基于機(jī)電設(shè)備電氣控制線路排故的仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：本文通過對(duì)機(jī)電設(shè)備電氣控制線路排故步驟的分析，設(shè)計(jì)了一種用于機(jī)電設(shè)備電氣控制線路排故練習(xí)的仿真軟件系統(tǒng)，軟件實(shí)現(xiàn)了排故仿真功能，可以人工設(shè)置故障點(diǎn)，能夠判斷檢測(cè)結(jié)果是否正確。仿真測(cè)試表明在沒有實(shí)際或模擬設(shè)備的情況下，通過仿真軟件可以快速掌握機(jī)電設(shè)備電氣線路的正確排故步驟和故障分析。

Abstract： The paper analyzed the electrical control circuit troubleshooting steps of the electrical and mechanical equipment， designed a simulation software system which is used in the electrical control circuit troubleshooting practice of them. The software has the simulation function of the electrical circuit troubleshooting. Fault point can be set manually and it can judge whether the test result is correct. Simulation tests show， in the absence of actual or simulated equipment， that the simulation software can help students master the correct electrical wiring troubleshooting steps and failure analysis for the mechanical and electrical equipment.

關(guān)鍵詞：電氣控制線路；排故；培訓(xùn)；仿真

Key words： electrical control circuit；troubleshooting；training；simulation

中圖分類號(hào)：TM921.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）29-0156-03

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的轉(zhuǎn)型升級(jí)，工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的普及率越來越高，自動(dòng)化設(shè)備維修保養(yǎng)人員需求量直線上升，其中機(jī)電設(shè)備電氣控制線路維修保養(yǎng)人員的就業(yè)崗位增量尤為顯著。為了更好滿足實(shí)際需求，向企業(yè)提供更多的機(jī)電設(shè)備電氣控制線路維修人員，學(xué)校及培訓(xùn)機(jī)構(gòu)都在努力提高培訓(xùn)效率，縮短培訓(xùn)周期。

一般情況下，學(xué)員通過在實(shí)際或模擬設(shè)備上反復(fù)練習(xí)，才能熟練掌握機(jī)電設(shè)備的電氣控制線路排故方法。學(xué)校及培訓(xùn)機(jī)構(gòu)受場(chǎng)地、實(shí)際或模擬設(shè)備數(shù)量及培訓(xùn)時(shí)間等眾多因素限制，培訓(xùn)效率不高，培訓(xùn)周期較長(zhǎng)；同時(shí)，實(shí)際或模擬設(shè)備開發(fā)周期長(zhǎng)、成本高也阻礙培訓(xùn)工作的廣泛開展。針對(duì)以上缺點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了一種排故仿真軟件系統(tǒng)，該仿真軟件系統(tǒng)開發(fā)周期短，便捷，高效，很好地解決了上述問題。

1 排故方法簡(jiǎn)介

以圖1所示電路系統(tǒng)說明電壓排故法排故步驟，圖中電路參數(shù)如下：E=6V，小燈泡的額定電壓U=6V，K為開關(guān)。

當(dāng)整個(gè)電路系統(tǒng)存在故障時(shí)（排除電源功能存在故障），電壓排故法步驟如下：以開關(guān)K作為分界，將整個(gè)電路回路分為兩個(gè)支路，支路一為6-5-4-3，支路二為1-2。

①將電壓表測(cè)量檔位調(diào)整到直流電壓20V，一只表筆放在1號(hào)接線柱上，另一只表筆放在6號(hào)導(dǎo)線上，測(cè)量結(jié)果有兩種可能性：1）電壓表顯示讀數(shù)6V，表明6號(hào)接線柱與6號(hào)導(dǎo)線連接正常，沒有故障，需要繼續(xù)按序查找故障點(diǎn)。2）電壓表顯示讀數(shù)為0V，表明6號(hào)接線柱與6號(hào)導(dǎo)線連接處有故障，排除故障，重復(fù)①的測(cè)量動(dòng)作，電壓表顯示讀數(shù)6V，故障排除。閉合開關(guān)K，小燈泡不亮，電路還存在故障，需要繼續(xù)查找故障點(diǎn)。

