V—ELEQ仿真软件在电气控制技术与PLC教学改革中的应用

摘 要： 本文从《电气控制技术与PLC》课程的性质和内容出发，以V-ELEQ仿真软件为基础，以提高教学质量和培养学生的动手能力为宗旨，探讨了采用理论深透和动手实践相结合的教学改革方法。

关键词： 《电气控制技术与PLC》课程 教学改革 教学应用

《电气控制技术与PLC》是自动化专业的主要专业课程，综合了电器原理、控制线路和PLC控制理论知识与技术的相结合学科[1]。常用的低压电器、继电—接触器控制电路等内容是本门课程的重点，但在传统的课程PPT教学中存在理论知识的讲解，低压电器和电动机控制方面无直观的运行界面，让学生理解起来比较抽象，实际使用方面模糊，加大了该部分内容的讲解难度。然而，将V-ELEQ仿真软件引入到电气控制技术与PLC的电气控制线路的讲授中，可以有效地提高教学质量，加深学生对控制线路部分的理解，有利于培养学生分析和设计电路的能力。

1.V-ELEQ软件介绍

V-ELEQ（Virtual-Electric Equipment）软件是韩国人设计的一种电气、液压和气动系统的仿真软件，为电路的设计、检测及仪器的零配件、配线实习提供支持的模拟软件，具有图形化的系统建模能力，能够通过用户输入信息模型进行仿真，通过硬件界面实现控制的集成环境，各元件要素可以建立两维和三维模型，为自动化专业教学提供良好的动态学习平台。它具有如下功能[2][3]：

1.1简单方便的设计功能

采用了Drag&Drop方式，设计方式非常简单提供了直流/交流原理图的机构及实际配线原理，以Tree View形式提供直流/交流等200多个元件，包括电源、开关、灯泡、马达、蜂鸣器、继电器、接触器、计时器、断路器等。

1.2易用的电气电路与PLC设计操作界面

支持KS和IEC标准，提供单相和三相元件及交流、直流元件，具有对电源、马达、LED、Relay等容量设定功能和电气符号接线和配线接线的颜色和粗细设定功能；提供强大的PLC程序功能，如GLOFA、MASTER-K及LD、SFC、FB和FBD程序语言功能。

1.3多窗口、多接线形式的切换功能

V-ELEQ具有二维和三维视图的强大切换功能，电气控制线路部分具有符号和配线两种形式的电气接线方式，可实现电气控制线路的多窗口切换、并行工程和硬/软件的并行设计。

1.4强大的模拟/检测功能

具有显示电路运作状态、各要素的时间变位及功能图、查看电流流程与各电气电路元件状态、显示随颜色而变化的电气回路；可确认电气电路配件的内部接点运转状态、过电流、过电压检测和显示短路现象。

2.V-ELEQ软件在电气控制技术教学中的应用

2.1传统的电气控制技术教学方法的缺陷

电气控制技术与PLC是一门工程应用性较强的学科，在传统教学中主要是理论性的讲解教学，针对常用低压电器的工作原理、运行状态和电机的控制线路工作状态只能抽象叙述，使得学生在学习过程中很难理解控制线路和电器状态的切换，对电气控制技术在实际应用一片空白，因而忽略了电气控制技术这门学科应用型的重要性[4]。

2.2V-ELEQ在电气控制技术教学方法中的改革

为了让学生对电气控制技术形成全面的了解，提高学生对电气控制技术的学习兴趣，在教学过程中使用了V-ELEQ软件实现对常用低压电器的工作原理和电动机运行状态的动态仿真和展示。常用的低压电器，如接触器作为主回路电动机的控制电器，继电器作为控制回路的控制电器，热继电器作为电动机的长期过载保护电器，时间继电器的在控制回路中的延时作用，断路器的配电作用，以及按钮的控制作用，尤其是复合按钮的常闭先断开，常开再闭合的工作原理。电动的控制回路中的转换，如点动、自锁控制，正反转控制中的正转—反转—停止，正转—停止—反转的工作原理，以及电动机的降压起动切换控制电路，等等，在教学过程中理论的讲解，学生听起来非常空洞且不易理解，而在上课的过程中嵌入V-ELEQ软件仿真的低压电器和控制线路动态仿真模型，充分地展示它们的动作现象和工作原理，使学生听起来更易懂和直观。

3.V-ELEQ在电气控制技术实践举例及教学中的效果

如下图1为基于V-ELEQ的三相交流电动机正反转控制原理仿真图，如图2所示为对应的仿真配线图。按下按钮SB1，接触器线圈KM1通电，主触头和辅助常开触点闭合，电机正转。此时按下按钮SB2，接触器线圈KM1断电，KM1常闭辅助触头恢复常闭，接触器线圈KM2通电，主触头和常开辅助触点闭合，电机反转。SB1和SB2为复合按钮，均有常闭触点串联在对方支路中，实现机械互锁。接触器线圈KM1和KM2的常闭触点串联在对方支路中，实现电气互锁。电路中关键点在于复合按钮的常闭先断开，常开再闭合的工作原理，可达到电动机的正—反—停和反—正—停的效果。在V-ELEQ引入电气控制技术后的实际教学中，符号图可以直观地让学生理解其工作原理，配线图可让学生更深刻地理解低压电器的实物效果和动作过程。同时学生可自己动手完成整个符号图和配线图的控制电路的搭建，形象地动态仿真整个控制电路的运行效果，从而让学生对电气控制技术线路符号及配线线路有更深入的了解，其强大的控件功能和动态效果更能提高学生对电气控制技术的学习兴趣。

《电气控制技术与PLC》的教学实践证明，V-ELEQ引入课程教学中，有助于课堂教学中理论和实践的有效结合，理论的深透，实践的形象化更有利于学生理解本课程的重点知识，可提高学生对电气控制技术与PLC学习的兴趣，增强学生的动手能力。随着应用型本科高校的培养计划的不断调整，V-ELEQ引入电气控制技术与PLC的教学越来越广泛。

参考文献：

[1]陈建明，巫付专，朱晓东，等.电气控制与PLC应用[M].电子工业出版社，2012.

[2]汤仁彪.V-ELEQ在电气控制线路中的应用[J].机电工程技术，2010，39（11）：56-58，103.

[3]茆晓荣.电气控制及PLC的仿真应用实践研究[J].信息技术，2001，（8）：224.

[4]李铁钢.基于V-ELEQ的低压电气仿真[J].河南科技，2013，（1）：70.