基于PLC和觸摸屏技術的故障檢測裝置的升級改造

李瑞

摘要：為解決目前故障檢測裝置落后、功能簡單等問題，提出一種智能的故障檢測考核裝置的升級方案。裝置將PLC、觸摸屏和電氣控制等技術融合在一起，實現考生隨機抽題、系統智能評分的過程，從而真正考察了考生解決實際問題的能力。

關鍵詞：故障檢測；PLC；觸摸屏

目前設備存在以下幾個問題：實訓內容有限，功能缺少，裝置型號、類型比較落后；實驗臺只能通過人工操作按鈕來設置故障與排除，這種單一的操作方式在自控技術日趨發達的今天已經顯得落伍。為解決上述問題進行設備改造。

1.系統總體方案

維修電工故障檢測系統設備在原有裝置基礎上添加PLC、觸摸屏、開關電源、中間繼電器等元件，替換老損、故障元件。主要包括電氣電路部分、PLC部分和觸摸屏部分。觸摸屏一方面顯示現場相關器件的工作狀態，另一方面供考生隨機抽取考題，并作答；PLC完成相關器件的狀態檢測，將信息傳給觸摸屏，并根據觸摸屏給出的題號，控制繼電器線圈得失電；電氣電路結合繼電器得失電的組合，實現故障點的設置。

2.裝置硬件設計

2.1PLC選型和設計

故障檢測系統是在原有實訓裝置上改進而來的，可供安裝面積并不多，應選用小體積的PLC。設計中共需要輸入輸出20個點。綜上考慮選用日本三菱公司推出的FX1S-20MR型PLC。它使用廣泛，擁有高性價比、尺寸緊湊的特點，其中12個輸入點，8個輸出點。

2.2故障點的設計

故障點是人為在控制電路中添加的故障，通過排除故障點的過程檢測學生掌握故障檢測技術的水平，鍛煉學生準確、迅速找到故障部位并排除故障。故障檢測系統中使用了4種工廠常見的基本控制電路（長動電路、正反轉電路、順序啟動電路、Y-△降壓啟動電路）來考察學生故障排除水平。電氣原理如圖1所示。

3.系統軟件設計

3.1觸摸屏程序設計思路

開始考試后，考生輸入準考證號和學號，核對自己信息，查看考試說明，確認后進入考試，考試開始計時。考生根據觸摸屏顯示內容和用萬用表實地測量完成考試，交卷后將自動生成分數，考官登錄查看成績，考試結束。

故障檢測考試主要內容涉及工廠常見的電氣控制線路，包括長動、正反轉、Y-△降壓啟動、順序啟動控制電路。在了解各種控制電路的工作原理后，設計各種電路的合理考試題目選項，使學生在培訓考核中真正掌握故障排除技能。

考核系統有如下幾個優點：

（1）保證考試公平性

（2）人性化界面設計，方便考生

（3）優化考試，提高工作效率

（4）提高安全性，防止誤操作

3.2界面設計

（1）登錄界面的設計

登錄界面的設計中左側有考試注意事項，在右側輸入正確的考生準考證號和考生學號，如圖2所示，若不輸入或輸入錯誤則考試成績無效。之后點擊“確認并開始考試”按鈕，系統將隨機抽取其中一套題，考生開始進行答題。

（2）考生答題界面的設計

考生點擊開始考試后，會隨機抽取4套題中的一套題，每套題內有5道小題，涵蓋4個典型電路（長動控制、正反轉控制、Y-△啟動控制、順序啟動控制電路）的試題。左側顯示該題故障所在電路圖，圖中有重點元件的通斷動畫，動畫顯示與實際元件同步。右側顯示該題可能的故障選項。考生根據信息測量可能的故障元件，以此判斷故障原因，在右下角選擇答案。考生答題界面設計如圖3所示為長動電路答題界面。

（3）交卷審核界面的設計

考生做完題后，點擊交卷會在檢查交卷頁面顯示考生所做答案。在考官審核界面，考官可以在表格里直觀看出考生每題作答正確與否，系統自動得出總分。若考生分數高于預設合格分數線將顯示通過考試，方便考官記錄考生成績。

（4）首頁與系統設置界面設計

首頁界面是系統啟動后顯示第一個界面，首頁有3個選項，分別是“考試入口”、“系統設置”、“退出系統”。系統設置界面中可以設置考試時間，考核通過分數線，考官查看密碼等系統屬性設置。

3.3PLC程序設計

在考試過程中，故障檢測系統為考生選擇好第幾套試題，考生輸入姓名學號后正式進入答題環節，考生在答某道題時，PLC程序首先判斷是哪種控制電路圖，再通過判斷故障點從而判斷出此題的正確答案，考生在答對題目時，輸出由0置1，而答錯時程序沒有反應。在答下一道題之前程序會重新復位。

PLC程序在得到上位機傳來的判斷控制電路圖種類的信號，再通過所傳來的故障點的信號，從而分析出正確答案。M20、M21、M22、M23分別代表長動、順序、正反轉、星三角控制電路，M0-M7則代表故障1到故障8，最后通過上位機的信號判斷答案正確與否。

PLC程序在完成一道題之后，需要為故障檢測系統程序復位。當考生在判斷故障點并且選擇出答案時，每個故障點之間互不影響。如果程序不進行復位，將會使得故障點判斷混亂。

4.運行結果

目前，系統已投入使用，較改造前取得了理想的效果，在提高考生考試水平、評委老師評分上達到了設計目的。現階段，共有5道題供學生隨機抽取，在考題的數量上有一定的局限性，這方面是以后進一步提高的一個方面。

參考文獻

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