談一種茶葉萎凋機(jī)的電氣線路設(shè)計(jì)

[摘 要] 在進(jìn)行電氣線路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意全面分析茶葉萎凋機(jī)的工作過程、控制要求及所提供的元器件，設(shè)計(jì)出合理有效的電氣原理圖，并進(jìn)行工作原理的模擬分析是否符合工作要求，然后按圖接線，通電試車，驗(yàn)證是否達(dá)到萎凋機(jī)要求的控制效果，實(shí)現(xiàn)電氣線路的完整設(shè)計(jì)。

[關(guān) 鍵 詞] 萎凋機(jī)；電氣線路設(shè)計(jì)；自動(dòng)控制；教學(xué)相長(zhǎng)

[中圖分類號(hào)] G718 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2016）21-0080-02

在中職學(xué)校里，機(jī)電專業(yè)中課程工廠電氣控制是一門重要的專業(yè)課。學(xué)生必須掌握其專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能，能夠根據(jù)電力拖動(dòng)目的設(shè)計(jì)出電氣線路，這是學(xué)習(xí)機(jī)電專業(yè)最重要的能力目標(biāo)，也是學(xué)習(xí)此門課的最終目的。那么，如何根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行電氣線路的設(shè)計(jì)呢？下面，以某企業(yè)一種茶葉萎凋機(jī)的電氣線路設(shè)計(jì)為案例，和學(xué)生一起來分析設(shè)計(jì)過程。

茶葉萎凋機(jī)是茶葉萎凋槽的組成部分，由機(jī)架、供熱系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)組成，特點(diǎn)是在供熱系統(tǒng)中有一熱風(fēng)管沿軸向設(shè)置在滾筒體的內(nèi)腔，在熱風(fēng)管周壁設(shè)有出風(fēng)孔，在所屬滾筒體的內(nèi)腔周壁上設(shè)有傾斜錯(cuò)位分布的螺旋輸送片和若干沿軸向水平分布的翻茶平板，本鼓風(fēng)溫度在常溫至100℃之間，可快速脫去茶青表面水分，使萎凋做青不受天氣環(huán)境影響，生產(chǎn)的毛茶品質(zhì)好，質(zhì)量穩(wěn)定，且比傳統(tǒng)方法還可節(jié)約大量機(jī)械、人力、物力和能源。

萎凋槽作用是將采下的鮮葉按一定厚度攤放，通過晾曬，使鮮葉呈現(xiàn)萎蔫狀態(tài)。萎凋過程中，鮮葉發(fā)生一系列變化，有利于成茶品質(zhì)的有效物質(zhì)提升，提高茶葉質(zhì)量和口感。正常而有效的萎凋，使鮮葉的青草氣消退而產(chǎn)生清香，并有水果香或花香，成茶滋味醇而不苦澀。萎凋需要適宜的溫度、濕度和空氣流通等條件。我國(guó)白茶、紅茶、青茶等茶類制作中的第一道工序都是萎凋，但程度各不相同。白茶萎凋程度最重，鮮葉含水量要求降至40%以下，紅茶萎凋程度次重，含水量降至60%左右，青茶萎凋程度最輕，要求含水量在68%～70%之間。

依據(jù)萎凋槽的作用得知，要控制好茶葉萎凋過程中的溫度、濕度及空氣流通等，必須要有合理有效的電氣線路來控制，實(shí)現(xiàn)茶葉機(jī)械的自動(dòng)化控制。這時(shí)，如何設(shè)計(jì)好萎凋機(jī)的電氣線路顯得十分重要。

根據(jù)企業(yè)所給的萎凋機(jī)，整體上了解其結(jié)構(gòu)及電控箱的元件布置。

一、茶葉萎凋機(jī)的控制面板

主要由電源指示燈、風(fēng)機(jī)指示燈、加溫指示燈、啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、萎凋時(shí)間、定時(shí)停機(jī)、工作時(shí)間、萎凋溫度等組成。先讓學(xué)生了解萎凋機(jī)控制箱面板元件的排列布置，為設(shè)計(jì)好后的電路安裝布線有個(gè)大致了解。

