PLC的維修電工故障排（pái）查考核實訓裝置智能化（huà）改（gǎi）造（zào）
在當代電力技術飛速發展的前進（jìn）浪潮下（xià），電力應用在國民生產、生活當中起到（dào）越來越明顯的作用（yòng），這也造（zào）成電工技術類人才供不應求，因此電工類（lèi）教（jiāo）學規模不（bú）斷擴大，專業實訓設備的重要性日益顯現。同時，實踐教學是衡量職（zhí）業院校發展水平的重要指標，各所院校非常重視，但受限於院校（xiào）的資金、場地等因素，實訓設備通常無（wú）法及時得到更新換代，目（mù）前大多數職業院校所使用的電工設備是20世紀90年代遺留的。傳統實（shí）訓設備（bèi）雖然具有故障率低、研製簡單的優點，但由（yóu）於設備落後（hòu）、人性化考慮不足，導致（zhì）在實踐教學（xué）和技能鑒定過程中（zhōng）設備陳舊、操作性差、功能單一的問題日益嚴重。以廣東環境保護工程職業學院的維修電（diàn）工故障排查考核（hé）實訓裝置為例，如圖（tú）1所（suǒ）示，就存在（zài）不少缺陷：1.采（cǎi）用簡單的船型開關設置故障，操作設置不科學，不夠人性化、智能化；2.設（shè）備陳舊，嚴重製約著該項目的實訓高效性，影響教（jiāo）師的日常授課（kè），不利於學生快（kuài）速掌握維修技能；3.傳統設備不能有效防止該項目考核時學生的作弊行（háng）為；4.傳統設備（bèi）不便於技（jì）能競賽和鑒定的故障設置和評分工作開展；5.設備智能化不足，功能單一，後期可擴展性不強。
據考察，現階段部分職業院校自行研製維（wéi）修（xiū）電工實訓設備，也（yě）存在設（shè）計簡單、功能單一的問題。而部分職業院校直接采購教學儀器設備生產商的產品，其中資金較為（wéi）充足的職業院（yuàn）校裝備了高端產（chǎn）品，包（bāo）含（hán）了（le）半實體仿真和物聯網功能，設備不僅功能強大，且智能化（huà）程度高，可直接用於教師機發布故障信息和結果鑒定，後期擴展性好，但價格高昂。
圖1 傳統維修電工故障排查考核實訓裝置
綜上所述，市場上不乏功能強大的優質設備（bèi），但也存在價格高昂或者（zhě）功能冗餘的現狀，同時直接采購進行（háng）更新換代，不僅（jǐn）造成原有設備的閑置浪費也（yě）未必適（shì）宜院校的實際教學情況。因此，對學院現有的實訓設備進行二次升級改造成為行（háng）之有效的應（yīng）對方案。
1、改（gǎi）造（zào）方案（àn）
以上述維修電工故障排查考核實訓裝置的升（shēng）級改造為例（lì），本文以其中（zhōng）“CA6140型臥式車床”的考核裝置（原電路有11個故障點）展開闡述。該套方案是將原有考核（hé）實訓裝（zhuāng）置上的（de）操作按鈕（niǔ）升級為HMI組態棒圖，故（gù）障設置開關替換為繼電器，並加裝可編程處理器（PLC），實現故障設置和故障判斷的邏輯控製，組成一套智能電氣控製係（xì）統，整體如圖2所示。係統同時具備練習模式和考核模式，其中考核模式具有賬戶管（guǎn）理（lǐ）功能和掉電記錄功能，有更好的操作性和保密性，便於開展故障排查綜合實訓和技（jì）能鑒定。
圖2 改造方案控製（zhì）係統框圖
圖3 硬件回路圖
2、控製係統設計
2.1硬件設計
2.1.1硬件回（huí）路圖
