普通电机电气控制综合实训平台设计与运用

摘 要：针对《电气安装实施与规划》、《电机与电气控制》、《机电综合运行与维修》、《设备电器》等课程，设计出开放性较强的普通电气控制综合控制实训平台，对其运用原理和结构组成进行了分析和介绍，并阐述了该平台的特点及其运用效果。

关键词：普通电气控制；电机；综合控制实训平台

中图分类号：G710 文献标识码：A 文章编号：1003-2851（2012）05-0210-02

本文介绍的普通电机电气控制综合实训平台，充分利用了普通电气控制领域的基础知识设计出综合性和实用性较强，又以开放性和设计性实训为主，改变了原来的单一实验、单一设备，单一课程、单一实验装置、单一实训实习时间不能设计过长、教学实训与实际生产严重脱节等缺点，主要满足“电机的基础拖动控制设计与实现（电动机的启动、运行停止、制动、换向、调速等基础控制）、普通机床电气控制系统设计与应用（普通车床、普通磨床、摇臂钻床、普通铣床等普通机床的电气控制）以及凡与普通电机电气控制相关的其它拓展控制设计与实现（如电动伸缩门电气控制、用接触器设计防盗装置等）”的需要设计该实训平台。

该平台可以完成电机的基本电气控制线路的设计、安装、调试及检测，模拟工厂所有普通机床的电气控制线路的设计、安装、调试及检测、故障的分析及排出，同时又能满足电工技能鉴定的要求；该平台可以同时满足1至3个组在不同时间段在同一平台上进行不同的电气控制项目实习，对于较大的实训项目不能一次完成的还可以下次接着完成。

一、实验台原理

实验台原理分析：首先建立实验平台的控制系统的理论模型。典型的控制系统由系统输入、控制部分、反馈元件、系统输出等组成。

一般设备的电气控制系统由输入设备、逻辑控制和执行机构三部分组成。

输入设备用于采集现场信号输送到系统，本平台输入设备由断路器、胶盖闸刀开关、倒顺开关、十字开关、手动转换开关、行程开关、按钮、热继电器等组成。

逻辑控制部分由继电器——接触器线路搭建（交流接触器、时间继电器、中间继电器、电压继电器等组成。

反馈元件由电压表、电流表、有功功率表、无功功率表、指示灯组成。

执行机构由接触器组成。

保护机构由熔断器、热继电器、按钮和接触器常闭辅助触头等组成。

二、实验台结构

根据典型电气控制系统的基本原理及组成，实验系统的系统由以下几部分组成

控制面板——实训平台箱体的箱门上由按钮、开关、电压表、电流表、有功功率表、无功功率表、指示灯等组成。

控制部分——实训平台箱体的箱底面由逻辑控制部分（继电器—接触器系统）、执行部分（接触器）、保护机构（容电器）、控制对象（电机）等组成。

保护环节——平台外电源控制、平台离地隔墙绝缘、箱体接地、开箱操作断电保护等构成多重保护环节。

电器工作状态指示装置——有六个绿色指示等分别指示实训平台的六个接触器的动作状态。

耗材及工具放置部分——实训平台箱体中部设置的两个抽屉。

预留升级空间——在面板和箱体底板上留有较大空间位置。由于系统的开放性和扩张，可以根据需要增加电气元件、执行部件和其它功能模块。

三、实验装置的特点

安全性高，该平台设计了多重保护环节：电源外部控制与指示、短路保护、漏电保护、接地保护、操作保护等保护环节确保师生安全。

与实际生产机械电器控制系统接近，实际生产机械电器控制系统一般是控制面板（控制台）、电控箱、指示装置，电动机等组成，它们分设在生产机械不同的位置，或把整个电器控制系统除控制对象外的所有其他部分用一独立的电控箱来布置，我们设计的这个平台与后者相似。过去的实训平台是把所有的器件布置在一个板面上，与实际生产机械电器控制系统的电器布置不一致。

