基于單片機(jī)系統(tǒng)的電氣控制線路接線故障診斷系統(tǒng)

1、基于單片機(jī)的電氣控制線路接線故障診斷系統(tǒng)鄭發(fā)泰(廣東建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系，廣東廣州510450)摘要：在電氣控制類課程的教學(xué)中，教師對(duì)學(xué)生接線情況的檢查和考評(píng)是一件很繁瑣的事，稍有不慎就會(huì)造成電氣事故。電氣控制線路接線故障診斷系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢查并提示學(xué)生接線所存在的問(wèn)題，自動(dòng)評(píng)分，具有禁止帶故障合閘通電、保證訓(xùn)練過(guò)程的人身安全和設(shè)備安全的功能。由此組成的智能化電氣控制實(shí)訓(xùn)室對(duì)提高技能訓(xùn)練和考評(píng)的效能有實(shí)際意義。關(guān)鍵詞：電機(jī)控常j線路；單

2、片機(jī)；故障診斷系統(tǒng)智能考評(píng)中圖分類號(hào)：TN9142文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1004—373X(2010)13—0156—03DiagnosisSystemforConnectionFaultofElectricalControlCircuitBasedonSingleChipMicrocomputerZHENGFa—tai(DepartmentofElectricalEngineering，GuangdongConstructionVo

3、cationalTechnologyInstitute。Gnangzhou510450，China)Abstract：Thecheckingandappraisalisacockamamiethingforteachersintheclassteachingonelectricalcontr01Theelectricalcontrolcircuitwiringfaultdiagnosissystemcanautomaticallyche

4、ckingandpromptingtheexistedwiringproblemsandmarkingautomaticallyItiscomposedofMCS51singlechipmicrocomputer，nodeswitchingmatrix，decodingcircuit，questionnumberidentificationcircuit，powersupplycontrollersandvoltageregulator

5、Theelectricalcontrolcircuitwiringfaultdiagnosissystemandintelligentelectricalcontroltrainingroomwithaccurate，fastandefficientperformance，whoincreasesteachingefiiciencyKeywords：motorcontrolcircuit；singlechipmicrocomputer#

6、faultdiagnosissystem；intelligentappraisal0引言1電氣控制線路接線故障診斷系統(tǒng)的組成在電氣控制類課程的教學(xué)中，常規(guī)的訓(xùn)練項(xiàng)目主要有三相異步電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)控制線路、連續(xù)運(yùn)行控制線路、正反轉(zhuǎn)控制線路、順啟逆停控制線路、降壓?jiǎn)?dòng)控制線路、接觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制線路的安裝、接線與調(diào)試等實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目[1]。在教學(xué)過(guò)程中，教師對(duì)學(xué)生訓(xùn)練結(jié)果的檢查和考評(píng)是一件很繁瑣的事，人工檢查效率低、安全性差，稍有不慎就會(huì)造成跳閘、

7、燒毀線路等電氣事故。電氣控制線路接線故障診斷系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢查學(xué)生接線所存在的問(wèn)題，并能提示接線故障的所在，禁止帶故障合閘通電試驗(yàn)，保證訓(xùn)練過(guò)程的人身安全和設(shè)備安全。另外，配合接線故障診斷系統(tǒng)管理計(jì)算機(jī)以及相應(yīng)的管理軟件，可組成智能化的電氣控制實(shí)訓(xùn)室，能夠方便快捷地對(duì)每個(gè)學(xué)生的接線情況自動(dòng)記錄、自動(dòng)檢查評(píng)分，使教師有更多的時(shí)間指導(dǎo)學(xué)生提高接線能力及排出故障的能力，從而提高教學(xué)效率和教學(xué)效果。收稿日期：2010—0209156電氣控制線路接

