CN108399843A - 智能排故实训系统、方法及智能排故实训装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种智能排故实训系统。对应的，本发明还提供了一种智能排故实训方法以及智能排故实训装置。与现有技术相比，本发明利用PLC控制器控制继电器线圈的通断来批量设置故障点，监考老师只需要通过触摸屏显示控制器一次性将每一位学生的故障点设置好，并且学生可以自主进行提交检测出的故障点，如果正确，系统自动解除该故障点，并记录正确一次，如果不正确则记录错误一次，此外，考试的时间也进行了统一化，时间到了，系统进行自动交卷，时间未到，学生可提前交卷，这样监考老师不需要再顾忌学生的时间问题，既大幅提高了考试效率，也大幅降低了监考教师的工作强度，避免数据统计错误。
Description
技术领域
本发明涉及教学仪器，具体涉及一种符合《初级维修电工》教材要求智能排故实训系统、方法及智能排故实训装置。
背景技术
《初级维修电工》是劳动预备制培训电工类专业技能课教材，主要内容包括：安全用电，维修电工工具、量具及仪表，电工材料，常用变压器，电动机，低压电器，一般机械设备的电气控制，照明及动力线路，电子技术与操作，维修电工的基本钳工技能10个单元，每个单元分为若干模块，各模块之后备有练习与实训等内容。《初级维修电工》依据维修电工岗位技能要求组织内容，理论知识精练，训练课题与理论知识紧密结合，强调对学员操作技能的培养。《初级维修电工》图文并茂，实用性强，通过学习，学员能够全面地掌握维修电工必备的理论知识和操作技能。
目前，维修电工排故设备在每一位同学需要考试或练习时，需要监考老师将手动设置故障点，待学生回答故障点与监考老师说明，而后监考老师进行核对，如若正确，老师将故障点复位，记录正确一次，不正确则记录错误一次。这样，监考老师需要在每一位考生考前对故障点进行设置，并在考时需要对学生查找出的故障点进行判断及复位，从而需要监考老师一直在旁边等待操作，非常不便。
此外，由于每一位同学对知识点掌握程度不一，导致考试速度不一样，所耗时间有快有慢，监考老师除判断故障点外还需要分别查看每一位同学的考试时间花了多少，是否超时，监考教师非常辛苦，而且容易出错。
发明内容
为克服现有技术中所存在的上述不足，本发明提供了一种智能排故实训系统。该智能排故实训系统能够批量设置故障点，且对考试时间也进行了同一，既大幅提高了考试效率，也大幅降低了教师的工作强度。对应的，本发明还提供了一种智能排故实训方法以及智能排故实训装置。
实现本发明第一个发明目的的技术方案是：智能排故实训系统，包括触摸屏显示控制器、PLC可编程控制器和实训模块；所述实训模块采用三相四线制供电，其包括三相电机M、接触器KM1、接触器KM2、继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3、继电器KA4、继电器KA5、继电器KA6、继电器KA7、继电器KA8、继电器KA9、继电器KA10、继电器KA11、继电器KA12、继电器KA13、继电器KA14、常闭开关SB1、双控开关SB2以及双控开关SB3；所述三相电机M的U接点依次经继电器KA1的常闭触点、接触器KM1的第一常开触点与三相电L1连接，同时，U接点还经接触器KM2的第一常开触点与三相电L3连接；所述三相电机M的V接点经接触器KM1的第二常开触点与三相电L2连接，同时，V接点还依次经继电器KA2的常闭触点、接触器KM2的第二常开触点与三相电L2连接；所述三相电机M的W接点分别经接触器KM1的第三常开触点和接触器KM2的第三常开触点与三相电L3和三相电L1连接；所述接触器KM1的线圈一端经继电器KA14的常闭触点与三相电L1连接，另一端依次经继电器KA8的常闭触点、接触器KM2的常闭触点、双控开关SB3的常闭触点、继电器KA6的常闭触点、双控开关SB2常开触头、常闭开关SB1、继电器KA4的常闭触点，与中性线N连接；所述接触器KM2的线圈一端依