汽车故障智能设置与实训、考核系统及其实现方法
专利名称：汽车故障智能设置与实训、考核系统及其实现方法
技术领域：
本发明涉及汽车检测与维修专业实训教学与考核设备设计领域，特别涉及一种汽 车故障智能设置与实训、考核系统及其实现方法。
背景技术：
传统的汽车故障设置与实训、考核，是靠人工设置故障，学生排除故障，老师检查 学生考核结果，然后评定考核成绩。这种汽车故障设置与实训、考核方法具有以下的缺点 一是耗费大量出题时间，上百个学生，每人1套故障试卷，工作量极大；二是出题难度高， 没有丰富的实践经验，很难出好题，尤其是年轻老师；三是出题主观性强，完全靠老师出题； 四是汽车故障设置费工、费时、耗材料，需要有经验的老师或工人手工拆装汽车某些零部件 设置故障，面对大量汽车，故障设置工作量巨大；五是有些汽车故障很难设置，如电路元件 的接触不良、传感器性能变化、发动机负荷变化等；六是考核成绩手工统计，费时，还会出现 差错。中国专利申请201010191389. 4公开了一种网络智能化实训考核系统，减轻了许 多故障设置工作量，但故障设置只是停留在电路断路、短路和接触不良方面，不能设置汽车 零部件(如汽车大量传感器、执行器等)性能变化及失效时汽车出现的故障，也不能设置汽 车工况变化(如负荷、转速变化)时故障表现特征。所采用的故障设置装置MCU不如工业 控制机PLC(ProgrammabIe Logic Controller，可编程逻辑控制器)工作可靠和稳定，扩展 功能也不如PLC，如PLC和触控屏组合可以集成试题编辑、技术资料存储、故障设置、解码、 学生答题、自动评分等功能，无须增加专门的中央控制电脑。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种汽车故障智能设置 与实训、考核系统，该系统不仅可以智能设置汽车电路的断路、短路和接触不良等电路方面 的故障，还可以设置汽车传感器、执行器等大量零部件性能变化及失效时汽车出现的故障， 可以设置汽车负荷、转速等工况变化时故障表现特征。本发明还提供上述系统的实现方法。本发明的目的通过以下的技术方案实现汽车故障智能设置与实训、考核系统，包 括实验台架，所述实验台架通过继电器与PLC相连接，根据系统是否连入网络，分为单机版 和网络版两种方式，在单机版中所述PLC仅直接与触控屏相连接，在网络版中系统还包括 一个计算机，该计算机分别与触控屏和PLC相连接，PLC和触控屏相连接。对于PLC仅直接与触控屏相连接的单机版系统，所述PLC内设有中央处理单元、试 题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单元，该中央处理单元分别与试题库、资料库、存 储单元、输入单元和输出单元相连接；所述存储单元内含有评分单元，用于对学生答题结果 进行评分、统计。对于网络版系统，为了实现网络功能，所述PLC和触控屏有多台，每一台PLC对应 与一台触控屏相连接，且分别通过继电器与相应的一台实验台架相连接；所有PLC与同一台带有试题库和资料库的计算机相连接，该计算机通过网络与所述所有触控屏相连接。所述计算机和触控屏之间可以通过局域网有线连接，也可以通过蓝牙无线连接。所述任一 PLC还通过解码器诊断线与相应的实验台架相连接，以使检测故障时不 需要另配价格昂贵的汽车解码器。具体地，所述计算机内设有中央处理单元、试题库、资料库、存储单元、输入单元和 输出单元，该中央处理单元分别与试题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单元相连接， 所述存储单元内含有评分单元，用于对学生答题结果进行评分、统计。所述计算机与任一 PLC之间通过I/O接口交换数据。本发明的汽车故障智能设置与实训、考核系统的实现方法是教师通过触控屏或 计算机智能调取试题库中的试题，并通过PLC和继电器对实验台架上的汽车进行故障设 置；学生通过触控屏，读取资料库中的技术资料，进行故障诊断，然后把结果上报至PLC或 计算机，PLC或计算机内的评分单元自动判别评分和进行统计。对于单机版的汽车故障智能设置与实训、考核系统，具体实现方法步骤如下(1-1)教师根据学生考试等级要求，通过触控屏控制系统从试题库调取考试题；(1-2)教师按照考试要求，通过所述包括触控屏、PLC和继电器的系统的控制，设 置实验台架故障；(1-3)学生通过触控屏读取技术资料，学习分析，通过必要的检测手段，判断故 障；(1-4)学生将答题结果通过触控屏上报至PLC ；PLC中的评分单元对学生答题结果 进行评分、统计，然后通过PLC中的输出单元将结果输出。对于网络版的汽车故障智能设置与实训、考核系统，具体实现方法步骤如下(2-1)教师根据学生考试等级要求，利用计算机控制系统从试题库调取考试题；(2-2)教师按照考试要求，通过所述包括计算机、PLC和继电器的系统的控制，设 置试验台架故障；(2-3)学生通过触控屏读取技术资料，学习分析，通过必要的检测手段，判断故 障；(2-4)学生将答题结果通过触控屏上报至计算机；计算机中的评分单元对学生答 题结果进行评分、统计，然后通过计算机中的输出单元将结果输出。