CN108074430A - 电气故障设置系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及教学设备技术领域，尤其涉及一种电气故障设置系统，包括触摸屏、故障箱、实训柜、自锁式带灯按钮、继电器板以及单片机控制系统，其中继电器板安装于所故障箱内，所述自锁式带灯按钮安装在所述故障箱外的面板上，所述单片机控制系统安装于实训柜内，所述触摸屏的输出信号端与所单片机控制系统连接，所述单片机控制系统的信号输出端与所述继电器板的信号输入端连接，所继电器板的信号输出端连接至实训柜外的电气控制回路，所述自锁式带灯按钮并接在继电器板的信号输出端上。本发明设故方法灵活多变，自锁式带灯按钮设置故障方便，通过按钮发光与否表示故障点是否设置成功，清晰易辩，设故方式简单易操作。

Description

电气故障设置系统及其方法

技术领域

本发明涉及教学设备技术领域，尤其涉及一种电气故障设置系统及其方法。

背景技术

故障检测能力是电机和电气控制类实训课程中学生应重点掌握的能力之一，因此，对学生该部分知识水平进行验证是授课的重要环节。最常用的验证方法是将电气控制回路人为设置若干故障让学生通过测量、观察故障现象等方式进行查找。目前教学和考核过程中设置故障较为麻烦，教师需要提前用螺丝刀等工具对不同学生接的线路进行故障设置，效率低下，且隐蔽性很难保证。在学生互设故障的环节中，还存在学生意外设置短路故障，导致上电发生触电危险的安全隐患。

经检索，发现两篇与本专利内容相关的专利文献，其中，公开号为101320522的中国专利文献提供了一种电气控制线路故障设置与训练网络考核系统及其方法，其包括：一个教师计算机、交换机以及多台学生机，所述的教师计算机通过以太网和交换机与各个学生机终端进行通信，教师计算机由内装考评系统软件，实现向学生机下发故障指令并接收学生机上传的考核结果数据；所述的学生机用以设置分布在电路控制线路上构成故障点的继电器，实现学生对电气控制线路故障的判断的考核，其包括：一网络接口、一液晶显示器、一键盘、一光电隔离驱动电路、一存储器以及一微处理器，与上述的网络接口、液晶显示器、键盘、光电隔离驱动电路以及存储器相连接，接收教师机传输的指令，转化为上述组件相应的动作。从而达到真正实现网络化、智能化的考核系统。经对比，该专利文献的控制电路以及相关电气连接结构均是为了实现考核系统同步智能控制而设置的，而不是对学生实操方面进行的技术研发，与本专利申请存在较大不同。

另一篇公开号为CN103412223A的中国专利文献提供了一种基于定性模型的电气系统故障诊断方法,以定性描述方法建立电气系统的定性模型后,其特征在于它的诊断步骤如下：步骤一：离线阶段,利用电气系统定性模型的结构信息和测点布置信息建立系统的数据传播模型；步骤二：通过计算数据传播模型中的解析冗余获得系统的最小冲突候选集；步骤三：在线阶段,利用测点的测量信息与各个冲突候选集中部件功能模型的推理结果进行比较,评估冲突候选集是否存在冲突：如果否,说明系统状态正常,等待下一次测量对冲突候选集重新进行评估,如果是,说明系统状态发生了异常,将发生异常的冲突候选集标记为冲突集；步骤四：通过计算冲突集集合的最小碰集获得诊断解集合；步骤五：对每一个诊断解,遍历它的故障模式,将故障模式的推理值与观测值进行匹配,查找能够完全匹配的故障模式,该故障模式就是故障部件当前的故障状态。

经对比，该专利文献提供的故障诊断方法更偏重与对数据采集后的计算，而并非模拟相关电气故障而供进行实际操作的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种电气故障设置系统，便于操作。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种电气故障设置系统，其特征在于：包括触摸屏、故障箱、实训柜、自锁式带灯按钮、继电器板以及单片机控制系统，其中继电器板安装于所故障箱内，所述自锁式带灯按钮安装在所述故障箱外的面板上，所述单片机控制系统安装于实训柜内，所述触摸屏的输出信号端与所单片机控制系统连接，所述单片机控制系统的信号输出端与所述继电器板的信号输入端连接，所继电器板的信号输出端连接至实训柜外的电气控制回路，所述自锁式带灯按钮并接在继电器板的信号输出端上。

