CN102117564A - 汽车故障智能设置与实训、考核系统及其实现方法 - Google Patents
汽车故障智能设置与实训、考核系统及其实现方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种汽车故障智能设置与实训、考核系统及其实现方法,该系统包括实验台架、继电器、PLC、触控屏,实验台架通过继电器与PLC相连接,根据系统是否连入网络,分为单机版和网络版两种方式,在单机版中所述PLC仅直接与触控屏相连接,在网络版中系统还包括一个计算机,该计算机分别与触控屏和PLC相连接,PLC和触控屏相连接。该方法是教师通过触控屏或计算机调取试题库中的试题,并通过PLC和继电器对实验台架上的汽车进行故障设置;学生通过触控屏,读取资料库中的技术资料,进行故障诊断,然后把结果上报至PLC或计算机。本发明可进行智能故障设置、技术资料存储、自动评分统计,提高了实训、考核的质量和效率。
Description
技术领域
本发明涉及汽车检测与维修专业实训教学与考核设备设计领域,特别涉及一种汽车故障智能设置与实训、考核系统及其实现方法。
背景技术
传统的汽车故障设置与实训、考核,是靠人工设置故障,学生排除故障,老师检查学生考核结果,然后评定考核成绩。这种汽车故障设置与实训、考核方法具有以下的缺点:一是耗费大量出题时间,上百个学生,每人1套故障试卷,工作量极大;二是出题难度高,没有丰富的实践经验,很难出好题,尤其是年轻老师;三是出题主观性强,完全靠老师出题;四是汽车故障设置费工、费时、耗材料,需要有经验的老师或工人手工拆装汽车某些零部件设置故障,面对大量汽车,故障设置工作量巨大;五是有些汽车故障很难设置,如电路元件的接触不良、传感器性能变化、发动机负荷变化等;六是考核成绩手工统计,费时,还会出现差错。
中国专利申请201010191389.4公开了一种网络智能化实训考核系统,减轻了许多故障设置工作量,但故障设置只是停留在电路断路、短路和接触不良方面,不能设置汽车零部件(如汽车大量传感器、执行器等)性能变化及失效时汽车出现的故障,也不能设置汽车工况变化(如负荷、转速变化)时故障表现特征。所采用的故障设置装置MCU不如工业控制机PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)工作可靠和稳定,扩展功能也不如PLC,如PLC和触控屏组合可以集成试题编辑、技术资料存储、故障设置、解码、学生答题、自动评分等功能,无须增加专门的中央控制电脑。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足,提供一种汽车故障智能设置与实训、考核系统,该系统不仅可以智能设置汽车电路的断路、短路和接触不良等电路方面的故障,还可以设置汽车传感器、执行器等大量零部件性能变化及失效时汽车出现的故障,可以设置汽车负荷、转速等工况变化时故障表现特征。本发明还提供上述系统的实现方法。
本发明的目的通过以下的技术方案实现:汽车故障智能设置与实训、考核系统,包括实验台架,所述实验台架通过继电器与PLC相连接,根据系统是否连入网络,分为单机版和网络版两种方式,在单机版中所述PLC仅直接与触控屏相连接,在网络版中系统还包括一个计算机,该计算机分别与触控屏和PLC相连接,PLC和触控屏相连接。
对于PLC仅直接与触控屏相连接的单机版系统,所述PLC内设有中央处理单元、试题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单元,该中央处理单元分别与试题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单元相连接;所述存储单元内含有评分单元,用于对学生答题结果进行评分、统计。
对于网络版系统,为了实现网络功能,所述PLC和触控屏有多台,每一台PLC对应与一台触控屏相连接,且分别通过继电器与相应的一台实验台架相连接;所有PLC与同一台带有试题库和资料库的计算机相连接,该计算机通过网络与所述所有触控屏相连接。
所述计算机和触控屏之间可以通过局域网有线连接,也可以通过蓝牙无线连接。
