趙 群渤海船舶職業(yè)學(xué)院　遼寧葫蘆島　125205

智能電氣控制電路考核系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計

趙 群
渤海船舶職業(yè)學(xué)院遼寧葫蘆島125205

介紹了利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與單片機技術(shù)組成一種通用型電氣控制電路考試系統(tǒng)，該考試系統(tǒng)可以自動生成試題，并進行自行考試與評分過程，具有智能化程度高、公正度強、實用性廣等特點。

智能；考核；電氣控制

隨著社會發(fā)展，現(xiàn)代職業(yè)教育模式也隨之改變，傳統(tǒng)的講授方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在職業(yè)教育的要求。以維修電工職業(yè)教育為例，傳統(tǒng)教育是以教師講授，學(xué)生實訓(xùn)的模式進行學(xué)習(xí)。但在現(xiàn)代社會轉(zhuǎn)型期，國家對職業(yè)教育模式賦予了新的教學(xué)方式，即項目導(dǎo)向式一體化教學(xué)模式為主導(dǎo)的方式。尤其在對學(xué)生技能考核方式的改變，要求避免傳統(tǒng)考核模式下造成的人為因素，使考核公平化、標(biāo)準(zhǔn)化。在這種情況下就需要一種可以進行客觀的評價考核平臺，這一點在很多學(xué)科已經(jīng)體現(xiàn)，例如駕照考試、英語等級考試等，基本是利用計算機進行網(wǎng)絡(luò)化考核方式，其實對于維修電工、電氣控制考核也可以利用這種方式。

1　系統(tǒng)原理及組成

近些年，教育類實訓(xùn)儀器設(shè)備層出不窮，基于網(wǎng)絡(luò)化考核系統(tǒng)也趨于成熟。在維修電工技能培訓(xùn)實訓(xùn)中已經(jīng)出現(xiàn)了基于網(wǎng)絡(luò)化的考核系統(tǒng)與儀器設(shè)備。這種系統(tǒng)是以網(wǎng)絡(luò)傳輸紐帶，將系統(tǒng)中管理、執(zhí)行、設(shè)備三部分進行集散式控制(如圖1所示)。管理部分是系統(tǒng)的主腦，可將儀器設(shè)備部分信息通過執(zhí)行層收集、處理，并對儀器設(shè)備、執(zhí)行部分進行控制處理。儀器設(shè)備部分是與實訓(xùn)操作者進行人機交換的接口，是實訓(xùn)者的主要操作判斷界面。執(zhí)行部分是對儀器設(shè)備進行控制和接受設(shè)備傳輸?shù)男畔?，是儀器設(shè)備與管理部分連接的紐帶。

圖1　工作原理層次圖

如果將整個系統(tǒng)細(xì)化，智能電氣控制電路考核系統(tǒng)三大部件組成，分別是上位機(計算機)、答題器、電氣控制電路盤。通過網(wǎng)絡(luò)連接可由一臺或多臺上位機控制多臺答題器，而每臺答題器可以控制一臺電氣控制電路盤，如圖2所示。實踐證明，網(wǎng)線式網(wǎng)絡(luò)在使用中經(jīng)常出現(xiàn)連接不穩(wěn)問題，且網(wǎng)線在布線時受到環(huán)境影響嚴(yán)重，進行網(wǎng)絡(luò)修復(fù)時費時費力，故本系統(tǒng)采用無線網(wǎng)絡(luò)。本系統(tǒng)不僅網(wǎng)絡(luò)接口不受路由端口數(shù)量影響，而且由上位機連接也更為靈活，可以實現(xiàn)移動式控制，方便以后移動終端的介入。教師在上位機上設(shè)置故障點，形成試卷形式，并通過無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)送到答題器上，通過答題器控制電氣控制電路盤產(chǎn)生故障現(xiàn)象。答題器與電氣控制電路盤采用繼電器控制連接，可以利用單片機組成答題器運算核心，通過端口控制小型繼電器對電氣控制電路中某個點進行通斷控制，模擬電氣控制電路故障點。學(xué)生通過檢測將判斷出故障結(jié)果，并將結(jié)果輸入答題器，答題器具有故障點自動恢復(fù)功能，如果故障排除將給予提示及消除故障數(shù)量。當(dāng)學(xué)生答完試題并按交卷按鈕后，上位機會統(tǒng)計正確量進行評分。

本裝置可以實現(xiàn)電氣控制電路實訓(xùn)與考核教學(xué)中。通過對電氣控制電路盤的擴展可以模擬各種機床電路實訓(xùn)與考核。并可以在維修電工電氣控制技能培訓(xùn)與考核中使用。通過實踐操作可加強學(xué)生對電氣控制電路的理解，增強學(xué)生實際的動手能力，培養(yǎng)學(xué)生在實際工作中對電氣控制電路故障排除方式方法的技能。并且可以做到在考核過程中科學(xué)、合理、公正等人為考核無法達到的標(biāo)準(zhǔn)，可以作為各類職業(yè)院校與鑒定機構(gòu)使用的理想設(shè)備。

圖2　系統(tǒng)組成圖

2　系統(tǒng)特點

本系統(tǒng)采用三相四線交流電源，并且設(shè)備外殼可靠接地。每臺實訓(xùn)考核裝置上單獨設(shè)置保護裝置，避免學(xué)生誤操作引起的設(shè)備損壞與人身安全。