次经继电器KA13的常闭触点、继电器KA14的常闭触点与三相电L2连接，另一端依次经接触器KM1的常闭触点、继电器KA12的常闭触点、双控开关SB2常闭触头、继电器KA10的常闭触点、继电器KA9的常闭触点、继电器KA5的常闭触点、常闭开关SB1、继电器KA4的常闭触点，与中性线N连接；所述继电器KA7的常闭触点一端并接于双控开关SB3的常闭触点和继电器KA6的常闭触点之间，另一端与接触器KM1的第四常开触点的一端连接，接触器KM1的第四常开触点的另一端并接于继电器KA9的常闭触点和继电器KA5的常闭触点之间；所述继电器KA11的常闭触点一端并接于双控开关SB2的常闭触点和继电器KA10的常闭触点之间，另一端与接触器KM2的第四常开触点的一端连接，接触器KM2的第四常开触点的另一端并接于继电器KA9的常闭触点和双控开关SB3的常开触点之间；所述PLC可编程控制器的输入端与触摸屏显示控制器连接，输出端与继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3、继电器KA4、继电器KA5、继电器KA6、继电器KA7、继电器KA8、继电器KA9、继电器KA10、继电器KA11、继电器KA12、继电器KA13和继电器KA14的线圈连接。
与现有技术相比，本发明利用PLC控制器控制继电器线圈的通断来批量设置故障点，监考老师只需要通过触摸屏显示控制器一次性将每一位学生的故障点设置好，并且学生可以自主进行提交检测出的故障点，如果正确，系统自动解除该故障点，并记录正确一次，如果不正确则记录错误一次，此外，考试的时间也进行了统一化，时间到了，系统进行自动交卷，时间未到，学生可提前交卷，这样监考老师不需要再顾忌学生的时间问题，既大幅提高了考试效率，也大幅降低了监考教师的工作强度，避免数据统计错误。
作为优化，为保障安全，前述的智能排故实训系统中，所述实训模块还包括三进三出的热继电器FR1、一进一出的热继电器FR2、三进三出的熔断器FU1、两进两出的熔断器FU2和四位的空气开关QS；所述热继电器FR1与所述三相电机M连接，用于防止三相电机M过载；所述热继电器FR2串接在继电器KA4和继电器KA3之间，防止接触器KM1和接触器KM2的线圈过热；所述空气开关QS设置在电路进线端，用于切断电源；所述熔断器FU1与空气开关QS串接，对三相电机M进行二次保护；所述熔断器FU2的其中一路串接于空气开关QS和继电器KA14的常闭触点之间，另一路串接于继电器KA3的常闭触点和热继电器FR2之间，熔断器FU2用于对接触器KM1和接触器KM2的线圈进行二次热保护。
实现本发明的第二个发明目的的技术方案是：使用前述的智能排故实训系统进行实训的方法，实训时，所述继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3、继电器KA4、继电器KA5、继电器KA6、继电器KA7、继电器KA8、继电器KA9、继电器KA10、继电器KA11、继电器KA12、继电器KA13和继电器KA14被遮住，不可见，其余电气元件可见；教师通过触摸屏显示控制器设置故障点，并将故障点信号传送给PLC控制器，再由PLC控制器控制相应的继电器动作；学生对可见部分的电路进行排查，判断出故障点，并在触摸屏显示控制器提交答案。
作为优化，前述的方法包括练习模式和考试模式；
所述练习模式步骤如下：
S1，在触摸屏显示控制器上选择练习模式；
S2，进入练习模式后，在触摸屏显示控制器上设置故障点；
S3，对所述可见部分的电路进行排查，并提交答案；
S4，核对答案是否正确；
所述考试模式步骤如下：
P1，在触摸屏显示控制器上选择考试模式；
P2，由监考老师输入账号、密码登入考试模式；
P3，批量对故障点进行设置，并设置考试时间；
P4，考试开始，学生根据考号依序进行考试；
P5，所有学生完成考试后，监考老师通过触摸屏显示控制器进行成绩统计查看。