②假設(shè)6號(hào)與5號(hào)之間的導(dǎo)線沒有故障，保持1號(hào)的表筆不動(dòng)，將另一只表筆移到5號(hào)接線柱上，測(cè)量結(jié)果有兩種可能性：1）電壓表顯示讀數(shù)6V，表明5號(hào)接線柱與導(dǎo)線之間連接正常，沒有故障，需要繼續(xù)按序查找故障點(diǎn)。2）電壓表顯示讀數(shù)為0V，表明5號(hào)接線柱與5號(hào)導(dǎo)線連接處有故障，排除故障。重復(fù)②的測(cè)量動(dòng)作，電壓表顯示讀數(shù)6V，故障排除。閉合開關(guān)K，小燈泡不亮，電路還存在故障，需要繼續(xù)查找故障點(diǎn)。

③假設(shè)小燈泡功能正常，保持1號(hào)的表筆不動(dòng)，將另一只表筆移動(dòng)到4號(hào)導(dǎo)線上，測(cè)量結(jié)果有兩種可能性：1）電壓表顯示讀數(shù)6V，表明4號(hào)接線柱與4號(hào)導(dǎo)線連接正常，沒有故障，需要繼續(xù)按序查找故障點(diǎn)。2）電壓表顯示讀數(shù)為0V，表明4號(hào)接線柱與4號(hào)導(dǎo)線連接處有故障，排除故障。重復(fù)③的測(cè)量動(dòng)作，電壓表顯示讀數(shù)6V，故障排除。閉合開關(guān)K，小燈泡不亮，電路還存在故障，需要繼續(xù)查找故障點(diǎn)。

④假設(shè)4號(hào)和3號(hào)之間的導(dǎo)線沒有故障，保持1號(hào)的表筆不動(dòng)，將另一支表筆移到3號(hào)接線柱上，測(cè)量結(jié)果有兩種可能性：1）電壓表顯示讀數(shù)6V，表明3號(hào)導(dǎo)線與3號(hào)接線柱連接正常，沒有故障，需要繼續(xù)按序查找故障點(diǎn)。2）電壓表顯示讀數(shù)為0V，表明3號(hào)導(dǎo)線與3號(hào)接線柱之間有故障，排除故障。重復(fù)④的測(cè)量動(dòng)作，電壓表顯示讀數(shù)6V，故障排除，閉合開關(guān)K，小燈泡不亮，電路還存在故障，需要繼續(xù)查找故障點(diǎn)。

⑤一只表筆放在6號(hào)接線柱上，另一只表筆放在1號(hào)導(dǎo)線上，測(cè)量結(jié)果有兩種可能性：1）電壓表顯示讀數(shù)6V，表明1號(hào)接線柱與1號(hào)導(dǎo)線連接正常，沒有故障，需要繼續(xù)按序查找故障點(diǎn)。2）電壓表顯示讀數(shù)為0V，表明1號(hào)接線柱與1號(hào)導(dǎo)線之間有故障，排除故障。重復(fù)⑤的測(cè)量動(dòng)作，電壓表顯示讀數(shù)6V，故障排除，閉合開關(guān)K，小燈泡不亮，電路還存在故障，需要繼續(xù)查找故障點(diǎn)。

⑥假設(shè)1號(hào)和2號(hào)之間的導(dǎo)線沒有故障，保持6號(hào)上的表筆不動(dòng)，將另一支表筆移到2號(hào)接線柱上，測(cè)量結(jié)果有兩種可能性：1）電壓表顯示讀數(shù)6V，表明2號(hào)導(dǎo)線與2號(hào)接線柱連接正常，沒有故障，所有連接點(diǎn)查找完畢。2）電壓表顯示讀數(shù)為0V，表明2號(hào)導(dǎo)線與2號(hào)接線柱之間有故障，排除故障。重復(fù)⑥的測(cè)量動(dòng)作，電壓表顯示讀數(shù)6V，故障排除。此時(shí)，閉合開關(guān)K，小燈泡正常發(fā)光。

總結(jié)上述排故步驟，故障排除算法的關(guān)鍵之處如圖2所示。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 菜單設(shè)計(jì)

按常用機(jī)電設(shè)備的電氣功能進(jìn)行菜單設(shè)計(jì)清楚明了，便于仿真系統(tǒng)使用。以普通車床C6140為例，菜單設(shè)計(jì)了車床主軸正轉(zhuǎn)仿真排故、車床主軸反轉(zhuǎn)仿真排故、刀架快速移動(dòng)仿真排故、冷卻泵仿真排故。如圖3所示。

