，还包括安装在第一支撑板上表面前侧的外壳，外壳的前端面开设有安装槽，外壳的顶面开设有限位槽，限位槽的内部设有蓝牙话筒，蓝牙话筒的底端活动连接有第三转轴，第三转轴的两端均与限位槽的两侧内壁活动连接；安装槽的内部滑动连接有第三支撑板，第三支撑板的前端面焊接有挡板，挡板的上方设有限位块，限位块的底面开设有卡槽，限位块的后端面焊接有限位板，卡槽与挡板的顶端卡合连接，挡板与安装槽卡合连接，限位块和限位板均与限位槽卡合连接。

进一步，还包括安装在教室的摄像机，摄像机和两个所述前置摄像头所监测到的三个画面可在显示屏上进行分屏显示。

进一步，第一箱体和第二箱体带有音箱。

进一步，还包括控制灯具的第一继电器、控制窗帘开合的第二继电器、控制投影仪荧幕打开和收起的第三继电器，所述第一继电器、第二继电器、第三继电器分别与PLC通讯连接。

进一步，还包括安装在第一支撑板上的照度传感器，设正常情况下室内照度阈值为L

一种基于PLC的自动化控制教学系统，根据一种基于PLC的自动化控制教学平台，具体运作方式如下：

1)教师打开教学系统，并通过键盘录入工号登录该教学系统；

2)点击开始录制，摄像头或/和摄像机开始摄像，教学系统根据教师教学专业分类建立视频源；

3)学生打开教学系统，并通过键盘学号登录该教学系统；

4)学生根据授课内容或个人喜好对教师教学内容进行评价和评分；

5)教学系统只保留各专业评分前N名的教学视频，并共享到公共网络；

6)被共享的视频，校内学生可以持续评价或评分，并免费观看，校外学生需要付费观看或评分评价；

7)被共享的视频可推送到校内公共场合LED显示屏；

8)付费所得收入由该视频课程的教师和学校按比例分红。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明包括第一支撑板以及含有PLC、显示屏、键盘的中控设备、带前置摄像头的第一箱体和第二箱体，还有第一箱体和第二箱体的电机传动系统，以上技术方案可以实现教师在进行网课教学时的全方位摄像功能，从而使得录制过程更能获得更多教师的肢体语言和面部表情，有助于教师更生动的教学。

2、本发明还还包括安装在第一支撑板上表面前侧的外壳，外壳的前端面开设有安装槽，外壳的顶面开设有限位槽，限位槽的内部设有蓝牙话筒，以上技术特征可以很好的保护蓝牙话筒，使得教师在教学的过程中可以任意使用蓝牙话筒，而不至于损害蓝牙话筒。同时还包括第一箱体和第二箱体带有音箱，这样一体化的影音设计有利于教学环境和质量的全方位提升。

3、本发明还包括控制灯具的第一继电器、控制窗帘开合的第二继电器、控制投影仪荧幕打开和收起的第三继电器，且第一继电器、第二继电器、第三继电器分别与PLC通讯连接。以上技术方案可进一步提高教学环境和场景变换的自动化程度，使得教学环境变换更快速、设备的应用更顺畅，利用教学平台集中控制，有助于教师掌控整个课堂和教室。

4、教师的教学质量由所有学生客观评价，结果公正、公开、公平，既可以监督教师提升教学质量，也可以作为学校褒奖教师的依据，额外收入也可以引导教师认真备课；同时，专业课程教学质量高的视频得到公开，有助于同学们提升专业水平，有利于其他教师参考交流，共同促进专业课程进步，让公众选出的教学名师为各学校同行树立典范。

附图说明

图1为本发明的教学平台结构立体图；

图2为本发明的教学平台结构示意图；

图3为本发明的传动结构示意图；

图4为本发明的外壳结构示意图；

图5为本发明的PLC控制框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1-5，本发明一种基于PLC的自动化控制教学平台，包括第一支撑板2，第一支撑板2的底面四个拐角处均焊接有支撑脚1，第一支撑板2的顶面中间区域布置有包括PLC51、显示屏6以及键盘9的中控设备5，中控设备5的两侧分别装有含前置摄像头7的第一箱体4和第二箱体8，其中摄像头7可调角度方向；其中一支撑脚1的内侧面焊接有第二支撑板20，第二支撑板20上表面安装有电机19，电机19的转子轴端固定有第四皮带轮18。