优选地，所述故障箱安装在实训柜的侧面上，在故障箱上设置有自锁式带灯按钮安装区域，所述自锁式带灯按钮安装在自锁式带灯按钮安装区域中，继电器板的信号输出端作为故障箱的输出经由导线连接在接线端子排上口，由接线端子排下口统一引线汇总到电气控制回路中，在实训柜上安装有导轨，接线端子排滑动安装在导轨上。

一种电气故障设置方法，其特征在于：所述故障设置分为硬设置和软设置，所述故障硬设置的设置步骤为：

⑴先设计出故障点图，在进行系统接线时，将电气控制回路中的相应故障点引至故障箱下方的接线端子排下口；

⑵自锁式带灯按钮采用常闭触点，连接至接线端子排上口，实现自锁式带灯按钮常闭触点串接于电气控制回路中；

⑶正常工作时，自锁式带灯按钮抬起，电气控制回路正常工作，灯熄灭；

⑷自锁式带灯按钮按下时回路断开，产生断路故障点，电气控制回路出现断路故障，灯亮起，表示断路故障设置成功。

所述故障软设置的设置步骤为：

⑴教师可通过输入密码进入触摸屏故障软设置界面，根据需求点选故障点，设置后退出；

⑵触摸屏与单片机系统板通过串口相连，信号依照Modbus协议传输至单片机系统板，单片机按照内部逻辑通过I/O接口驱动故障盒内的继电器板线圈；

⑶继电器触点采用常闭形式，与自锁带灯按钮一同串接于电气控制回路中；

⑷线圈获得低电平时，触点闭合，电气控制回路正常工作；线圈获得高电平时，触点断开，设置断路故障点，电气控制回路出现断路故障。

本发明的有益效果是:与现有技术相比较，1、本发明提供的基于按钮和触摸屏的故障设置系统同时具备故障硬设置和故障软设置功能，设故方法灵活多变，自锁式带灯按钮设置故障方便，通过按钮发光与否表示故障点是否设置成功，清晰易辩，设故方式简单易操作，提升课堂效率，把更多的教学和实训时间用于学生排查故障练习上，适应不同年龄和不同教学习惯的教师。

2、本发明提供的基于按钮和触摸屏的故障设置系统故障箱外部加设带锁门，提高故障硬设置的隐蔽性，触摸屏设置故障时具有密码保护功能，提高故障软设置的隐蔽性，有效防止了学生互设故障过程中随意设故，导致短路隐患，损坏器件甚至造成人身伤害。

附图说明

图1为本发明的电路原理框图；

图2为本发明的外部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实例详细说明本发明的具体实施方式。如图1-图2所示，一种电气故障设置系统，见图1和图2，包括故障箱3、实训柜1、自锁式带灯按钮F1-F8、继电器板、触摸屏以及单片机控制系统，其中继电器板安装于故障箱内，自锁式带灯按钮故障箱外的面板上，触摸屏安装在实训柜面板，单片机控制系统安装在实训柜内，触摸屏的信号输出端与单片机控制系统的信号输入端连接，单片机控制系统的信号输出端连接继电器板的信号输出端，继电器板的信号输入端连接实训柜外的电气控制回路，自锁式带灯按钮并接在继电器板的信号输入端与实训柜外的电气控制回路的连接电路上。

本实施例中，见图2，故障箱3安装在实训柜1的侧面上，在故障箱上设置有自锁式带灯按钮安装区域2，在自锁式带灯按钮安装区域安装有8个自锁式带灯按钮F1-F8，可以根据需要增加，继电器板的信号输出端作为故障箱的输出经由导线4连接在接线端子排6上口，由接线端子排下口统一引线汇总到电气控制回路中，在实训柜上安装有导轨5，接线端子排滑动安装在导轨上。

上述自锁式带灯按钮用于故障硬设置方式，正常工作时不按下自锁式带灯按钮，按钮不发光，电气控制回路正常工作；故障设置时按下自锁式带灯按钮，按钮发光，电气控制回路相应位置出现断路故障。

