宇龍仿真軟件在電氣控制實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

楊 娜

（廣東農(nóng)工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510507）

近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，模擬仿真技術(shù)在研發(fā)、生產(chǎn)、檢測(cè)等領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。但是在高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，模擬仿真技術(shù)的應(yīng)用卻比較少見，學(xué)生在課堂上學(xué)到的理論知識(shí)比較抽象，而相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備如電動(dòng)機(jī)、控制柜、機(jī)床等價(jià)格昂貴，如果采用模擬仿真實(shí)驗(yàn)，對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制線路或機(jī)床進(jìn)行電氣連接，此時(shí)不會(huì)因?yàn)榻渝e(cuò)線路導(dǎo)致安全事故或損壞相應(yīng)的設(shè)備，還可以改善和提高《工廠電氣控制設(shè)備》課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使學(xué)生將理論與實(shí)踐充分結(jié)合，較透徹地掌握電氣控制的原理。在此基礎(chǔ)上還可以進(jìn)行創(chuàng)新，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力，達(dá)到真正的學(xué)為所用。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，引入電氣電路故障的診斷與維修，既可以使學(xué)生在仿真中身臨其境，又可以避免由于失誤導(dǎo)致的安全事故和相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)損失。

本文主要以宇龍仿真軟件為例介紹三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)、T68鏜床主軸正反轉(zhuǎn)的電氣控制線路。

一、宇龍仿真軟件的概述

宇龍仿真軟件是上海宇龍軟件工程有限公司開發(fā)的，其中包括了機(jī)電控制仿真、汽車維修仿真和數(shù)控加工仿真等，宇龍機(jī)電控制仿真軟件是用于電子電工及相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室實(shí)訓(xùn)的仿真軟件，該軟件由元器件庫(kù)和用戶可以自由選擇一些元器件進(jìn)行自由搭建所想象的自動(dòng)控制系統(tǒng)的平臺(tái)構(gòu)成。元器件庫(kù)由電路元器件、液壓系統(tǒng)功能部件、氣壓系統(tǒng)功能部件以及各種應(yīng)用構(gòu)件組成。

宇龍機(jī)電控制仿真軟件的元器件庫(kù)是一個(gè)開放式的資源庫(kù)，可根據(jù)需求不斷將各種元器件和功能部件添加到現(xiàn)有庫(kù)中。有些元器件或功能部件還可以讓用戶自己添加或修改。

宇龍機(jī)電控制仿真軟件是純軟件的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的仿真軟件。因此，不僅具有投資小、占地面積小、安全、耐用無損耗等優(yōu)點(diǎn)，用戶還可以使用元器件庫(kù)自主發(fā)揮想象搭建各種控制系統(tǒng)。此外，《宇龍機(jī)電控制仿真軟件》具有對(duì)用戶編制的程序進(jìn)行自動(dòng)、合理、可視化的評(píng)判等功能。

二、宇龍機(jī)電控制仿真軟件的應(yīng)用

1.電氣互鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路

圖1所示為電動(dòng)機(jī)電氣互鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路。在主電路中使用兩只交流接觸器來改變電動(dòng)機(jī)的電源相序：KM1閉合時(shí)，接通電動(dòng)機(jī)的正序電源，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；KM2閉合時(shí)，將A、C兩相電源反接后接入電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。輔助電路中的SB2是正轉(zhuǎn)的起動(dòng)按鈕，SB3是反轉(zhuǎn)的起動(dòng)按鈕，KM1、KM2使用一副常開觸點(diǎn)進(jìn)行自鎖。另外，KM1、KM2將常閉觸點(diǎn)串接在對(duì)方線圈電路中，形成電氣互鎖，這樣兩只接觸器不能同時(shí)得電動(dòng)，以便防止電源短路。要想實(shí)現(xiàn)由正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)的控制或由反轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)的控制，都必須先按下停止按鈕SB1，使接觸器斷電釋放，互鎖的常閉觸點(diǎn)閉合，再按下正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的起動(dòng)按鈕，這就構(gòu)成了正轉(zhuǎn)——停止——反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)——停止——正轉(zhuǎn)的控制。

圖1 電氣互鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路

電動(dòng)機(jī)電氣互鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路的控制流程圖如圖2所示。

2.電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)在宇龍機(jī)電控制仿真軟件中的應(yīng)用

