一种机床电气控制线路安装与故障检修模拟训练装置

摘要

本发明公开了一种机床电气控制线路安装与故障检修模拟训练装置，包括依次相连的机床控制台、机床电气控制柜、控制组件、上位机以及显示组件，所述机床控制台包括一个以上的控制开关，所述控制组件包括用于检测所述机床电气控制柜中电气线路电压的电压检测组件，所述控制组件根据所述电压检测组件的电压信号判断驱动电机的运行状态并发送相应的显示信号至上位机通过显示组件显示相对应的机床机械部件的工作状态。本发明具有结构简单、操作简便、成本低、教学效果好等优点。

说明书

技术领域

本发明主要涉及教学设备技术领域，特指一种机床电气控制线路安装与故障检修模拟训练装置。

背景技术

目前来说，电气控制技术在各类自动控制系统中应用非常广泛。在广大大中专院校和各类技能培训机构中，电气相关类专业普遍开设了机床电气控制线路安装和故障检修相关课程，而故障检修又是一项重实践的技能，其中典型线路的安装和故障检修的实验、实训则是必不可少的实践环节。由于目前市场上机床种类繁多、价格较高、体积较大，基于真实机床的实验实训设施的建设成本较高，因此，机床电气控制线路安装和故障检修相关技术的配套实验实践训练设备的研发显得尤为重要。

目前，国内机床电气控制线路安装和故障检修实验、实训室大多采用机械与电气分离的方法来训练学生的实践技能，即把机床中的电气部分单独提出来，忽略机床的机械部分，将机床控制线路故障检修转化成普通电动机控制的检修，在较少的设备要求和较低成本的情况下给学生提供实践条件。显然，这种机械与电气分离的办法有它严重的缺陷，在机床电气控制故障检修时将机床的机械结构忽略掉，学生面对的只是普通电动机的各种控制环节，而不是机床这个整体，无法体现机床电气控制故障检修的综合性，而且，采用此种方法训练时，学生的现场感缺失，训练较抽象，学生看到的现象只是电动机的转动，而不是机床机械部件的动作，同时，由于缺失了机械部分，部分与机床机械动作相关的故障无法通过直观的故障现象来表达，学生在前期的故障诊断上得不到相应的训练。如若采用真实机床进行故障诊断训练，在一定教学资源的投入下，势必造成训练设备少而学生多的情况，将更严重影响教学效果。

综上所述，目前机床电气控制线路安装和故障检修的实践环节无论是采用单电气控制的训练还是采用真实机床来综合训练，都将给学生的实践技能训练带来不利，教学实践过程中，迫切需要有一种能兼顾教学效果和资源投入的装置来改善该困境。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、操作简便、成本低、教学效果好的机床电气控制线路安装与故障检修模拟训练装置。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种机床电气控制线路安装与故障检修模拟训练装置，包括依次相连的机床控制台、机床电气控制柜、控制组件、上位机以及显示组件，所述机床控制台包括一个以上的控制开关，所述控制组件包括用于检测所述机床电气控制柜中电气线路电压的电压检测组件，所述控制组件根据所述电压检测组件的电压信号判断驱动电机的运行状态并发送相应的显示信号至上位机通过显示组件显示相对应的机床机械部件的工作状态。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述机床控制柜包括柜体，所述柜体包括并排设置的底板和面板，所述底板上安装有电气器件，所述面板上设置有与所述电气器件相连的接线端子，所述电气器件与所述接线端子之间串联有开关组件，所述开关组件与所述控制组件相连。

所述接线端子处均设置有相对应的工作状态指示灯，所述工作状态指示灯与所述控制组件相连。

所述面板上与所述底板上各电气器件相对应的位置上开设有观察孔。

所述控制组件与接线端子相连并检测各接线端子的电压信号。

所述控制开关包括按钮开关、旋转开关、转换开关和行程开关，所述按钮开关、旋钮开关、转换开关和行程开关均设置在所述机床控制台的台面上。

所述开关组件为固态继电器。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的机床电气控制线路安装与故障检修模拟训练装置减少了电动机、机床机械结构的投入，极大的节约了教学场地及资金投入，且能改善教学环境，减少噪音，降低能源消耗，节约教学成本，同时，由于整个系统没有电动机拖动的运动部件，教学中发生安全事故的几率大幅降低，教学环境得到极大的改善。

附图说明

图1为本发明的框架结构示意图。

图2为本发明中机床电气控制柜的结构示意图。

图3为本发明中开关组件的安装结构示意图。

图4为本发明的模拟训练流程图。

图中标号说明：1、机床控制台；2、机床电气控制柜；201、柜体；202、面板；203、接线端子；204、开关组件；205、线槽；206、观察窗；207、工作状态指示灯；208、电气器件；3、控制组件；4、上位机；5、显示组件。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图1至图4所示，本实施例的机床电气控制线路安装与故障检修模拟训练装置，包括依次相连的机床控制台1、机床电气控制柜2、控制组件3、上位机4以及显示组件5，机床控制台1包括一个以上的控制开关，控制组件3包括用于检测机床电气控制柜2中电气线路电压的电压检测组件，控制组件3根据电压检测组件的电压检测信号发送相应的显示信号至显示组件5以显示相对应的机床机械部件的工作状态。

