一種可編程全電路動態(tài)電氣故障模擬裝置及其方法
【專利摘要】一種可編程全電路動態(tài)電氣故障模擬裝置及其方法，裝置包括可編程動態(tài)故障設(shè)置單元、練習(xí)柜接口單元以及練習(xí)柜，可編程動態(tài)故障設(shè)置單元由PLC系統(tǒng)、操作面板構(gòu)成；練習(xí)柜接口單元由可編程動態(tài)故障設(shè)置單元側(cè)接線端子、練習(xí)柜故障設(shè)置引出側(cè)接線端子和連接上述兩側(cè)接線端子的接口信號電纜構(gòu)成，可編程動態(tài)故障設(shè)置單元側(cè)接線端子與PLC系統(tǒng)的故障輸出端連接；練習(xí)柜故障設(shè)置引出側(cè)接線端子與練習(xí)柜連接。方法包括如下步驟：引出所有需要模擬故障點(diǎn)的連線，設(shè)定不同故障號，在操作面板上設(shè)置撥動與不同故障號相對應(yīng)的各個故障設(shè)置開關(guān)，控制PLC系統(tǒng)進(jìn)行故障輸出，最終實(shí)現(xiàn)各個故障的設(shè)置。本發(fā)明無需更改線路，方便靈活地在線進(jìn)行正常及故障狀態(tài)切換。
【專利說明】一種可編程全電路動態(tài)電氣故障模擬裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電氣故障培訓(xùn)領(lǐng)域，具體涉及一種可編程全電路動態(tài)電氣故障模擬裝 置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 工業(yè)自動化控制領(lǐng)域?qū)π聠T工的培訓(xùn)目前主要是通過現(xiàn)場施工實(shí)踐完成的。但 是，隨著企業(yè)建設(shè)的步伐加快，對施工企業(yè)的建設(shè)速度也提出了更高的要求：它不但要求施 工企業(yè)有更好的施工質(zhì)量，同時也要求施工企業(yè)有更快的建設(shè)速度。企業(yè)施工人員和設(shè)備 的流動越來越頻繁，此現(xiàn)象在冶建電氣安裝工程自動化調(diào)試專業(yè)中表現(xiàn)得尤其明顯。在這 種環(huán)境下，新員工在施工現(xiàn)場很難有更多的時間去思考碰到的問題和消化所學(xué)的知識，往 往需要經(jīng)過幾個工程的鍛煉才能較好地掌握電氣專業(yè)的調(diào)試技術(shù)。為適應(yīng)新的施工形勢， 根據(jù)實(shí)際需要，研發(fā)出一種可編程全電路動態(tài)電氣故障模擬方法和裝置，能夠模擬電氣安 裝施工現(xiàn)場電氣故障的實(shí)況，訓(xùn)練和考查員工故障分析判斷能力，強(qiáng)化員工技能培養(yǎng)，對提 高職工技能素質(zhì)，增強(qiáng)企業(yè)的整體競爭實(shí)力具有重要意義。
[0003]《鐵道通信信號》2005年01期的文章"電氣集中電路動態(tài)故障處理分析"，提到在 6502電氣集中設(shè)備的維護(hù)中，經(jīng)常遇到電路動態(tài)故障。隨著繼電器的動作，故障點(diǎn)隱藏，無 法像處理靜態(tài)故障那樣用電壓、電流法根據(jù)電路的動作層次找出故障點(diǎn)。尤其是信號開放 后又關(guān)閉的故障，通過觀察繼電器的動作順序很難判斷，造成長時間故障延時。但沒有涉及 到可編程全電路動態(tài)模擬施工現(xiàn)場電氣故障的方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種可編程全 電路動態(tài)電氣故障模擬裝置及其方法，動態(tài)模擬出各種施工現(xiàn)場可能遇到的各種故障進(jìn)行 實(shí)習(xí)，滿足不同操作技能、不同專業(yè)的人員的培訓(xùn)和考核。
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0006] 一種可編程全電路動態(tài)電氣故障模擬裝置，它至少包括：可編程動態(tài)故障設(shè)置單 元、練習(xí)柜接口單元以及練習(xí)柜；所述可編程動態(tài)故障設(shè)置單元用于實(shí)現(xiàn)全電路故障的動 態(tài)模擬設(shè)置，主要由PLC系統(tǒng)、操作面板構(gòu)成，PLC系統(tǒng)由一個電源模塊、一個CPU模塊、一個 數(shù)字量輸入模塊OC24V)以及若干個數(shù)字量輸出模塊（繼電器類型）組成；操作面板上配 有若干個故障類別的故障設(shè)置開關(guān)，各個故障設(shè)置開關(guān)接入PLC系統(tǒng)的數(shù)字量輸入模塊； 所述練習(xí)柜接口單元用于實(shí)現(xiàn)可編程動態(tài)故障設(shè)置單元與練習(xí)柜之間的電路連接，由可編 程動態(tài)故障設(shè)置單元側(cè)接線端子、練習(xí)柜故障設(shè)置引出側(cè)接線端子和連接上述兩側(cè)接線端 子（可編程動態(tài)故障設(shè)置單元側(cè)接線端子與練習(xí)柜故障設(shè)置引出側(cè)接線端子）的接口信號 電纜構(gòu)成，可編程動態(tài)故障設(shè)置單元側(cè)接線端子與各個數(shù)字量輸出模塊的輸出端連接；所 述練習(xí)柜故障設(shè)置引出側(cè)接線端子與練習(xí)柜連接。
