CN111047939A - 一种机电综合实训考核平台及考核方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机电综合实训考核平台，包括：桌架、电气考核模块、自动考核检测模块、智能电源管理模块、电气实训模块；所述电气考核模块用于学员电气接线考核；所述自动考核检测模块包括电气检测板、软件考核系统和软件运行平台，所述软件考核系统包括电气接线检测单元和PLC程序检测单元；所述电气检测板用于自动判断实训人员的接线情况；所述智能电源管理模块可接收所述软件运行平台向发送的开、关指令，同时向所述软件运行平台反馈电源的工作信息；所述电气实训模块用于电气电路的接线实训，相应的，提出一种机电综合实训考核平台的考核方法，本发明可自动进行接线和程序检测以及电源智能管控，使得实验教学更加便捷安全。

Description

一种机电综合实训考核平台及考核方法

技术领域

本发明涉及教学设备技术领域，具体为一种机电综合实训考核平台及考核方法。

背景技术

高校及培训机构等自动化类相关专业的教学中都需要设置不同程度的试 验或训练的实践教学环节进行学习和掌握，且需要相应的实验与训练装置实现 相关的教学任务。目前的机电实训设备设备过于笨重，且常规设备功能单一， 现有的电气实训平台通常包括用于实训的电气元件和操作台板，电气元件的端 子分别通过导线连接到操作台板上的接线端上，以方便学员能够快速连线。教 学时，通常要求学员根据实训教学内容，自已动手完成相关的电气元件的连线， 然后由指导老师对连线进行检查，确认无误后，再进行后续实训操作。而在教 学中，往往会涉及到电机单向运行、正反转运行、星-三角启动、PLC编程控制、变频控制、步进电机控制、组态控制等各种不同的实训教学内容，在不同 的实训教学内容中，所选用的电气元件以及各电气元件之间的连线均不相同， 考核检查需要人为完成，增加了考核复杂性。且在实际操作中缺乏智能化检测 管理，在实验过程中容易出现用电危险，增加了安全风险。

综上所述，如何提供一种可自动化程度高且安全可靠的一种机电综合实训考核平台及考核方法，是本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种可自动进行接线和程序检测以及电源智能管控的一种机电综合实训考核平台及考核方法。

(二)技术方案

为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种机电综合实训考核平台，其中，包括：桌架、电气考核模块、自动考核检测模块和智能电源管理模块；

所述电气考核模块、所述自动考核检测模块和所述智能电源管理模块和所述电气实训模块均设置在所述桌架上；

所述电气考核模块用于学员电气接线考核；所述电气考核模块包括PLC主机、变频器和若干电器元件；

所述自动考核检测模块包括电气检测板、软件考核系统和软件运行平台，所述电气检测板与所述电气考核模块和所述软件运行平台电连接，所述软件考核系统包括电气接线检测单元和PLC程序检测单元；所述电气检测板用于自动判断实训人员的接线情况，并通过所述电气接线检测单元对所述接线情况的对错进行判断指示实训人员接线有无错误，当实训人员接线错误后，所述软件运行平台向所述智能电源管理模块发送关闭供电输出的指令；学员在完成正确接线后，通过所述PLC程序检测单元编写PLC程序，下载至PLC中进行调试，并自动判断连接I/O是否与要求的I/O一致和是否有输出，所述PLC程序检测单元可通过所述软件运行平台对其结果进行显示；

所述智能电源管理模块可接收所述软件运行平台向发送的开、关指令，同时向所述软件运行平台反馈电源的工作信息，所述智能电源管理模块包括漏电开关、通电指示灯、RFID刷卡区、若干指示灯、控制按钮和多个插座。

进一步地，所述电气考核模块可在水平0-90度根据学员身高和操作习惯进行角度调节。

进一步地，还包括用于电气电路接线实训的电气实训模块，所述电气实训模块包括通用网孔板和手枪插连接线。

进一步地，所述智能电源管理模块可以配置权限管理，使用者通过经注册授权的IC卡在所述RFID刷卡区进行身份验证，验证成功后可对装置的总电源进行控制。

进一步地，所述软件运行平台包括计算机。

进一步地，当所述电气接线板对电路接线判断三次后，所述电气接线检测单元将学员接线情况通过所述计算机的显示屏进行可视化显示，错误接线部分标为红色，指出接线错误点，无错误时不标注红色。