上述继电器板用于故障软设置方式，通过其常闭触点的断开/吸合实现故障点的产生/恢复。

上述单片机控制系统是故障软设置的控制核心，其I/O口输出信号，驱动相应继电器工作，产生/恢复故障点。

上述触摸屏提供软件设故的人机界面，设有按钮样图形，电气控制回路闭合时，按钮为绿色；电气控制回路断开时，按钮为红色。可通过手动操作闭合/断开电气控制回路。同时提供密码保护。

以下具体阐述本发明的故障设置原理：根据不同年龄和不同教学习惯的教师需求，分为故障硬设置和故障软设置两种设置方式：

故障硬设置，其设置步骤为：

⑴使用时，先设计出故障点图，在进行系统接线时，将电气控制回路中的相应故障点引至故障箱下方的接线端子排下口；

⑵自锁式带灯按钮采用常闭触点，连接至接线端子排上口，实现自锁式带灯按钮常闭触点串接于电气控制回路中；

⑶正常工作时，自锁式带灯按钮抬起，电气控制回路正常工作，灯熄灭；

⑷自锁式带灯按钮按下时回路断开，产生断路故障点，电气控制回路出现断路故障，灯亮起，表示断路故障设置成功。

故障软设置，其设置步骤为：

⑴教师可通过输入密码进入触摸屏故障软设置界面，根据需求点选故障点，设置后退出；

⑵触摸屏与单片机系统板通过串口相连，信号依照Modbus协议传输至单片机系统板，单片机按照内部逻辑通过I/O接口驱动故障盒内的继电器板线圈；

⑶继电器触点采用常闭形式，与自锁带灯按钮一同串接于电气控制回路中；

⑷线圈获得低电平时，触点闭合，电气控制回路正常工作；线圈获得高电平时，触点断开，设置断路故障点，电气控制回路出现断路故障。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种电气故障设置系统，其特征在于：包括触摸屏、故障箱、实训柜、自锁式带灯按钮、继电器板以及单片机控制系统，其中继电器板安装于所故障箱内，所述自锁式带灯按钮安装在所述故障箱外的面板上，所述单片机控制系统安装于实训柜内，所述触摸屏的输出信号端与所单片机控制系统连接，所述单片机控制系统的信号输出端与所述继电器板的信号输入端连接，所继电器板的信号输出端连接至实训柜外的电气控制回路，所述自锁式带灯按钮并接在继电器板的信号输出端上。

2.根据权利要求1所述的电气故障设置系统，其特征在于：所述故障箱安装在实训柜的侧面上，在故障箱上设置有自锁式带灯按钮安装区域，所述自锁式带灯按钮安装在自锁式带灯按钮安装区域中，继电器板的信号输出端作为故障箱的输出经由导线连接在接线端子排上口，由接线端子排下口统一引线汇总到电气控制回路中，在实训柜上安装有导轨，接线端子排滑动安装在导轨上。

3.一种电气故障设置方法，其特征在于：所述故障设置分为硬设置和软设置，所述故障硬设置的设置步骤为：

⑴先设计出故障点图，在进行系统接线时，将电气控制回路中的相应故障点引至故障箱下方的接线端子排下口；

⑵自锁式带灯按钮采用常闭触点，连接至接线端子排上口，实现自锁式带灯按钮常闭触点串接于电气控制回路中；

⑶正常工作时，自锁式带灯按钮抬起，电气控制回路正常工作，灯熄灭；

⑷自锁式带灯按钮按下时回路断开，产生断路故障点，电气控制回路出现断路故障，灯亮起，表示断路故障设置成功。

4.根据权利要求3所述的电气故障设置方法，其特征在于：所述故障软设置的设置步骤为：

⑴教师可通过输入密码进入触摸屏故障软设置界面，根据需求点选故障点，设置后退出；

⑵触摸屏与单片机系统板通过串口相连，信号依照Modbus协议传输至单片机系统板，单片机按照内部逻辑通过I/O接口驱动故障盒内的继电器板线圈；

⑶继电器触点采用常闭形式，与自锁带灯按钮一同串接于电气控制回路中；

⑷线圈获得低电平时，触点闭合，电气控制回路正常工作；线圈获得高电平时，触点断开，设置断路故障点，电气控制回路出现断路故障。