電氣控制線路故障排除訓(xùn)練考核系統(tǒng)的研制

胡永勝

摘 要：本文針對電工電氣控制系統(tǒng)故障分析排除技能培訓(xùn)難、生成難的問題，采用故障現(xiàn)象虛擬展現(xiàn)、故障分析虛實結(jié)合的思路，綜合運用數(shù)據(jù)采集、半實物仿真、人機(jī)交互和繼電控制技術(shù)，探討了如何研制一套“電氣控制線路故障排除訓(xùn)練考核系統(tǒng)”的技術(shù)方案。

關(guān)鍵詞：電氣控制；故障排除；技能培養(yǎng)；教學(xué)訓(xùn)練

一、研究背景

多年來，各企事業(yè)單位一直反映高素質(zhì)電工人才數(shù)量缺乏、培養(yǎng)困難、缺乏有效的培訓(xùn)手段和方法，職業(yè)技術(shù)院校在技能型人才電氣維護(hù)技能培養(yǎng)方面，同樣面臨著電氣控制系統(tǒng)故障分析排除技能培訓(xùn)難、生成難的問題，缺乏系統(tǒng)完善的技能訓(xùn)練體系。為提高電工技能訓(xùn)練與鑒定水平，改善電工技能訓(xùn)練與鑒定考核保障條件，本文探討如何研制一套基于實際電氣控制系統(tǒng)與設(shè)備運行狀態(tài)虛擬演示整合于一體的“電氣控制線路故障排除訓(xùn)練考核系統(tǒng)”技術(shù)方案。

二、研究內(nèi)容及技術(shù)方案

電氣控制線路故障排除訓(xùn)練考核系統(tǒng)主要由故障排除訓(xùn)練考核柜、配電柜、信號轉(zhuǎn)換柜、綜合管理平臺以及相應(yīng)的軟件組成，能夠?qū)崿F(xiàn)電氣設(shè)備常見控制線路的安裝調(diào)試、故障排除等訓(xùn)練考核。

工程施工中常用的裝備如小型攪拌站、行吊、電動葫蘆、風(fēng)機(jī)、水泵、通風(fēng)空調(diào)、鋼筋彎曲機(jī)等設(shè)備的電氣控制線路的安裝調(diào)試在訓(xùn)練考核柜上進(jìn)行實裝訓(xùn)練考核，而相應(yīng)設(shè)備的狀態(tài)、動作、故障現(xiàn)象則在電腦上通過虛擬形式展現(xiàn)，如圖1所示。

圖1 電氣控制線路故障排除訓(xùn)練考核功能圖

操作人員通過觀察虛擬故障現(xiàn)象進(jìn)行故障排除，故障排除狀態(tài)實時反饋到虛擬場景中，操作人員可以根據(jù)虛擬現(xiàn)象判斷故障情況，最終故障排除的成績將記入數(shù)據(jù)庫。不同設(shè)備同一類型的電氣控制線路可以在一個考核柜上進(jìn)行實裝訓(xùn)練，這樣，訓(xùn)練考核柜基本涵蓋了工程施工中常用的裝備的電氣控制線路。

配電柜用于為訓(xùn)練考核柜提供380V三相四線制電源，為信號轉(zhuǎn)換柜提供220V交流電與24V直流電，為操作管理平臺提供220V交流電。

訓(xùn)練考核柜采用標(biāo)準(zhǔn)配電柜改造，在外部接線方式上與實際裝備一致，但是在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計，能夠與信號轉(zhuǎn)換柜配合將操作人員的接線信息傳遞到操作管理平臺上，同時能夠接收上位機(jī)的控制信號，實現(xiàn)工作方式的切換并利用上位機(jī)實現(xiàn)故障的設(shè)置，內(nèi)部電氣設(shè)計原理見圖2。如果在故障排除模式下，信息采集卡接收上位機(jī)信號，除設(shè)置故障點外，輸出全部導(dǎo)通，當(dāng)外部接線后，信息采集卡檢測到相應(yīng)信號，同時將信號傳遞到上位機(jī)，上位機(jī)處理后控制信息采集卡輸出信號，進(jìn)而判斷故障排除數(shù)量，給出評判。

圖2 信息采集柜原理簡圖

信號轉(zhuǎn)換柜能與訓(xùn)練考核柜配合，一方面能夠采集外部接線狀態(tài)信息傳遞到操作管理平臺上，一方面能夠利用綜合管理平臺控制訓(xùn)練考核柜的狀態(tài)。

綜合管理平臺利用Unity3D技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，開發(fā)一套系統(tǒng)管理軟件，在軟件平臺上可以隨機(jī)選定線路、隨機(jī)設(shè)定故障，并將故障現(xiàn)象和設(shè)備運行狀況實時顯示在三維模型上，考核人員能夠根據(jù)三維模型的運行狀況判斷接線情況和故障排除情況，并能將技能考核結(jié)果自動錄入數(shù)據(jù)庫。

三、解決的主要問題

系統(tǒng)研制成功后，電工可以利用該訓(xùn)練考核系統(tǒng)完成電氣控制線路安裝調(diào)試和故障排除實裝訓(xùn)練和技能考核，有力支撐了電工電氣控制故障排除技能訓(xùn)練，實現(xiàn)電工職業(yè)技能培訓(xùn)的標(biāo)準(zhǔn)化，豐富電工培訓(xùn)手段、提高培訓(xùn)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]任清晨編著.《電氣控制柜設(shè)計與制作——結(jié)構(gòu)與工藝篇》，電子工業(yè)出版社.

[2]任清晨編著.《電氣控制柜設(shè)計與制作——電路篇》，電子工業(yè)出版社.