V—ELEQ仿真軟件在電氣控制技術與PLC教學改革中的應用

汪先兵

摘 要： 本文從《電氣控制技術與PLC》課程的性質和內容出發，以V-ELEQ仿真軟件為基礎，以提高教學質量和培養學生的動手能力為宗旨，探討了采用理論深透和動手實踐相結合的教學改革方法。

關鍵詞： 《電氣控制技術與PLC》課程 教學改革 教學應用

《電氣控制技術與PLC》是自動化專業的主要專業課程，綜合了電器原理、控制線路和PLC控制理論知識與技術的相結合學科[1]。常用的低壓電器、繼電—接觸器控制電路等內容是本門課程的重點，但在傳統的課程PPT教學中存在理論知識的講解，低壓電器和電動機控制方面無直觀的運行界面，讓學生理解起來比較抽象，實際使用方面模糊，加大了該部分內容的講解難度。然而，將V-ELEQ仿真軟件引入到電氣控制技術與PLC的電氣控制線路的講授中，可以有效地提高教學質量，加深學生對控制線路部分的理解，有利于培養學生分析和設計電路的能力。

1.V-ELEQ軟件介紹

V-ELEQ（Virtual-Electric Equipment）軟件是韓國人設計的一種電氣、液壓和氣動系統的仿真軟件，為電路的設計、檢測及儀器的零配件、配線實習提供支持的模擬軟件，具有圖形化的系統建模能力，能夠通過用戶輸入信息模型進行仿真，通過硬件界面實現控制的集成環境，各元件要素可以建立兩維和三維模型，為自動化專業教學提供良好的動態學習平臺。它具有如下功能[2][3]：

1.1簡單方便的設計功能

采用了Drag&Drop方式，設計方式非常簡單提供了直流/交流原理圖的機構及實際配線原理，以Tree View形式提供直流/交流等200多個元件，包括電源、開關、燈泡、馬達、蜂鳴器、繼電器、接觸器、計時器、斷路器等。

1.2易用的電氣電路與PLC設計操作界面

支持KS和IEC標準，提供單相和三相元件及交流、直流元件，具有對電源、馬達、LED、Relay等容量設定功能和電氣符號接線和配線接線的顏色和粗細設定功能；提供強大的PLC程序功能，如GLOFA、MASTER-K及LD、SFC、FB和FBD程序語言功能。

1.3多窗口、多接線形式的切換功能

V-ELEQ具有二維和三維視圖的強大切換功能，電氣控制線路部分具有符號和配線兩種形式的電氣接線方式，可實現電氣控制線路的多窗口切換、并行工程和硬/軟件的并行設計。

1.4強大的模擬/檢測功能

具有顯示電路運作狀態、各要素的時間變位及功能圖、查看電流流程與各電氣電路元件狀態、顯示隨顏色而變化的電氣回路；可確認電氣電路配件的內部接點運轉狀態、過電流、過電壓檢測和顯示短路現象。

2.V-ELEQ軟件在電氣控制技術教學中的應用

2.1傳統的電氣控制技術教學方法的缺陷

電氣控制技術與PLC是一門工程應用性較強的學科，在傳統教學中主要是理論性的講解教學，針對常用低壓電器的工作原理、運行狀態和電機的控制線路工作狀態只能抽象敘述，使得學生在學習過程中很難理解控制線路和電器狀態的切換，對電氣控制技術在實際應用一片空白，因而忽略了電氣控制技術這門學科應用型的重要性[4]。

2.2V-ELEQ在電氣控制技術教學方法中的改革

為了讓學生對電氣控制技術形成全面的了解，提高學生對電氣控制技術的學習興趣，在教學過程中使用了V-ELEQ軟件實現對常用低壓電器的工作原理和電動機運行狀態的動態仿真和展示。常用的低壓電器，如接觸器作為主回路電動機的控制電器，繼電器作為控制回路的控制電器，熱繼電器作為電動機的長期過載保護電器，時間繼電器的在控制回路中的延時作用，斷路器的配電作用，以及按鈕的控制作用，尤其是復合按鈕的常閉先斷開，常開再閉合的工作原理。電動的控制回路中的轉換，如點動、自鎖控制，正反轉控制中的正轉—反轉—停止，正轉—停止—反轉的工作原理，以及電動機的降壓起動切換控制電路，等等，在教學過程中理論的講解，學生聽起來非常空洞且不易理解，而在上課的過程中嵌入V-ELEQ軟件仿真的低壓電器和控制線路動態仿真模型，充分地展示它們的動作現象和工作原理，使學生聽起來更易懂和直觀。

3.V-ELEQ在電氣控制技術實踐舉例及教學中的效果

如下圖1為基于V-ELEQ的三相交流電動機正反轉控制原理仿真圖，如圖2所示為對應的仿真配線圖。按下按鈕SB1，接觸器線圈KM1通電，主觸頭和輔助常開觸點閉合，電機正轉。此時按下按鈕SB2，接觸器線圈KM1斷電，KM1常閉輔助觸頭恢復常閉，接觸器線圈KM2通電，主觸頭和常開輔助觸點閉合，電機反轉。SB1和SB2為復合按鈕，均有常閉觸點串聯在對方支路中，實現機械互鎖。接觸器線圈KM1和KM2的常閉觸點串聯在對方支路中，實現電氣互鎖。電路中關鍵點在于復合按鈕的常閉先斷開，常開再閉合的工作原理，可達到電動機的正—反—停和反—正—停的效果。在V-ELEQ引入電氣控制技術后的實際教學中，符號圖可以直觀地讓學生理解其工作原理，配線圖可讓學生更深刻地理解低壓電器的實物效果和動作過程。同時學生可自己動手完成整個符號圖和配線圖的控制電路的搭建，形象地動態仿真整個控制電路的運行效果，從而讓學生對電氣控制技術線路符號及配線線路有更深入的了解，其強大的控件功能和動態效果更能提高學生對電氣控制技術的學習興趣。

《電氣控制技術與PLC》的教學實踐證明，V-ELEQ引入課程教學中，有助于課堂教學中理論和實踐的有效結合，理論的深透，實踐的形象化更有利于學生理解本課程的重點知識，可提高學生對電氣控制技術與PLC學習的興趣，增強學生的動手能力。隨著應用型本科高校的培養計劃的不斷調整，V-ELEQ引入電氣控制技術與PLC的教學越來越廣泛。

參考文獻：

[1]陳建明，巫付專，朱曉東，等.電氣控制與PLC應用[M].電子工業出版社，2012.

[2]湯仁彪.V-ELEQ在電氣控制線路中的應用[J].機電工程技術，2010，39（11）：56-58，103.

[3]茆曉榮.電氣控制及PLC的仿真應用實踐研究[J].信息技術，2001，（8）：224.

[4]李鐵鋼.基于V-ELEQ的低壓電氣仿真[J].河南科技，2013，（1）：70.