本实施例中，机床控制柜包括柜体201，柜体201包括并排设置的底板和面板202，底板上安装有电气器件208，面板202上设置有与电气器件208相连的接线端子203，电气器件208与接线端子203之间串联有开关组件204，开关组件204与控制组件3相连。机床电气控制柜2由双层板构成，包括底板和面板202，各电气器件208(包括但不限于接触器、行程开关、按钮开关、各类继电器等)固定于底板之上，各电气器件208的端子均被引出置于面板202上的同名接线端子203上，且中间串接有一个由控制器控制通断的开关组件204(本实施例中为固态继电器)，用于故障点的设置，面板202置于底板上方，面板202在相应电气器件208的位置上开有观察窗206，使置于底板之上的各电气元件穿过面板202，以便操作者可以通过该观察窗206观察或者操作该电气器件208，面板202上布置有与各电气器件208相连接的接线端子203，并在各端子处标有该器件及各端口的符号，且在各端子处设置有一个用于接线指示的工作状态指示灯207(本实施例为多色LED指示灯)，另外面板202上布置有线槽205，用于导线的布线。

本实施例中，控制组件3与接线端子203相连并检测各接线端子203的电压信号。

本实施例中，控制开关包括按钮开关、旋转开关、转换开关和行程开关，按钮开关、旋钮开关、转换开关和行程开关均设置在机床控制台1的台面上。

本实施例中，开关组件204为固态继电器，控制组件3为控制器(单片机)，上位机4为计算机、显示组件5为显示屏。

若学生进行机床电气控制线路安装训练，则根据电路图和电气接线规则将机床控制台1上的电气器件208和机床电气控制柜2中的电气器件208用导线连接起来，控制器中的电压检测组件分别连接机床电气控制柜2的输出端子排中连接信号灯、照明灯、主轴电动机、冷却泵电动机、刀架快速移动电动机的端子。打开计算机中模拟显示软件并选择对应机床型号后，程序将该型机床的三维模型显示在大屏幕显示器中，在界面中点击“开始”按钮后，程序通过控制器不断检测机床电气控制柜2的接线端子203的电压，程序处于电压监测状态。学生操作机床控制台1的控制开关，使电气控制柜中的相应电气元件动作，从而通过接触器控制主电路的通断，若接线端子203电压正常，则在显示屏的场景中点亮信号灯，若不正常，则场景中该灯红色闪烁；若照明灯端子电压正常，则在场景中点亮照明灯，若不正常，则场景中该灯红色闪烁；若主轴电动机端子电压正常，且是正转接触器吸合(控制器通过该接触器的辅助触点的通断进行判断)，则图形引擎驱动主轴三维模型正向旋转，如是反转接触器吸合，则图形引擎驱动主轴三维模型反向旋转，同时，播放主轴正常旋转的声音文件，若电压不正常(无电压、缺相等)，界面给出错误提示；若冷却泵电动机端子电压正常，则图形引擎产生冷却液注入效果；若不正常，则界面给出错误提示；若刀架快速移动电动机端子电压正常，则图形引擎驱动刀架三维模型快速移动，若不正常，则界面给出错误提示，如此循环，图形引擎根据控制器读取的机床电气控制柜2接线端子203的电压信息经过逻辑判断后驱动机床机构运动，从而完成机床电气控制线路安装的模拟训练。

若学生进行机床电气控制线路故障检修训练，则教师课前根据普通车床电气控制线路将机床控制台1上的电气器件208和机床电气控制柜2中的电气器件208用导线连接起来，并检查确保接线正确。学生训练前，教师先通过软件根据常见故障进行故障设置，软件读取故障设置点信息后，将数据传送至控制器，控制器控制故障点的固态继电器断开，学生启动系统，由于控制线路被设置了故障，因此，机床将处于故障运行状态，软件根据检测到的端子电压信息，依据上述步骤，在大屏幕显示器中演示机床故障运行状态，其中包括了故障现象，并播放故障现象声音文件。学生依据通过大屏幕观察到的故障现象以及对机床电气控制线路的测量判断出故障点，然后再在显示界面上点击输入故障点信息，若判断正确，则程序通过控制器将之前断开的固态继电器闭合，机床电气控制线路恢复正常，程序检测到正常的电压信号后，虚拟机床恢复正常运行，学生完成故障排除训练。在排查过程中，若学生无法查出设置的故障点，则可通过软件故障提示功能来获取故障所在位置，具体做法为：软件得到故障提示指令后，给控制器发送故障提示指令，控制器点亮故障点两端的工作状态指示灯207(LED灯)进行故障提示。

本系统并不局限于普通车床，只要调用不同的模型，本系统可以实现包括万能铣床、平面磨床、摇臂钻床、卧式镗床、龙门刨床等机床的电气控制线路的安装和故障检修训练；本系统也可以实现对机床电气控制线路的安装和故障检修的考核。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。