一种可编程全电路动态电气故障模拟装置及其方法
【专利摘要】一种可编程全电路动态电气故障模拟装置及其方法，装置包括可编程动态故障设置单元、练习柜接口单元以及练习柜，可编程动态故障设置单元由PLC系统、操作面板构成；练习柜接口单元由可编程动态故障设置单元侧接线端子、练习柜故障设置引出侧接线端子和连接上述两侧接线端子的接口信号电缆构成，可编程动态故障设置单元侧接线端子与PLC系统的故障输出端连接；练习柜故障设置引出侧接线端子与练习柜连接。方法包括如下步骤：引出所有需要模拟故障点的连线，设定不同故障号，在操作面板上设置拨动与不同故障号相对应的各个故障设置开关，控制PLC系统进行故障输出，最终实现各个故障的设置。本发明无需更改线路，方便灵活地在线进行正常及故障状态切换。
【专利说明】一种可编程全电路动态电气故障模拟装置及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电气故障培训领域，具体涉及一种可编程全电路动态电气故障模拟装 置及其方法。
【背景技术】
[0002] 工业自动化控制领域对新员工的培训目前主要是通过现场施工实践完成的。但 是，随着企业建设的步伐加快，对施工企业的建设速度也提出了更高的要求：它不但要求施 工企业有更好的施工质量，同时也要求施工企业有更快的建设速度。企业施工人员和设备 的流动越来越频繁，此现象在冶建电气安装工程自动化调试专业中表现得尤其明显。在这 种环境下，新员工在施工现场很难有更多的时间去思考碰到的问题和消化所学的知识，往 往需要经过几个工程的锻炼才能较好地掌握电气专业的调试技术。为适应新的施工形势， 根据实际需要，研发出一种可编程全电路动态电气故障模拟方法和装置，能够模拟电气安 装施工现场电气故障的实况，训练和考查员工故障分析判断能力，强化员工技能培养，对提 高职工技能素质，增强企业的整体竞争实力具有重要意义。
[0003]《铁道通信信号》2005年01期的文章"电气集中电路动态故障处理分析"，提到在 6502电气集中设备的维护中，经常遇到电路动态故障。随着继电器的动作，故障点隐藏，无 法像处理静态故障那样用电压、电流法根据电路的动作层次找出故障点。尤其是信号开放 后又关闭的故障，通过观察继电器的动作顺序很难判断，造成长时间故障延时。但没有涉及 到可编程全电路动态模拟施工现场电气故障的方法。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述不足，提供一种可编程全 电路动态电气故障模拟装置及其方法，动态模拟出各种施工现场可能遇到的各种故障进行 实习，满足不同操作技能、不同专业的人员的培训和考核。
[0005] 本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0006] 一种可编程全电路动态电气故障模拟装置，它至少包括：可编程动态故障设置单 元、练习柜接口单元以及练习柜；所述可编程动态故障设置单元用于实现全电路故障的动 态模拟设置，主要由PLC系统、操作面板构成，PLC系统由一个电源模块、一个CPU模块、一个 数字量输入模块OC24V)以及若干个数字量输出模块（继电器类型）组成；操作面板上配 有若干个故障类别的故障设置开关，各个故障设置开关接入PLC系统的数字量输入模块； 所述练习柜接口单元用于实现可编程动态故障设置单元与练习柜之间的电路连接，由可编 程动态故障设置单元侧接线端子、练习柜故障设置引出侧接线端子和连接上述两侧接线端 子（可编程动态故障设置单元侧接线端子与练习柜故障设置引出侧接线端子）的接口信号 电缆构成，可编程动态故障设置单元侧接线端子与各个数字量输出模块的输出端连接；所 述练习柜故障设置引出侧接线端子与练习柜连接。
[0007] 按上述方案，所述PLC系统位于练习柜内，操作面板位于练习柜前面板上。
[0008] 按上述方案，所述操作面板上配有8个故障类别的故障设置开关（还可根据需要 设置16个故障类别的故障设置开关），各个故障设置开关接入PLC系统的数字量输入模块。
[0009] 按上述方案，所述练习柜为供配电系统的高压控制柜或自动化仪表的电控柜或电 机拖动控制电控柜或PLC系统控制柜电气及自动化仪表系统的电控柜。