所述任一PLC还通过解码器诊断线与相应的实验台架相连接,以使检测故障时不需要另配价格昂贵的汽车解码器。
具体地,所述计算机内设有中央处理单元、试题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单元,该中央处理单元分别与试题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单元相连接,所述存储单元内含有评分单元,用于对学生答题结果进行评分、统计。
所述计算机与任一PLC之间通过I/O接口交换数据。
本发明的汽车故障智能设置与实训、考核系统的实现方法是:教师通过触控屏或计算机智能调取试题库中的试题,并通过PLC和继电器对实验台架上的汽车进行故障设置;学生通过触控屏,读取资料库中的技术资料,进行故障诊断,然后把结果上报至PLC或计算机,PLC或计算机内的评分单元自动判别评分和进行统计。
对于单机版的汽车故障智能设置与实训、考核系统,具体实现方法步骤如下:
(1-1)教师根据学生考试等级要求,通过触控屏控制系统从试题库调取考试题;
(1-2)教师按照考试要求,通过所述包括触控屏、PLC和继电器的系统的控制,设置实验台架故障;
(1-3)学生通过触控屏读取技术资料,学习分析,通过必要的检测手段,判断故障;
(1-4)学生将答题结果通过触控屏上报至PLC;PLC中的评分单元对学生答题结果进行评分、统计,然后通过PLC中的输出单元将结果输出。
对于网络版的汽车故障智能设置与实训、考核系统,具体实现方法步骤如下:
(2-1)教师根据学生考试等级要求,利用计算机控制系统从试题库调取考试题;
(2-2)教师按照考试要求,通过所述包括计算机、PLC和继电器的系统的控制,设置试验台架故障;
(2-3)学生通过触控屏读取技术资料,学习分析,通过必要的检测手段,判断故障;
(2-4)学生将答题结果通过触控屏上报至计算机;计算机中的评分单元对学生答题结果进行评分、统计,然后通过计算机中的输出单元将结果输出。
本发明与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
1、本发明的汽车故障智能设置与实训、考核系统,不仅可以采用触控屏和PLC组合,也可以采用计算机和PLC组合,进行智能故障设置、技术资料存储、试卷编辑和自动评分统计,大大提高了实训、考核的质量和效率。
2、本发明中包括大容量的汽车故障数据库,内含汽车发动机、底盘、车身和电气系统常见故障上万题,数据库集中了大量汽车维修专家、工程技术人员和工人的实践经验,覆盖面广,题目难度可分高、中、初3级。
3、本发明在出题时可实现计算机智能出题,教师可以根据不同学生的考核要求,由计算机随机从试题库选题,智能组合出卷,无须老师耗费大量时间,且科学合理,客观公正。
4、本发明通过采用PLC以及集成大容量的汽车故障数据库,使得故障覆盖面大,省工省时,工作效率高,节约材料。计算机智能设置故障,通过PLC、继电器等与汽车教学实验台架连接,可以智能设置汽车电路的断路、短路和接触不良等故障,也可以设置汽车传感器、执行器等大量零部件性能变化及失效时汽车出现的故障,还可以设置汽车负荷、转速等工况变化时故障表现特征。
5、本发明装置既可制作成单机版,也可以制作成网络版。对于单机版系统,触控屏与PLC组合,无需计算机,直接安装于试验台架上,老师直接在触控屏上智能设置故障,编辑试卷,学生直接在触控屏上读取技术资料,回答问题,直接进行考核评分统计。对于网络版,1台智能网络考核系统,可以控制1-80个台架的故障设置,可以同时向80个学生终端机发布试题和接收答题结果;可以局域网有线连接,也可以无线蓝牙连接,具有远程操作控制设备功能,方便教师操作,节省考核时间。
6、本发明装置中设置有评分单元,可以根据学生答题的数量、准确性和答题时间等自动评分、统计,并将成绩报送教师。
7、本发明中设置了资料库,因为学生考试也是一个学习过程,尤其是汽车故障排除,牵涉到大量知识,如汽车构造、工作原理、维修电路图等,学生可以通过触控屏检索相关的技术资料,以利于利用这些知识判断和排除故障,强化系统的学习功能。
8、本发明中通过在实验台架和PLC之间连接解码器诊断线,可以在检测故障时无需另配价格昂贵的汽车解码器。