本发明解决技术问题所采用的另一个技术方案是：一种基于上述机电综合实训考核平台的考核方法，具体步骤如下：

S1：设备供电，打开漏电开关进行设备通电；

S2：先刷卡激活所述智能电源管理模块，然后登录软件考核系统输入准考证号，根据所述软件考核系统所给题目在所述电气考核模块与电气实训模块上进行电气接线；

S3：当学员接线完成后登录软件考核系统，进入接线检测界面，所述接线检测界面会对接线数量、接线次数、接对数量进行可视化的显示；

S4：点击检测模式，进行第一次接线检测。接线检测有三次机会，前两次为试检测，第三次为正式提交接线答案，三次检测完成后学员无检测机会；

S5：当第三次提交答案后，接线检测完成，学员通过安全连线将电气考核模块与所述智能电源管理模块中的考核用电连接，插接完成后所述电气接线检测单元从检测模式进入正常模式；

S6：所述电气接线检测单元根据学员接线情况选择是否控制所述智能电源管理模块供电至考核模块，当接线完全正确时，考核用电通电，同时考核用电通电指示灯点亮，当接线错误时不通电；

S7：通过所述PLC程序检测单元编写程序，编写完成后，插上通讯下载线，打开空气开关，并将程序下载至PLC进行程序检测。

进一步地，所述S4包括：

S41:第一次试检测，学员提交答案后所述电气检测板自行判断接线情况，对接线检测的结果进行数据统计，并通过所述电气接线检测单元显示需接线数量、接线提交答案的次数、以及接线正确数量；

S42:学员根据检测结果进行接线的调整后，则进行第二次试检测，并根据检测结果进行调整，如果没有问题准备进行正式提交答案；

S41:第三次提交答案后，所述电气接线检测单元会对接线错误位置进行可视化显示.三次接线检测后，检测完毕，所述软件考核系统自动将学员接线情况及得分情况归档至考务系统中。

进一步地，所述S7包括：

S71:打开PLC程序检测单元进入程序检测模式，并设定通讯COM口，当程序检测出错时，显示错误的检测结果，正确时打勾，同时自动记录得分情况；

S72:接线调试，当所述PLC程序检测单元显示接线及程序I/O均无错误时，按下启动按钮，观察实际电路运转效果是否正常。

(三)有益效果

本发明的有益效果：本发明可自动进行接线和程序检测以及电源智能管控减少了考核人员的工作量以及实训过程中的用电风险和对元器件的保护，使得实验教学更加便捷安全。

附图说明

图1为本发明中机电综合实训考核平台的立体结构示意图。

图2为本发明中电气考核模块结构示意图。

图3为本实施例中智能电源管理模块结构示意图。

图4为本实施例中实训过程流程图。

图5为本实施例中软件登录界面示意图。

图6为本实施例中接线检测界面示意图。

图7为本实施例中PLC编写程序界面示意图。

图8为本实施例中PLC程序检测界面示意图。

附图中：桌架1，电气考核模块2，PLC主机21，变频器22，空气开关 23，熔断器24，交流接触器25，时间继电器26，热继电器27，行程开关28，按钮29，指示灯210，接线端子211，自动考核检测模块3，智能电源管理模块4，漏电开关41，通电指示灯42，RFID刷卡区43，刷卡通电指示44，测试通电指示45，考核通电指示46，急停按钮47，测试用电安全插座48，考核通电安全插座49，380V四级插座410，220V三级插座411，电气实训模块5。

具体实施方式

为了使得本发明的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参见附图1至图4，如图1所示的一种机电综合实训考核平台，包括：桌架1、电气考核模块2、自动考核检测模块3、智能电源管理模块4、电气实训模块5；所述电气考核模块2、所述自动考核检测模块3、所述智能电源管理模块4和所述电气实训模块5均设置在所述桌架1上。