实现本发明的第三个发明目的的技术方案是：实现前述的方法的智能排故实训装置，包括箱体和与箱体相适配的箱盖；所述三相电机M、接触器KM1、接触器KM2、继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3、继电器KA4、继电器KA5、继电器KA6、继电器KA7、继电器KA8、继电器KA9、继电器KA10、继电器KA11、继电器KA12、继电器KA13、继电器KA14、常闭开关SB1、双控开关SB2、双控开关SB3、热继电器FR1、热继电器FR2、熔断器FU1、熔断器FU2和空气开关QS设置在所述箱体内；所述继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3、继电器KA4、继电器KA5、继电器KA6、继电器KA7、继电器KA8、继电器KA9、继电器KA10、继电器KA11、继电器KA12、继电器KA13和继电器KA14并排布置，形成继电器组，继电器组由继电器盖遮盖；所述触摸屏显示控制器和PLC可编程控制器设置在所述箱盖的内侧。将电器元件集中设置在一个箱子里，既方便携带、搬运，又方便储藏，非常实用。
作为优化，前述的智能排故实训装置中，所述箱盖内侧还设有整流器，整流器的输出端分别与触摸屏显示控制器和PLC可编程控制器连接。实训箱自备镇流器，可以减少使用时的接线步骤，也避免了因现场缺少镇流器导致考试延误现象的发生。
附图说明
图1是本发明的智能排故实训系统的驱动部分电路图；
图2是本发明的智能排故实训系统的控制部分电路图；
图3是本发明的智能排故实训装置的结构示意图；
图4是使用本发明的智能排故实训系统进行实训的方法步骤流程图。
附图标记：1-触摸屏显示控制器，2-PLC可编程控制器，3-箱体，4-箱盖，5-整流器，6-继电器盖。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式(实施例)对本发明作进一步的说明，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，但并不作为对本发明限制的依据。
参见图1和图3，本发明的智能排故实训系统包括触摸屏显示控制器1、PLC可编程控制器2和实训模块。
所述实训模块采用三相四线制供电，其包括三相电机M、接触器KM1、接触器KM2、继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3、继电器KA4、继电器KA5、继电器KA6、继电器KA7、继电器KA8、继电器KA9、继电器KA10、继电器KA11、继电器KA12、继电器KA13、继电器KA14、常闭开关SB1、双控开关SB2以及双控开关SB3。
所述三相电机M的U接点依次经继电器KA1的常闭触点、接触器KM1的第一常开触点与三相电L1连接，同时，U接点还经接触器KM2的第一常开触点与三相电L3连接。
所述三相电机M的V接点经接触器KM1的第二常开触点与三相电L2连接，同时，V接点还依次经继电器KA2的常闭触点、接触器KM2的第二常开触点与三相电L2连接。
所述三相电机M的W接点分别经接触器KM1的第三常开触点和接触器KM2的第三常开触点与三相电L3和三相电L1连接。
所述接触器KM1的线圈一端经继电器KA14的常闭触点与三相电L1连接，另一端依次经继电器KA8的常闭触点、接触器KM2的常闭触点、双控开关SB3的常闭触点、继电器KA6的常闭触点、双控开关SB2常开触头、常闭开关SB1、继电器KA4的常闭触点，与中性线N连接。
所述接触器KM2的线圈一端依次经继电器KA13的常闭触点、继电器KA14的常闭触点与三相电L2连接，另一端依次经接触器KM1的常闭触点、继电器KA12的常闭触点、双控开关SB2常闭触头、继电器KA10的常闭触点、继电器KA9的常闭触点、继电器KA5的常闭触点、常闭开关SB1、继电器KA4的常闭触点，与中性线N连接。