可以通過鼠標(biāo)操作，從元器件庫(kù)中選擇所需要的各種元器件或功能部件（比如刀開關(guān)、熔斷器、接觸器、熱繼電器、電動(dòng)機(jī)、按鈕等），然后用導(dǎo)線連接各種電路元器件，最后系統(tǒng)將根據(jù)所搭建的電路進(jìn)行邏輯解釋，從而對(duì)應(yīng)用構(gòu)件進(jìn)行控制。由于本軟件對(duì)所搭建的電路是進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算的，因此，在所搭建的應(yīng)用鏈路上可以進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，同時(shí)，也可以在元器件上設(shè)置不同的屬性，從而實(shí)現(xiàn)各種不同的故障現(xiàn)象，也可以用于故障檢測(cè)。

圖2 正反轉(zhuǎn)控制電路流程圖

3.T68鏜床主軸正反轉(zhuǎn)在宇龍機(jī)電控制仿真軟件中的應(yīng)用

鏜床是一種精密加工機(jī)床，主要用于加工精確度高的孔，以及各孔間距離要求較為精確的零件，這些孔的軸線之間有嚴(yán)格的同軸度、垂直度、平行度與精確的距離，鏜床常用來加工箱體類零件如主軸箱、機(jī)床的變速箱等。T68是臥式鏜床中的一種，T68鏜床有兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，其中主軸電動(dòng)機(jī)通過變速箱等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)拖動(dòng)機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還拖動(dòng)潤(rùn)滑油泵，另一臺(tái)為快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)主軸箱與工作臺(tái)的快速移動(dòng)。主軸電動(dòng)機(jī)是一臺(tái)雙速電動(dòng)機(jī)，可進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)或連續(xù)正反轉(zhuǎn)控制，停車制動(dòng)采用由速度繼電器KS控制的反接制動(dòng)。為了限制制動(dòng)電流和減小機(jī)械沖擊，主軸電動(dòng)機(jī)在制動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)及主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給的變速?zèng)_動(dòng)控制時(shí)串入電阻器。T68鏜床主軸電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制也可以在宇龍機(jī)電控制仿真軟件中進(jìn)行仿真。

三、結(jié)論

通過電動(dòng)機(jī)電氣控制操作仿真實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，達(dá)到以下幾個(gè)教學(xué)目的：

第一，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)電氣控制原理的感性認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生能夠更快地熟識(shí)電氣原理圖，將書本中比較抽象的理論內(nèi)容變成具體形象的實(shí)踐操作過程，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性與創(chuàng)造性，提高了教學(xué)效果。

第二，提高了安全性。學(xué)生可以用宇龍機(jī)電控制仿真軟件根據(jù)電氣原理圖選擇元器件，并且連線，一切活動(dòng)都是在宇龍機(jī)電控制仿真軟件中進(jìn)行，不會(huì)因?yàn)閷W(xué)生的連線錯(cuò)誤或參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤而導(dǎo)致試驗(yàn)臺(tái)元器件燒壞或損壞機(jī)床，也不會(huì)造成人身傷害，學(xué)生可以安全地進(jìn)行訓(xùn)練，從而熟練地掌握真實(shí)設(shè)備的連接與調(diào)試過程。

第三，方便教師授課。在實(shí)訓(xùn)課上，教師在設(shè)備上演示，教學(xué)效果往往不是很理想，采用宇龍機(jī)電控制仿真軟件進(jìn)行多媒體教學(xué)時(shí)，學(xué)生均可清楚觀看并且模仿，還可對(duì)學(xué)生進(jìn)行單獨(dú)指導(dǎo)。

第四，為實(shí)際操作做好充分準(zhǔn)備。學(xué)生通過宇龍機(jī)電控制仿真軟件仿真練習(xí)后，可將事故發(fā)生率降到最低。因此，宇龍機(jī)電控制仿真軟件在電氣控制方面實(shí)現(xiàn)了由理論向?qū)嵺`的真實(shí)轉(zhuǎn)換，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力。

宇龍機(jī)電控制仿真軟件解決了實(shí)驗(yàn)設(shè)備少、學(xué)生人數(shù)多的問題，保證了學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。學(xué)生借助虛擬仿真軟件的學(xué)習(xí)，拓展了實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)的多樣性，提高了學(xué)生解決問題和分析問題的能力，為學(xué)生較快適應(yīng)社會(huì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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