9、本发明系统具有较好的扩展性,例如可以扩展到其他机电设备的故障设置与实训、考核系统。
附图说明
图1是本发明网络版的汽车故障智能设置与实训、考核系统的结构框图。
图2是本发明网络版的汽车故障智能设置与实训、考核系统中,计算机和PLC的功能模块连接结构示意图。
图3是本发明汽车故障智能设置与实训、考核系统的线路连接图。
图4是本发明网络版的汽车故障智能设置与实训、考核系统的实现方法的流程框图;
图5是本发明单机版的汽车故障智能设置与实训、考核系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1所示,网络版的汽车故障智能设置与实训、考核系统,包括实验台架、继电器、PLC、触控屏,所述实验台架通过继电器与PLC相连接,所述PLC通过计算机与对应触控屏相连接。其中,计算机指教师操作的教师机,触控屏是指学生操作的触控屏式计算机。
为了实现网络功能,所述PLC有多台,每一台PLC对应与一台触控屏相连接,且分别通过继电器与相应的一台实验台架相连接;所有PLC与同一台带有试题库和资料库的计算机相连接,该计算机通过网络与所述多台触控屏相连接。
所述计算机内设有中央处理单元、试题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单元,该中央处理单元分别与试题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单元相连接,所述存储单元内含有评分单元,用于对学生答题结果进行评分、统计。
所述计算机与任一PLC之间通过I/O接口交换数据。
本实施例中所述计算机和多台触控屏之间通过局域网有线连接,当然也可以通过蓝牙无线连接。
所述任一PLC还通过解码器诊断线与相应的实验台架相连接,以使检测故障时不需要另配价格昂贵的汽车解码器。
所述试题库中内含汽车发动机、底盘、车身和电气系统常见故障上万题,数据库集中了大量汽车维修专家、工程技术人员和工人的实践经验,覆盖面广,题目难度分高、中、初3级。如汽车发动机试题库,它由发动机点火系统故障、发动机燃料供给系统以及压缩系统、润滑系统、冷却系统等故障组成,每一个系统又有大量具体故障,如发动机点火系统可以有火花塞高压总线或分线断路、短路和接触不良等故障,根据故障判断的难易,每一个故障分别定义为A(高级)、B(中级)或C(初级)。教师根据考核要求,向计算机输入考题类别、数量等,由计算机在试题库随机抽取题目组成试卷。
所述资料库中内含国内外上万种汽车发动机技术参数、电路图和维修数据,可供学生诊断排除故障时查阅参考。
下面以图3喷油器电路断路、短路和接触不良(虚接)为例,说明故障智能设置与排除原理。
(1)喷油器电路断路故障设置与排除
当教师通过计算机设置断路故障后,教师机指令PLC的Y01与X01接通,电流通过继电器2的线圈到PLC的Y01到X01到负极,继电器2的线圈产生磁场,继电器2的常闭触电断开,切断ECU控制喷油嘴的线路,使之喷油嘴不能正常工作,从而产生故障。然后学生通过实训设备的检测功能(面板端子的电压检测、波形检测、解码器检测等)检测到该实训设备的喷油嘴不能正常工作后,学生通过触控屏指令PLC的Y01与X01断开,继电器恢复正常,继电器2的常闭触点接通喷油器的控制线路,实训设备故障排除。
(2)喷油器电路短路故障设置与排除
教师通过计算机设置短路故障后,教师机指令PLC的Y02与X02接通,继电器3线圈的电流通过PLC的Y02到X02到负极回路,使继电器3的常开触点闭合,继电器3的触点接通喷油器控制线到负极,使之喷油器的控制线与负极相连,从而构成短路,使喷油嘴不能正常工作。然后学生通过实训设备的检测功能(面板端子的电压检测、波形检测、解码器检测等)检测到该实训设备的喷油嘴不能正常工作后,学生通过触控屏指令PLC的Y02与X02断开,继电器恢复正常,继电器3的常开触点断开喷油器的控制线与负极构成的短路,恢复正常工作。
(3)喷油器电路接触不良(虚接)故障设置与排除