[0007] 按上述方案，所述PLC系統(tǒng)位于練習(xí)柜內(nèi)，操作面板位于練習(xí)柜前面板上。
[0008] 按上述方案，所述操作面板上配有8個故障類別的故障設(shè)置開關(guān)（還可根據(jù)需要 設(shè)置16個故障類別的故障設(shè)置開關(guān)），各個故障設(shè)置開關(guān)接入PLC系統(tǒng)的數(shù)字量輸入模塊。
[0009] 按上述方案，所述練習(xí)柜為供配電系統(tǒng)的高壓控制柜或自動化儀表的電控柜或電 機(jī)拖動控制電控柜或PLC系統(tǒng)控制柜電氣及自動化儀表系統(tǒng)的電控柜。
[0010] 本發(fā)明還提供了一種根據(jù)上述可編程全電路動態(tài)電氣故障模擬裝置模擬故障的 方法，包括如下步驟：
[0011] 1)根據(jù)具體考核方案對練習(xí)柜進(jìn)行改造，引出所有需要模擬故障點(diǎn)的連線至練習(xí) 柜接口單元的練習(xí)柜故障設(shè)置引出側(cè)接線端子（也可以在練習(xí)柜的主回路設(shè)置故障點(diǎn)，模 擬主回路電源缺項(xiàng)等故障）；
[0012] 2)根據(jù)步驟1)中練習(xí)柜故障設(shè)置引出側(cè)接線端子設(shè)定不同的故障號；
[0013] 3)在可編程動態(tài)故障設(shè)置單元的操作面板上設(shè)置撥動與不同故障號相對應(yīng)的各 個故障設(shè)置開關(guān)；
[0014] 4)根據(jù)考核方案和步驟2)?3)設(shè)置的故障號與故障設(shè)置開關(guān)對應(yīng)關(guān)系，編寫并 調(diào)試好與之對應(yīng)的PLC系統(tǒng)，控制PLC系統(tǒng)的數(shù)字量輸出模塊的故障輸出；
[0015] 5)最終通過可編程全電路動態(tài)電氣故障模擬裝置實(shí)現(xiàn)各個故障的設(shè)置。
[0016] 按上述方案，所述步驟5)中可編程全電路動態(tài)電氣故障模擬裝置模擬的全電路 故障包括開路故障、短路故障、線路干擾故障、線路接觸不良故障、電源干擾故障。
[0017] 本發(fā)明可編程全電路動態(tài)電氣故障模擬裝置，根據(jù)現(xiàn)場考核設(shè)計(jì)要求，統(tǒng)計(jì)出所 需要的數(shù)字量點(diǎn)數(shù)，配置好PLC系統(tǒng)，進(jìn)而動態(tài)模擬施工現(xiàn)場全電路的常見故障，包括開路 故障、短路故障、線路干擾故障、線路接觸不良故障、電源干擾故障。練習(xí)柜可根據(jù)考核設(shè)計(jì) 要求自由選擇，提供學(xué)員練習(xí)、考核，練習(xí)柜的故障設(shè)置側(cè)可根據(jù)培訓(xùn)專業(yè)和考核設(shè)計(jì)的要 求，對不同練習(xí)柜進(jìn)行改造。
[0018] 本發(fā)明的有益效果：
[0019] 1、具有廣泛的通用性，實(shí)現(xiàn)員工在進(jìn)入施工現(xiàn)場之前，動態(tài)模擬出各種施工現(xiàn)場 可能遇到的各種故障進(jìn)行實(shí)習(xí)，為新員工進(jìn)入施工現(xiàn)場之前打造一個接近于施工現(xiàn)場的系 統(tǒng)培訓(xùn)和實(shí)習(xí)環(huán)境，滿足電氣、自動化儀表等不同操作技能、不同等級學(xué)員的考核和培訓(xùn)要 求；
[0020] 2、可根據(jù)考核設(shè)計(jì)的要求，在全電路動態(tài)的構(gòu)成任意故障考核試題，滿足電氣專 業(yè)職業(yè)技能競賽比賽和賽前培訓(xùn)的需要，還可用作員工PLC編程及調(diào)試的能力的培訓(xùn)，完 全符合冶建系統(tǒng)施工的實(shí)際情況；
[0021] 3、無需更改線路，方便靈活地在線進(jìn)行正常及故障狀態(tài)切換。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明可編程全電路動態(tài)電氣故障模擬裝置的整體結(jié)構(gòu)框圖；