硬件回路圖（見圖（tú）3）可（kě）分為三塊：主回（huí）路、控製回路和控製（zhì）係統回路。其中主（zhǔ）回路和控製回路作為“CA6140型臥式車床”的考核背景電路（lù）不做改動（dòng）。控製係統回路中，考慮成本因素，PLC可選用三菱的FX3U-16MR，並選用數字量擴展模塊FX2N-8EYR增（zēng）加輸入輸出點，觸摸屏選用昆侖通泰TPC7062KS（TX）7寸觸摸屏。為處理PLC輸出口（kǒu）COM端共（gòng）用問題和（hé）避免PLC輸出口信號燈的提示作用，增加12個繼電器轉接：其中11個繼電器的常開常閉觸點替代原故障設置船型開關，同時PLC的故障設置信息輸出采用脈衝形（xíng）式，輸出後繼電器自鎖狀態，1個繼電器用於清除故障，解（jiě）除自鎖。
最後增加開關（guān）電源（yuán）完成觸摸屏和繼電器的供電。而PLC輸入口，可以預留作為故障碼的設置，通過檢測（cè）繼電器常閉觸（chù）點的狀態，檢測繼（jì）電器是否符（fú）合當前的程序控製。
圖4 維（wéi）修電工故障排查（chá）考核實訓裝置改造實物（wù）圖（tú）
2.1.2控製（zhì）係統實物圖
如上述回路，改造後的維修電工故障排查考核實訓裝置實物參考圖4。
2.2軟件設計
本考核實訓裝置電氣控製係統的軟件主要由歡迎界麵、練習模式、考核模式以及附加（jiā）功能四個模塊組成。
2.2.1歡迎界麵
開機為歡迎（yíng）界麵。可選擇進入“幫助（zhù）”“練習模式”和“考核模式”，如圖5，選擇後可啟動對（duì）應的模塊功能，其中“考核模式”的進入設置有（yǒu）賬戶權限。
圖5 歡迎（yíng）界（jiè）麵
2.2.2練（liàn）習模式
該模式可（kě）開展模擬考核，相關操作均沒有設置（zhì）權限，對所有使用者開放，主要用於教（jiāo）師日常教學或學生的練習。
在該模式（shì）下，教師/學生設置完（wán）故障點和獎罰分數（鎖（suǒ）定前可修改），提交後控製係統鎖定設置並輸出故障信息，如有修改需求可清（qīng）零（líng）設置。然後交給（gěi）考試判斷，考生判（pàn）斷電路後輸入答案（提交前可修改），提交後係（xì）統將鎖定選擇，給出分數，並提供（gòng）實際故障點用於與診（zhěn）斷結果對（duì）比。在練習過程，考生可隨時點開電路圖查看電路。練（liàn）習完畢，教師/學生可複位重（chóng）新開始。流程如圖6展示。
圖6 練習模式流程
圖7 考核模式流程
2.2.3考核模式
考核模式主要（yào）用於技能鑒定。其特點是（shì）增設了（le）“賬戶（hù）權限”與“密碼管理”兩項功能，配合使用可防止考生在考核過程中作弊。同時設（shè）置有“倒計時”和“近三次答題情況記錄（lù）”功（gōng）能，用於（yú）考（kǎo）核限時提醒和成績記錄。
該模式下，隻有教師（考評員）/管理員可以登錄，登錄需驗證（zhèng）密碼。部分按鈕的操作亦需要密碼驗證（zhèng）。不同的賬戶登錄，需要驗證不同的密碼。其中管理員賬號還具有修（xiū）改密碼（mǎ）權限。其餘（yú）操作與練習模式基本一致。流程如圖（tú）7展示。
2.2.4賬號管理功能
為了應對綜合實訓與技能鑒定兩種不同場合的實（shí）際使用情況，考核模式的操作權限（xiàn）設置（zhì）“教師（考評（píng）員）”與“管理員”兩種不同的用戶（hù）組，分別對應不同（tóng）的密碼。其中對故障（zhàng）設置（zhì）、故障判斷、係統設置和返回功能的操作權限對（duì）兩個用戶組均（jun1）開放。其中修改密碼權限僅對“管理員”用戶組開放，且“管理員”用戶組不僅能修改本組操作密碼，亦能修改“教師”用戶組的密（mì）碼，避免教師間修（xiū）改密（mì）碼缺（quē）乏溝通或者學生掌握密碼後隨意修改導致密（mì）碼丟失。
