CN104966457A - 一种基于mcgs界面的维修电工智能训练考核系统 - Google Patents

Abstract

一种基于MCGS界面的维修电工智能训练考核系统，包括智能训练考核装置和基于MCGS的智能训练考核系统人机组态界面，所述智能训练考核装置包括可编程控制器PLC、触摸屏和故障点控制及接口电路，所述触摸屏通过RS－485通信电缆与可编程控制器PLC进行数据通信，可编程控制器PLC的输出端与故障点控制及接口电路的输入端连接，故障点控制及接口电路的输出端连接机床电路拟设定的故障点。本发明之一种基于MCGS界面的维修电工智能训练考核系统可与常用的机床电气控制柜兼容，系统安装、调试方便，故障设置方便、灵活、快捷，既让学生在实践中得到充分锻炼，又在很大程度上减少了教师的工作量，实训教学的训练效果明显改善。

Description

一种基于MCGS界面的维修电工智能训练考核系统

技术领域

本发明涉及一种实验实训教学教具，特别是涉及一种适用于电气自动化、机电一体化等专业进行维修电工技能综合实训教学和职业资格技能鉴定的基于MCGS界面的维修电工智能训练考核系统。

背景技术

机床电气故障的排除是维修电工技能训练、考核和鉴定的一个重要内容，目前大多中、高职院校在维修电工技能训练、职业资格鉴定过程中采用人工设置故障、学生排故的方法进行实训教学和职业资格鉴定，即断开工作电源，根据电气原理图断开或短接预设的故障点，为了做到故障点设置的逼真程度，处于断路的连接点通过压胶方式连接，这样表面上看是接通的，而实际上其电路是断开的,这种方法在一定程度上可以训练学生的故障分析和故障排除能力，但是存在以下不足：

1．人工设置故障工作量大，每次设置故障均要将故障点用螺丝刀断开，然后在接线点垫上绝缘胶再进行安装，如果按一个班30个工位来考虑设置故障，这个工作量是非常大的；

2．人工设置故障花费时间太多，学生训练的时间相对变少，所以训练效率低；

3．故障设置不够灵活，自动化程度不高，训练耗材增加。

因此，如何在原有设备的基础上，通过适当改造或增加部分装置以解决上述存在的问题具有非常重要的现实意义。

申请公告号为CN1924955A公开的发明专利申请《网络型电气控制实训智能考核系统》采用一台服务器连接液晶显示屏、PVC轻触键盘、C8051单片机、45DB081存储器、485和489通信模块的组成来控制实验桌及控制屏，从而达到通过键盘输入数据来设置故障、排除故障等，但存在结构复杂、设备繁多、体积大的不足。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，在各种常用的机床电气控制柜上进行二次开发，提供一种适用于电气自动化、机电一体化等专业进行维修电工技能综合实训教学和职业资格技能鉴定的基于MCGS界面的维修电工智能训练考核系统，以克服现有技术所存在的上述不足，满足铁路院校实验实训的教学需求。

本发明采取的技术方案是：

一种基于MCGS界面的维修电工智能训练考核系统，包括智能训练考核装置和基于MCGS的智能训练考核系统人机组态界面，所述智能训练考核装置包括可编程控制器PLC、触摸屏和故障点控制及接口电路，所述触摸屏通过RS－485通信电缆与可编程控制器PLC进行数据通信，可编程控制器PLC的输出端与故障点控制及接口电路的输入端连接，故障点控制及接口电路的输出端连接机床电路拟设定的故障点；

所述触摸屏是人机交互的主要设备，用于完成所有的故障设置操作，包括训练模式和考核鉴定模式的故障设置、故障设置个数、故障排除时间，以及故障的检验、故障的查看、成绩查询，并将主令信号发送至可编程控制器；

所述可编程控制器PLC是系统的控制中心，用于对从触摸屏接收到的各种主令信号进行运算、处理，并根据运算和处理的结果向故障点控制及接口电路发出相应的控制命令，以接通或断开机床电路拟设定的故障点；

所述故障点控制及接口电路是智能训练考核装置的执行机构，接收来自可编程控制器PLC发出的控制命令和相关数据信息，使该部分电路的对应输出接口点接通或断开，以接通或断开机床电路拟设定的故障点，从而实现故障的发生与否。

其进一步的技术方案是：所述故障点控制及接口电路包括DB25通信输入接口、DB25通信输出接口1、DB25通信输出接口2、16个中间继电器以及与其对应的16个续流二极管；

所述DB25通信输入接口的1－16端子分别与PLC控制器的输出端口Q0.0－Q1.7相连接，DB25通信输入接口的17端子与PLC控制系统的0V参考点相连接；

所述DB25通信输出接口1的1－16端子依次与第1故障点至第8故障点中的1、2端子相连接，DB25通信输出接口2的1－16端子依次与第9故障点至第16故障点中的1、2端子相连接；