所述继电器KA7的常闭触点一端并接于双控开关SB3的常闭触点和继电器KA6的常闭触点之间，另一端与接触器KM1的第四常开触点的一端连接，接触器KM1的第四常开触点的另一端并接于继电器KA9的常闭触点和继电器KA5的常闭触点之间。
所述继电器KA11的常闭触点一端并接于双控开关SB2的常闭触点和继电器KA10的常闭触点之间，另一端与接触器KM2的第四常开触点的一端连接，接触器KM2的第四常开触点的另一端并接于继电器KA9的常闭触点和双控开关SB3的常开触点之间。
所述PLC可编程控制器2的输入端与触摸屏显示控制器1连接，输出端与继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3、继电器KA4、继电器KA5、继电器KA6、继电器KA7、继电器KA8、继电器KA9、继电器KA10、继电器KA11、继电器KA12、继电器KA13和继电器KA14的线圈连接。
通过触摸屏显示控制器1给PLC可编程控制器2相应的信号，再通过PLC程序，实现相应的输出，通过输出触点控制继电器断开电路，从而达到模拟电路故障。
进一步，为更加安全，所述实训模块还包括三进三出的热继电器FR1、一进一出的热继电器FR2、三进三出的熔断器FU1、两进两出的熔断器FU2和四位的空气开关QS；所述热继电器FR1与所述三相电机M连接，用于防止三相电机M过载；所述热继电器FR2串接在继电器KA4和继电器KA3之间，防止接触器KM1和接触器KM2的线圈过热；所述空气开关QS设置在电路进线端，用于切断电源；所述熔断器FU1与空气开关QS串接，对三相电机M进行二次保护；所述熔断器FU2的其中一路串接于空气开关QS和继电器KA14的常闭触点之间，另一路串接于继电器KA3的常闭触点和热继电器FR2之间，熔断器FU2用于对接触器KM1和接触器KM2的线圈进行二次热保护。
使用本发明的智能排故实训系统进行实训的方法是：实训时，所述继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3、继电器KA4、继电器KA5、继电器KA6、继电器KA7、继电器KA8、继电器KA9、继电器KA10、继电器KA11、继电器KA12、继电器KA13和继电器KA14被遮住，不可见，其余电气元件可见；教师通过触摸屏显示控制器1设置故障点，并将故障点信号传送给PLC控制器2，再由PLC控制器2控制相应的继电器动作；学生对可见部分的电路进行排查，判断出故障点，并在触摸屏显示控制器1提交答案。
作为具体实施例，参见图4，本发明的上述方法包括练习模式和考试模式。
在练习模式中，通过故障设置按钮，进入到故障设置界面，设置完成后返回电路图，通过点击触摸屏显示的故障点来确认是否是设置的故障点。
练习模式步骤如下：
S1，在触摸屏显示控制器上选择练习模式；
S2，进入练习模式后，在触摸屏显示控制器上设置故障点；
S3，对所述可见部分的电路进行排查，并提交答案；
S4，核对答案是否正确。
在考试模式中，需要点击登录按钮，输入正确的账号密码，而后才可进入设置界面，进入到设置界面可通过相应按钮来调整考试时间，设置故障，成绩查询，修改密码，恢复重置。
考试模式步骤如下：
P1，在触摸屏显示控制器上选择考试模式；
P2，由监考老师输入账号、密码登入考试模式；
P3，批量对故障点进行设置，并设置考试时间；
P4，考试开始，学生根据考号依序进行考试；
P5，所有学生完成考试后，监考老师通过触摸屏显示控制器进行成绩统计查看。
实现本发明的上述方法的智能排故实训装置包括箱体3和与箱体3相适配的箱盖4；所述三相电机M、接触器KM1、接触器KM2、继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3、继电器KA4、继电器KA5、继电器KA6、继电器KA7、继电器KA8、继电器KA9、继电器KA10、继电器KA11、继电器KA12、继电器KA13、继电器KA14、常闭开关SB1、双控开关SB2、双控开关SB3、热继电器FR1、热继电器FR2、熔断器FU1、熔断器FU2和空气开关QS设置在所述箱体3内；所述继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3、继电器KA4、继电器KA5、继电器KA6、继电器KA7、继电器KA8、继电器KA9、继电器KA10、继电器KA11、继电器KA12、继电器KA13和继电器KA14并排布置，形成继电器组，继电器组由继电器盖6遮盖；所述触摸屏显示控制器1和PLC可编程控制器2设置在所述箱盖4的内侧。