本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果1、本发明的汽车故障智能设置与实训、考核系统，不仅可以采用触控屏和PLC组 合，也可以采用计算机和PLC组合，进行智能故障设置、技术资料存储、试卷编辑和自动评 分统计，大大提高了实训、考核的质量和效率。2、本发明中包括大容量的汽车故障数据库，内含汽车发动机、底盘、车身和电气系 统常见故障上万题，数据库集中了大量汽车维修专家、工程技术人员和工人的实践经验，覆 盖面广，题目难度可分高、中、初3级。3、本发明在出题时可实现计算机智能出题，教师可以根据不同学生的考核要求， 由计算机随机从试题库选题，智能组合出卷，无须老师耗费大量时间，且科学合理，客观公 正。4、本发明通过采用PLC以及集成大容量的汽车故障数据库，使得故障覆盖面大，省工省时，工作效率高，节约材料。计算机智能设置故障，通过PLC、继电器等与汽车教学实 验台架连接，可以智能设置汽车电路的断路、短路和接触不良等故障，也可以设置汽车传感 器、执行器等大量零部件性能变化及失效时汽车出现的故障，还可以设置汽车负荷、转速等 工况变化时故障表现特征。5、本发明装置既可制作成单机版，也可以制作成网络版。对于单机版系统，触控屏 与PLC组合，无需计算机，直接安装于试验台架上，老师直接在触控屏上智能设置故障，编 辑试卷，学生直接在触控屏上读取技术资料，回答问题，直接进行考核评分统计。对于网络 版，1台智能网络考核系统，可以控制1-80个台架的故障设置，可以同时向80个学生终端机 发布试题和接收答题结果；可以局域网有线连接，也可以无线蓝牙连接，具有远程操作控制 设备功能，方便教师操作，节省考核时间。6、本发明装置中设置有评分单元，可以根据学生答题的数量、准确性和答题时间 等自动评分、统计，并将成绩报送教师。7、本发明中设置了资料库，因为学生考试也是一个学习过程，尤其是汽车故障排 除，牵涉到大量知识，如汽车构造、工作原理、维修电路图等，学生可以通过触控屏检索相关 的技术资料，以利于利用这些知识判断和排除故障，强化系统的学习功能。8、本发明中通过在实验台架和PLC之间连接解码器诊断线，可以在检测故障时无 需另配价格昂贵的汽车解码器。9、本发明系统具有较好的扩展性，例如可以扩展到其他机电设备的故障设置与实 训、考核系统。
图1是本发明网络版的汽车故障智能设置与实训、考核系统的结构框图。图2是本发明网络版的汽车故障智能设置与实训、考核系统中，计算机和PLC的功 能模块连接结构示意图。图3是本发明汽车故障智能设置与实训、考核系统的线路连接图。图4是本发明网络版的汽车故障智能设置与实训、考核系统的实现方法的流程框 图；图5是本发明单机版的汽车故障智能设置与实训、考核系统的结构框图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。实施例1如图1所示，网络版的汽车故障智能设置与实训、考核系统，包括实验台架、继电 器、PLC、触控屏，所述实验台架通过继电器与PLC相连接，所述PLC通过计算机与对应触控 屏相连接。其中，计算机指教师操作的教师机，触控屏是指学生操作的触控屏式计算机。为了实现网络功能，所述PLC有多台，每一台PLC对应与一台触控屏相连接，且分 别通过继电器与相应的一台实验台架相连接；所有PLC与同一台带有试题库和资料库的计 算机相连接，该计算机通过网络与所述多台触控屏相连接。
所述计算机内设有中央处理单元、试题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单 元，该中央处理单元分别与试题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单元相连接，所述存 储单元内含有评分单元，用于对学生答题结果进行评分、统计。所述计算机与任一 PLC之间通过I/O接口交换数据。本实施例中所述计算机和多台触控屏之间通过局域网有线连接，当然也可以通过 蓝牙无线连接。所述任一 PLC还通过解码器诊断线与相应的实验台架相连接，以使检测故障时不 需要另配价格昂贵的汽车解码器。所述试题库中内含汽车发动机、底盘、车身和电气系统常见故障上万题，数据库集 中了大量汽车维修专家、工程技术人员和工人的实践经验，覆盖面广，题目难度分高、中、初 3级。如汽车发动机试题库，它由发动机点火系统故障、发动机燃料供给系统以及压缩系统、 润滑系统、冷却系统等故障组成，每一个系统又有大量具体故障，如发动机点火系统可以有 火花塞高压总线或分线断路、短路和接触不良等故障，根据故障判断的难易，每一个故障分 别定义为A(高级)、B(中级)或C(初级)。教师根据考核要求，向计算机输入考题类别、 数量等，由计算机在试题库随机抽取题目组成试卷。所述资料库中内含国内外上万种汽车发动机技术参数、电路图和维修数据，可供 学生诊断排除故障时查阅参考。下面以图3喷油器电路断路、短路和接触不良(虚接)为例，说明故障智能设置与 排除原理。(1)喷油器电路断路故障设置与排除当教师通过计算机设置断路故障后，教师机指令PLC的YOl与XOl接通，电流通过 继电器2的线圈到PLC的YOl到XOl到负极，继电器2的线圈产生磁场，继电器2的常闭触 电断开，切断ECU控制喷油嘴的线路，使之喷油嘴不能正常工作，从而产生故障。