控制效果直观，由于在箱门面板上设置对应的指示灯，其箱体底板布置的电器的动作情况直观可见，不用观察电动机的运行情况就能判断整个电机电气控制系统的运行情况。

实践性强，提高学生动手能力，实验平台采用真实的电器元件，直观性很强。学生通过对各类电器及电器元件的认识，接线和安装，可以熟悉并掌握各类机械设备的电气控制系统结构和工作原理。

学生在这些具体线路的组装和调试中，需要进行大量的实际操作，从而提高了自身的动手能力和解决实际问题的能力。如电机控制，首先要熟悉电机控制原理图，绘制出电路图和接线图，然后完成线路的连接，再通电实验，调试，最后观察电机的运转情况。

开放性好，培养综合素质。和其它课程实验装置相比，此平台的电机实验内容涉及面广，具有开放性和综合性的特点。实验平台还可根据不同实验要求，增加相应的功能。比如添加PLC、变频器、软启动器、触摸屏等可进行电气自动化控制实训。

创新性高，增强科研素养。实验平台具有很强的开放性，学生可以自由选题，自主设计，提高创新能力。另外可以利用此实验装置进行控制系统的设计和仿真，最终应用到工程实践中。

利用效率高，由于本平台是按照较为复杂的机床电气控制系统设计布置的，其箱体规格较大（1700X800X600），电器布置空间大，操作空间大，可以同时进行1——3个不同的电气控制电路的连接。

实训成本低，器件损耗小，本平台由于是自己设计制造，每个平台成本比相似平台成本低，设计中设计了大量接线排，并把电器上的各个接线端子接到对应的接线排上，学生在操作时在接线排上连线，这就大大降低了器件损耗，同时由于设置了工具和耗材放置的抽屉，每次用过的材料下次还可以再用。

该平台有升级的空间，由于该平台空间大，留有安装布置PLC、变频器、软启动器、触摸屏等的位置空间，随时可以升级为自动化控制实训平台。

四、实验装置实际运用的效果

我在11级机电一班《电机与电气控制》的实训教学中，在“C6140D普通车床电气控制”、“M7130平面磨床的电气控制”、“Z35摇臂钻床电气控制”的线路的连接实训中，随机从八个小组中抽取两个组在该实训平台上操作，其它六个小组按分发散件在木板上操作，起对比结果如下。

散件在木板上操作的小组完成的时间要比在实训平台上操作要长，其主要原因是散件组要事先在木版上布置并安装固定电器，而实训平台组就没有这个过程。

散件在木板上操作的小组在操作中感觉相关图纸与器件对照较为直观，有时不按规定也能接好电路，而实训平台组要完成接线，必须先分析图纸，搞清其原理，并按电气控制线路的接线要求进行接线端子编号，再按规定接线顺序接线，其原因是该平台的电器不是布置在同一平面，线路的走向必须按行线槽布线，到面板上的导线还要穿波纹绝缘导管，所有这些都与生产机械的电气控制系统接线相似，给学生实训增加了难度。

散件组通电试验效果要用电动机的运行来体现，而实训平台组通过设置在棉板上的指示灯来体现，后者直观，而前者如若电动机接线接触不良等原因则不能反映电路的运行情况。

散件组通电试验危险性高，当电路有短路故障、导线连接不规范等现象时易出现危险；而实训平台组在通电试验时关上实训平台箱门，把电器与人进行隔离，只在箱门面板上的按钮或开关操作，就是电路有故障或接线不规范也不会带来危险。

本文所述的电气控制综合试验平台的试制样品的使用来看，教师和学生可在实验台上自主设计调试出各种普通电机电气控制线路，并且形象生动的看到实际的控制效果。实践证明，此实验运行正常，有很高的可靠性和安全性，为教学,实训搭建了一个很好的平台。

参考文献

[1]徐建俊.王庆海.电机与电气控制项目教程[M].北京.机械工业出版社，2008.9

[2]霍俊仪.万东梅.电气控制与PLC应用技术仿真教学探讨[J].中国科技信息.2005.12:86