8、線板的正面排列著電氣控制線路所用的各種交流接觸器、繼電器、開(kāi)關(guān)按鈕和狀態(tài)指示燈等電器，供學(xué)生進(jìn)行接線、故障排除和通電試驗(yàn)等方面的訓(xùn)練，通電試驗(yàn)前的檢查過(guò)程則由電氣控制線路接線故障診斷系統(tǒng)替代教師自動(dòng)完成。電氣控制線路接線故障診斷系統(tǒng)的組成如圖l所示，該系統(tǒng)主要包括MCS51單片機(jī)‘刳、節(jié)點(diǎn)切換矩陣、譯碼電路、題號(hào)識(shí)別電路、電源控制器和穩(wěn)壓電路等部分。P35孽控制器4PO0P36a指，J、燈一POlP37E指m燈一PG2參斷按鈕——卜P0

9、35V■一穩(wěn)壓簟指示燈4P04電路12V—一^指示燈●一PO5是_芷按鈕IP06S指示鉑～Po7Pl。匝到匾麗●一P2；枉巫礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)1接nLP30切換P3P32矩陣rP35P33’號(hào)輸入』P36P34●LP37MCS5l圖1故障診斷系統(tǒng)組成框圖萬(wàn)方數(shù)據(jù)線樁與交流接觸器KM，的1號(hào)接線樁之間有無(wú)接線。只要把表1中的節(jié)點(diǎn)編碼依次由P2口發(fā)出，即可檢測(cè)01號(hào)節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)的接線情況。所以，通過(guò)節(jié)點(diǎn)切換矩陣可以檢測(cè)任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間有無(wú)接線，再把檢

10、測(cè)結(jié)果與正確接線的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)表進(jìn)行比較，即可得出錯(cuò)誤接線的位置，也可據(jù)此進(jìn)行評(píng)分。P32為節(jié)點(diǎn)切換矩陣的使能控制，當(dāng)檢測(cè)結(jié)束后，P32使節(jié)點(diǎn)切換矩陣無(wú)效，所有繼電器釋放，使故障檢測(cè)電路和電機(jī)控制線路完全隔離，不受電機(jī)控制線路通電試驗(yàn)的影響。23主從總線間有無(wú)接線的檢測(cè)原理從總線通過(guò)1kll電阻接地，單片機(jī)由P33向主總線發(fā)出1MHz的方波(10101010即AAH)，如果主從總線問(wèn)有導(dǎo)線連接，則P34讀取的數(shù)據(jù)也是AAH；如果主從總線間無(wú)

11、導(dǎo)線連接，則P34讀取的數(shù)據(jù)為ooH。若P34讀取的數(shù)據(jù)為其他值則說(shuō)明主從總線間有導(dǎo)線連接但接觸不良，將其標(biāo)記為FFH。所以從P34讀取的數(shù)據(jù)反映出連接在主從總線間的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的接線情況。例如檢測(cè)節(jié)點(diǎn)0111時(shí)，如果01節(jié)點(diǎn)和11節(jié)點(diǎn)之間有導(dǎo)線連接，則檢測(cè)結(jié)果為01llAAH；若無(wú)導(dǎo)線連接則檢測(cè)結(jié)果為011100H；若接觸不良則檢測(cè)結(jié)果為0111FFH。檢測(cè)結(jié)果發(fā)送給管理計(jì)算機(jī)，管理軟件用圖形方式還原接線板實(shí)際接線的情況并標(biāo)注出錯(cuò)誤所在。

12、24題號(hào)識(shí)別電路工作原理[6]每張題卡為一個(gè)訓(xùn)練項(xiàng)目，上面印著該項(xiàng)目的電氣控制原理圖及接線要求。每個(gè)訓(xùn)練項(xiàng)目的題卡有惟一的編號(hào)。題卡內(nèi)隱藏3個(gè)磁片，當(dāng)題卡插人接線板上的題卡框內(nèi)時(shí)，對(duì)應(yīng)磁片位置的干簧管動(dòng)作，將題卡編號(hào)輸入單片機(jī)的P35，P36，P37，單片機(jī)查找對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)表并以此為依據(jù)檢測(cè)接線是否正確。3接線故障診斷系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)電氣控制線路接線故障診斷系統(tǒng)的軟件分為單片機(jī)程序[73和計(jì)算機(jī)管理軟件r8]兩部分。單片機(jī)程序的主要功能