2.2.5掉電記（jì）錄功能
為應對在考證操作過程中（zhōng），因斷電或死機等意外情況導致故障信息或成績丟失，設（shè）備的使用過程的重要數據，包括當前操作畫麵、賬戶信息、操作（zuò）密碼、故障（zhàng）設置信息、故障判斷（duàn）信（xìn）息、倒計時和近三次答題情況記錄均具備掉電保持功能，重新送電後，可（kě）恢複至斷電時刻的狀態。
圖8 歡迎界麵和幫助界麵（miàn）
圖9 練習模（mó）式（shì）界麵
圖10 考核模式（shì）界麵
2.3組態界麵設計
組態（tài）界麵可分（fèn）為歡迎、幫助、練習模式和考核模式四個界麵。具體可參考（kǎo）圖8至圖10。
3、改造效果
改造後的設備，很好地提升（shēng）了維（wéi）修（xiū）電工故障排查考核實訓裝置的智能化水平，在故障設置和故障排除過程中（zhōng），都更為簡單易用。實踐教學開（kāi）展不僅提高了教學效果，也大大提升（shēng）了技（jì）能鑒（jiàn）定的開展效率，同時通（tōng）過新設備，教師對學生技能掌握評價的準確性更好。
然而，在實際應用過（guò）程，也（yě）發現（xiàn）了改造後的設備在（zài）人性化方麵仍然具（jù）有不少提升空（kōng）間，如不具（jù）備物聯網（wǎng）功能，無法在上位機實現考題的統一發布和學生答卷的統一回收評（píng）分，需要在考核（hé）階段對設備（bèi）逐台設置；同時（shí），在故障設置過程，沒有開發對應的“一鍵隨機設故”功能，需要逐個故障點進行設置（zhì），不夠保（bǎo）密高效（xiào）。
4、結論
實踐證明，本論文所闡述的基於現有的維修電工故障排查考核實訓裝置（zhì）通過增設“可編程控製器+人機界麵”組（zǔ）成的電氣控製係統的智能化改造方案，對於提升實踐教學質量具有重要意義：
第一，改善學生實習實訓的環境。改造後的設備（bèi），能明顯提升設備的性能，在操（cāo）作（zuò）上更為人性化和智能（néng）化，使得綜合實訓和（hé）技能鑒定的開展更為高效合理。
第二，提升學校技能鑒定和（hé）社會培訓質量。改造後的設備，更（gèng）符合（hé）電（diàn）工國家職業標準與技能等級考核需求，能夠滿足職業院校開展從維修電工初級（jí）工到高級工培訓及考證（zhèng）的需求（qiú），並且（qiě）更（gèng）為接近實際維修過程，能提高（gāo）技能鑒定社會培訓質量和效率（lǜ）。
第三，加強教師理論研究水平。在智能化改造過程中，需要學校教（jiāo）師綜合院校（xiào）實（shí）際情況，收集師生各（gè）方麵需求，確定裝置應具備的功能，以及實現功能的（de）軟硬件（jiàn）架構（gòu）和方案，最後進行（háng）設計、改造和調試，在這過程中（zhōng），有助於增強教師的理論及實踐能力。
第四，推動職業院校實踐教學改革。實訓設備的改造順應職業院校課程改革的浪潮，不僅滿足職業院校電氣（qì）技術專業（yè）學生的實訓（xùn）和鑒定需求，也進而推動職業院校在實（shí）踐教學（xué）方麵的改革。同時實現陳（chén）舊設備的（de）二次利用，提高設備利用率，符合當下環保的辦學（xué）理（lǐ）念。
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