电气考核模块2用于学员电气接线考核；所述电气考核模块2包括PLC 主机21、变频器22和若干电器元件，所述若干电器元件包括空气开关23、熔断器24、交流接触器25、时间继电器26、热继电器27、行程开关28、按钮 29、指示灯210和接线端子211等，所述电气考核模块2可在水平0-90度根据学员身高和操作习惯进行角度调节，操作过程只需要轻轻按压考核板左侧的调节把手即可控制考核板的升降，可在0-90度内任意停靠，方便实用。

自动考核检测模块3包括电气检测板、软件考核系统和软件运行平台，所述电气检测板与所述电气考核模块2和所述软件运行平台电连接，所述电气检测板设置在所述电气考核模块2下面，其中，所述软件运行平台包括计算机，所述软件考核系统包括电气接线检测单元和PLC程序检测单元；所述电气检测板用于自动判断实训人员的接线情况，并通过所述电气接线检测单元对所述接线情况的对错进行判断指示实训人员接线有无错误，指示实训人员接线有无错误，当所述电气接线检测单元对电路接线判断三次后，所述电气接线检测单元将学员接线情况通过所述计算机的显示屏进行可视化显示，错误接线部分标为红色，指出接线错误点，无错误时不标注红色，当实训人员接线错误后，所述软件运行平台向所述智能电源管理模块4发送关闭供电输出的指令；学员在完成正确接线后，通过所述PLC程序检测单元编写PLC程序，下载至PLC中进行调试，并自动判断连接I/O是否与要求的I/O一致和是否有输出，所述PLC程序检测单元可通过所述软件运行平台对其结果进行显示。

如图3所示，所述智能电源管理模块4包括漏电开关41、通电指示灯42、 RFID刷卡区43、若干指示灯、控制按钮和多个插座，所述若干指示灯包括指示灯刷卡通电指示44、测试通电指示45、考核通电指示46，所述控制按钮包括急停按钮47、所述插座包括测试用电安全插座48、考核通电安全插座49、 380V四级插座410和220V三级插座411等，所述智能电源管理模块4可接收所述软件运行平台向发送的开、关指令，同时向所述软件运行平台反馈电源的工作信息，该智能电源管理模块4可以配置权限管理，使用者通过经注册授权的IC卡在所述RFID刷卡区43进行身份验证，验证成功后可对装置的总电源进行控制。

电气实训模块5包括通用网孔板和手枪插连接线，所述电气实训模块5 用于电气电路的接线实训，所述电气实训模块5还包括若干用于电路实训的电气元件，其中，所述手枪插连接线内部采用无氧铜抽丝多股线，外部采用丁晴聚氯乙烯绝缘层，插头采用实芯铜质件外套铍轻铜弹片。学员可选配不同元件进行组合连接成多种类型的考核电路。

本实施例还提供了一种上述机电综合实训考核平台的考核方法，所述考核方法的具体步骤如下：

S1：设备供电，打开漏电开关41进行设备通电；

S2：先刷卡激活所述智能电源管理模块4，然后登录软件考核系统输入准考证号，根据所述软件考核系统所给题目在所述电气考核模块2与电气实训模块5上进行电气接线；

S3：当学员接线完成后登录软件考核系统，进入接线检测界面，所述接线检测界面会对接线数量、接线次数、接对数量进行可视化的显示；

S4：点击检测模式，进行第一次接线检测。接线检测有三次机会，前两次为试检测，第三次为正式提交接线答案，三次检测完成后学员无检测机会；

S41:第一次试检测，学员提交答案后所述电气检测板自行判断接线情况，对接线检测的结果进行数据统计，并通过所述电气接线检测单元显示需接线数量、接线提交答案的次数、以及接线正确数量；

S42:学员根据检测结果进行接线的调整后，则进行第二次试检测，并根据检测结果进行调整，如果没有问题准备进行正式提交答案；

S41:第三次提交答案后，所述电气接线检测单元会对接线错误位置进行可视化显示.三次接线检测后，检测完毕，所述软件考核系统自动将学员接线情况及得分情况归档至考务系统中；

S5：当第三次提交答案后，接线检测完成，学员通过安全连线将电气考核模块2与所述智能电源管理模块4中的考核用电连接，插接完成后所述电气接线检测单元从检测模式进入正常模式；