[0010] 本发明还提供了一种根据上述可编程全电路动态电气故障模拟装置模拟故障的 方法，包括如下步骤：
[0011] 1)根据具体考核方案对练习柜进行改造，引出所有需要模拟故障点的连线至练习 柜接口单元的练习柜故障设置引出侧接线端子（也可以在练习柜的主回路设置故障点，模 拟主回路电源缺项等故障）；
[0012] 2)根据步骤1)中练习柜故障设置引出侧接线端子设定不同的故障号；
[0013] 3)在可编程动态故障设置单元的操作面板上设置拨动与不同故障号相对应的各 个故障设置开关；
[0014] 4)根据考核方案和步骤2)?3)设置的故障号与故障设置开关对应关系，编写并 调试好与之对应的PLC系统，控制PLC系统的数字量输出模块的故障输出；
[0015] 5)最终通过可编程全电路动态电气故障模拟装置实现各个故障的设置。
[0016] 按上述方案，所述步骤5)中可编程全电路动态电气故障模拟装置模拟的全电路 故障包括开路故障、短路故障、线路干扰故障、线路接触不良故障、电源干扰故障。
[0017] 本发明可编程全电路动态电气故障模拟装置，根据现场考核设计要求，统计出所 需要的数字量点数，配置好PLC系统，进而动态模拟施工现场全电路的常见故障，包括开路 故障、短路故障、线路干扰故障、线路接触不良故障、电源干扰故障。练习柜可根据考核设计 要求自由选择，提供学员练习、考核，练习柜的故障设置侧可根据培训专业和考核设计的要 求，对不同练习柜进行改造。
[0018] 本发明的有益效果：
[0019] 1、具有广泛的通用性，实现员工在进入施工现场之前，动态模拟出各种施工现场 可能遇到的各种故障进行实习，为新员工进入施工现场之前打造一个接近于施工现场的系 统培训和实习环境，满足电气、自动化仪表等不同操作技能、不同等级学员的考核和培训要 求；
[0020] 2、可根据考核设计的要求，在全电路动态的构成任意故障考核试题，满足电气专 业职业技能竞赛比赛和赛前培训的需要，还可用作员工PLC编程及调试的能力的培训，完 全符合冶建系统施工的实际情况；
[0021] 3、无需更改线路，方便灵活地在线进行正常及故障状态切换。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1为本发明可编程全电路动态电气故障模拟装置的整体结构框图；
[0023] 图2为本发明可编程动态故障设置单元的PLC系统的结构框图；
[0024] 图3为本发明可编程动态故障设置单元的操作面板上的故障设置开关的接线图；
[0025] 图4为本发明练习柜接口单元与可编程动态故障设置单元及练习柜之间的接线 图；
[0026] 图5为本发明实施例双电源互投自复练习柜的原理图。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
[0028] 参照图1?图4所示，本发明所述的可编程全电路动态电气故障模拟装置，它至少 包括：可编程动态故障设置单元、练习柜接口单元以及练习柜；
[0029] 所述可编程动态故障设置单元用于实现全电路故障的动态模拟设置，主要由 PLC系统、操作面板构成，PLC系统由一个电源模块、一个CPU模块、一个数字量输入模块 (DC24V)以及若干个数字量输出模块（继电器类型）组成，如图2所示；操作面板上配有 若干个故障类别的故障设置开关，各个故障设置开关接入PLC系统的数字量输入模块；所 述练习柜接口单元用于实现可编程动态故障设置单元与练习柜之间的电路连接，由可编程 动态故障设置单元侧接线端子、练习柜故障设置引出侧接线端子和连接上述两侧接线端子 (可编程动态故障设置单元侧接线端子与练习柜故障设置引出侧接线端子）的接口信号电 缆构成，可编程动态故障设置单元侧接线端子与各个数字量输出模块的输出端连接，如图4 所示；所述练习柜故障设置引出侧接线端子与练习柜连接。
[0030] 所述PLC系统位于练习柜内，操作面板位于练习柜前面板上。
[0031] 所述操作面板上配有8个故障类别的故障设置开关（如图3所示的故障设置开关 1?8)，还可根据需要设置16个故障类别的故障设置开关，各个故障设置开关接入PLC系 统的数字量输入模块。