第一箱体4和第二箱体8的底面分别固定连接有第一转轴11和第二转轴14，第一箱体4和第二箱体8的下方均设有轴承12，第一转轴11和第二转轴14分别贯穿相对应处的轴承12和第一支撑板2，第一转轴11的底端固定有第一皮带轮10，第二转轴14的中部对应第一皮带轮10固定有第二皮带轮15，第二皮带轮15与第一皮带轮10分别与第一皮带101齿合，第二转轴14的底端固定有第三皮带轮16，第三皮带轮16与第四皮带轮18通过第二皮带17传动连接。

本发明以上技术方案可以实现教师在进行网课教学时的全方位摄像功能，从而使得录制过程能获得更多教师的肢体语言和面部表情，有助于教师更生动地进行教学。更优方案是嵌入面部识别模块，实现面部区域的自动追踪。

进一步，还包括安装在第一支撑板2上表面前侧的外壳3，外壳3的前端面开设有安装槽21，外壳3的顶面开设有限位槽28，限位槽28的内部设有蓝牙话筒13，蓝牙话筒13的底端活动连接有第三转轴27，第三转轴27的两端均与限位槽28的两侧内壁活动连接。安装槽21的内部滑动连接有第三支撑板22，第三支撑板22的前端面焊接有挡板23，挡板23的上方设有限位块24，限位块24的底面开设有卡槽25，限位块24的后端面焊接有限位板26，卡槽25与挡板23的顶端卡合连接，挡板23与安装槽21卡合连接，限位块24和限位板26均与限位槽28卡合连接。第一箱体4和第二箱体8都自带有音箱。

以上技术特征可以很好的保护蓝牙话筒13，使得教师在教学的过程中可以任意使用蓝牙话筒13，而不至于损害蓝牙话筒13。同时第一箱体4和第二箱体8具有音箱的功能，这样一体化的影音设计有利于教学环境和质量的全方位提升。

进一步，还包括安装在教室的摄像机95，摄像机95和两个前置摄像头7所监测到的三个画面可在显示屏6上进行分屏显示。摄像机95可以从全景角度对整个教学场景进行摄像，可以与前置摄像头7形成画面互补，实现细节和整体的切换。

更优方案，参照图5，还包括控制灯具的第一继电器91、控制窗帘开合的第二继电器92、控制投影仪荧幕打开和收起的第三继电器93，所述第一继电器91、第二继电器92、第三继电器93分别与PLC51通讯连接。

进一步，还包括安装在第一支撑板2上的照度传感器94，设正常情况下室内照度阈值为L

以上技术方案教师可以根据教室对照度的要求对灯具和窗帘的打开与关闭实现控制，自动化的控制十分便捷，且可以快速改善教学环境；另外，当打开投影仪荧幕时，同样可以通过控制灯具和窗帘的打开与关闭来满足教学内容投影的质量。

根据以上所述的一种基于PLC的自动化控制教学平台，一种基于PLC的自动化控制教学系统，具体运作方式如下：

1)教师打开教学系统，并通过键盘9录入工号登录该教学系统；

2)点击开始录制，摄像头7或/和摄像机95开始摄像，教学系统根据教师教学专业分类建立视频源；

3)学生打开教学系统，并通过键盘9学号登录该教学系统；

4)学生根据授课内容或个人喜好对教师教学内容进行评价和评分；

5)教学系统只保留各专业评分前N名的教学视频，并共享到公共网络；

6)被共享的视频，校内学生可以持续评价或评分，并免费观看，校外学生需要付费观看或评分评价；

7)被共享的视频可推送到校内公共场合LED显示屏；

8)付费所得收入由该视频课程的教师和学校按比例分红。

以上技术方案，教师的教学质量完全由所有的学生进行客观评价，其结果公正、公开、公平，既可以监督教师提升教学质量，也可以作为学校褒奖教师的依据，付费观看产生的额外收入也可以引导其它教师认真备课；同时，专业课程教学质量高的视频得到公开，有助于同学们提升专业水平，有利于其他教师参考交流，共同促进专业课程进步，让公众选出的教学名师为各学校同行树立典范。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。