S6：所述电气接线检测单元根据学员接线情况选择是否控制所述智能电源管理模块4供电至考核模块，当接线完全正确时，考核用电通电，同时考核用电通电指示灯45点亮，当接线错误时不通电；

S7：通过所述PLC程序检测单元编写程序，编写完成后，插上通讯下载线，打开空气开关，并将程序下载至PLC进行程序检测；

S71:打开PLC程序检测单元进入程序检测模式，并设定通讯COM口，当程序检测出错时，显示错误的检测结果，正确时打勾，同时自动记录得分情况；

S72:接线调试，当所述PLC程序检测单元显示接线及程序I/O均无错误时，按下启动按钮，观察实际电路运转效果是否正常。

该机电综合实训考核平台根据人体工程学设计，学员可以根据身高和操作习惯进行角度调节，符合人机工程需求。

在本实施例中，所述电气考核模块2的PLC主机采用三菱FX3U-32MR、变频器采用三菱变频器FR-E740，学员可选配不同器件进行组合成多种类型的实训电路，完成不同实训内容且接线完成后，可将接线信息反馈给软件平台，完成接线情况的检测。

学员在该机电综合实训考核平台上进行机电控制基础实训，完成设备接线及程序编写，采用软件及硬件结合的方法对学员的接线进行自动的检测，判断学员接线是否正确，并对正确的接线线段、接线的次数、接错的位置进行统计以及可视化的显示，最后将学员的接线情况进行归档记录，解决传统设备需人力判断接线正确的问题，提高了工作量效率。所述自动考核检测模块3包括电气检测软件平台，主要由检测模式和正常模式组成。通过该平台学员可以了解自己所掌握的设备电气接线情况、接线错误区域，从而更好的学习电气方面有关知识。所述自动考核检测模块3可自动判断实训人员的接线情况，可实现对接线的接线次数、接线数量、接对数量进行统计，指示实训人员接线有无错误；当判断三次后，将实训人员接线情况进行可视化显示，错误接线部分标为红色，指出接线错误点，无错误时不标注红色；软件根据接线结果进行电路保护，当实训人员接线错误后，所述智能电源管理模块4不提供供电输出，当判断实训人员接线正确时输出，实现了对实训人员以及设备器件的保护。所述自动考核检测模块3还包括PLC程序检测单元，接线完成后，可编写PLC程序并下载至PLC中，进行设备调试，在调试过程中，可实现对PLC程序输入输出点的检测，判断I/O是否与要求的I/O一致，是否有输出以及题目要求的功能是否实现。如图3所示，所述智能电源管理模块4包括漏电开关41、通电指示灯42、RFID刷卡区43、刷卡通电指示44、测试通电指示45、考核通电指示 46、急停按钮47、测试用电安全插座48、考核通电安全插座49、380V四级插座410和220V三级插座411，所述智能电源管理模块4可以接收上位模块发过送过来的开、关指令接管理，同时反馈电源的工作信息。也可以配置权限管理，使用者配有IC卡，在RFID刷卡区经注册授权的IC卡即管理员卡可以实现在刷卡成功认证身份后可以对装置的总电源进行控制，其中，测试用电不可用于电气考核端，所述智能电源管理模块4中配有急停按钮47，可在紧急情况下完成电路切断，对设备及其人身安全的保护。电气实训模块5包含通用网孔板和电气元件，用于电气安装接线实训，学员可以根据不同类型的电路选择所需器件在该模块上进行日常的器件安装与电气回路的接线，电气实训模块5 还包括角度调试机构，该调试机构根据人体工程学设计，其中的通用安装板可在0-90度8档位每档11度的调节安装角度，学生可以根据身高和操作习惯进行角度调节，符合人机工程需求，可更好的掌握电气的设计、安装、调试与优化等技能。如图4所示，为实训过程流程图，以下为PLC控制三相异步电机Y —△降压启动控制实训的过程，其实训目的为掌握三相异步电动机的星型和三角形转换的器件选型、电气接线方法、程序编写及调试，其中，实训器材包括十字螺丝刀、空气开关、熔断器、交流接触器、热继电器、端子、按钮模块、指示灯模块、型号为FX3U-32MR的PLC和下载线，实训步骤如下：