然后学生 通过实训设备的检测功能(面板端子的电压检测、波形检测、解码器检测等)检测到该实训 设备的喷油嘴不能正常工作后，学生通过触控屏指令PLC的YOl与XOl断开，继电器恢复正 常，继电器2的常闭触点接通喷油器的控制线路，实训设备故障排除。(2)喷油器电路短路故障设置与排除教师通过计算机设置短路故障后，教师机指令PLC的Y02与X02接通，继电器3线 圈的电流通过PLC的Y02到X02到负极回路，使继电器3的常开触点闭合，继电器3的触点 接通喷油器控制线到负极，使之喷油器的控制线与负极相连，从而构成短路，使喷油嘴不能 正常工作。然后学生通过实训设备的检测功能(面板端子的电压检测、波形检测、解码器检 测等)检测到该实训设备的喷油嘴不能正常工作后，学生通过触控屏指令PLC的Y02与X02 断开，继电器恢复正常，继电器3的常开触点断开喷油器的控制线与负极构成的短路，恢复 正常工作。(3)喷油器电路接触不良(虚接)故障设置与排除教师通过计算机设置接触不良故障后，教师机指令PLC的YOl与XOl接通，电流通 过继电器2的线圈到PLC的YOl到XOl到负极，继电器2的线圈产生磁场，继电器2的常闭 触电断开，切断ECU控制喷油嘴的线路；在继电器2切断喷油器线路的同时，PLC的Y03与 X03也接通，继电器1的线圈电流通过PLC的Y03到X03到负极构成回路，将继电器1常开触点闭合，继电器1的两个触点跟继电器2—样，串联在喷油器的控制电路上，但与继电器2 的2个触点并联，而在继电器1的触点上还串联一个虚接模拟电阻，此时，使喷油器的控制 线路串联的继电器1的触点，又串联一个虚接电阻，使喷油器的控制线路通过了一个虚接 电阻到ECU，从而构成虚接故障使喷油嘴不能正常工作。然后学生通过实训设备的检测功能 (面板端子的电压检测、波形检测、解码器检测等)检测到该实训设备的喷油嘴不能正常工 作后，学生通过触控屏排除故障后，触控屏指令PLC的YOl与XOl断开，继电器2恢复正常， 继电器2的常闭触点闭合喷油器的控制线更换到继电器2的常闭触点上工作，虚接现象恢 复，此时继电器1的常闭触点也断开。本发明的汽车故障智能设置与实训、考核系统的实现方法是教师通过计算机智 能调取试题库中的试题，并通过PLC和继电器对实验台架上的汽车进行故障设置；学生通 过触控屏，读取资料库中的技术资料，进行故障诊断，然后把结果上报至计算机，计算机内 的评分单元自动判别评分和进行统计。下面以《汽车发动机故障诊断与排除》课程的喷油 器电路故障为例，介绍汽车故障智能设置与实训、考核系统在网络版系统中的使用方法。流 程图见图4。1、教师抽取试卷教师启动计算机，输入用户名和密码，进入试题库一输入课程名称“《汽车发动机 故障诊断与排除》”一输入试题难度级别“中级”一输入试题个数，如“3”题，一计算机自动 生成试卷。2、教师智能设置故障以喷油器电路断路故障设置为例，教师通过计算机同时对多台实训设备设置断路 故障后，教师机指令PLC的YOl与XOl接通，电流通过继电器2的线圈到PLC的YOl到XOl 到负极，继电器2的线圈产生磁场，继电器2的常闭触电断开，切断ECU控制喷油嘴的线路， 使之喷油嘴不能正常工作，从而产生故障。也可以对不同实训设备设置不同故障，设置原理 类似。3、学生判断故障学生从触控屏读取相关技术资料，学习分析，通过电脑检测仪和汽车万用表等必 要的检测手段，检查判断故障，通过触控屏指令PLC的YOl与XOl断开，继电器恢复正常，继 电器2的常闭触点接通喷油器的控制线路，实训设备故障排除。4、计算机评分学生将答题结果上报计算机。计算机根据学生答题的数量、准确性和答题时间等 自动评分、统计，学生也可以进行成绩查询。5、结束考试考试结束，按退出键关闭系统。实施例2本实施例除下述特征外其他结构同实施例1 如图5所示，单机版的汽车故障智 能设置与实训、考核系统，包括实验台架、继电器、PLC、触控屏，所述实验台架通过继电器与 PLC相连接，所述PLC直接与触控屏相连接。其中触控屏既是教师机也是学生机，触控屏也 可用计算机替代。所述PLC内设有中央处理单元、试题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单元，该中央处理单元分别与试题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单元相连接；所述存储 单元内含有评分单元，用于对学生答题结果进行评分、统计。下面同样以《汽车发动机故障诊断与排除》课程的喷油器电路故障为例，介绍汽车 故障智能设置与实训、考核系统在单机版系统中的使用方法。1、教师抽取试卷教师启动触控屏，出现系统开机界面。输入用户名和密码，进入试题库一输入课程 名称“《汽车发动机故障诊断与排除》”一输入试题难度级别“中级”一输入试题个数，如“3” 题，一计算机自动生成试卷。2、教师智能设置故障以喷油器电路断路故障设置为例，教师通过触控屏设置断路故障后，教师机指令 PLC的YOl与XOl接通，电流通过继电器2的线圈到PLC的YOl到XOl到负极，继电器2的 线圈产生磁场，继电器2的常闭触电断开，切断ECU控制喷油嘴的线路，使之喷油嘴不能正 常工作，从而产生故障。