模拟机床电路实训考核台改造方案

－、模拟机床电路实训智能考核台改造背景
育仰模拟机床电路实训智能考核台包括机床控制电路、智能答题器、计算机及智能考核软件系统，其中，机床控制电路配有多种低压电气元器件，智能答题器配有单片机、发光二极管、 输入键盘和RJ45以太网口等。
笔者学校用一台多媒体计算机控制12台育仰模拟机床电路实训智能考核台。在实训过程中，教师利用计算机上的智能考核软件系统输入学生姓名与班级、选择考核机床型号与台号、编辑故障点，经网线传送到相应模拟机床答题器中的单片机内，通过答题器中的单片机控制模拟机床的故障控制继电器，产生相应的故障点。学生在实训时，根据故障现象分析判断，找出故障点，并在答题器中作答。

图1
答题器中的单片机把学生输入的答案送回计算机，通过智能考核软件系统完成评分、故障点恢复、成绩统计。智能考核台的控制示意图如图1：
在平时训练时，每排除一批故障点，就要在计算机处重新设置新的故障点，有时几台机床同时完成时，同学们等待的时间就有些长，所以教师与学生都希望在平时训练时，每台实训装置都能独立产生故障，考试时就运用该系统。
2013学年，笔者担任学校首届技师班的研修课程，根据学校模拟机床电路实训智能考核台存在的不足，向学校提出了模拟机床的改造计划，其设计思路为：既能用故障设置开关设置故障（每台模拟机床可独立设置故障），又能通过智能实训系统软件设置故障。后经学校领导和专家们的论证，同意该项目的实施。
二、绘制模拟机床电路实训智能考核台改造原理图
1.模拟机床的测绘
（1）理解模拟机床电路实训智能考核台的控制过程。模拟机床电路实训智能考核台，学生在电力拖动控制线路与技能训练课程中已使用过，对机床原理、机床产生的故障现象与故障点都非常熟悉，但对智能考核台的控制原理不太清楚，通过教师的讲解，使学生理解智能考核台的控制过程。
（2）测绘模拟机床电路实训智能考核台各故障点在机床电气控制电路图中的位置。我们所改造的模拟机床电路实训智能考核台有车床C6140、平磨M7120、铣床X62、镗床T68四种品种共12台，本文以平磨C6140为例。
通过教师讲解，学生已理解故障是由继电器常开、常闭控制的，每个故障对应一个继电器。根据这一思路，学生进行测绘。测绘时，首先观察继电器所接的是常开触头，还是常闭触头，如是常闭触头，产生的故障是断路。我们只要把继电器从继电器座中拨出，这样常闭触头就断开了，故障就随之产生了。为了进一步确定故障在原理图中的位置，对模拟机床通电，观察故障现象，找出故障所在位置，并在电气控制电路图中进行标注。如是常开触头，产生的是短路故障，我们只要把接在常开触头两端的导线，进行短接，这样故障也就产生了，确定故障位置的方法与继电器所接是常闭触头相同。运用上述方法，对每个故障逐个进行测绘。
2.用AutoCAD软件绘制所改造的模拟机床电路实训智能考核台机床电气控制电路图
（1）根据模拟机床电路实训智能考核台改造的设计思路，既能用故障设置开关设置故障（每台模拟机床独立设置故障），又能通过智能实训系统软件设置故障。根据已绘制包含故障点（继电器常开触头、常闭触头）的模拟机床电气控制电路图中，加入故障设置开关的常开、常闭触点，即在原来的继电器常闭触头的位置处串故障设置开关的常闭触点，在原来的继电器常开触头的位置处并故障设置开关的常开触点。
（2）用故障设置开关设置故障时，由于开关较多，很难一眼看到故障出在哪一处。为了解决这一问题，我们在故障设置开关处安装了一个指示灯，作为提示信号。
（3）最后用AutoCAD软件绘制所改造的模拟机床电路实训智能考核台机床电气控制电路图。如图2、3、4所示的是C6140改造电气控制电路图，图中KA1—KA20是原现产生故障的继电器的常开或常闭触点，K1—K20是新加产生故障的开关的常开或常闭触点，去掉KA1－KA20和K1—K20的常开或常闭触点，就是C6140的原理图。