将各电气元件设置在一个箱子非常方便携带、搬运，同时使用和存放也非常方便，使用时，只需将箱盖4打开，并接好电源即可。不用时，将电源线拆出，然后收到箱内，关闭箱盖4即可。
进一步，所述箱盖4内侧还设有整流器5，整流器5的输出端分别与触摸屏显示控制器1和PLC可编程控制器2连接。整流器5的输入端需与单相电连接，作为具体实施例，可以将整流器5的输入端可以与上述三相四线制供电系统中三相电L1和中性线N连接(三相电L1和中性线N构成单相电)。
PLC可编程控制器2需要单相电供电，作为具体实施例，可以将PLC可编程控制器2的L端和N端分别与上述三相四线制供电系统中三相电L1和中性线N连接。
本发明中，PLC可编程控制器2可以采用三菱FX2N-48MR；触摸屏显示控制器1可以采用昆仑通态MCGS7寸TPC1061Ti。
上述对本申请中涉及的发明的一般性描述不应理解为是对该发明技术方案构成的限制。本领域所属技术人员根据本申请的公开，可以在不违背所涉及的发明构成要素的前提下，对上述一般性描述或/和具体实施方式包括实施例中的公开技术特征进行增加、减少或组合，形成属于本申请保护范围之内的其它的技术方案。
Claims (6)
1.智能排故实训系统，其特征在于：包括触摸屏显示控制器、PLC可编程控制器和实训模块；
所述实训模块采用三相四线制供电，其包括三相电机M、接触器KM1、接触器KM2、继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3、继电器KA4、继电器KA5、继电器KA6、继电器KA7、继电器KA8、继电器KA9、继电器KA10、继电器KA11、继电器KA12、继电器KA13、继电器KA14、常闭开关SB1、双控开关SB2以及双控开关SB3；
所述三相电机M的U接点依次经继电器KA1的常闭触点、接触器KM1的第一常开触点与三相电L1连接，同时，U接点还经接触器KM2的第一常开触点与三相电L3连接；
所述三相电机M的V接点经接触器KM1的第二常开触点与三相电L2连接，同时，V接点还依次经继电器KA2的常闭触点、接触器KM2的第二常开触点与三相电L2连接；
所述三相电机M的W接点分别经接触器KM1的第三常开触点和接触器KM2的第三常开触点与三相电L3和三相电L1连接；
所述接触器KM1的线圈一端经继电器KA14的常闭触点与三相电L1连接，另一端依次经继电器KA8的常闭触点、接触器KM2的常闭触点、双控开关SB3的常闭触点、继电器KA6的常闭触点、双控开关SB2常开触头、常闭开关SB1、继电器KA4的常闭触点，与中性线N连接；
所述接触器KM2的线圈一端依次经继电器KA13的常闭触点、继电器KA14的常闭触点与三相电L2连接，另一端依次经接触器KM1的常闭触点、继电器KA12的常闭触点、双控开关SB2常闭触头、继电器KA10的常闭触点、继电器KA9的常闭触点、继电器KA5的常闭触点、常闭开关SB1、继电器KA4的常闭触点，与中性线N连接；
所述继电器KA7的常闭触点一端并接于双控开关SB3的常闭触点和继电器KA6的常闭触点之间，另一端与接触器KM1的第四常开触点的一端连接，接触器KM1的第四常开触点的另一端并接于继电器KA9的常闭触点和继电器KA5的常闭触点之间；
所述继电器KA11的常闭触点一端并接于双控开关SB2的常闭触点和继电器KA10的常闭触点之间，另一端与接触器KM2的第四常开触点的一端连接，接触器KM2的第四常开触点的另一端并接于继电器KA9的常闭触点和双控开关SB3的常开触点之间；