2.2 故障排除仿真界面設(shè)計(jì)

一般來說，仿真界面應(yīng)包含：控制線路電氣原理圖、故障點(diǎn)設(shè)置、判斷控制線路回路是否存在故障、分支路的故障點(diǎn)檢測(cè)、判斷檢測(cè)結(jié)果是否正確。如圖4車床C6140主軸正轉(zhuǎn)功能排故仿真界面設(shè)計(jì)所示。

圖4中，“設(shè)置故障點(diǎn)”旁的“文本輸入框”實(shí)現(xiàn)通過鍵盤設(shè)置故障點(diǎn)，按鈕“閉合SA，按下SB2”測(cè)試該控制回路是否存在故障。標(biāo)示符“1-2-3支路排故，表筆位置”和“8-7-6-5-4支路排故，表筆位置”將該控制回路分為兩條支路。測(cè)試該回路故障時(shí)，應(yīng)分別測(cè)試。標(biāo)示符“導(dǎo)線”或“接線柱”旁的“文本輸入框”允許通過鍵盤輸入要測(cè)試的連接點(diǎn)數(shù)值，輸入合理數(shù)值后，測(cè)試者可以單擊按鈕“測(cè)試”觀察測(cè)試點(diǎn)是否和電源連接完好。通過幾次的測(cè)試，測(cè)試者可以將推斷出的故障點(diǎn)數(shù)值輸入標(biāo)示符“結(jié)果”旁的“文本輸入框”，單擊按鈕“評(píng)價(jià)”，驗(yàn)證推斷出的故障點(diǎn)是否正確。單擊按鈕“返回”，程序回到主菜單頁(yè)面，單擊按鈕“退出”，退出仿真軟件系統(tǒng)。

3 仿真測(cè)試

以車床C6140主軸正轉(zhuǎn)排故過程為例介紹軟件系統(tǒng)仿真測(cè)試，首先，考核人員在圖4中標(biāo)示符“設(shè)置故障點(diǎn)”旁的“輸入框”輸入故障點(diǎn)數(shù)值，數(shù)值選取參考圖4左側(cè)控制線路電氣原理圖中數(shù)值的標(biāo)注；學(xué)員仿真排故的步驟如下：①單擊控件按鈕“閉合SA，按下SB2”，彈出對(duì)話框如圖5所示，確定主軸正轉(zhuǎn)功能電氣控制線路存在故障。②主軸正轉(zhuǎn)電氣控制線路分為1-2-3和8-7-6-5-4兩個(gè)支路，兩個(gè)支路分別進(jìn)行故障檢測(cè)。在圖4中標(biāo)示符“導(dǎo)線”或“接線柱”旁的輸入框輸入檢測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)值后，單擊控件按鈕“測(cè)試”，彈出對(duì)話框圖6，表明該節(jié)點(diǎn)處無故障；彈出對(duì)話框圖7，表明該節(jié)點(diǎn)處存在故障。③測(cè)出故障點(diǎn)后，將測(cè)出的數(shù)值輸入標(biāo)示符“結(jié)果”旁的文本輸入框中，單擊控件按鈕“評(píng)價(jià)”，彈出對(duì)話框圖8，表明測(cè)試結(jié)果正確；彈出對(duì)話框圖9，表明測(cè)試結(jié)果不正確，應(yīng)重新測(cè)試故障點(diǎn)。

4 結(jié)束語

本文首先介紹了機(jī)電設(shè)備電氣控制線路排故的主要方法及排故步驟，提出了仿真軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵算法，然后詳細(xì)介紹了仿真軟件系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)原則，并且給出了具體實(shí)例，最后以車床C6140主軸正轉(zhuǎn)功能電氣控制線路排故為例進(jìn)行了仿真測(cè)試。仿真測(cè)試結(jié)果表明，仿真軟件系統(tǒng)以虛擬形式準(zhǔn)確地再現(xiàn)學(xué)員在模擬設(shè)備上的排故過程，操作安全、快捷。學(xué)員不受時(shí)間、空間限制，經(jīng)過反復(fù)練習(xí)，可以較快地掌握機(jī)電設(shè)備電氣控制線路的排故方法。

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