模擬機床電路實訓智能考核臺改造探析

吳鈺

摘 要：本文針對模擬機床電路實訓智能考核臺存在的不足提出了改造方案，并通過了學校領導和專家們的論證。項目實施過程主要包括：首先讓學生理解模擬機床電路實訓智能考核臺的控制過程，測繪模擬機床各故障點在模擬機床電氣控制電路圖中的具體位置，然后用AutoCAD軟件繪制所改造的模擬機床電氣控制電路圖，并進行相關元件的選擇以及故障設置開關面板制作，最終進行模擬機床改造的安裝與調試。

關鍵詞：模擬機床 改造 測繪 實施

-、模擬機床電路實訓智能考核臺改造背景

亞龍模擬機床電路實訓智能考核臺包括機床控制電路、智能答題器、計算機及智能考核軟件系統，其中，機床控制電路配有多種低壓電氣元器件，智能答題器配有單片機、 發光二極管、 輸入鍵盤和RJ45以太網口等。

筆者學校用一臺多媒體計算機控制12臺亞龍模擬機床電路實訓智能考核臺。在實訓過程中，教師利用計算機上的智能考核軟件系統輸入學生姓名與班級、選擇考核機床型號與臺號、編輯故障點，經網線傳送到相應模擬機床答題器中的單片機內，通過答題器中的單片機控制模擬機床的故障控制繼電器，產生相應的故障點。學生在實訓時，根據故障現象分析判斷，找出故障點，并在答題器中作答。答題器中的單片機把學生輸入的答案送回計算機，通過智能考核軟件系統完成評分、故障點恢復、成績統計。智能考核臺的控制示意圖如圖1：

圖1

在平時訓練時，每排除一批故障點，就要在計算機處重新設置新的故障點，有時幾臺機床同時完成時，同學們等待的時間就有些長，所以教師與學生都希望在平時訓練時，每臺實訓裝置都能獨立產生故障，考試時就運用該系統。

2013學年，筆者擔任學校首屆技師班的研修課程，根據學校模擬機床電路實訓智能考核臺存在的不足，向學校提出了模擬機床的改造計劃，其設計思路為：既能用故障設置開關設置故障（每臺模擬機床可獨立設置故障），又能通過智能實訓系統軟件設置故障。后經學校領導和專家們的論證，同意該項目的實施。

二、繪制模擬機床電路實訓智能考核臺改造原理圖

1.模擬機床的測繪

（1）理解模擬機床電路實訓智能考核臺的控制過程。模擬機床電路實訓智能考核臺，學生在電力拖動控制線路與技能訓練課程中已使用過，對機床原理、機床產生的故障現象與故障點都非常熟悉，但對智能考核臺的控制原理不太清楚，通過教師的講解，使學生理解智能考核臺的控制過程。

（2）測繪模擬機床電路實訓智能考核臺各故障點在機床電氣控制電路圖中的位置。我們所改造的模擬機床電路實訓智能考核臺有車床C6140、平磨M7120、銑床X62、鏜床T68四種品種共12臺，本文以平磨C6140為例。

通過教師講解，學生已理解故障是由繼電器常開、常閉控制的，每個故障對應一個繼電器。根據這一思路，學生進行測繪。測繪時，首先觀察繼電器所接的是常開觸頭，還是常閉觸頭，如是常閉觸頭，產生的故障是斷路。我們只要把繼電器從繼電器座中撥出，這樣常閉觸頭就斷開了，故障就隨之產生了。為了進一步確定故障在原理圖中的位置，對模擬機床通電，觀察故障現象，找出故障所在位置，并在電氣控制電路圖中進行標注。如是常開觸頭，產生的是短路故障，我們只要把接在常開觸頭兩端的導線，進行短接，這樣故障也就產生了，確定故障位置的方法與繼電器所接是常閉觸頭相同。運用上述方法，對每個故障逐個進行測繪。

2.用AutoCAD軟件繪制所改造的模擬機床電路實訓智能考核臺機床電氣控制電路圖

（1）根據模擬機床電路實訓智能考核臺改造的設計思路，既能用故障設置開關設置故障（每臺模擬機床獨立設置故障），又能通過智能實訓系統軟件設置故障。根據已繪制包含故障點（繼電器常開觸頭、常閉觸頭）的模擬機床電氣控制電路圖中，加入故障設置開關的常開、常閉觸點，即在原來的繼電器常閉觸頭的位置處串故障設置開關的常閉觸點，在原來的繼電器常開觸頭的位置處并故障設置開關的常開觸點。