所述PLC可编程控制器的输入端与触摸屏显示控制器连接，输出端与继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3、继电器KA4、继电器KA5、继电器KA6、继电器KA7、继电器KA8、继电器KA9、继电器KA10、继电器KA11、继电器KA12、继电器KA13和继电器KA14的线圈连接。
2.根据权利要求1所述的智能排故实训系统，其特征在于：所述实训模块还包括三进三出的热继电器FR1、一进一出的热继电器FR2、三进三出的熔断器FU1、两进两出的熔断器FU2和四位的空气开关QS；所述热继电器FR1与所述三相电机M连接，用于防止三相电机M过载；所述热继电器FR2串接在继电器KA4和继电器KA3之间，防止接触器KM1和接触器KM2的线圈过热；所述空气开关QS设置在电路进线端，用于切断电源；所述熔断器FU1与空气开关QS串接，对三相电机M进行二次保护；所述熔断器FU2的其中一路串接于空气开关QS和继电器KA14的常闭触点之间，另一路串接于继电器KA3的常闭触点和热继电器FR2之间，熔断器FU2用于对接触器KM1和接触器KM2的线圈进行二次热保护。
3.使用权利要求2的智能排故实训系统进行实训的方法，其特征在于：实训时，所述继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3、继电器KA4、继电器KA5、继电器KA6、继电器KA7、继电器KA8、继电器KA9、继电器KA10、继电器KA11、继电器KA12、继电器KA13和继电器KA14被遮住，不可见，其余电气元件可见；教师通过触摸屏显示控制器设置故障点，并将故障点信号传送给PLC控制器，再由PLC控制器控制相应的继电器动作；学生对可见部分的电路进行排查，判断出故障点，并在触摸屏显示控制器提交答案。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：包括练习模式和考试模式；
所述练习模式步骤如下：
S1，在触摸屏显示控制器上选择练习模式；
S2，进入练习模式后，在触摸屏显示控制器上设置故障点；
S3，对所述可见部分的电路进行排查，并提交答案；
S4，核对答案是否正确；
所述考试模式步骤如下：
P1，在触摸屏显示控制器上选择考试模式；
P2，由监考老师输入账号、密码登入考试模式；
P3，批量对故障点进行设置，并设置考试时间；
P4，考试开始，学生根据考号依序进行考试；
P5，所有学生完成考试后，监考老师通过触摸屏显示控制器进行成绩统计查看。
5.实现权利要求3或4所述的方法的智能排故实训装置，其特征在于：包括箱体和与箱体相适配的箱盖；所述三相电机M、接触器KM1、接触器KM2、继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3、继电器KA4、继电器KA5、继电器KA6、继电器KA7、继电器KA8、继电器KA9、继电器KA10、继电器KA11、继电器KA12、继电器KA13、继电器KA14、常闭开关SB1、双控开关SB2、双控开关SB3、热继电器FR1、热继电器FR2、熔断器FU1、熔断器FU2和空气开关QS设置在所述箱体内；所述继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3、继电器KA4、继电器KA5、继电器KA6、继电器KA7、继电器KA8、继电器KA9、继电器KA10、继电器KA11、继电器KA12、继电器KA13和继电器KA14并排布置，形成继电器组，继电器组由继电器盖遮盖；所述触摸屏显示控制器和PLC可编程控制器设置在所述箱盖的内侧。
6.根据权利要求5所述的智能排故实训装置，其特征在于：所述箱盖内侧还设有整流器，整流器的输出端分别与触摸屏显示控制器和PLC可编程控制器连接。
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