教师通过计算机设置接触不良故障后,教师机指令PLC的Y01与X01接通,电流通过继电器2的线圈到PLC的Y01到X01到负极,继电器2的线圈产生磁场,继电器2的常闭触电断开,切断ECU控制喷油嘴的线路;在继电器2切断喷油器线路的同时,PLC的Y03与X03也接通,继电器1的线圈电流通过PLC的Y03到X03到负极构成回路,将继电器1常开触点闭合,继电器1的两个触点跟继电器2一样,串联在喷油器的控制电路上,但与继电器2的2个触点并联,而在继电器1的触点上还串联一个虚接模拟电阻,此时,使喷油器的控制线路串联的继电器1的触点,又串联一个虚接电阻,使喷油器的控制线路通过了一个虚接电阻到ECU,从而构成虚接故障使喷油嘴不能正常工作。然后学生通过实训设备的检测功能(面板端子的电压检测、波形检测、解码器检测等)检测到该实训设备的喷油嘴不能正常工作后,学生通过触控屏排除故障后,触控屏指令PLC的Y01与X01断开,继电器2恢复正常,继电器2的常闭触点闭合喷油器的控制线更换到继电器2的常闭触点上工作,虚接现象恢复,此时继电器1的常闭触点也断开。
本发明的汽车故障智能设置与实训、考核系统的实现方法是:教师通过计算机智能调取试题库中的试题,并通过PLC和继电器对实验台架上的汽车进行故障设置;学生通过触控屏,读取资料库中的技术资料,进行故障诊断,然后把结果上报至计算机,计算机内的评分单元自动判别评分和进行统计。下面以《汽车发动机故障诊断与排除》课程的喷油器电路故障为例,介绍汽车故障智能设置与实训、考核系统在网络版系统中的使用方法。流程图见图4。
1、教师抽取试卷
教师启动计算机,输入用户名和密码,进入试题库→输入课程名称“《汽车发动机故障诊断与排除》”→输入试题难度级别“中级”→输入试题个数,如“3”题,→计算机自动生成试卷。
2、教师智能设置故障
以喷油器电路断路故障设置为例,教师通过计算机同时对多台实训设备设置断路故障后,教师机指令PLC的Y01与X01接通,电流通过继电器2的线圈到PLC的Y01到X01到负极,继电器2的线圈产生磁场,继电器2的常闭触电断开,切断ECU控制喷油嘴的线路,使之喷油嘴不能正常工作,从而产生故障。也可以对不同实训设备设置不同故障,设置原理类似。
3、学生判断故障
学生从触控屏读取相关技术资料,学习分析,通过电脑检测仪和汽车万用表等必要的检测手段,检查判断故障,通过触控屏指令PLC的Y01与X01断开,继电器恢复正常,继电器2的常闭触点接通喷油器的控制线路,实训设备故障排除。
4、计算机评分
学生将答题结果上报计算机。计算机根据学生答题的数量、准确性和答题时间等自动评分、统计,学生也可以进行成绩查询。
5、结束考试
考试结束,按退出键关闭系统。
实施例2
本实施例除下述特征外其他结构同实施例1:如图5所示,单机版的汽车故障智能设置与实训、考核系统,包括实验台架、继电器、PLC、触控屏,所述实验台架通过继电器与PLC相连接,所述PLC直接与触控屏相连接。其中触控屏既是教师机也是学生机,触控屏也可用计算机替代。
所述PLC内设有中央处理单元、试题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单元,该中央处理单元分别与试题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单元相连接;所述存储单元内含有评分单元,用于对学生答题结果进行评分、统计。
下面同样以《汽车发动机故障诊断与排除》课程的喷油器电路故障为例,介绍汽车故障智能设置与实训、考核系统在单机版系统中的使用方法。
1、教师抽取试卷
教师启动触控屏,出现系统开机界面。输入用户名和密码,进入试题库→输入课程名称“《汽车发动机故障诊断与排除》”→输入试题难度级别“中级”→输入试题个数,如“3”题,→计算机自动生成试卷。
2、教师智能设置故障
以喷油器电路断路故障设置为例,教师通过触控屏设置断路故障后,教师机指令PLC的Y01与X01接通,电流通过继电器2的线圈到PLC的Y01到X01到负极,继电器2的线圈产生磁场,继电器2的常闭触电断开,切断ECU控制喷油嘴的线路,使之喷油嘴不能正常工作,从而产生故障。
3、学生判断故障
学生从触控屏读取相关技术资料,学习分析,通过电脑检测仪和汽车万用表等必要的检测手段,检查判断故障,通过触控屏指令PLC的Y01与X01断开,继电器恢复正常,继电器2的常闭触点接通喷油器的控制线路,实训设备故障排除。
4、计算机评分