步骤1：设备通电，打开漏电开关进行设备通电，U、V、W三相的通电指示灯点亮，测试用电通电，测试通电指示灯点亮；

步骤2：刷卡取电，持有具有身份信息识别的IC卡进行刷卡取电，进行 RFID信息认证；

步骤3：设备接线，根据图纸进行Y—△降压启动控制实训的接线；

步骤4：如图5，登录软件，输入准考证号，登录软件考核系统；

步骤5：检测板通讯，当学员接线完成后登录软件考核系统，并进入电气考核模式--接线检测界面，界面会对接线数量、接线次数、接对数量进行可视化的显示。选择需要连接的串口与电气检测板连接，打开串口并进入检测模式，其中，串口通讯前需保证串口线已经连接至电气检测板上，并且电气检测板上的开关打开，继电器处于初始状态；

步骤6：如图6，进入检测模式，点击检测模式，准备进行第一次接线检测。接线检测有三次机会，前两次为试检测，第三次为正式提交接线答案，三次检测完成后学员无检测机会；

步骤7：第一次试检测，学员提交答案后设备自行判断接线情况，并对接线检测的结果进行数据统计，显示需接线数量、接线提交答案的次数、以及接线正确数量；

步骤8：根据检测结果进行接线的调整。如果无错误，准备进行再次检测以及提交答案；

步骤9：第二次试检测，调整接线后，再次提交答案，并根据检测结果进行调整，如果没有问题准备进行正式提交答案；

步骤10：第三次提交答案后，设备会对接线错误位置进行可视化显示。如图红线所示.三次接线检测后，检测完毕，软件自动将学员接线情况及得分情况归档至考务系统中；

步骤11：正常模式，当第三次提交答案后，设备接线检测完成，学员通过安全连线将电气考核模块与考核用电连接，插接完成后软件转到正常模式，软件根据学员接线情况选择是否供电至考核模块，当接线完全正确时，考核用电通电，同时考核用电通电指示灯点亮，当接线错误时不通电；

步骤12：如图7，编写程序，打开计算机，编写Y—△转换电路的程序， I/O表如表1所示，编写完成后，插上通讯下载线，打开空气开关，给PLC 程序通电，并将程序下载至PLC，其中，星三角转换之间需增加定时器T0延长一段时间；

表1

输入地址	名称	输出地址	名称
				X000	电机启动	Y000	交流接触器KM1
X001	电机停止	Y001	交流接触器KM2
				X002	过载保护	Y002	交流接触器KM3
T0	星三角转换时长3S

步骤13：如图8，程序检测，将PLC检测软件调至程序检测模式，并设定通讯COM口，当程序检测出错时，显示错误的检测结果，正确时打勾。同时软件自动记录得分情况；

步骤14：设备调试，当判断接线及程序I/O均无错误时，按下启动按钮，观察电机运转情况是否正常，是否执行星三角转换,若出现异常情况，请检测程序是否有误；若正常，按下停止按钮，电机停止，实验完成。

应当说明的是，本发明所述的实施方式仅仅是实现本发明的优选方式，对属于本发明整体构思，而仅仅是显而易见的改动，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种机电综合实训考核平台，其特征在于，包括：桌架(1)、电气考核模块(2)、自动考核检测模块(3)和智能电源管理模块(4)；

所述电气考核模块(2)、所述自动考核检测模块(3)和所述智能电源管理模块(4)均设置在所述桌架(1)上；

所述电气考核模块(2)用于学员电气接线考核；所述电气考核模块(2)包括PLC主机(21)、变频器(22)和若干电器元件；

所述自动考核检测模块(3)包括电气检测板、软件考核系统和软件运行平台，所述电气检测板与所述电气考核模块(2)和所述软件运行平台电连接，所述软件考核系统包括电气接线检测单元和PLC程序检测单元；所述电气检测板用于自动判断实训人员的接线情况，并通过所述电气接线检测单元对所述接线情况的对错进行判断指示实训人员接线有无错误，当实训人员接线错误后，所述软件运行平台向所述智能电源管理模块(4)发送关闭实训电路供电输出的指令；所述PLC程序检测单元编写PLC程序，下载至PLC中进行调试，并自动判断连接I/O是否与要求的I/O一致和是否有输出，所述PLC程序检测单元可通过所述软件运行平台对其结果进行显示；