二、茶葉萎凋機(jī)的控制過程

1.啟動(dòng)機(jī)械，茶葉在加熱元件加熱和風(fēng)機(jī)運(yùn)行送風(fēng)開始進(jìn)行萎凋，萎凋計(jì)時(shí)器開始整個(gè)萎凋過程的計(jì)時(shí)；

2.同時(shí)定時(shí)停機(jī)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，加熱一段時(shí)間后加熱和風(fēng)機(jī)停止；

3.此時(shí)停機(jī)時(shí)間計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，停機(jī)時(shí)間到后又重新開始加熱，風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行，定時(shí)停機(jī)計(jì)時(shí)器同時(shí)計(jì)時(shí)；

4.定時(shí)停機(jī)計(jì)時(shí)時(shí)間到后重復(fù)2～3步驟，直至總萎凋時(shí)間到后萎凋機(jī)停機(jī)運(yùn)行；

5.當(dāng)溫控儀在環(huán)境溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，停止加熱，風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行送風(fēng)萎凋。

每個(gè)學(xué)生都必須熟悉和理解該控制過程，這是設(shè)計(jì)控制電路最為關(guān)鍵的步驟，決定能否達(dá)到企業(yè)要求的設(shè)計(jì)。

三、萎凋機(jī)所需元器件

1.HL1、HL2、HL3分別為電源、加溫、風(fēng)機(jī)指示燈，各1盞；

2.計(jì)時(shí)器3個(gè)、接觸器（交流220V）2個(gè)，中間繼電器（交流220V）2個(gè)；

3.帶熱電偶的溫控儀1個(gè)；

4.風(fēng)機(jī)（交流220V）1臺(tái)；

5.三相加熱元件1組；

6.啟動(dòng)按鈕、停止按鈕各1個(gè)。

四、理解溫控儀的工作原理及接線

由于學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中沒接觸過溫控儀，所以在設(shè)計(jì)電路時(shí)我先把這個(gè)元件的結(jié)構(gòu)和工作原理、接線向?qū)W生介紹清楚，讓他們懂得安裝和接線。

溫控儀接線端中123一般接傳感器線，456為一組接點(diǎn)，5是公共點(diǎn)。高、總、低為一組接點(diǎn)，總是公共點(diǎn)。高與總是一個(gè)常閉觸點(diǎn)，總與低是一個(gè)常開觸點(diǎn)?！暗亍倍私拥鼐€，“相”端接火線，“中”端接零線。

其接法：中與相接電源220V，給溫控儀提供工作電源，1與2分別接熱電偶的紅、黃線，總與低是一個(gè)常開觸點(diǎn)，當(dāng)熱電偶感應(yīng)到的環(huán)境溫度低于設(shè)定溫度時(shí)觸點(diǎn)接通，環(huán)境溫度大于等于設(shè)定溫度時(shí)觸點(diǎn)復(fù)位斷開，把總與低串接在接觸器線圈供電電路上。

每個(gè)小組學(xué)生分工合作，都經(jīng)過了認(rèn)真思考，畫出了各自的電路圖，并不斷檢查電路圖和模擬運(yùn)行，都認(rèn)為自己小組的電路能符合要求。我把每小組的原理圖共同分析一下，都存在不同的問題，就讓他們?cè)僮屑?xì)研究得出較好的方案來。經(jīng)各小組一致討論后，推出了認(rèn)為符合要求的電路圖（圖1）。一看此圖，覺得有點(diǎn)符合要求，但經(jīng)過認(rèn)真推敲后，主電路符合要求，控制電路還是存在不合理的地方。

整個(gè)過程分析后，乍看起來符合要求，但這其中忽略了溫控儀的控制作用，溫控儀在當(dāng)環(huán)境溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，溫控儀的總端與低端就會(huì)斷開，從而斷開KM1線圈電源，隨之?dāng)嚅_了風(fēng)機(jī)電源，而萎凋機(jī)要求的是在茶葉環(huán)境溫度高于設(shè)定溫度時(shí)只是停止加熱元件的加熱，而風(fēng)機(jī)不停止，繼續(xù)送風(fēng)萎凋茶葉，所以，此電路的設(shè)計(jì)存在著一定的缺陷，還需進(jìn)行一定的調(diào)整。