学生将答题结果上报PLC。PLC中的评分单元根据学生答题的数量、准确性和答题时间等自动评分、统计,学生也可以进行成绩查询。
5、结束考试
考试结束,按退出键关闭系统。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.汽车故障智能设置与实训、考核系统,包括实验台架,其特征在于,所述实验台架通过继电器与PLC相连接,根据系统是否连入网络,分为单机版和网络版两种方式,在单机版中所述PLC仅直接与触控屏相连接,在网络版中系统还包括一个计算机,该计算机分别与触控屏和PLC相连接,PLC和触控屏相连接。
2.根据权利要求1所述的汽车故障智能设置与实训、考核系统,其特征在于,对于PLC仅直接与触控屏相连接的单机版系统,所述PLC内设有中央处理单元、试题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单元,该中央处理单元分别与试题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单元相连接;所述存储单元内含有评分单元,用于对学生答题结果进行评分、统计。
3.根据权利要求1所述的汽车故障智能设置与实训、考核系统,其特征在于,对于网络版系统,所述PLC和触控屏有多台,每一台PLC对应与一台触控屏相连接,且分别通过继电器与相应的一台实验台架相连接;所有PLC与同一台带有试题库和资料库的计算机相连接,该计算机通过网络与所述所有触控屏相连接。
4.根据权利要求3所述的汽车故障智能设置与实训、考核系统,其特征在于,所述计算机和触控屏之间通过局域网有线连接,或通过蓝牙无线连接。
5.根据权利要求4所述的汽车故障智能设置与实训、考核系统,其特征在于,所述计算机内设有中央处理单元、试题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单元,该中央处理单元分别与试题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单元相连接;所述存储单元内含有评分单元,用于对学生答题结果进行评分、统计。
6.根据权利要求3所述的汽车故障智能设置与实训、考核系统,其特征在于,所述计算机与任一PLC之间通过I/O接口交换数据。
7.根据权利要求1所述的汽车故障智能设置与实训、考核系统,其特征在于,所述任一PLC还通过解码器诊断线与相应的实验台架相连。。
8.一种权利要求1至7中任一项所述的汽车故障智能设置与实训、考核系统的实现方法,其特征在于,教师通过触控屏或计算机智能调取试题库中的试题,并通过PLC和继电器对实验台架上的汽车进行故障设置;学生通过触控屏,读取资料库中的技术资料,进行故障诊断,然后把结果上报至PLC或计算机,PLC或计算机内的评分单元自动判别评分和进行统计。
9.根据权利要求8所述的汽车故障智能设置与实训、考核系统的实现方法,其特征在于,对于单机版的汽车故障智能设置与实训、考核系统,具体实现方法步骤如下:
(1-1)教师根据学生考试等级要求,通过触控屏控制系统从试题库调取考试题;
(1-2)教师按照考试要求,通过所述包括触控屏、PLC和继电器的系统的控制,设置实验台架故障;
(1-3)学生通过触控屏读取技术资料,学习分析,通过必要的检测手段,判断故障;
(1-4)学生将答题结果通过触控屏上报至PLC;PLC中的评分单元对学生答题结果进行评分、统计,然后通过PLC中的输出单元将结果输出。
10.根据权利要求8所述的汽车故障智能设置与实训、考核系统的实现方法,其特征在于,对于网络版的汽车故障智能设置与实训、考核系统,具体实现方法步骤如下:
(2-1)教师根据学生考试等级要求,利用计算机控制系统从试题库调取考试题;
(2-2)教师按照考试要求,通过所述包括计算机、PLC和继电器的系统的控制,设置试验台架故障;
(2-3)学生通过触控屏读取技术资料,学习分析,通过必要的检测手段,判断故障;
(2-4)学生将答题结果通过触控屏上报至计算机;计算机中的评分单元对学生答题结果进行评分、统计,然后通过计算机中的输出单元将结果输出。
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