[0023] 圖2為本發(fā)明可編程動態(tài)故障設(shè)置單元的PLC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0024] 圖3為本發(fā)明可編程動態(tài)故障設(shè)置單元的操作面板上的故障設(shè)置開關(guān)的接線圖；
[0025] 圖4為本發(fā)明練習(xí)柜接口單元與可編程動態(tài)故障設(shè)置單元及練習(xí)柜之間的接線 圖；
[0026] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例雙電源互投自復(fù)練習(xí)柜的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0028] 參照圖1?圖4所示，本發(fā)明所述的可編程全電路動態(tài)電氣故障模擬裝置，它至少 包括：可編程動態(tài)故障設(shè)置單元、練習(xí)柜接口單元以及練習(xí)柜；
[0029] 所述可編程動態(tài)故障設(shè)置單元用于實(shí)現(xiàn)全電路故障的動態(tài)模擬設(shè)置，主要由 PLC系統(tǒng)、操作面板構(gòu)成，PLC系統(tǒng)由一個電源模塊、一個CPU模塊、一個數(shù)字量輸入模塊 (DC24V)以及若干個數(shù)字量輸出模塊（繼電器類型）組成，如圖2所示；操作面板上配有 若干個故障類別的故障設(shè)置開關(guān)，各個故障設(shè)置開關(guān)接入PLC系統(tǒng)的數(shù)字量輸入模塊；所 述練習(xí)柜接口單元用于實(shí)現(xiàn)可編程動態(tài)故障設(shè)置單元與練習(xí)柜之間的電路連接，由可編程 動態(tài)故障設(shè)置單元側(cè)接線端子、練習(xí)柜故障設(shè)置引出側(cè)接線端子和連接上述兩側(cè)接線端子 (可編程動態(tài)故障設(shè)置單元側(cè)接線端子與練習(xí)柜故障設(shè)置引出側(cè)接線端子）的接口信號電 纜構(gòu)成，可編程動態(tài)故障設(shè)置單元側(cè)接線端子與各個數(shù)字量輸出模塊的輸出端連接，如圖4 所示；所述練習(xí)柜故障設(shè)置引出側(cè)接線端子與練習(xí)柜連接。
[0030] 所述PLC系統(tǒng)位于練習(xí)柜內(nèi)，操作面板位于練習(xí)柜前面板上。
[0031] 所述操作面板上配有8個故障類別的故障設(shè)置開關(guān)（如圖3所示的故障設(shè)置開關(guān) 1?8)，還可根據(jù)需要設(shè)置16個故障類別的故障設(shè)置開關(guān)，各個故障設(shè)置開關(guān)接入PLC系 統(tǒng)的數(shù)字量輸入模塊。
[0032] 本發(fā)明可編程全電路動態(tài)電氣故障模擬裝置，根據(jù)現(xiàn)場考核設(shè)計(jì)要求，統(tǒng)計(jì)出所 需要的數(shù)字量點(diǎn)數(shù)，配置好PLC系統(tǒng)，進(jìn)而動態(tài)模擬施工現(xiàn)場全電路的常見故障，包括開路 故障、短路故障、線路干擾故障、線路接觸不良故障、電源干擾故障。
[0033] 為了使本發(fā)明的具體實(shí)施、使用范圍及優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面參照圖5所示，結(jié)合供 配電系統(tǒng)雙電源互投自復(fù)練習(xí)柜作為可編程全電路動態(tài)電氣故障模擬裝置的練習(xí)柜，以它 的故障設(shè)置為例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
【具體實(shí)施方式】 [0034] 是：
[0035] 1、練習(xí)柜預(yù)定故障點(diǎn)連線的引出：如電氣原理圖圖5全電路的所有結(jié)點(diǎn)都可以設(shè) 置故障點(diǎn)，根據(jù)具體考核方案對練習(xí)柜進(jìn)行改造，引出所有需要模擬故障點(diǎn)的連線（如圖5 中的103、107,ln、ln'，lll、lll'，2n、2n'等）至練習(xí)柜接口單元的練習(xí)柜故障設(shè)置引出側(cè) 接線端子即JX端子；也可以在練習(xí)柜的主回路設(shè)置故障點(diǎn)，模擬主回路電源缺項(xiàng)等故障； 如果所設(shè)置的故障回路的電流、電壓超過PLC系統(tǒng)的數(shù)字量輸出模塊允許范圍時（即PLC 系統(tǒng)的數(shù)字量輸出模塊輸出繼電器的結(jié)點(diǎn)容量不夠及電壓等級與練習(xí)柜不符時），可以用 PLC系統(tǒng)輸出驅(qū)動大容量繼電器、接觸器實(shí)現(xiàn)（如可通過增加繼電器、接觸器實(shí)現(xiàn)）；