3、学生判断故障学生从触控屏读取相关技术资料，学习分析，通过电脑检测仪和汽车万用表等必 要的检测手段，检查判断故障，通过触控屏指令PLC的YOl与XOl断开，继电器恢复正常，继 电器2的常闭触点接通喷油器的控制线路，实训设备故障排除。4、计算机评分学生将答题结果上报PLC。PLC中的评分单元根据学生答题的数量、准确性和答题 时间等自动评分、统计，学生也可以进行成绩查询。5、结束考试考试结束，按退出键关闭系统。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.汽车故障智能设置与实训、考核系统，包括实验台架，其特征在于，所述实验台架通 过继电器与PLC相连接，根据系统是否连入网络，分为单机版和网络版两种方式，在单机版 中所述PLC仅直接与触控屏相连接，在网络版中系统还包括一个计算机，该计算机分别与 触控屏和PLC相连接，PLC和触控屏相连接。
2.根据权利要求1所述的汽车故障智能设置与实训、考核系统，其特征在于，对于PLC 仅直接与触控屏相连接的单机版系统，所述PLC内设有中央处理单元、试题库、资料库、存 储单元、输入单元和输出单元，该中央处理单元分别与试题库、资料库、存储单元、输入单元 和输出单元相连接；所述存储单元内含有评分单元，用于对学生答题结果进行评分、统计。
3.根据权利要求1所述的汽车故障智能设置与实训、考核系统，其特征在于，对于网 络版系统，所述PLC和触控屏有多台，每一台PLC对应与一台触控屏相连接，且分别通过继 电器与相应的一台实验台架相连接；所有PLC与同一台带有试题库和资料库的计算机相连 接，该计算机通过网络与所述所有触控屏相连接。
4.根据权利要求3所述的汽车故障智能设置与实训、考核系统，其特征在于，所述计算 机和触控屏之间通过局域网有线连接，或通过蓝牙无线连接。
5.根据权利要求4所述的汽车故障智能设置与实训、考核系统，其特征在于，所述计算 机内设有中央处理单元、试题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单元，该中央处理单元 分别与试题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单元相连接；所述存储单元内含有评分 单元，用于对学生答题结果进行评分、统计。
6.根据权利要求3所述的汽车故障智能设置与实训、考核系统，其特征在于，所述计算 机与任一 PLC之间通过I/O接口交换数据。
7.根据权利要求1所述的汽车故障智能设置与实训、考核系统，其特征在于，所述任一 PLC还通过解码器诊断线与相应的实验台架相连。。
8.—种权利要求1至7中任一项所述的汽车故障智能设置与实训、考核系统的实现方 法，其特征在于，教师通过触控屏或计算机智能调取试题库中的试题，并通过PLC和继电器 对实验台架上的汽车进行故障设置；学生通过触控屏，读取资料库中的技术资料，进行故障 诊断，然后把结果上报至PLC或计算机，PLC或计算机内的评分单元自动判别评分和进行统 计。
9.根据权利要求8所述的汽车故障智能设置与实训、考核系统的实现方法，其特征在 于，对于单机版的汽车故障智能设置与实训、考核系统，具体实现方法步骤如下(1-1)教师根据学生考试等级要求，通过触控屏控制系统从试题库调取考试题；(1-2)教师按照考试要求，通过所述包括触控屏、PLC和继电器的系统的控制，设置实 验台架故障；(1-3)学生通过触控屏读取技术资料，学习分析，通过必要的检测手段，判断故障；(1-4)学生将答题结果通过触控屏上报至PLC ；PLC中的评分单元对学生答题结果进行 评分、统计，然后通过PLC中的输出单元将结果输出。
10.根据权利要求8所述的汽车故障智能设置与实训、考核系统的实现方法，其特征在 于，对于网络版的汽车故障智能设置与实训、考核系统，具体实现方法步骤如下(2-1)教师根据学生考试等级要求，利用计算机控制系统从试题库调取考试题；(2-2)教师按照考试要求，通过所述包括计算机、PLC和继电器的系统的控制，设置试验台架故障；(2-3)学生通过触控屏读取技术资料，学习分析，通过必要的检测手段，判断故障； (2-4)学生将答题结果通过触控屏上报至计算机；计算机中的评分单元对学生答题结 果进行评分、统计，然后通过计算机中的输出单元将结果输出。
全文摘要
本发明公开了一种汽车故障智能设置与实训、考核系统及其实现方法，该系统包括实验台架、继电器、PLC、触控屏，实验台架通过继电器与PLC相连接，根据系统是否连入网络，分为单机版和网络版两种方式，在单机版中所述PLC仅直接与触控屏相连接，在网络版中系统还包括一个计算机，该计算机分别与触控屏和PLC相连接，PLC和触控屏相连接。该方法是教师通过触控屏或计算机调取试题库中的试题，并通过PLC和继电器对实验台架上的汽车进行故障设置；学生通过触控屏，读取资料库中的技术资料，进行故障诊断，然后把结果上报至PLC或计算机。本发明可进行智能故障设置、技术资料存储、自动评分统计，提高了实训、考核的质量和效率。
文档编号G09B7/02GK102117564SQ20111004452
公开日2011年7月6日 申请日期2011年2月23日 优先权日2011年2月23日
发明者吴奇, 夏长明, 蔡兴旺, 郭爱义 申请人:广州市铭珠电控设备科技有限公司
