網絡型機床電氣技能實訓考核裝置的設計與開發

摘 要：目前在各種職業學校實訓室普遍使用普通手動操作機床。這種機床由于采用手動操作及排故給教學帶來了很多麻煩，首先在排故障前，設故人員要手動設置故障，再由排故人員排除故障并手動完成修復，其過程給設故、排故人員帶來了不必要的安全隱患。其次頻繁的人為操作會加快元器件的損壞，浪費了不必要的人力物力。為了克服以上缺點，我們研制開發了方便實訓操作及智能排故的模擬機床，不僅延長了元器件的使用壽命，提高了排故的效率，也減少了器材損壞率，更適合各種職業學校學生和企業職工培訓學習使用。

關鍵詞：排故裝置；故障設置；在線考核

1 方案介紹

本智能排故裝置是為各大、中專學校、職業學校的電氣、自動化及相關專業、社會電工培訓、各縣市維修電工鑒定所等單位開展技能培訓而研制的實訓設備。可用于課堂演示、機床電氣控制原理性操作及實驗實習。由于設備均采用實際電器，所以可作為社會電工類職業培訓選用設備。為高層次維修技能訓練提供了有效的設備，達到了耗資少、教學效果顯著的目的。

方案不改變原控制系統電氣操作方法，不改變原電氣系統，控制組件（包括行程開關、按鈕、交流接觸器，以上組件的數量、作用均與原電氣線路相同），將原先的人工設故，改為觸摸屏設故。增加PLC、觸摸屏、變頻器等設備。

本設備研制時構思了兩種方案；一種是用觸摸屏控制排故為核心的設計方案；另一種是應用廣泛的按鈕控制排故的控制方案，考慮到按鈕控制的方案過于簡單和普通，而且不能滿足現代化智能控制是需求，所以本文采用觸摸屏方案。

該方案的特點是操作簡單只需手指輕觸觸摸屏上有關部門的按鈕，便可進入有關界面，可清楚明白電腦屏幕上的所示信息，其界面合適各層次的廣大客戶，信息存儲量幾乎不受限制，任何復雜的數據信息，都可納入多媒體系統，系統采用尖端技術，對大容量數據查詢，響應速度也是一指即來，無需等待，可長時間連續運行，對系統無任何影響，系統穩定可靠，正常操作不會出錯、死機；維護容易，系統包括一個與演習系統界面完全相同的管理維護系統，可方便的對數據內容進行增、刪、改等管理操作。

2 設備簡介

本智能排故考核設備主要由電氣控制面板和模擬實訓考核臺組成。裝置通過觸摸屏的智能化的實訓考核單元與PLC系統相連接，學生根據故障現象分析判斷，采用觸摸屏進行作答，考核系統自動完成排故計時、恢復故障等功能。模擬機床是以實際機床為模本，經適當縮小而制成，其工作原理與實際機床完全一致

主要功能特性

（1）觸摸屏方便設故、排故，故障點0～30個。（2）核心組件裝與柜體內，配有電氣原理圖，排故檢測方便。（3）排故更加人性化，安全可靠。（4）延長了元器件的使用壽命。（5）如有故障產生，維修比便方便。

主要技術參數

（1）溫度：0℃～40℃。（2）相對濕度：不大于90%（40℃）。（3）電源：三相四線 AC 380V±10% 50Hz。（4）最大功率：≤500W。（5）外形尺寸：長（1200mm）×寬（700mm）×高（1800mm）。（6）整機容量；≤300VA。（7）安全保護措施：具有接地保護、漏電保護功能，安全性符合相關的標準。（8）漏電保護動作電流：≤30mA、≤0.1S。

3 實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是在觸摸屏式模擬機床考核裝置基礎上提供一種新的網絡式機床排故考核裝置，克服設故單臺進行、各臺信息分散、不便于管理者管理、效果不佳的問題，使得機床電路的設故、信息集中管理、更加靈活和便于管理，能夠更加直觀顯示每臺機床使用者的情況和數據信息，便于管理者的培訓和考核。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下：網絡型機床電氣技能實訓考核裝置，包括計算機、通訊卡、PLC內置通訊板、交互工作站、考核系統模塊、觸摸顯示屏、PLC（Programmable Controller，可編程控制器）、故障設置模塊、電路控制模塊、電動機試驗臺，觸摸顯示屏通過數據線與PLC通訊端口RS232連接，PLC的輸出端與故障設置模塊電連接，故障設置模塊與電路控制模塊電連接，電路控制模塊與電動機試驗臺電連接。

本實用新型的有益效果是：利用觸摸顯示屏作為人機交互界面使得顯示和操作更加直觀和方便，可以進一步提高操作人員的效率，也節省了操作人員對新裝置操作方法的學習時間，僅僅通過指令就可以對故障模塊進行設故、排故操作，避免了人工方法進行電路斷線或利用人工開關進行電路斷線的麻煩，大大降低了設故、排故的工作量，保護了電路元器件免受損壞，提高了考核效率。

4 具體實施方式

現以T68型臥式鏜床電氣技能實訓智能排故考核裝置為例，結合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。

T68型臥式鏜床電氣技能實訓智能排故考核裝置，包括觸摸顯示屏、PLC、故障設置模塊、電路控制模塊、電動機試驗臺，摸顯示屏通過數據線與PLC通訊端口RS232連接，PLC的輸出端與故障設置模塊電連接，故障設置模塊與電路控制模塊電連接，電路控制模塊與電動機試驗臺電連接。觸摸顯示屏、PLC、故障設置模塊、電路控制模塊安裝在一個柜體內，柜體表面留有操作面板，利用操作面板，操作者可以通過電路控制模塊控制電動機進行相應的動作。

操作者通過觸摸顯示屏101進行操作，觸摸顯示屏101與PLC102連接并互相傳遞指令信息，PLC102輸出端連接故障設置模塊103，故障設置模塊103與電路控制模塊104電連接，電路控制模塊104連接并控制電動機試驗臺105的工作。

設故時，操作者通過觸摸顯示屏101對電路控制模塊104發出設故指令，觸摸顯示屏101將設故指令發給PLC102，PLC102通過預先設置的程序，將設故指令發送給故障設置模塊103，同時將設置的故障信息發送給觸摸顯示屏101，故障設置模塊103根據PLC102發來的設故指令在電路控制模塊104上進行設故操作，電路控制模塊104產生故障，電路控制模塊104的故障直接反映在電動機試驗臺105的工作狀態的改變上。

排故時，操作者通過觸摸顯示屏101對電路控制模塊104發出排故指令，觸摸顯示屏101將排故指令發給PLC102，PLC102通過預先設置的程序，將排故指令發送給故障設置模塊103，同時將排除的故障信息發送給觸摸顯示屏101，故障設置模塊103根據PLC102發來的排故指令在電路控制模塊104上進行排故操作，電路控制模塊104排除故障，電動機試驗臺105轉為正常工作。

該控制系統由觸摸顯示屏101、PLC102、繼電器203、開關電源204組成，開關電源204向觸摸顯示屏101和PLC102供電，觸摸顯示屏101、PLC102之間經COM端口通過數據通訊線205進行數據交換，30個繼電器203組成了故障設置模塊103，30個繼電器203分別串聯在電路控制模塊104的30個可考察的電路部分J0-J29。

本實用新型還提供了考核系統模塊，包括考核時間、故障信息，在排故操作過程中，可記錄考核時間、設故、排故操作等信息。