13、如下：(1)控制接線板的電源，有允許通電和禁止通電兩種狀態(tài)，通過(guò)相應(yīng)的指示燈作指引。只有診斷無(wú)故障才允許通電，其余時(shí)間禁止通電。(2)檢測(cè)題卡號(hào)，未插題卡時(shí)禁止通電，按下診斷按鈕時(shí)檢測(cè)所有節(jié)點(diǎn)的接線情況，有故障指示燈閃亮。已插題卡時(shí)檢測(cè)題卡號(hào)并查找對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)表，按下診斷按鈕時(shí)檢測(cè)所有節(jié)點(diǎn)的接線情況，將檢測(cè)結(jié)果與節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)表進(jìn)行比較，相符時(shí)點(diǎn)亮無(wú)故障指示燈，允許通電；不相符時(shí)點(diǎn)亮有故障指示燈，禁止通電。無(wú)論何時(shí)，】58當(dāng)檢測(cè)結(jié)束后均釋放

14、節(jié)點(diǎn)切換矩陣的所有繼電器并將其鎖定。(3)按下提交按鈕時(shí)，若還未診斷則先診斷，然后將接線板號(hào)、題卡號(hào)、診斷結(jié)果的數(shù)據(jù)發(fā)送給管理計(jì)算機(jī)。發(fā)送成功則點(diǎn)亮提交狀態(tài)指示燈，若接線板不在線或數(shù)據(jù)發(fā)送失敗則提交狀態(tài)指示燈閃亮。計(jì)算機(jī)管理軟件的主要功能如下：(1)班級(jí)、名單、實(shí)訓(xùn)成績(jī)管理。(2)實(shí)訓(xùn)板在線狀態(tài)指示、提交狀態(tài)指示、接線時(shí)間計(jì)時(shí)。(3)接收接線板提交的數(shù)據(jù)，顯示題卡號(hào)和正確的原理圖及接線圖，重現(xiàn)接線板實(shí)際的原理圖和接線圖，標(biāo)注錯(cuò)誤的接線。

15、(4)根據(jù)實(shí)際接線的錯(cuò)誤數(shù)量及錯(cuò)誤程度自動(dòng)評(píng)分，評(píng)分結(jié)果自動(dòng)錄入成績(jī)單。(5)技能鑒定考試時(shí)自動(dòng)發(fā)題(把考生抽取的題號(hào)自動(dòng)發(fā)送至接線板)，考試結(jié)束后控制接線板自動(dòng)進(jìn)行診斷并提交結(jié)果，生成考評(píng)成績(jī)。4智能化電氣控制實(shí)訓(xùn)室的構(gòu)成智能化電氣控制實(shí)訓(xùn)室由管理計(jì)算機(jī)(簡(jiǎn)稱教師機(jī))、學(xué)生實(shí)訓(xùn)臺(tái)組成，電氣控制線路接線板安裝在實(shí)訓(xùn)臺(tái)上，通過(guò)RS485總線與教師機(jī)聯(lián)網(wǎng)。電氣控制實(shí)訓(xùn)室的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[91如圖3所示。圖3智能化電氣控制實(shí)訓(xùn)室智能化電氣控制實(shí)

16、訓(xùn)室的使用有三種模式：基本訓(xùn)練時(shí)接線板可不聯(lián)網(wǎng)，學(xué)生接線后由接線故障診斷系統(tǒng)替代教師進(jìn)行檢查，有故障時(shí)學(xué)生自行檢測(cè)直至故障排除；綜合訓(xùn)練時(shí)接線板聯(lián)網(wǎng)，學(xué)生將結(jié)果提交給教師，有故障時(shí)由教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行排除，同時(shí)計(jì)時(shí)并評(píng)分；技能考評(píng)時(shí)接線板聯(lián)網(wǎng)，教師發(fā)題后開(kāi)始接線并計(jì)時(shí)，考試時(shí)間到，由教師機(jī)對(duì)還未提交的考生強(qiáng)制診斷并提交，及時(shí)打印、公布考評(píng)成績(jī)且能指出接線錯(cuò)誤所在及扣分情況，實(shí)現(xiàn)智能考評(píng)n引，確保技能考評(píng)的公平與公正。(下轉(zhuǎn)第164頁(yè))萬(wàn)方