技术领域：
本发明涉及汽车检测与维修专业实训教学与考核设备设计领域，特别涉及一种汽 车故障智能设置与实训、考核系统及其实现方法。
背景技术：
传统的汽车故障设置与实训、考核，是靠人工设置故障，学生排除故障，老师检查 学生考核结果，然后评定考核成绩。这种汽车故障设置与实训、考核方法具有以下的缺点 一是耗费大量出题时间，上百个学生，每人1套故障试卷，工作量极大；二是出题难度高， 没有丰富的实践经验，很难出好题，尤其是年轻老师；三是出题主观性强，完全靠老师出题； 四是汽车故障设置费工、费时、耗材料，需要有经验的老师或工人手工拆装汽车某些零部件 设置故障，面对大量汽车，故障设置工作量巨大；五是有些汽车故障很难设置，如电路元件 的接触不良、传感器性能变化、发动机负荷变化等；六是考核成绩手工统计，费时，还会出现 差错。中国专利申请201010191389. 4公开了一种网络智能化实训考核系统，减轻了许 多故障设置工作量，但故障设置只是停留在电路断路、短路和接触不良方面，不能设置汽车 零部件(如汽车大量传感器、执行器等)性能变化及失效时汽车出现的故障，也不能设置汽 车工况变化(如负荷、转速变化)时故障表现特征。所采用的故障设置装置MCU不如工业 控制机PLC(ProgrammabIe Logic Controller，可编程逻辑控制器)工作可靠和稳定，扩展 功能也不如PLC，如PLC和触控屏组合可以集成试题编辑、技术资料存储、故障设置、解码、 学生答题、自动评分等功能，无须增加专门的中央控制电脑。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种汽车故障智能设置 与实训、考核系统，该系统不仅可以智能设置汽车电路的断路、短路和接触不良等电路方面 的故障，还可以设置汽车传感器、执行器等大量零部件性能变化及失效时汽车出现的故障， 可以设置汽车负荷、转速等工况变化时故障表现特征。本发明还提供上述系统的实现方法。本发明的目的通过以下的技术方案实现汽车故障智能设置与实训、考核系统，包 括实验台架，所述实验台架通过继电器与PLC相连接，根据系统是否连入网络，分为单机版 和网络版两种方式，在单机版中所述PLC仅直接与触控屏相连接，在网络版中系统还包括 一个计算机，该计算机分别与触控屏和PLC相连接，PLC和触控屏相连接。对于PLC仅直接与触控屏相连接的单机版系统，所述PLC内设有中央处理单元、试 题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单元，该中央处理单元分别与试题库、资料库、存 储单元、输入单元和输出单元相连接；所述存储单元内含有评分单元，用于对学生答题结果 进行评分、统计。对于网络版系统，为了实现网络功能，所述PLC和触控屏有多台，每一台PLC对应 与一台触控屏相连接，且分别通过继电器与相应的一台实验台架相连接；所有PLC与同一台带有试题库和资料库的计算机相连接，该计算机通过网络与所述所有触控屏相连接。所述计算机和触控屏之间可以通过局域网有线连接，也可以通过蓝牙无线连接。所述任一 PLC还通过解码器诊断线与相应的实验台架相连接，以使检测故障时不 需要另配价格昂贵的汽车解码器。具体地，所述计算机内设有中央处理单元、试题库、资料库、存储单元、输入单元和 输出单元，该中央处理单元分别与试题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单元相连接， 所述存储单元内含有评分单元，用于对学生答题结果进行评分、统计。所述计算机与任一 PLC之间通过I/O接口交换数据。本发明的汽车故障智能设置与实训、考核系统的实现方法是教师通过触控屏或 计算机智能调取试题库中的试题，并通过PLC和继电器对实验台架上的汽车进行故障设 置；学生通过触控屏，读取资料库中的技术资料，进行故障诊断，然后把结果上报至PLC或 计算机，PLC或计算机内的评分单元自动判别评分和进行统计。对于单机版的汽车故障智能设置与实训、考核系统，具体实现方法步骤如下(1-1)教师根据学生考试等级要求，通过触控屏控制系统从试题库调取考试题；(1-2)教师按照考试要求，通过所述包括触控屏、PLC和继电器的系统的控制，设 置实验台架故障；(1-3)学生通过触控屏读取技术资料，学习分析，通过必要的检测手段，判断故 障；(1-4)学生将答题结果通过触控屏上报至PLC ；PLC中的评分单元对学生答题结果 进行评分、统计，然后通过PLC中的输出单元将结果输出。对于网络版的汽车故障智能设置与实训、考核系统，具体实现方法步骤如下(2-1)教师根据学生考试等级要求，利用计算机控制系统从试题库调取考试题；(2-2)教师按照考试要求，通过所述包括计算机、PLC和继电器的系统的控制，设 置试验台架故障；(2-3)学生通过触控屏读取技术资料，学习分析，通过必要的检测手段，判断故 障；(2-4)学生将答题结果通过触控屏上报至计算机；计算机中的评分单元对学生答 题结果进行评分、统计，然后通过计算机中的输出单元将结果输出。