（2）用故障設置開關設置故障時，由于開關較多，很難一眼看到故障出在哪一處。為了解決這一問題，我們在故障設置開關處安裝了一個指示燈，作為提示信號。

（3）最后用AutoCAD軟件繪制所改造的模擬機床電路實訓智能考核臺機床電氣控制電路圖。如圖2、3、4所示的是C6140改造電氣控制電路圖，圖中KA1—KA20是原現產生故障的繼電器的常開或常閉觸點，K1—K20是新加產生故障的開關的常開或常閉觸點，去掉KA1-KA20和K1—K20的常開或常閉觸點，就是C6140的原理圖。

圖2

圖3

圖4

三、元器件的選擇

元器件選擇包括故障設置開關、指示燈、電源。

故障設置開關：雙刀雙擲鈕子開關。

指示燈：選擇了發光二極管。

整流元件選擇：由于發光二極管的工作方式是電流點亮型，點亮電流的范圍是3～10mA的直流電，發光二極管點亮時的導通電壓是1.7V左右。根據發光二極管工作特性，采用了半波整流給發光二極管提供直流電源。半波整流電源元件選擇220V/12V變壓器；整流二極管選擇 IN4007 ；限流電阻選擇阻值為1kΩ、功率為2W。

四、故障設置開關面板制作

根據實訓設備的實際情況和控制要求，我們把故障設置開關面板安裝在側面，首先取下右側面的面板，把右側的面板改造成門。在門的內測加裝一塊故障設置開關面板，安裝開關和指示燈。根據實測將面板做成一個直角梯形，高為780mm、下底邊為220mm、上底邊為46 mm。

由于學生沒有實踐經驗，所以采取把面板以1：1放樣在紙上，再把發光二極管與雙刀雙擲鈕子開關放在紙上，確定位置，繪制出面板開孔、安裝圖。

五、模擬機床電路實訓智能考核臺改造實施

1.面板制作

根據所繪制的開關面板開孔圖，學校安排了面板加工。

2.元件檢查

（1）發光二極管檢查。把萬用表打在電阻×10k擋，黑表棒搭在發光二極管的長引腳，紅表棒搭在發光二極管的短引腳，如果二極管發光，說明是好的，反之，說明發光二極管是壞的。

（2）雙刀雙擲鈕子開關檢查。把萬用表打在電阻擋，搭在開關的常開端，扳動鈕子開關，指針偏轉，說明開關的常開是好的；搭在開關的常閉端，指針偏轉，扳動鈕子開關指針指向無窮大，說明其常閉是好的。

3.安裝

（1）設置故障信號燈的安裝。先把第一列的元件安裝固定，把發光二極管的長引腳與對應的雙刀雙擲鈕子開關的其中一組常開的一端進行焊接，完成后，把發光二極管的公共端用導線進行連接。依次把剩下3列發光二極管和雙刀雙擲鈕子開關安裝好。全部完成后，把萬用表打在×10k擋，紅表棒搭在發光二極管公共端，黑表棒依次搭在雙刀雙擲鈕子開關常開的另一端，扳動鈕子開關，觀察發光二極管是否點亮，以此來檢查在焊接過程中有沒有虛焊發生。

（2）設置故障開關的安裝。根據圖2、3中，各開關對應的點進行接線，若是常開，只要把兩根線直接接到繼電器常開的兩端即可；若是常閉，應首先拆除繼電器常閉的一根線，再把開關常閉的兩根線分別接在拆除線的兩端。由于同學們已完成了維修電工中、高級考核，對安裝不存在任何問題，順利完成了安裝任務。

六、調試

安裝完成后，對各故障設置開關逐個進行調試。觀察故障現象是否符合要求，用萬用表檢查各開關的位置是否正確，出現問題自己進行更正；如遇到解決不了的問題，教師一起參與分析，學生再次解決問題；實在解決不了的，教師一起參與解決。檢查完后，把所有開關復位，再用原有的系統進行測試。看是否與原有的故障點一致。如不一致進行更正，直到與原來的故障點一致為止。

七、小結

模擬機床的改造是對學生的創新思維、工程實踐能力與綜合素質的培養成果的全面檢驗，使學生感受到由設計到生產一線所必須具備的崗位能力，為學生向崗位過渡打下堅實的基礎。兩個學期的使用證明，提高了電力拖動控制線路與技能訓練中機床排故課程的課堂實訓效率。

（作者單位：嘉興技師學院）