所述智能电源管理模块(4)可接收所述软件运行平台发送的开、关指令，同时向所述软件运行平台反馈电源的工作信息，所述智能电源管理模块(4)包括漏电开关(41)、通电指示灯(42)、RFID刷卡区(43)、若干指示灯、控制按钮和多个插座。

2.根据权利要求1所述的机电综合实训考核平台，其特征在于，所述电气考核模块(2)可在水平0-90度根据学员身高和操作习惯进行角度调节。

3.根据权利要求1所述的机电综合实训考核平台，其特征在于，还包括用于电气电路接线实训的电气实训模块(5)，所述电气实训模块(5)包括通用网孔板和手枪插连接线。

4.根据权利要求1所述的机电综合实训考核平台，其特征在于，所述智能电源管理模块(4)可以配置权限管理，使用者通过经注册授权的IC卡在所述RFID刷卡区(43)进行身份验证，验证成功后可对装置的总电源进行控制。

5.根据权利要求1所述的机电综合实训考核平台，其特征在于，所述软件运行平台包括计算机。

6.根据权利要求1所述的机电综合实训考核平台，其特征在于，当所述电气接线检测单元对电路接线判断三次后，所述电气接线检测单元将学员接线情况通过所述计算机的显示屏进行可视化显示，错误接线部分标为红色，指出接线错误点，无错误时不标注红色。

7.一种机电综合实训考核平台的考核方法，其特征在于，具体步骤如下：

S1：设备供电，打开漏电开关进行设备通电；

S2：先刷卡激活所述智能电源管理模块(4)，然后登录软件考核系统输入准考证号，根据所述软件考核系统所给题目在所述电气考核模块(2)与电气实训模块(5)上进行电气接线；

S3：当学员接线完成后登录软件考核系统，进入接线检测界面，所述接线检测界面会对接线数量、接线次数、接对数量进行可视化的显示；

S4：点击检测模式，进行第一次接线检测。接线检测有三次机会，前两次为试检测，第三次为正式提交接线答案，三次检测完成后学员无检测机会；

S5：当第三次提交答案后，接线检测完成，学员通过安全连线将电气考核模块(2)与所述智能电源管理模块(4)中的考核用电连接，插接完成后所述电气接线检测单元从检测模式进入正常模式；

S6：所述电气接线检测单元根据学员接线情况选择是否控制所述智能电源管理模块(4)供电至考核模块，当接线完全正确时，考核用电通电，同时考核用电通电指示灯点亮，当接线错误时不通电；

S7：通过所述PLC程序检测单元编写程序，编写完成后，插上通讯下载线，打开空气开关，并将程序下载至PLC进行程序检测。

8.根据权利要求7所述的机电综合实训考核平台的考核方法，其特征在于，所述S4包括：

S41:第一次试检测，学员提交答案后所述电气检测板自行判断接线情况，对接线检测的结果进行数据统计，并通过所述电气接线检测单元显示需接线数量、接线提交答案的次数、以及接线正确数量；

S42:学员根据检测结果进行接线的调整后，则进行第二次试检测，并根据检测结果进行调整，如果没有问题准备进行正式提交答案；

S41:第三次提交答案后，所述电气接线检测单元会对接线错误位置进行可视化显示.三次接线检测后，检测完毕，所述软件考核系统自动将学员接线情况及得分情况归档至考务系统中。

9.根据权利要求7所述的机电综合实训考核平台的考核方法，其特征在于，所述S7包括：

S71:打开PLC程序检测单元进入程序检测模式，并设定通讯COM口，当程序检测出错时，显示错误的检测结果，正确时打勾，同时自动记录得分情况；

S72:接线调试，当所述PLC程序检测单元显示接线及程序I/O均无错误时，按下启动按钮，观察实际电路运转效果是否正常。

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