本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果1、本发明的汽车故障智能设置与实训、考核系统，不仅可以采用触控屏和PLC组 合，也可以采用计算机和PLC组合，进行智能故障设置、技术资料存储、试卷编辑和自动评 分统计，大大提高了实训、考核的质量和效率。2、本发明中包括大容量的汽车故障数据库，内含汽车发动机、底盘、车身和电气系 统常见故障上万题，数据库集中了大量汽车维修专家、工程技术人员和工人的实践经验，覆 盖面广，题目难度可分高、中、初3级。3、本发明在出题时可实现计算机智能出题，教师可以根据不同学生的考核要求， 由计算机随机从试题库选题，智能组合出卷，无须老师耗费大量时间，且科学合理，客观公 正。4、本发明通过采用PLC以及集成大容量的汽车故障数据库，使得故障覆盖面大，省工省时，工作效率高，节约材料。计算机智能设置故障，通过PLC、继电器等与汽车教学实 验台架连接，可以智能设置汽车电路的断路、短路和接触不良等故障，也可以设置汽车传感 器、执行器等大量零部件性能变化及失效时汽车出现的故障，还可以设置汽车负荷、转速等 工况变化时故障表现特征。5、本发明装置既可制作成单机版，也可以制作成网络版。对于单机版系统，触控屏 与PLC组合，无需计算机，直接安装于试验台架上，老师直接在触控屏上智能设置故障，编 辑试卷，学生直接在触控屏上读取技术资料，回答问题，直接进行考核评分统计。对于网络 版，1台智能网络考核系统，可以控制1-80个台架的故障设置，可以同时向80个学生终端机 发布试题和接收答题结果；可以局域网有线连接，也可以无线蓝牙连接，具有远程操作控制 设备功能，方便教师操作，节省考核时间。6、本发明装置中设置有评分单元，可以根据学生答题的数量、准确性和答题时间 等自动评分、统计，并将成绩报送教师。7、本发明中设置了资料库，因为学生考试也是一个学习过程，尤其是汽车故障排 除，牵涉到大量知识，如汽车构造、工作原理、维修电路图等，学生可以通过触控屏检索相关 的技术资料，以利于利用这些知识判断和排除故障，强化系统的学习功能。8、本发明中通过在实验台架和PLC之间连接解码器诊断线，可以在检测故障时无 需另配价格昂贵的汽车解码器。9、本发明系统具有较好的扩展性，例如可以扩展到其他机电设备的故障设置与实 训、考核系统。
图1是本发明网络版的汽车故障智能设置与实训、考核系统的结构框图。图2是本发明网络版的汽车故障智能设置与实训、考核系统中，计算机和PLC的功 能模块连接结构示意图。图3是本发明汽车故障智能设置与实训、考核系统的线路连接图。图4是本发明网络版的汽车故障智能设置与实训、考核系统的实现方法的流程框 图；图5是本发明单机版的汽车故障智能设置与实训、考核系统的结构框图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。实施例1如图1所示，网络版的汽车故障智能设置与实训、考核系统，包括实验台架、继电 器、PLC、触控屏，所述实验台架通过继电器与PLC相连接，所述PLC通过计算机与对应触控 屏相连接。其中，计算机指教师操作的教师机，触控屏是指学生操作的触控屏式计算机。为了实现网络功能，所述PLC有多台，每一台PLC对应与一台触控屏相连接，且分 别通过继电器与相应的一台实验台架相连接；所有PLC与同一台带有试题库和资料库的计 算机相连接，该计算机通过网络与所述多台触控屏相连接。
所述计算机内设有中央处理单元、试题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单 元，该中央处理单元分别与试题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单元相连接，所述存 储单元内含有评分单元，用于对学生答题结果进行评分、统计。所述计算机与任一 PLC之间通过I/O接口交换数据。本实施例中所述计算机和多台触控屏之间通过局域网有线连接，当然也可以通过 蓝牙无线连接。所述任一 PLC还通过解码器诊断线与相应的实验台架相连接，以使检测故障时不 需要另配价格昂贵的汽车解码器。所述试题库中内含汽车发动机、底盘、车身和电气系统常见故障上万题，数据库集 中了大量汽车维修专家、工程技术人员和工人的实践经验，覆盖面广，题目难度分高、中、初 3级。如汽车发动机试题库，它由发动机点火系统故障、发动机燃料供给系统以及压缩系统、 润滑系统、冷却系统等故障组成，每一个系统又有大量具体故障，如发动机点火系统可以有 火花塞高压总线或分线断路、短路和接触不良等故障，根据故障判断的难易，每一个故障分 别定义为A(高级)、B(中级)或C(初级)。教师根据考核要求，向计算机输入考题类别、 数量等，由计算机在试题库随机抽取题目组成试卷。所述资料库中内含国内外上万种汽车发动机技术参数、电路图和维修数据，可供 学生诊断排除故障时查阅参考。下面以图3喷油器电路断路、短路和接触不良(虚接)为例，说明故障智能设置与 排除原理。(1)喷油器电路断路故障设置与排除当教师通过计算机设置断路故障后，教师机指令PLC的YOl与XOl接通，电流通过 继电器2的线圈到PLC的YOl到XOl到负极，继电器2的线圈产生磁场，继电器2的常闭触 电断开，切断ECU控制喷油嘴的线路，使之喷油嘴不能正常工作，从而产生故障。