(廣西理工職業(yè)技術(shù)學(xué)校，廣西 南寧 530031)

0 引言

M7120型平面磨床是磨削工件平面或成型表面的以使其可達(dá)到要求的平整度一類磨床，具有廣泛的應(yīng)用。作為電工技術(shù)人員，掌握M7120型平面磨床的操作使用、維修維護(hù)、故障排除等很有必要。作為一個(gè)在校的學(xué)習(xí)電工技能的學(xué)生，掌握M7120型平面磨床的操作使用、維修維護(hù)、故障排除是電工職業(yè)資格證的要求。然而，M7120型平面磨床設(shè)備不足，難以設(shè)置故障讓學(xué)生訓(xùn)練，導(dǎo)致學(xué)生的設(shè)備維修或故障排除能力差。本文設(shè)計(jì)的模擬排故系統(tǒng)可以很好的解決這一問題。

1 基于STM32控制的M7120型平面磨床模擬排故系統(tǒng)的組成

基于STM32控制的M7120型平面磨床模擬排故系統(tǒng)組成框圖如圖1所示，主要包含主控制器系統(tǒng)、N個(gè)分控制系統(tǒng)、手機(jī)或平板電腦學(xué)生端、手機(jī)或平板電腦教師端、云平臺、電源模塊。

圖1 模擬排故系統(tǒng)組成框圖

2 基于STM32控制的M7120型平面磨床模擬排故系統(tǒng)的設(shè)計(jì)說明

2.1 N個(gè)分控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

每一塊模擬排故板有1個(gè)分控制系統(tǒng)，N個(gè)分控制系統(tǒng)代表有N塊模擬排故板。如圖2所示為M7120型平面磨床電路原理圖，實(shí)物中將M7120型平面磨床模擬排故板接成繼電器控制電路，其他機(jī)械結(jié)構(gòu)沒有在里面。在M7120型平面磨床模擬排故板實(shí)物中，可將M1、M2、M3、M4分別用三只AC220V的燈接成Y型來代替。下面主要對模擬排故系統(tǒng)進(jìn)行分析。

圖2 M7120型平面磨床電路原理圖

液壓泵電動機(jī)M1的控制、砂輪電動機(jī)M2和冷卻泵電動機(jī)M3的控制、砂輪升降電動機(jī)M4的控制、輔助電路和整流部分與實(shí)際的功能基本相同。不同的是充磁與去磁電路的設(shè)計(jì)。在此模擬排故板中，充磁與去磁用不同的回路來模擬，并通過H1、H2亮與滅分別代表充磁與去磁的功能，利于判斷充磁與去磁的狀態(tài)。

故障點(diǎn)設(shè)置為：W31、V21、0、7、11、17、21、26、24、25，可根據(jù)實(shí)際更換成別的故障。在此排故板中，設(shè)置的故障是線路斷開類型的，有兩種設(shè)置方式，第一種方式是通過10路單極的空氣開關(guān)來實(shí)現(xiàn)；第二種方式是通過STM32單片機(jī)控制10路繼電器的通斷來實(shí)現(xiàn)，兩種方式是并聯(lián)的。當(dāng)使用第一種方式空氣開關(guān)控制設(shè)置時(shí)，第二種方式繼電器控制不工作，繼電器工作在斷開位置；當(dāng)?shù)诙N方式繼電器設(shè)置時(shí)，第一種方式空氣開關(guān)控制不工作，空氣開關(guān)工作在斷開位置。

分控制系統(tǒng)由STM32控制器、NRF24L01+模塊、10路單極的空氣開關(guān)模塊、繼電器模塊、M7120型平面磨床模擬排故板組成。STM32控制器通過NRF24L01+模塊將數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)街骺刂葡到y(tǒng)。10路單極的空氣開關(guān)模塊和繼電器采用并聯(lián)的模式，用于通斷故障點(diǎn)。

2.2 主控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

主控制系統(tǒng)由STM32控制器、NRF24L01+模塊組成。STM32控制器通過NRF24L01+模塊與N個(gè)分控制系統(tǒng)進(jìn)行通信，通過網(wǎng)絡(luò)連接到云平臺、手機(jī)或平板電腦學(xué)生端、手機(jī)或平板電腦教師端?？刂破鞑捎肧TM32F103單片機(jī)，該單片機(jī)具有低功耗、高可靠性、處理速度快的特點(diǎn)， 32位Cortex-M3 CPU，供電電壓2.0至3.6 V，工作頻率72 MHz，適合本系統(tǒng)工作。

2.3 手機(jī)或平板電腦學(xué)生端設(shè)計(jì)