為了達(dá)到要求的控制效果，通過循序漸進(jìn)的方式，將存在的問題逐個(gè)與學(xué)生展開討論，讓他們發(fā)現(xiàn)問題，一起解決問題，然后做出以下調(diào)整：

1.溫控儀的控制調(diào)整為圖2所示位置；

2.KM1自鎖觸點(diǎn)調(diào)整為KM2-2，由于圖1中KM2的常開觸點(diǎn)數(shù)量超過了實(shí)際數(shù)量（接觸器采用CJX2-3210，只有4個(gè)常開觸點(diǎn)），把控制HL3的KM2常開觸點(diǎn)去掉，調(diào)整到與KM2線圈并聯(lián)；

3.計(jì)時(shí)器KT1常開、常閉觸點(diǎn)調(diào)整為圖2所示位置。

最終得出正確的電路圖（如圖2）。

五、針對(duì)電路工作原理的分析歸納出的工作原理

1.溫控儀設(shè)定溫度高于環(huán)境溫度時(shí)，KM2圈通電，HL2加熱指示燈亮，加熱元件開始加熱。工作原理需要學(xué)生自己去實(shí)踐，加強(qiáng)學(xué)生的操作能力。

2.當(dāng)溫控儀設(shè)定溫度低于環(huán)境溫度時(shí)，KM1線圈斷電，加熱元件停止加熱，加溫指示燈熄滅；風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行送風(fēng)萎凋；在此過程中，定時(shí)停機(jī)（工作時(shí)間）和停機(jī)時(shí)間不斷切換，直至環(huán)境降溫達(dá)到或低于設(shè)定溫度時(shí)又開始加熱。

這樣學(xué)生對(duì)工作原理一目了然，也清楚地理解了整個(gè)控制過程。

然后，我就將該企業(yè)提供的電控箱元器件安排給每個(gè)學(xué)生，根據(jù)圖2按照自上而下、從左到右的原則進(jìn)行實(shí)物接線，并進(jìn)行通電模擬動(dòng)作過程，并要求注意觀察判斷有否達(dá)到企業(yè)要求的控制過程。整個(gè)過程強(qiáng)調(diào)注意用電安全。

安裝后的控制電路，能使茶葉萎凋機(jī)按照要求在設(shè)定的萎凋時(shí)間內(nèi)進(jìn)行預(yù)定的定時(shí)停機(jī)和停機(jī)時(shí)間之間的不斷變換，對(duì)萎凋槽內(nèi)的茶葉進(jìn)行加熱送風(fēng)，最高溫度的設(shè)定，及滾筒體不斷地翻轉(zhuǎn)茶葉，使茶葉水分減少，達(dá)到茶葉萎蔫狀態(tài)，充分萎凋。這樣，設(shè)計(jì)出來的電路達(dá)到了企業(yè)要求的控制過程，也得到企業(yè)的肯定和認(rèn)可，學(xué)生也露出了驕傲的笑容。

因此，進(jìn)行電氣控制線路的設(shè)計(jì)，應(yīng)注意全面分析機(jī)械的控制要求，畫出相應(yīng)的原理圖，再進(jìn)行理論分析和模擬操作運(yùn)行，再通電試車判斷是否達(dá)到要求。能根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)出合理有效的電路，是機(jī)電專業(yè)每個(gè)學(xué)生必須掌握的專業(yè)技能，也是所學(xué)專業(yè)知識(shí)的充分利用，加之在企業(yè)的實(shí)踐應(yīng)用，體驗(yàn)到為企業(yè)尋找問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的成就感及帶來的喜悅，達(dá)到在“做中學(xué)，做中教”的教學(xué)效果，更能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲，真正學(xué)好一技之長(zhǎng)。

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