所述中间继电器采用24V供电，其线圈的正极分别与DB25通信输入接口的1－16端子相连接，线圈的负极均与DB25通信输入接口的17端子相连接；

所述16个续流二极管反向与16个中间继电器的线圈相跨接；

所述DB25通信输入接口用于建立PLC控制器与中间继电器电路之间的连接关系；

DB25通信输出接口1和通信输出接口2用于建立中间断电器常闭触点与机床电气控制线路故障点之间的连接关系；

所述中间继电器用于：接受来自PLC的控制命令，决定线圈的通电与否，并利用自身的常闭触点来实现对机床电气控制线路的通、断控制；

所述续流二极管用于防止中间继电器线圈断电瞬间其残余电压烧坏PLC的内部触点元件。

更进一步：

所述基于MCGS的智能训练考核系统人机组态界面包括欢迎界面、故障设置界面、故障排除界面、成绩查询界面和参数设置界面；

所述欢迎界面包括“故障设置”、“故障排除”、“成绩查询”和“参数设置”四个触摸窗口；

所述故障设置界面包括16个故障的设置和“确定”、“取消”、“故障查看”和“返回”触摸窗口；

所述故障排除界面包括与16个故障相对应的故障代码触摸窗口以及“确定”、“取消”、“故障查看”和“返回”触摸窗口；

所述成绩查询界面包括排除故障统计、考核时间和考核成绩查询；

所述参数设置界面包括高、中、低三级故障“考核难度”设置触摸窗口，0－120分钟“考核时间”设置触摸窗口，每个故障输入代码的次数设置，以及“确定”、“取消”和“返回”触摸窗口。

所述可编程控制器PLC采用西门子公司生产的S7－200 CPU226 PLC作为主控单元，所述触摸屏采用昆仑通态公司开发TPC7062K；

所述中间继电器采用型号为t73的通灵小型电磁继电器，其输入额定电压为DC24V，触点切换电压250VAC/30VDC，触点负载10A，具有一组常开触点和一组常闭触点；

所述续流二极管采用1N5819肖特基二极管，其正向平均电流为1A，反向峰值电压为40V。

由于采取上述技术方案，本发明之一种基于MCGS界面的维修电工智能训练考核系统具有如下有益效果：

1．本发明之一种基于MCGS界面的维修电工智能训练考核系统可与常用的机床电气控制柜兼容，即在不改变原机床电气控制电路的工作原理和电路结构的基础上与本装置配合实现机床电路的智能训练及考核鉴定功能，系统安装、调试方便，故障设置灵活、快捷，教师可以通过触摸屏进行无损故障设置，学生在充分掌握机床电气控制线路工作原理的基础上根据这些故障现象去分析、判断、检查、调试，最终找出故障点并将其排除，既让学生在实践中得到充分锻炼，又在很大程度上减少了教师的工作量，实训教学的训练效果明显改善；

2．本发明之一种基于MCGS界面的维修电工智能训练考核系统通过触摸屏可以选择训练模式和考核模式，训练模式无时间限制，考核模式有规定的时间限制，在考核模式下可以设置故障排除时间，两种模式下均有故障设置和故障检验两种功能，且单次可以设置1－5个故障，并具有故障排除是否正确等提示信息及自动考评功能，即在考核模式下，根据故障排除情况（故障排除个数和用时）给出合理的分数，自动化程度较高，易于操作，不必频繁拆装电路故障点，相比之前通过人工断开电路连接方式进行故障设置，不仅大大提高了实训教学的训练效率，而且降低了设备的损坏率和设备的维护难度，减少维护成本；

3．本发明之一种基于MCGS界面的维修电工智能训练考核系统电路设计简单，易于实现和安装，运行可靠、界面友好，可在很大程度上提高教学和学生实训的趣味性，调动学生的学习积极性，且二次开发的成本不高具有很好的实用价值和推广价值。

附图说明

图1：本发明之一种基于MCGS界面的维修电工智能训练考核系统总体结构框图；

图2～图6：本发明之触摸屏界面示意图：

图2为欢迎界面，图3为故障设置界面，图4为故障排除界面，图5成绩查询界面，图6参数设置界面；

图7为本发明之故障点控制及接口电路的电路连接图；

图8为DB25通信输出接口1电路连接图；

图9为DB25通信输出接口2电路连接图；

图中：

101—触摸屏，102—可编程控制器，103—故障点控制及接口电路，104—机床电路，D1～D16—续流二极管，KA1～KA16—中间继电器，K1～K16—中间继电器触点开关，J 1～J16—故障点。