手機(jī)或平板電腦學(xué)生端用于學(xué)生答題，通過網(wǎng)絡(luò)連接到主控制系統(tǒng)，按開始答題，輸入排故板號、學(xué)號、故障號、按確定來操作。當(dāng)輸入故障點(diǎn)正確，按確定時(shí)，相應(yīng)的繼電器電路接通，故障排除。當(dāng)排除完故障，按提交，學(xué)生成績就出來了。這樣可方便學(xué)生知道自己排故考核這一項(xiàng)成績。

2.4 手機(jī)或平板電腦教師端設(shè)計(jì)

手機(jī)或平板電腦教師端用于教師設(shè)置各排故板的故障點(diǎn)，通過網(wǎng)絡(luò)連接到主控制系統(tǒng)。輸入板號、故障號，可設(shè)置故障。具有設(shè)置故障、成績統(tǒng)計(jì)、成績查詢、學(xué)生信息管理的功能。為方便對學(xué)生信息進(jìn)行錄入、成績導(dǎo)出，也可把電腦作為教師端，與手機(jī)或平板電腦具有同樣的功能。

2.5 云平臺

云平臺用于與主控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲，存儲系統(tǒng)運(yùn)行、使用中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)或錄入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。

2.6 電源模塊設(shè)計(jì)

電源模塊主要輸出直流3.3 V、5 V電壓，給分控制系統(tǒng)和主控制系統(tǒng)供電，通過整流、濾波和穩(wěn)壓來實(shí)現(xiàn)。

3 模擬排故系統(tǒng)故障分析與排除

因?yàn)楸鞠到y(tǒng)可設(shè)置的故障很多，所以只對本系統(tǒng)設(shè)置的部分故障進(jìn)行分析，提出排除故障的方法。

1)合上電源開關(guān)QS1，KA吸合，電源指示燈HL1亮。故障：如果KA不吸合，找0(VC～變壓器)、21(VC～FU4)、22(VC～FU5)、23((VC～FU8))、25(KA～FU8)號線；如果HL1不亮，則找W31、V21、L11、0(接觸器線圈KM1～變壓器)號線。

2)按SB8充磁按鈕，KM5線圈得電自鎖，充磁H1、指示燈HL5亮。故障：如果KM5線圈不得電，找17號(KM6常閉～KM5線圈)線；如果H1不亮，找充磁回路24(FU5～KM5主觸頭)、25(FU8～KM5主觸頭)、26(C～KM5主觸頭)號線。

3)按SB3液壓泵電動機(jī)起動按鈕，KM1線圈得電自鎖，M1(3盞燈亮)，HL2亮。故障：如果M1中有1盞燈不亮，出現(xiàn)缺相，則找L11(QS1～FU1)、U11(FU1～KM1主觸頭)；如果出現(xiàn)KM1線圈不自鎖，找4(SB2接線端子至KM1常開輔助觸頭)號線。

4)按SB5，KM2線圈得電自鎖，砂輪電動機(jī)M2、冷卻泵電動機(jī)M3同時(shí)工作，HL3亮。故障：如果KM2線圈不得電，找10號線；如果KM2線圈不自鎖，找7號線。

5)按SB6砂輪上升，KM3線圈點(diǎn)動，HL4相應(yīng)點(diǎn)亮，故障：如果KM3線圈不得電，找11號線。按SB7砂輪下降，KM4線圈點(diǎn)動，HL4相應(yīng)點(diǎn)亮，故障：如果KM4線圈不得電，找13號線。

6)按SB9停止充磁，KM5線圈失電，H1、HL5滅。

7)按SB10去磁，KM6線圈點(diǎn)動，H2、HL5點(diǎn)亮。故障：H2不亮，找去磁回路24(FU5-KM6主觸頭)、25(FU8-KM6主觸頭)、26(C-KM6主觸頭)號線。

8)斷開電源開關(guān)QS1，故障排除結(jié)束。

由于有些故障控制范圍較廣，會對整個(gè)系統(tǒng)造成影響，所以有些故障還要進(jìn)行綜合的故障分析。

4 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的基于STM32控制的M7120型平面磨床模擬排故系統(tǒng)，是在原來模擬排故板的基礎(chǔ)上，增加繼電器故障設(shè)置方式，具有兩種設(shè)置故障方式。通過主控制系統(tǒng)和分控制系統(tǒng)，依托手機(jī)或平板電腦學(xué)生端、手機(jī)或平板電腦教師端、云平臺，實(shí)現(xiàn)智能設(shè)置故障、智能答題、自動計(jì)算和統(tǒng)計(jì)成績，同時(shí)方便教師端設(shè)置故障，讓學(xué)生答題結(jié)束后就知道成績，提高了模擬排故的效率和效果，最終提高學(xué)生對M7120型平面磨床故障排除能力。