[0032] 本发明可编程全电路动态电气故障模拟装置，根据现场考核设计要求，统计出所 需要的数字量点数，配置好PLC系统，进而动态模拟施工现场全电路的常见故障，包括开路 故障、短路故障、线路干扰故障、线路接触不良故障、电源干扰故障。
[0033] 为了使本发明的具体实施、使用范围及优点更加清楚，下面参照图5所示，结合供 配电系统双电源互投自复练习柜作为可编程全电路动态电气故障模拟装置的练习柜，以它 的故障设置为例对本发明进一步说明。
【具体实施方式】 [0034] 是：
[0035] 1、练习柜预定故障点连线的引出：如电气原理图图5全电路的所有结点都可以设 置故障点，根据具体考核方案对练习柜进行改造，引出所有需要模拟故障点的连线（如图5 中的103、107,ln、ln'，lll、lll'，2n、2n'等）至练习柜接口单元的练习柜故障设置引出侧 接线端子即JX端子；也可以在练习柜的主回路设置故障点，模拟主回路电源缺项等故障； 如果所设置的故障回路的电流、电压超过PLC系统的数字量输出模块允许范围时（即PLC 系统的数字量输出模块输出继电器的结点容量不够及电压等级与练习柜不符时），可以用 PLC系统输出驱动大容量继电器、接触器实现（如可通过增加继电器、接触器实现）；
[0036] 2、根据练习柜故障设置引出侧接线端子设定不同的故障号：如某考核方案的故障 号设置如下表1所示：
[0037] 表1故障设置对应表
[0038]
【权利要求】
1. 一种可编程全电路动态电气故障模拟装置，其特征在于，它至少包括：可编程动态 故障设置单元、练习柜接口单元以及练习柜；所述可编程动态故障设置单元用于实现全电 路故障的动态模拟设置，主要由PLC系统、操作面板构成，PLC系统由一个电源模块、一个 CPU模块、一个数字量输入模块以及若干个数字量输出模块组成；操作面板上配有若干个 故障类别的故障设置开关，各个故障设置开关接入PLC系统的数字量输入模块；所述练习 柜接口单元用于实现可编程动态故障设置单元与练习柜之间的电路连接，由可编程动态故 障设置单元侧接线端子、练习柜故障设置引出侧接线端子和连接上述两侧接线端子的接口 信号电缆构成，可编程动态故障设置单元侧接线端子与各个数字量输出模块的输出端连 接；所述练习柜故障设置引出侧接线端子与练习柜连接。
2. 根据权利要求1所述的可编程全电路动态电气故障模拟装置，其特征在于，所述PLC 系统位于练习柜内，操作面板位于练习柜前面板上。
3. 根据权利要求1所述的可编程全电路动态电气故障模拟装置，其特征在于，所述操 作面板上配有8个故障类别的故障设置开关，各个故障设置开关接入PLC系统的数字量输 入模块。
4. 根据权利要求1所述的可编程全电路动态电气故障模拟装置，其特征在于，所述练 习柜为供配电系统的高压控制柜或自动化仪表的电控柜或电机拖动控制电控柜或PLC系 统控制柜电气及自动化仪表系统的电控柜。
5. -种根据上述可编程全电路动态电气故障模拟装置模拟故障的方法，其特征在于， 包括如下步骤： 1) 根据具体考核方案对练习柜进行改造，引出所有需要模拟故障点的连线至练习柜接 口单元的练习柜故障设置引出侧接线端子； 2) 根据步骤1)中练习柜故障设置引出侧接线端子设定不同的故障号； 3) 在可编程动态故障设置单元的操作面板上设置拨动与不同故障号相对应的各个故 障设置开关； 4) 根据考核方案和步骤2) ~3)设置的故障号与故障设置开关对应关系，编写并调试好 与之对应的PLC系统，控制PLC系统的数字量输出模块的故障输出； 5) 最终通过可编程全电路动态电气故障模拟装置实现各个故障的设置。
6. 根据权利要求5所述的可编程全电路动态电气故障模拟方法，其特征在于，所述步 骤5)中可编程全电路动态电气故障模拟装置模拟的全电路故障包括开路故障、短路故障、 线路干扰故障、线路接触不良故障、电源干扰故障。
【文档编号】G09B23/18GK104318835SQ201410591772
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】李潇葆, 李和平 申请人:中国一冶集团有限公司