图2

图3

图4
三、元器件的选择
元器件选择包括故障设置开关、指示灯、电源。
故障设置开关：双刀双掷钮子开关。
指示灯：选择了发光二极管。
整流元件选择：由于发光二极管的工作方式是电流点亮型，点亮电流的范围是3~10mA的直流电，发光二极管点亮时的导通电压是1.7V左右。根据发光二极管工作特性，采用了半波整流给发光二极管提供直流电源。半波整流电源元件选择220V/12V变压器；整流二极管选择 IN4007 ；限流电阻选择阻值为1kΩ、功率为2W。
四、故障设置开关面板制作
根据实训设备的实际情况和控制要求，我们把故障设置开关面板安装在侧面，首先取下右侧面的面板，把右侧的面板改造成门。在门的内测加装一块故障设置开关面板，安装开关和指示灯。根据实测将面板做成一个直角梯形，高为780mm、下底边为220mm、上底边为46 mm。
由于学生没有实践经验，所以采取把面板以1：1放样在纸上，再把发光二极管与双刀双掷钮子开关放在纸上，确定位置，绘制出面板开孔、安装图。
五、模拟机床电路实训智能考核台改造实施
1.面板制作
根据所绘制的开关面板开孔图，学校安排了面板加工。
2.元件检查
（1）发光二极管检查。把万用表打在电阻×10k挡，黑表棒搭在发光二极管的长引脚，红表棒搭在发光二极管的短引脚，如果二极管发光，说明是好的，反之，说明发光二极管是坏的。
（2）双刀双掷钮子开关检查。把万用表打在电阻挡，搭在开关的常开端，扳动钮子开关，指针偏转，说明开关的常开是好的；搭在开关的常闭端，指针偏转，扳动钮子开关指针指向无穷大，说明其常闭是好的。
3.安装
（1）设置故障信号灯的安装。先把第一列的元件安装固定，把发光二极管的长引脚与对应的双刀双掷钮子开关的其中一组常开的一端进行焊接，完成后，把发光二极管的公共端用导线进行连接。依次把剩下3列发光二极管和双刀双掷钮子开关安装好。全部完成后，把万用表打在×10k挡，红表棒搭在发光二极管公共端，黑表棒依次搭在双刀双掷钮子开关常开的另一端，扳动钮子开关，观察发光二极管是否点亮，以此来检查在焊接过程中有没有虚焊发生。
（2）设置故障开关的安装。根据图2、3中，各开关对应的点进行接线，若是常开，只要把两根线直接接到继电器常开的两端即可；若是常闭，应首先拆除继电器常闭的一根线，再把开关常闭的两根线分别接在拆除线的两端。由于同学们已完成了维修电工中、高级考核，对安装不存在任何问题，顺利完成了安装任务。
六、调试
安装完成后，对各故障设置开关逐个进行调试。观察故障现象是否符合要求，用万用表检查各开关的位置是否正确，出现问题自己进行更正；如遇到解决不了的问题，教师一起参与分析，学生再次解决问题；实在解决不了的，教师一起参与解决。检查完后，把所有开关复位，再用原有的系统进行测试。看是否与原有的故障点一致。如不一致进行更正，直到与原来的故障点一致为止。
七、小结
模拟机床的改造是对学生的创新思维、工程实践能力与综合素质的培养成果的全面检验，使学生感受到由设计到生产一线所必须具备的岗位能力，为学生向岗位过渡打下坚实的基础。两个学期的使用证明，提高了电力拖动控制线路与技能训练中机床排故课程的课堂实训效率。


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