具体实施方式

一种基于MCGS界面的维修电工智能训练考核系统，其特征在于：包括智能训练考核装置和基于MCGS的智能训练考核系统人机组态界面，所述智能训练考核装置包括可编程控制器PLC102、触摸屏101和故障点控制及接口电路103，所述触摸屏通过RS－485通信电缆与可编程控制器PLC进行数据通信，可编程控制器PLC的输出端与故障点控制及接口电路的输入端连接，故障点控制及接口电路的输出端连接机床电路104拟设定的故障点；

所述触摸屏是人机交互的主要设备，用于完成所有的故障设置操作，包括训练模式和考核鉴定模式的故障设置、故障设置个数、故障排除时间，以及故障的检验、故障的查看、成绩查询，并将主令信号发送至可编程控制器；

所述可编程控制器PLC是系统的控制中心，用于对从触摸屏接收到的各种主令信号进行运算、处理，并根据运算和处理的结果向故障点控制及接口电路发出相应的控制命令，以接通或断开机床电路拟设定的故障点；

所述故障点控制及接口电路是智能训练考核装置的执行机构，接收来自可编程控制器PLC发出的控制命令和相关数据信息，使该部分电路的对应输出接口点接通或断开，以接通或断开机床电路拟设定的故障点，从而实现故障的发生与否。

所述故障点控制及接口电路包括DB25通信输入接口、DB25通信输出接口1、DB25通信输出接口2、16个中间继电器KA1－KA16以及与其对应的16个续流二极管D1－D16，各续流二极管分别并接于对应的中间继电器线圈的两端；

所述DB25通信输入接口的1－16端子分别与PLC控制器的输出端口Q0.0－Q1.7相连接，DB25通信输入接口的17端子与PLC控制系统的0V参考点相连接；

所述DB25通信输出接口1的1－16端子依次与第1故障点J1至第8故障点J8中的1、2端子相连接，DB25通信输出接口2的1－16端子依次与第9故障点J9至第16故障点J16中的1、2端子相连接；

所述中间继电器KA1－KA16采用24V供电，其线圈的正极分别与DB25通信输入接口的1－16端子相连接，线圈的负极均与DB25通信输入接口的17端子相连接；

所述16个续流二极管D1－D16反向与16个中间继电器KA1－KA16的线圈相跨接；

所述DB25通信输入接口用于建立PLC控制器与中间继电器电路之间的连接关系；

DB25通信输出接口1和通信输出接口2用于建立中间断电器常闭触点与机床电气控制线路故障点之间的连接关系；

所述中间继电器用于：接受来自PLC的控制命令，决定线圈的通电与否，并利用自身的常闭触点来实现对机床电气控制线路的通、断控制；

所述续流二极管用于防止中间继电器线圈断电瞬间其残余电压烧坏PLC的内部触点元件。

所述基于MCGS的智能训练考核系统人机组态界面包括欢迎界面、故障设置界面、故障排除界面、成绩查询界面和参数设置界面；

所述欢迎界面包括“故障设置”、“故障排除”、“成绩查询”和“参数设置”四个触摸窗口；

所述故障设置界面包括16个故障的设置和“确定”、“取消”、“故障查看”和“返回”触摸窗口；

所述故障排除界面包括与16个故障相对应的故障代码触摸窗口以及“确定”、“取消”、“故障查看”和“返回”触摸窗口；

所述成绩查询界面包括排除故障统计、考核时间和考核成绩查询；

所述参数设置界面包括高、中、低三级故障“考核难度”设置触摸窗口，0－120分钟“考核时间”设置触摸窗口，每个故障输入代码的次数设置，以及“确定”、“取消”和“返回”触摸窗口。

所述可编程控制器PLC采用西门子公司生产的S7－200 CPU226 PLC作为主控单元，所述触摸屏采用昆仑通态公司开发TPC7062K；

所述中间继电器采用型号为t73的通灵小型电磁继电器，其输入额定电压为DC24V，触点切换电压250VAC/30VDC，触点负载10A，具有一组常开触点和一组常闭触点；

所述续流二极管采用1N5819肖特基二极管，其正向平均电流为1A，反向峰值电压为40V。

操作方法

1．将智能训练考核装置与机床电路进行连接；

2．编写PLC程序写入可编程控制器；

3．系统上电启动运行；开机上电后，打开触摸屏进入系统的欢迎界面；在欢迎界面中有四个按钮，即：故障设置、故障排除、成绩查询、参数设置，分别点击各个按钮可以进入设置界面；

4．进行故障设置

触摸屏共有欢迎界面（如图2所示），故障设置（如图3所示）和故障排除（如图4所示）三个界面：

（1）欢迎界面

欢迎界面如图2所示，通过欢迎界面可以进行故障设置、故障排除、成绩查询及参数设置。

（2）故障设置界面

在图2的欢迎界面中，触摸“故障设置”按钮可以进入故障设置界面，如图3所示，“故障1”至“故障5”按钮分别对应5个故障点，触摸某个故障按钮即可完成某个故障点的设置，可以设置单个故障，也可以同时设置多个故障，最多可以设置5个故障。

