机床继电器控制线路故障设置系统

彭森第 林生佐 王振浩

摘要：针对高职院校中机电专业学生开展机床继电器系统故障排除的实践教学需求，改进设计了实训装置。现重点介绍了该装置故障设置系统的工作原理和操作部分设计要点，改进后的实训装置在平常的实训过程中取得了良好的教学效果，对于提升实践教学质量具有重要意义。

关键词：单片机;机床控制电路;实训装置;实践教学

0 引言

本文针对高职院校机电专业学生的机床继电器控制系统故障排除实践教学需求，根据机床控制电路，改进设计了实训装置。该装置的控制系统采用单片机作为控制核心，主控模块输出控制位移缓存模块和继电器驱动模块动作。该实训装置不仅能满足日常的实践教学需求，还能拓展学生的逻辑控制思维，让学生更好地掌握电气故障排除原理、电气控制和维护技能，提高实践教学质量。

1 机床继电器控制线路故障设置系统工作原理

本文介绍的机床继电器控制线路故障设置系统，基于现有维修电工的机床继电器控制线路，通过用户操作按键模块输入对应的考核电路的故障点编号，主控模块输出控制位移缓存模块和继电器驱动模块动作，从而将考核电路对应的断路故障点断开，或将短路故障点短接，以模拟考核电路的某种故障状态，由考生通过工具排查确认并排除故障，完成对考生实操能力的针对性考核。该故障设置系统还具备加密功能和随机功能，具有改造成本低、简单实用、易操作等优点。本文主要介绍机床继电器控制线路故障设置系统的操作部分。

2 系统操作说明

2.1    欢迎页面

系统开机初始化后进入欢迎界面，显示屏显示“Welcome”，进入待机状态，点击“菜单”按钮进入主菜单页面，欢迎页面流程图如图1所示。

2.2    自定义故障功能

操作人员选择“1.Set up”，按“确定”按钮进入“自定义故障”功能，显示屏首行显示“Light”，第二行显示用户输入的故障编码，不同编号间采用“空格”键分隔。按“←”键回删错误输入，按“确定”提交输入，系统输出对应的故障设置，对应编号的继电器动作。同时，显示屏显示二级菜单。自定义故障流程图如图2所示。

2.3    修改密码功能

操作人员选择“2.Modify”，按“确定”按钮进入“修改密码”功能。系统将提示输入原始密码，通过键盘0～9输入。若输入密码错误，将提示修改密码失败;若原密码正确，系统提示输入3位新密码，确定后页面提示修改成功，后续密码验证将使用新密码。但本系统的密码不支持掉电保持，断电后将恢复初始密码“205”。修改密码流程图如图3所示。

2.4    随机故障功能

操作人员选择“3.Random”，按“确定”按钮进入“随机故障”功能。系统将调用随机函数，随机生成3个编码，并直接设置对应编码的继电器动作，完成故障设置。此时，考评人员和被考核人员均不知所设故障，需通过“查看设置”功能查看系统随机生成的故障信息。随机故障流程图如图4所示。

2.5    查看设置功能

操作人员设置完故障，且学生完成故障排查并判断得出故障编号后，考评人员可通过此功能查看当前所设故障。在二级菜单界面选择“1.Check”，按“确定”键进入“查看设置”功能。为预防考生作弊，系统将提示输入验证密码。验证正确后，显示屏将显示当前所设置的故障编码。查看故障流程图如图5所示。

2.6    重设故障功能

考核完毕或设置错误，操作人员可进行故障重设。在二级菜单界面选择“2.Restar”，按“确定”键进入“重设故障”功能。为预防考生作弊，系统将提示输入验证密码。验证正确后，系统将清除当前故障设置。重设故障流程图如图6所示。

3 结语

该系统利用单片机实现了机床故障排除实训装置的智能化改造，改造后的装置大幅提升了维修电工故障排查考核实训的智能化水平，使故障设置和故障排除过程的操作更加简单、便捷。在实践教学开展方面，该系统的应用不仅提高了教学效果，大大提升了技能鉴定的工作效率，还有利于教师更准确地评价学生的技能水平。

然而，在实际应用过程中，改造后的实训装置在人性化操作方面仍然有很大的提升空间，如其不具备物联网功能，无法在上位机上实现考题的统一发布、学生答卷的统一回收和评分，需要在考核阶段对设备逐台设置;同时，在故障设置过程中，其没有开发对应的“一键随机设故”功能，需要逐个设置故障点，不够保密、高效。

[参考文献]

[1] 秦曾煌.电工学简明教程[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2] 萬隆.单片机原理与实例应用[M].北京：清华大学出版社，2011.

[3] 王永江.实用型维修电工技能实训考核装置的研制[D].杭州：浙江工业大学，2016.