然后学生 通过实训设备的检测功能(面板端子的电压检测、波形检测、解码器检测等)检测到该实训 设备的喷油嘴不能正常工作后，学生通过触控屏指令PLC的YOl与XOl断开，继电器恢复正 常，继电器2的常闭触点接通喷油器的控制线路，实训设备故障排除。(2)喷油器电路短路故障设置与排除教师通过计算机设置短路故障后，教师机指令PLC的Y02与X02接通，继电器3线 圈的电流通过PLC的Y02到X02到负极回路，使继电器3的常开触点闭合，继电器3的触点 接通喷油器控制线到负极，使之喷油器的控制线与负极相连，从而构成短路，使喷油嘴不能 正常工作。然后学生通过实训设备的检测功能(面板端子的电压检测、波形检测、解码器检 测等)检测到该实训设备的喷油嘴不能正常工作后，学生通过触控屏指令PLC的Y02与X02 断开，继电器恢复正常，继电器3的常开触点断开喷油器的控制线与负极构成的短路，恢复 正常工作。(3)喷油器电路接触不良(虚接)故障设置与排除教师通过计算机设置接触不良故障后，教师机指令PLC的YOl与XOl接通，电流通 过继电器2的线圈到PLC的YOl到XOl到负极，继电器2的线圈产生磁场，继电器2的常闭 触电断开，切断ECU控制喷油嘴的线路；在继电器2切断喷油器线路的同时，PLC的Y03与 X03也接通，继电器1的线圈电流通过PLC的Y03到X03到负极构成回路，将继电器1常开触点闭合，继电器1的两个触点跟继电器2—样，串联在喷油器的控制电路上，但与继电器2 的2个触点并联，而在继电器1的触点上还串联一个虚接模拟电阻，此时，使喷油器的控制 线路串联的继电器1的触点，又串联一个虚接电阻，使喷油器的控制线路通过了一个虚接 电阻到ECU，从而构成虚接故障使喷油嘴不能正常工作。然后学生通过实训设备的检测功能 (面板端子的电压检测、波形检测、解码器检测等)检测到该实训设备的喷油嘴不能正常工 作后，学生通过触控屏排除故障后，触控屏指令PLC的YOl与XOl断开，继电器2恢复正常， 继电器2的常闭触点闭合喷油器的控制线更换到继电器2的常闭触点上工作，虚接现象恢 复，此时继电器1的常闭触点也断开。本发明的汽车故障智能设置与实训、考核系统的实现方法是教师通过计算机智 能调取试题库中的试题，并通过PLC和继电器对实验台架上的汽车进行故障设置；学生通 过触控屏，读取资料库中的技术资料，进行故障诊断，然后把结果上报至计算机，计算机内 的评分单元自动判别评分和进行统计。下面以《汽车发动机故障诊断与排除》课程的喷油 器电路故障为例，介绍汽车故障智能设置与实训、考核系统在网络版系统中的使用方法。流 程图见图4。1、教师抽取试卷教师启动计算机，输入用户名和密码，进入试题库一输入课程名称“《汽车发动机 故障诊断与排除》”一输入试题难度级别“中级”一输入试题个数，如“3”题，一计算机自动 生成试卷。2、教师智能设置故障以喷油器电路断路故障设置为例，教师通过计算机同时对多台实训设备设置断路 故障后，教师机指令PLC的YOl与XOl接通，电流通过继电器2的线圈到PLC的YOl到XOl 到负极，继电器2的线圈产生磁场，继电器2的常闭触电断开，切断ECU控制喷油嘴的线路， 使之喷油嘴不能正常工作，从而产生故障。也可以对不同实训设备设置不同故障，设置原理 类似。3、学生判断故障学生从触控屏读取相关技术资料，学习分析，通过电脑检测仪和汽车万用表等必 要的检测手段，检查判断故障，通过触控屏指令PLC的YOl与XOl断开，继电器恢复正常，继 电器2的常闭触点接通喷油器的控制线路，实训设备故障排除。4、计算机评分学生将答题结果上报计算机。计算机根据学生答题的数量、准确性和答题时间等 自动评分、统计，学生也可以进行成绩查询。5、结束考试考试结束，按退出键关闭系统。实施例2本实施例除下述特征外其他结构同实施例1 如图5所示，单机版的汽车故障智 能设置与实训、考核系统，包括实验台架、继电器、PLC、触控屏，所述实验台架通过继电器与 PLC相连接，所述PLC直接与触控屏相连接。其中触控屏既是教师机也是学生机，触控屏也 可用计算机替代。所述PLC内设有中央处理单元、试题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单元，该中央处理单元分别与试题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单元相连接；所述存储 单元内含有评分单元，用于对学生答题结果进行评分、统计。下面同样以《汽车发动机故障诊断与排除》课程的喷油器电路故障为例，介绍汽车 故障智能设置与实训、考核系统在单机版系统中的使用方法。1、教师抽取试卷教师启动触控屏，出现系统开机界面。输入用户名和密码，进入试题库一输入课程 名称“《汽车发动机故障诊断与排除》”一输入试题难度级别“中级”一输入试题个数，如“3” 题，一计算机自动生成试卷。2、教师智能设置故障以喷油器电路断路故障设置为例，教师通过触控屏设置断路故障后，教师机指令 PLC的YOl与XOl接通，电流通过继电器2的线圈到PLC的YOl到XOl到负极，继电器2的 线圈产生磁场，继电器2的常闭触电断开，切断ECU控制喷油嘴的线路，使之喷油嘴不能正 常工作，从而产生故障。