模塊化設(shè)計在電氣控制線路設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用探討

牛世強

摘 要：隨著經(jīng)濟和科技水平的快速發(fā)展，《電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)》是機電一體化、電氣自動化等涉電類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，也是維修電工國家職業(yè)技能考試和低壓電工操作證考試的內(nèi)容之一，對學(xué)生熟悉常用電工器件、獨立設(shè)計控制線路的邏輯能力訓(xùn)練有非常大的幫助，是學(xué)生運用PLC技術(shù)實現(xiàn)對電機運行方式控制的前導(dǎo)學(xué)習(xí)。在實際教學(xué)中，學(xué)生對單一功能的電氣控制設(shè)計接受能力尚可，但對控制功能較多的復(fù)雜線路設(shè)計感到有點力不從心。將該課程涉及到的教學(xué)任務(wù)及模塊運用模塊化設(shè)計教學(xué)方法，能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中豁然開朗，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，使教學(xué)效果事半功倍。

關(guān)鍵詞：模塊化設(shè)計；電氣控制；教學(xué)效果

1電氣控制線路設(shè)計原則

1.1電氣控制線路設(shè)計中控制電路電源的可靠性原則

電氣控制中，電源是所有電氣設(shè)備順利運行的前提。在電氣控制電路設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要對線路的配電方案、總體布局、接地線路等因素進行綜合、全面考慮，確保電路電源的負載量在預(yù)計范圍之內(nèi)。此外，需要考慮電路的其他問題，如電路間的相互干擾、電路過熱等，規(guī)避可能造成的事故和隱患?？刂齐娐冯娫丛O(shè)計要遵循可靠性原則，在線路控制較為簡單的情況下選擇電網(wǎng)電源，生產(chǎn)設(shè)備高度自動化的情況下選擇直流電源，從而提高控制電路電源的可靠性。

1.2電氣控制線路設(shè)計中控制電氣設(shè)備的安全性原則

在電路控制線路設(shè)計滿足電氣設(shè)備生產(chǎn)需求的前提下，應(yīng)滿足經(jīng)濟實用、無寄生電路、簡單可靠的原則。要避免各類電氣設(shè)備在同一條線路上同時使用，并且盡可能減少觸點。此外，要簡化設(shè)計電路，有效避免電路故障的發(fā)生，確保電器設(shè)備控制線路的安全性。

2電氣控制基本模塊

2.1自鎖控制模塊

在大多數(shù)應(yīng)用情境下，需要電機啟動后保持長時間運行狀態(tài)，這就需要電機控制線路具有自鎖控制功能。在將KM1的輔助常開觸頭與點動啟動按鈕并聯(lián)，就能實現(xiàn)自鎖控制功能。

2.2點動控制模塊

點動控制模塊在安全保護模塊的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了電機短時間運行和停止功能。按下SB1并保持，KM1得電，電機運行；松開SB1，KM1失電，電機停止。

3復(fù)雜功能電路的設(shè)計

3.1點動和長期運行控制電路的設(shè)計

點動和長期運行電路的控制要求是，可分別實現(xiàn)點動或長期運行功能。按照模塊設(shè)計法，可將點動控制電路和自鎖控制電路進行組合，同時，為了防止兩種運行狀態(tài)并存，需再加上互鎖環(huán)節(jié)。SB1與KM輔助常開觸點并聯(lián)，構(gòu)成自鎖模塊，在KM輔助常開支路中串聯(lián)SB3的常閉觸頭，構(gòu)成互鎖電路，SB3的常開與SB1并聯(lián)，實現(xiàn)點動或長期運行控制功能。當按下SB1時，KM輔助觸點支路自鎖使電路處于長期運行狀態(tài)；如按下SB3，則自鎖支路先斷開，點動支路接通，電機處于點動運行狀態(tài)。

3.2電氣控制線路設(shè)計應(yīng)盡可能從簡

設(shè)計電氣控制線路時，在保證電器系統(tǒng)正常運行的前提下，盡可能減少線路設(shè)計，使電氣控制線路線路布局盡量簡潔。既可以減少線路設(shè)計的成本投入，還能使設(shè)計更加環(huán)保。要做到電氣控制線路設(shè)計簡潔，需要從三個方面入手。第一，配置電氣控制線路電線時，要嚴格按照電器元件的使用功率和電壓來配置，電線使用要符合全新的檢驗標準。第二，在不影響電器元件正常工作狀態(tài)的情況下，盡可能減少導(dǎo)線連接的使用，長度控制在最低狀態(tài)，避免造成不必要的浪費。為了不影響布局美觀，盡量使用串聯(lián)。此外，操作臺上應(yīng)該設(shè)置好啟動按鈕和關(guān)閉按鈕。在電氣柜上安裝接觸器，并注意按鈕與接觸器之間的距離。一般來說，按鈕與接觸器之間的距離都較長。因此，將啟動按鈕和關(guān)閉按鈕安裝在一起，以使導(dǎo)線的連接更加簡潔；第三，盡可能選擇使用同一型號的標注構(gòu)建，最大程度降低電器元件的使用。

3.3雙重連鎖正反轉(zhuǎn)控制電路的設(shè)計

電動機的正反轉(zhuǎn)是電動機常用的兩種工作狀態(tài)，利用其反向運轉(zhuǎn)的優(yōu)越性，可使其驅(qū)動的機構(gòu)改變運動方向，而省略掉笨重的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)。比如，電動車的前進擋和倒車檔，就利用了驅(qū)動電機的正反轉(zhuǎn)使車輛處于前進和倒退兩種工作狀態(tài)，讓電動車的傳動機構(gòu)變得輕便簡單。雙重連鎖是指按鈕連鎖加接觸器連鎖，設(shè)計思路是，在前述的單一連鎖基礎(chǔ)上，在兩個控制支路中分別再串入另一種連鎖環(huán)節(jié)。

3.4電氣控制線路設(shè)計優(yōu)化主電路的設(shè)計

在電氣控制線路設(shè)計中設(shè)計優(yōu)化主電路時，需要注意到以下三點。第一，充分了解電氣控制電路的設(shè)計任務(wù)和設(shè)計思路，結(jié)合客戶的設(shè)計要求，在滿足客戶需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際操作情況和控制任務(wù)，詳細分析整個控制線路，制定科學(xué)可靠的設(shè)計方案。第二，適當參考現(xiàn)有的控制線路設(shè)計，在一定程度上提高工作效率。第三，主電路的設(shè)計優(yōu)化要嚴格遵守優(yōu)化原理，保證設(shè)計的合理性。

4結(jié)語

利用模塊設(shè)計法，可很簡單地設(shè)計電氣控制線路，從而使《電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)變得易學(xué)高效。例如，要設(shè)計時間控制的電動機正反轉(zhuǎn)控制線路，可在圖6的雙重連鎖控制電路中，《電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)》是涉電類專業(yè)的基礎(chǔ)課，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對獨立進行電路設(shè)計感到困難重重。本文運用模塊設(shè)計法，展開了提高常用電氣控制線路設(shè)計教學(xué)效果的探討。

參考文獻

[1]李云龍.關(guān)于高職電氣控制教學(xué)內(nèi)容改革與實踐探討[J].才智，2017（5）：95.

[2]蘭子奇.《電機及電氣控制技術(shù)》課程改革與實踐[J].晉城職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2017，10（4）：48.

[3]楊厚松.模塊教學(xué)與職業(yè)教育[J].安慶師范學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版），1999，18（5）：108.

[4]陸和平.淺談基于核心素養(yǎng)的《機床電氣控制》教學(xué)[J].教育理論研究，2017（1831）：83.