（3）故障排除界面

在图2的欢迎界面中，触摸“故障排除”按钮可以进入故障排除界面，如图5所示，“故障1代码”至“故障5代码”按钮分别对应5个故障排除点，触摸某个故障代码按钮，输入该故障代码即可完成某个故障点的排除。

Claims (4)

1.一种基于MCGS界面的维修电工智能训练考核系统，其特征在于：包括智能训练考核装置和基于MCGS的智能训练考核系统人机组态界面，所述智能训练考核装置包括可编程控制器PLC、触摸屏和故障点控制及接口电路，所述触摸屏通过RS－485通信电缆与可编程控制器PLC进行数据通信，可编程控制器PLC的输出端与故障点控制及接口电路的输入端连接，故障点控制及接口电路的输出端连接机床电路拟设定的故障点；

所述触摸屏是人机交互的主要设备，用于完成所有的故障设置操作，包括训练模式和考核鉴定模式的故障设置、故障设置个数、故障排除时间，以及故障的检验、故障的查看、成绩查询，并将主令信号发送至可编程控制器；

所述可编程控制器PLC是系统的控制中心，用于对从触摸屏接收到的各种主令信号进行运算、处理，并根据运算和处理的结果向故障点控制及接口电路发出相应的控制命令，以接通或断开机床电路拟设定的故障点；

所述故障点控制及接口电路是智能训练考核装置的执行机构，接收来自可编程控制器PLC发出的控制命令和相关数据信息，使该部分电路的对应输出接口点接通或断开，以接通或断开机床电路拟设定的故障点，从而实现故障的发生与否。

2.如权利要求1所述的一种基于MCGS界面的维修电工智能训练考核系统，其特征在于：所述故障点控制及接口电路包括DB25通信输入接口、DB25通信输出接口1、DB25通信输出接口2、16个中间继电器（KA1－KA16）以及与其对应的16个续流二极管（D1－D16）；

所述DB25通信输入接口的1－16端子分别与PLC控制器的输出端口Q0.0－Q1.7相连接，DB25通信输入接口的17端子与PLC控制系统的0V参考点相连接；

所述DB25通信输出接口1的1－16端子依次与第1故障点（J1）至第8故障点（J8）中的1、2端子相连接，DB25通信输出接口2的1－16端子依次与第9故障点（J9）至第16故障点（J16）中的1、2端子相连接；

所述中间继电器（KA1－KA16）采用24V供电，其线圈的正极分别与DB25通信输入接口的1－16端子相连接，线圈的负极均与DB25通信输入接口的17端子相连接；

所述16个续流二极管（D1－D16）反向与16个中间继电器（KA1－KA16）的线圈相跨接；

所述DB25通信输入接口用于建立PLC控制器与中间继电器电路之间的连接关系；

DB25通信输出接口1和通信输出接口2用于建立中间断电器常闭触点与机床电气控制线路故障点之间的连接关系；

所述中间继电器用于：接受来自PLC的控制命令，决定线圈的通电与否，并利用自身的常闭触点来实现对机床电气控制线路的通、断控制；

所述续流二极管用于防止中间继电器线圈断电瞬间其残余电压烧坏PLC的内部触点元件。

3.如权利要求1或2所述的一种基于MCGS界面的维修电工智能训练考核系统，其特征在于：

所述基于MCGS的智能训练考核系统人机组态界面包括欢迎界面、故障设置界面、故障排除界面、成绩查询界面和参数设置界面；

所述欢迎界面包括“故障设置”、“故障排除”、“成绩查询”和“参数设置”四个触摸窗口；

所述故障设置界面包括16个故障的设置和“确定”、“取消”、“故障查看”和“返回”触摸窗口；

所述故障排除界面包括与16个故障相对应的故障代码触摸窗口以及“确定”、“取消”、“故障查看”和“返回”触摸窗口；

所述成绩查询界面包括排除故障统计、考核时间和考核成绩查询；

所述参数设置界面包括高、中、低三级故障“考核难度”设置触摸窗口，0－120分钟“考核时间”设置触摸窗口，每个故障输入代码的次数设置，以及“确定”、“取消”和“返回”触摸窗口。

4.如权利要求3所述的一种基于MCGS界面的维修电工智能训练考核系统，其特征在于：

所述可编程控制器PLC采用西门子公司生产的S7－200 CPU226 PLC作为主控单元，所述触摸屏采用昆仑通态公司开发TPC7062K；

所述中间继电器采用型号为t73的通灵小型电磁继电器，其输入额定电压为DC24V，触点切换电压250VAC/30VDC，触点负载10A，具有一组常开触点和一组常闭触点；

所述续流二极管采用1N5819肖特基二极管，其正向平均电流为1A，反向峰值电压为40V。