3、学生判断故障学生从触控屏读取相关技术资料，学习分析，通过电脑检测仪和汽车万用表等必 要的检测手段，检查判断故障，通过触控屏指令PLC的YOl与XOl断开，继电器恢复正常，继 电器2的常闭触点接通喷油器的控制线路，实训设备故障排除。4、计算机评分学生将答题结果上报PLC。PLC中的评分单元根据学生答题的数量、准确性和答题 时间等自动评分、统计，学生也可以进行成绩查询。5、结束考试考试结束，按退出键关闭系统。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.汽车故障智能设置与实训、考核系统，包括实验台架，其特征在于，所述实验台架通 过继电器与PLC相连接，根据系统是否连入网络，分为单机版和网络版两种方式，在单机版 中所述PLC仅直接与触控屏相连接，在网络版中系统还包括一个计算机，该计算机分别与 触控屏和PLC相连接，PLC和触控屏相连接。
2.根据权利要求1所述的汽车故障智能设置与实训、考核系统，其特征在于，对于PLC 仅直接与触控屏相连接的单机版系统，所述PLC内设有中央处理单元、试题库、资料库、存 储单元、输入单元和输出单元，该中央处理单元分别与试题库、资料库、存储单元、输入单元 和输出单元相连接；所述存储单元内含有评分单元，用于对学生答题结果进行评分、统计。
3.根据权利要求1所述的汽车故障智能设置与实训、考核系统，其特征在于，对于网 络版系统，所述PLC和触控屏有多台，每一台PLC对应与一台触控屏相连接，且分别通过继 电器与相应的一台实验台架相连接；所有PLC与同一台带有试题库和资料库的计算机相连 接，该计算机通过网络与所述所有触控屏相连接。
4.根据权利要求3所述的汽车故障智能设置与实训、考核系统，其特征在于，所述计算 机和触控屏之间通过局域网有线连接，或通过蓝牙无线连接。
5.根据权利要求4所述的汽车故障智能设置与实训、考核系统，其特征在于，所述计算 机内设有中央处理单元、试题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单元，该中央处理单元 分别与试题库、资料库、存储单元、输入单元和输出单元相连接；所述存储单元内含有评分 单元，用于对学生答题结果进行评分、统计。
6.根据权利要求3所述的汽车故障智能设置与实训、考核系统，其特征在于，所述计算 机与任一 PLC之间通过I/O接口交换数据。
7.根据权利要求1所述的汽车故障智能设置与实训、考核系统，其特征在于，所述任一 PLC还通过解码器诊断线与相应的实验台架相连。。
8.—种权利要求1至7中任一项所述的汽车故障智能设置与实训、考核系统的实现方 法，其特征在于，教师通过触控屏或计算机智能调取试题库中的试题，并通过PLC和继电器 对实验台架上的汽车进行故障设置；学生通过触控屏，读取资料库中的技术资料，进行故障 诊断，然后把结果上报至PLC或计算机，PLC或计算机内的评分单元自动判别评分和进行统 计。
9.根据权利要求8所述的汽车故障智能设置与实训、考核系统的实现方法，其特征在 于，对于单机版的汽车故障智能设置与实训、考核系统，具体实现方法步骤如下(1-1)教师根据学生考试等级要求，通过触控屏控制系统从试题库调取考试题；(1-2)教师按照考试要求，通过所述包括触控屏、PLC和继电器的系统的控制，设置实 验台架故障；(1-3)学生通过触控屏读取技术资料，学习分析，通过必要的检测手段，判断故障；(1-4)学生将答题结果通过触控屏上报至PLC ；PLC中的评分单元对学生答题结果进行 评分、统计，然后通过PLC中的输出单元将结果输出。
10.根据权利要求8所述的汽车故障智能设置与实训、考核系统的实现方法，其特征在 于，对于网络版的汽车故障智能设置与实训、考核系统，具体实现方法步骤如下(2-1)教师根据学生考试等级要求，利用计算机控制系统从试题库调取考试题；(2-2)教师按照考试要求，通过所述包括计算机、PLC和继电器的系统的控制，设置试验台架故障；(2-3)学生通过触控屏读取技术资料，学习分析，通过必要的检测手段，判断故障； (2-4)学生将答题结果通过触控屏上报至计算机；计算机中的评分单元对学生答题结 果进行评分、统计，然后通过计算机中的输出单元将结果输出。
全文摘要
本发明公开了一种汽车故障智能设置与实训、考核系统及其实现方法，该系统包括实验台架、继电器、PLC、触控屏，实验台架通过继电器与PLC相连接，根据系统是否连入网络，分为单机版和网络版两种方式，在单机版中所述PLC仅直接与触控屏相连接，在网络版中系统还包括一个计算机，该计算机分别与触控屏和PLC相连接，PLC和触控屏相连接。该方法是教师通过触控屏或计算机调取试题库中的试题，并通过PLC和继电器对实验台架上的汽车进行故障设置；学生通过触控屏，读取资料库中的技术资料，进行故障诊断，然后把结果上报至PLC或计算机。本发明可进行智能故障设置、技术资料存储、自动评分统计，提高了实训、考核的质量和效率。
文档编号G09B7/02GK102117564SQ20111004452
公开日2011年7月6日 申请日期2011年2月23日 优先权日2011年2月23日
发明者吴奇, 夏长明, 蔡兴旺, 郭爱义 申请人:广州市铭珠电控设备科技有限公司
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