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

(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、故障排除等很有必要。作為一個在校的學(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、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個分控制系統(tǒng)、手機或平板電腦學(xué)生端、手機或平板電腦教師端、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)計說明

2.1 N個分控制系統(tǒng)設(shè)計

每一塊模擬排故板有1個分控制系統(tǒng)，N個分控制系統(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，其他機械結(jié)構(gòu)沒有在里面。在M7120型平面磨床模擬排故板實物中，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)進行分析。

圖2 M7120型平面磨床電路原理圖

液壓泵電動機M1的控制、砂輪電動機M2和冷卻泵電動機M3的控制、砂輪升降電動機M4的控制、輔助電路和整流部分與實際的功能基本相同。不同的是充磁與去磁電路的設(shè)計。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)。

故障點設(shè)置為：W31、V21、0、7、11、17、21、26、24、25，可根據(jù)實際更換成別的故障。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)來實現(xiàn)；第二種方式是通過STM32單片機控制10路繼電器的通斷來實現(xiàn)，兩種方式是并聯(lián)的。當使用第一種方式空氣開關(guān)控制設(shè)置時，第二種方式繼電器控制不工作，繼電器工作在斷開位置；當?shù)诙N方式繼電器設(shè)置時，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。

2.2 主控制系統(tǒng)設(shè)計

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個分控制系統(tǒng)進行通信，通過網(wǎng)絡(luò)連接到云平臺、手機或平板電腦學(xué)生端、手機或平板電腦教師端?？刂破鞑捎肧TM32F103單片機，該單片機具有低功耗、高可靠性、處理速度快的特點， 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 手機或平板電腦學(xué)生端設(shè)計

手機或平板電腦學(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。當輸入故障點正確，按確定時，相應(yīng)的繼電器電路接通，故障排除。當排除完故障，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成績。

2.4 手機或平板電腦教師端設(shè)計

手機或平板電腦教師端用于教師設(shè)置各排故板的故障點，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、成績查詢、學(xué)生信息管理的功能。為方便對學(xué)生信息進行錄入、成績導(dǎo)出，也可把電腦作為教師端，與手機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)進行數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲，存儲系統(tǒng)運行、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

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)壓來實現(xiàn)。

3 模擬排故系統(tǒng)故障分析與排除

因為本系統(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M2、冷卻泵電動機M3同時工作，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線圈點動，HL4相應(yīng)點亮，故障：如果KM3線圈不得電，找11號線。按SB7砂輪下降，KM4線圈點動，HL4相應(yīng)點亮，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線圈點動，H2、HL5點亮。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，會對整個系統(tǒng)造成影響，所以有些故障還要進行綜合的故障分析。

4 結(jié)語

本文設(shè)計的基于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)，依托手機或平板電腦學(xué)生端、手機或平板電腦教師端、云平臺，實現(xiàn)智能設(shè)置故障、智能答題、自動計算和統(tǒng)計成績，同時方便教師端設(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。