電氣控制線路元件采用知名品牌，保證使用的可靠性與穩(wěn)定性。并都裝在電路盤上方便觀察與更換。并可以通過重新布局與設(shè)計，便于對不同功能電氣控制電路進行擴展開發(fā)新的實訓(xùn)內(nèi)容。為了避免學(xué)生在實訓(xùn)過程中出現(xiàn)觸電現(xiàn)象，在電氣控制器件上層覆蓋一層亞克力透明板，板上留有測量孔，便于學(xué)生測試與排除故障。實訓(xùn)用電機采用低功率小型電機，減小帶載量，并保護學(xué)生不被傷害。對于無須測量的導(dǎo)線與端子放置在電路盤的后側(cè)，以免學(xué)生觸碰。

答題器采用單片機控制系統(tǒng)，其與上位機通過無線通信，減少網(wǎng)線連接時故障率。每個答題器內(nèi)部可以控制30個小型繼電器，模擬設(shè)備故障點的出現(xiàn)，故障點可以是斷路式，也可以是短路式，基本滿足故障數(shù)量需要。由于單片機控制，對單片可以通過竄口修改內(nèi)部程序，達到答題器適用性高，通用性強等特點。

所有故障點控制全部由上位機完成，并通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸，可以自行對學(xué)生答題結(jié)果進行統(tǒng)計、記錄、成績輸出。它具有智能化程度高、公正度高、綜合程度高、實用性強等特點。

3　軟件

考試系統(tǒng)軟件安裝簡單，使用方便快捷。主要由試題編輯、設(shè)備編輯、考核評分幾部分組成。試卷編輯主要是對電氣控制電路盤上可能出現(xiàn)的故障點進行編輯，以電氣控制電路盤上各個接線點為標(biāo)記，兩個接線點可以標(biāo)注一根線的方法定義故障點。在答題時只要在答題器上輸入故障線路兩端接線點值就可以完成故障點排除，如果故障點排除正確，軟件恢復(fù)故障點。設(shè)備編輯主要是為了使整個系統(tǒng)具有通用型，強制定義設(shè)備型號，保證在對不同電氣控制線路故障排除時能正常使用。例如，該考試系統(tǒng)可以進行銑床控制線路故障實訓(xùn)與鏜床控制線路故障實訓(xùn)?？己嗽u分是利用軟件進行對故障排除過程進行打分，并可將成績以班級形式體現(xiàn)，最終打印提交。

總體來說，先對軟件進行初始化，教師可以通過上位機進行故障點設(shè)置，即試題編輯。然后通過無線網(wǎng)絡(luò)將試題分發(fā)給各個答題器，并開始計時考試。學(xué)生進行故障排查，并將結(jié)果通過答題器解答。如果故障點排除正確，該故障點被排除，給定分?jǐn)?shù)，否則將對出現(xiàn)錯誤提示及扣分。直到所有故障點排除或時間到時結(jié)束答題并提交所有答題器信息。最后上位機將答題器傳輸來的信息進行綜合評分，并匯總給出所有學(xué)生成績。軟件運行方式如圖3所示。

圖3　軟件運行系統(tǒng)圖

4　結(jié)束語

隨著社會轉(zhuǎn)型，職業(yè)教育不斷改革，新型實訓(xùn)設(shè)備層出不窮，它符合了現(xiàn)代職業(yè)教育的需求，滿足了學(xué)生對實踐式教學(xué)的渴望。該考試系統(tǒng)在通用性、公正性方面尤為突出，在新時期職業(yè)教育教學(xué)中得到良好的驗證。為學(xué)生的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供了一個良好的實踐平臺，并在新時期實訓(xùn)內(nèi)容和實訓(xùn)考核教學(xué)方式方面做了探索性的改革。

[1] 李曉寧.現(xiàn)代電氣控制綜合實驗系統(tǒng)設(shè)計[J].實驗技術(shù)與管理，2007(2):64-66，71.

[2] 孟祥增.基于網(wǎng)絡(luò)的電子實驗報告管理系統(tǒng)[J].實驗技術(shù)與管理，2007(4):66-68.

[3] 趙志國，馮建武.利用VB實現(xiàn)PC機與多單片機通訊[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2001(2):55-56，60.

[4] 張迎輝，阮友德.現(xiàn)代電工技術(shù)實訓(xùn)教學(xué)體系的建設(shè)[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2006(6):15-16.

[5] 吳瑞東.職業(yè)學(xué)校考試考核體系改革的探索[J].職業(yè)技術(shù)教育，2005，26(29):24-25.

[6] 郭夙.以職業(yè)培訓(xùn)促進人才開發(fā)[J].包鋼科技，2005(S1):96-98.

[7] 李春生.淺析煙草設(shè)備電氣控制常見問題與對策[J].黑龍江科技信息，2013(19):35.

[8] 祝學(xué)昌.淺談高等職業(yè)院校電氣控制課程實踐教學(xué)[J].科技信息，2012(19):275-328.

[9] 張巖峰.西門子P L C在電氣控制中的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2013(5):99-101.

[10] 王彩鳳.現(xiàn)代電氣控制綜合實驗系統(tǒng)設(shè)計[J].科技致富向?qū)В?012(17):139.

[11] 趙亞范.電氣控制實驗室管理模式研究與實踐[J].實驗室科學(xué)，2013，16(1):140-142.

[12] 宋振強.淺談電氣控制基本操作技能訓(xùn)練的幾個環(huán)節(jié)[J].科技信息(學(xué)術(shù)研究)，2008(21):126-127.

The Design and Development of Intelligent Electric Control Assessment System

Zhao Qun
BoHai Shipbuilding Vocational College， Huludao， 125003， China

The composition of a general electric control circuit test system by using network technology and single-chipmicrocomputer technology，the test system can automatically generate test，and scores，the system has the characteristics of high intelligence，justice of strong，wide practicability etc..

intelligent； examination； electrical control

2014-12-11

趙群，碩士，講師，技師。