黃偉強

摘 要：本文主要介紹了WIFI控制的線路故障模擬系統(tǒng)。在智能手機上運行WIFI控制軟件，通過WIFI連接到故障模擬系統(tǒng)，無線設(shè)置或解除線路模擬故障，為電氣線路檢修等課程教學提供一種新穎的教學設(shè)備。

關(guān)鍵詞：WIFI控制電氣線路 故障模擬

電氣線路檢修是訓練學生分析線路原理、查找線路故障、解決線路問題的一門課程。由于缺乏教學設(shè)備或設(shè)置線路故障麻煩等原因，導致實操教學效果不佳。因此，筆者研發(fā)了該系統(tǒng)，其可以通過智能手機或鍵盤對系統(tǒng)進行控制，模擬線路的短路、斷路和接觸電阻過大的故障。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)在待檢修線路上快速設(shè)置或解除線路故障的目的，避免對線路實物進行反復拆卸或人工設(shè)置故障，從而使電氣線路檢修課程的實操教學變得更加便捷。

一、總體方案

系統(tǒng)由16路故障模擬單元、單片機控制單元、鍵盤、WIFI無線傳輸模塊以及WIFI控制軟件組成如圖1所示，單片機接收來自WIFI模塊或鍵盤的控制命令，并將故障設(shè)置信息傳送給故障模擬單元；WIFI控制軟件通過手機與WIFI模塊連接，WIFI模塊與單片機連接，實現(xiàn)WIFI控制軟件設(shè)置故障和顯示故障狀態(tài)的目的。

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計

1.故障模擬單元

系統(tǒng)的每路故障模擬單元都由繼電器J1、繼電器J2、電阻R1等元件組成，如圖2所示。故障模擬接線端子連接待檢修的電氣線路，當繼電器J1和繼電器J2都處于失電狀態(tài)時，該單元是處于短路狀態(tài)；當繼電器J1或繼電器J2處于失電狀態(tài)時，該單元是處于斷路狀態(tài)；當繼電器J1和繼電器J2都處于得電狀態(tài)時，該單元是處于接觸電阻過大狀態(tài)。

2.控制單元

系統(tǒng)采用STC15F2K60S2單片機作為控制單元。單片機的P3.2和P3.3連接標準鍵盤，負責接收鍵盤輸入的控制命令；單片機的串口2連接WIFI模塊，負責與WIFI建立數(shù)據(jù)通信；單片機的其余32個通用IO口經(jīng)光耦隔離后驅(qū)動故障模擬單元的繼電器，每2個IO口負責控制一路故障模擬單元。

3.WIFI模塊

該系統(tǒng)采用的是ESP8266串口WIFI 無線模塊，其運行在AP模式下，用戶手機通過WIFI功能連接該無線接入點。該WIFI模塊通過LWIP協(xié)議與手機上的WIFI控制軟件實行數(shù)據(jù)傳輸，通過AT指令與單片機實行數(shù)據(jù)傳輸，從而實現(xiàn)從手機的WIFI控制軟件到單片機的數(shù)據(jù)透明傳輸功能。

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計

單片機軟件包括初始化、密碼確認、建立WIFI通信、鍵盤掃描、更新信息、故障設(shè)置、刷新輸出等內(nèi)容。手機WIFI控制軟件包括了WIFI初始化、密碼確認、建立連接、讀取信息、故障設(shè)置、接收和發(fā)送數(shù)據(jù)等內(nèi)容。單片機軟件和手機軟件流程圖如圖3所示。

四、使用效果

以“啟動、停止控制線路”的故障模擬為例，如圖4所示，通過手機軟件或鍵盤設(shè)置短路故障（BC點）、斷路故障（FG點）、接觸電阻過大故障（ED點）。故障原因及現(xiàn)象如下，BC點短路，按停止按鈕SB2無法讓線路停止工作；FG點斷路，按SB1啟動按鈕卻無法讓KM自鎖；ED點接觸電阻過大，會讓停止指示燈變暗。學生根據(jù)故障現(xiàn)象和線路工作原理，利用萬用表進行檢修。學生找出一個故障點，告訴教師，教師即可通過手機軟件或鍵盤解除該故障點，直到該控制線路恢復正常的功能為止。該線路故障模擬系統(tǒng)具有故障設(shè)置直觀、操作方便、通用性強、擴展性能好等優(yōu)點。在教學實踐中表明，該系統(tǒng)可以避免反復拆裝而導致?lián)p壞設(shè)備、模擬效果好、教學效果好。

（作者單位：廣州市公用事業(yè)技師學院）