智能电气控制电路考核系统开发与设计

赵 群渤海船舶职业学院　辽宁葫芦岛　125205

智能电气控制电路考核系统开发与设计

赵 群
渤海船舶职业学院辽宁葫芦岛125205

介绍了利用网络技术与单片机技术组成一种通用型电气控制电路考试系统，该考试系统可以自动生成试题，并进行自行考试与评分过程，具有智能化程度高、公正度强、实用性广等特点。

智能；考核；电气控制

随着社会发展，现代职业教育模式也随之改变，传统的讲授方式已经不能满足现在职业教育的要求。以维修电工职业教育为例，传统教育是以教师讲授，学生实训的模式进行学习。但在现代社会转型期，国家对职业教育模式赋予了新的教学方式，即项目导向式一体化教学模式为主导的方式。尤其在对学生技能考核方式的改变，要求避免传统考核模式下造成的人为因素，使考核公平化、标准化。在这种情况下就需要一种可以进行客观的评价考核平台，这一点在很多学科已经体现，例如驾照考试、英语等级考试等，基本是利用计算机进行网络化考核方式，其实对于维修电工、电气控制考核也可以利用这种方式。

1　系统原理及组成

近些年，教育类实训仪器设备层出不穷，基于网络化考核系统也趋于成熟。在维修电工技能培训实训中已经出现了基于网络化的考核系统与仪器设备。这种系统是以网络传输纽带，将系统中管理、执行、设备三部分进行集散式控制(如图1所示)。管理部分是系统的主脑，可将仪器设备部分信息通过执行层收集、处理，并对仪器设备、执行部分进行控制处理。仪器设备部分是与实训操作者进行人机交换的接口，是实训者的主要操作判断界面。执行部分是对仪器设备进行控制和接受设备传输的信息，是仪器设备与管理部分连接的纽带。

图1　工作原理层次图

如果将整个系统细化，智能电气控制电路考核系统三大部件组成，分别是上位机(计算机)、答题器、电气控制电路盘。通过网络连接可由一台或多台上位机控制多台答题器，而每台答题器可以控制一台电气控制电路盘，如图2所示。实践证明，网线式网络在使用中经常出现连接不稳问题，且网线在布线时受到环境影响严重，进行网络修复时费时费力，故本系统采用无线网络。本系统不仅网络接口不受路由端口数量影响，而且由上位机连接也更为灵活，可以实现移动式控制，方便以后移动终端的介入。教师在上位机上设置故障点，形成试卷形式，并通过无线网络系统发送到答题器上，通过答题器控制电气控制电路盘产生故障现象。答题器与电气控制电路盘采用继电器控制连接，可以利用单片机组成答题器运算核心，通过端口控制小型继电器对电气控制电路中某个点进行通断控制，模拟电气控制电路故障点。学生通过检测将判断出故障结果，并将结果输入答题器，答题器具有故障点自动恢复功能，如果故障排除将给予提示及消除故障数量。当学生答完试题并按交卷按钮后，上位机会统计正确量进行评分。

本装置可以实现电气控制电路实训与考核教学中。通过对电气控制电路盘的扩展可以模拟各种机床电路实训与考核。并可以在维修电工电气控制技能培训与考核中使用。通过实践操作可加强学生对电气控制电路的理解，增强学生实际的动手能力，培养学生在实际工作中对电气控制电路故障排除方式方法的技能。并且可以做到在考核过程中科学、合理、公正等人为考核无法达到的标准，可以作为各类职业院校与鉴定机构使用的理想设备。

图2　系统组成图

2　系统特点

本系统采用三相四线交流电源，并且设备外壳可靠接地。每台实训考核装置上单独设置保护装置，避免学生误操作引起的设备损坏与人身安全。

电气控制线路元件采用知名品牌，保证使用的可靠性与稳定性。并都装在电路盘上方便观察与更换。并可以通过重新布局与设计，便于对不同功能电气控制电路进行扩展开发新的实训内容。为了避免学生在实训过程中出现触电现象，在电气控制器件上层覆盖一层亚克力透明板，板上留有测量孔，便于学生测试与排除故障。实训用电机采用低功率小型电机，减小带载量，并保护学生不被伤害。对于无须测量的导线与端子放置在电路盘的后侧，以免学生触碰。

答题器采用单片机控制系统，其与上位机通过无线通信，减少网线连接时故障率。每个答题器内部可以控制30个小型继电器，模拟设备故障点的出现，故障点可以是断路式，也可以是短路式，基本满足故障数量需要。由于单片机控制，对单片可以通过窜口修改内部程序，达到答题器适用性高，通用性强等特点。

所有故障点控制全部由上位机完成，并通过无线网络传输，可以自行对学生答题结果进行统计、记录、成绩输出。它具有智能化程度高、公正度高、综合程度高、实用性强等特点。

3　软件

考试系统软件安装简单，使用方便快捷。主要由试题编辑、设备编辑、考核评分几部分组成。试卷编辑主要是对电气控制电路盘上可能出现的故障点进行编辑，以电气控制电路盘上各个接线点为标记，两个接线点可以标注一根线的方法定义故障点。在答题时只要在答题器上输入故障线路两端接线点值就可以完成故障点排除，如果故障点排除正确，软件恢复故障点。设备编辑主要是为了使整个系统具有通用型，强制定义设备型号，保证在对不同电气控制线路故障排除时能正常使用。例如，该考试系统可以进行铣床控制线路故障实训与镗床控制线路故障实训。考核评分是利用软件进行对故障排除过程进行打分，并可将成绩以班级形式体现，最终打印提交。

总体来说，先对软件进行初始化，教师可以通过上位机进行故障点设置，即试题编辑。然后通过无线网络将试题分发给各个答题器，并开始计时考试。学生进行故障排查，并将结果通过答题器解答。如果故障点排除正确，该故障点被排除，给定分数，否则将对出现错误提示及扣分。直到所有故障点排除或时间到时结束答题并提交所有答题器信息。最后上位机将答题器传输来的信息进行综合评分，并汇总给出所有学生成绩。软件运行方式如图3所示。

图3　软件运行系统图

4　结束语

随着社会转型，职业教育不断改革，新型实训设备层出不穷，它符合了现代职业教育的需求，满足了学生对实践式教学的渴望。该考试系统在通用性、公正性方面尤为突出，在新时期职业教育教学中得到良好的验证。为学生的工程素养和创新能力培养提供了一个良好的实践平台，并在新时期实训内容和实训考核教学方式方面做了探索性的改革。

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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

赵群，硕士，讲师，技师。