[0036] 2、根據(jù)練習(xí)柜故障設(shè)置引出側(cè)接線端子設(shè)定不同的故障號：如某考核方案的故障 號設(shè)置如下表1所示：
[0037] 表1故障設(shè)置對應(yīng)表
[0038]
【權(quán)利要求】
1. 一種可編程全電路動態(tài)電氣故障模擬裝置，其特征在于，它至少包括：可編程動態(tài) 故障設(shè)置單元、練習(xí)柜接口單元以及練習(xí)柜；所述可編程動態(tài)故障設(shè)置單元用于實(shí)現(xiàn)全電 路故障的動態(tài)模擬設(shè)置，主要由PLC系統(tǒng)、操作面板構(gòu)成，PLC系統(tǒng)由一個電源模塊、一個 CPU模塊、一個數(shù)字量輸入模塊以及若干個數(shù)字量輸出模塊組成；操作面板上配有若干個 故障類別的故障設(shè)置開關(guān)，各個故障設(shè)置開關(guān)接入PLC系統(tǒng)的數(shù)字量輸入模塊；所述練習(xí) 柜接口單元用于實(shí)現(xiàn)可編程動態(tài)故障設(shè)置單元與練習(xí)柜之間的電路連接，由可編程動態(tài)故 障設(shè)置單元側(cè)接線端子、練習(xí)柜故障設(shè)置引出側(cè)接線端子和連接上述兩側(cè)接線端子的接口 信號電纜構(gòu)成，可編程動態(tài)故障設(shè)置單元側(cè)接線端子與各個數(shù)字量輸出模塊的輸出端連 接；所述練習(xí)柜故障設(shè)置引出側(cè)接線端子與練習(xí)柜連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程全電路動態(tài)電氣故障模擬裝置，其特征在于，所述PLC 系統(tǒng)位于練習(xí)柜內(nèi)，操作面板位于練習(xí)柜前面板上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程全電路動態(tài)電氣故障模擬裝置，其特征在于，所述操 作面板上配有8個故障類別的故障設(shè)置開關(guān)，各個故障設(shè)置開關(guān)接入PLC系統(tǒng)的數(shù)字量輸 入模塊。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程全電路動態(tài)電氣故障模擬裝置，其特征在于，所述練 習(xí)柜為供配電系統(tǒng)的高壓控制柜或自動化儀表的電控柜或電機(jī)拖動控制電控柜或PLC系 統(tǒng)控制柜電氣及自動化儀表系統(tǒng)的電控柜。
5. -種根據(jù)上述可編程全電路動態(tài)電氣故障模擬裝置模擬故障的方法，其特征在于， 包括如下步驟： 1) 根據(jù)具體考核方案對練習(xí)柜進(jìn)行改造，引出所有需要模擬故障點(diǎn)的連線至練習(xí)柜接 口單元的練習(xí)柜故障設(shè)置引出側(cè)接線端子； 2) 根據(jù)步驟1)中練習(xí)柜故障設(shè)置引出側(cè)接線端子設(shè)定不同的故障號； 3) 在可編程動態(tài)故障設(shè)置單元的操作面板上設(shè)置撥動與不同故障號相對應(yīng)的各個故 障設(shè)置開關(guān)； 4) 根據(jù)考核方案和步驟2) ~3)設(shè)置的故障號與故障設(shè)置開關(guān)對應(yīng)關(guān)系，編寫并調(diào)試好 與之對應(yīng)的PLC系統(tǒng)，控制PLC系統(tǒng)的數(shù)字量輸出模塊的故障輸出； 5) 最終通過可編程全電路動態(tài)電氣故障模擬裝置實(shí)現(xiàn)各個故障的設(shè)置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的可編程全電路動態(tài)電氣故障模擬方法，其特征在于，所述步 驟5)中可編程全電路動態(tài)電氣故障模擬裝置模擬的全電路故障包括開路故障、短路故障、 線路干擾故障、線路接觸不良故障、電源干擾故障。
【文檔編號】G09B23/18GK104318835SQ201410591772
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】李瀟葆, 李和平 申請人:中國一冶集團(tuán)有限公司