于瓊

摘 要：針對當(dāng)前科技的不斷進步，社會對專業(yè)技術(shù)人才需求不斷加大，為更好地培養(yǎng)數(shù)控機床電氣裝調(diào)專業(yè)技術(shù)人才，開發(fā)了基于PLC的電氣實訓(xùn)考核平臺。該平臺的設(shè)計是以培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)素質(zhì)、職業(yè)能力為目標(biāo)，包括了完整實驗裝置，以及與之配套的實訓(xùn)教材、考核題庫等，并取得了良好的實踐效果。

關(guān)鍵詞：實訓(xùn)考核平臺；PLC；實驗裝置

引言：本文介紹了基于PLC的電氣實訓(xùn)考核平臺的設(shè)計，包括考核平臺的硬件、軟件、在線教學(xué)等設(shè)計開發(fā)。本平臺電氣部分組成模塊有：主電路和控制電路模塊、主軸變頻模塊、X/Y軸步進模塊、Z 軸伺服模塊、輸入輸出模塊等。故障設(shè)置程序在電腦中完成，可采用人工設(shè)置或者自動隨機選擇兩種方法為故障出題，故障設(shè)置程序根據(jù)學(xué)員排除故障的多少進行智能化自動評分。

一、考核平臺的構(gòu)建分析

系統(tǒng)的主要組成部分包括：學(xué)生機、教師機、主機、單片機硬件控制系統(tǒng)及實訓(xùn)考核平臺。其中，實訓(xùn)考核平臺又包括：PLC控制單元、電子控制電路、運動控制機構(gòu)。其中：（1） 學(xué)生機、教師機、主機相互之間通過連網(wǎng)實現(xiàn)通信，學(xué)生機始終受制于教師機；（2） 教師機除控制學(xué)生機，還可進行實故虛排；（3） 主機除了負(fù)責(zé)跟教師機通信外，還負(fù)責(zé)與單片機硬件控制系統(tǒng)通信，在主機上可進行實故實排和實故虛排；（4） 單片機硬件控制系統(tǒng)，通過串口通訊接收主機指令，并根據(jù)主機指令控制電子控制電路，同時將電子控制電路現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時反饋給主機；（5） PLC單元主要是編程控制電子控制電路，進而控制運動機構(gòu)。

二、系統(tǒng)的硬件設(shè)計

由于設(shè)備線路比較多，要求的故障類型也多，這對單片機的IO口點數(shù)要求較高，因此，本硬件系統(tǒng)采用多塊單片機系統(tǒng)組成，每個單片機系統(tǒng)獨立形成一個模塊，單片機系統(tǒng)與單片機系統(tǒng)之間通過485總線進行通信。這樣組成的硬件控制系統(tǒng)，不僅滿足了IO點數(shù)的設(shè)計要求，而且還可以隨著系統(tǒng)的擴大而進行擴展，實現(xiàn)模塊化控制。

三、系統(tǒng)的軟件設(shè)計

（一）在線教學(xué)模塊。（1）實時電壓測量。單片機硬件控制系統(tǒng)不斷采集設(shè)備線路上各點的電壓，并將采集到的實時電壓值上傳主機，由數(shù)據(jù)庫中進行存儲。軟件通過查詢數(shù)據(jù)庫中的電壓，可以在軟件設(shè)計的電壓表中顯示兩點之間的電壓差。（2）在線故障設(shè)置。點擊需要設(shè)置故障的線路，彈出故障設(shè)置對話框，選擇相應(yīng)故障類型后按對話框中的確認(rèn)鍵，對應(yīng)的故障就被設(shè)置在發(fā)動機控制系統(tǒng)中。（3）在線故障排除。經(jīng)過診斷并確認(rèn)設(shè)置的故障所在部位后，點擊原先設(shè)置故障的線路，彈出故障排除對話框，選擇相應(yīng)故障類型并按下對話框中的確認(rèn)鍵，設(shè)置在設(shè)備控制系統(tǒng)中的故障就被排除。

（二）在線考試模塊?？忌c擊開始考試按鍵，考試正式開始，系統(tǒng)開始計時并顯示剩余的考試時間?？忌牲c擊考核提示按鈕來查看考試規(guī)則。考生可利用系統(tǒng)提供的數(shù)字萬用表來測量各線路的電壓，以確保正確地排除故障?？荚嚂r間到，系統(tǒng)將強制考生交卷，每位考生在考試期間只能登錄一次。

（三）主機與學(xué)生機的設(shè)計。教師機的功能基本和主機一致，但差異主要體現(xiàn)在教學(xué)功能和在線考試功能上。在線教學(xué)主要的差異有：（1）通信狀態(tài)指示：主機指示的是主控機COM端口與故障測控裝置的通信狀況；教師機通信狀態(tài)指示的是網(wǎng)絡(luò)的通信狀況。（2）教師機的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置功能（在線教學(xué)時使用）；主要由教師講解、實故虛排、實故實排。其中教師講解狀態(tài)時，網(wǎng)絡(luò)中的學(xué)生機可使用萬用表與教師機一樣檢測相應(yīng)的電壓，但是無法查看故障設(shè)置點及進行故障的設(shè)置、排除控制；此時教師機是主控。當(dāng)處于排故練習(xí)的實故虛排時，表示教師機已經(jīng)設(shè)置了相應(yīng)的故障，學(xué)生機可使用自身電腦進行故障的排除練習(xí)，但學(xué)生的排故結(jié)果并不作用于臺架的實際故障，即學(xué)生只是對實際故障進行虛擬排除。當(dāng)處于排故練習(xí)的實故實排時，學(xué)生機依然是實故虛排，但是教師機上的排除結(jié)果會作用于臺架的實際故障。（3）學(xué)生學(xué)習(xí)情況：對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進行監(jiān)控，在列表中選擇指定的學(xué)生，即可查看其練習(xí)排故的過程。

學(xué)生機的功能主要是在線教學(xué)練習(xí)和進行在線考試。教師登陸時可以進行考卷管理，學(xué)生登錄時主要是在線教學(xué)練習(xí)和在線考試。

結(jié)論：該平臺根據(jù)2007年實施的《數(shù)控機床裝調(diào)維修工》國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，經(jīng)樣機調(diào)試試驗和教學(xué)實踐，具有一定的精度等級，使該考核平臺對于學(xué)生電子實踐能力提升有顯著的效果。學(xué)生可學(xué)習(xí)步進電機、伺服電機、變頻器等常見電機控制單元的控制原理和接線方法，也可進行伺服驅(qū)動器參數(shù)、變頻器參數(shù)、CNC參數(shù)等參數(shù)設(shè)置，另外本實訓(xùn)臺還可進行簡單編程和加工練習(xí)，具有一定的加工操作實訓(xùn)功能。同時，平臺有著良好的通用性、易用性以及可靠性。

參考文獻：

[1] 彭為，黃科，雷道仲.單片機典型系統(tǒng)設(shè)計實例精講[D].電子工業(yè)出版社，2006.