宇龍仿真軟件在電氣控制實驗教學(xué)中的應(yīng)用

楊 娜

（廣東農(nóng)工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510507）

近年來，隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，模擬仿真技術(shù)在研發(fā)、生產(chǎn)、檢測等領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。但是在高校實驗教學(xué)中，模擬仿真技術(shù)的應(yīng)用卻比較少見，學(xué)生在課堂上學(xué)到的理論知識比較抽象，而相應(yīng)的實驗設(shè)備如電動機、控制柜、機床等價格昂貴，如果采用模擬仿真實驗，對電動機的控制線路或機床進行電氣連接，此時不會因為接錯線路導(dǎo)致安全事故或損壞相應(yīng)的設(shè)備，還可以改善和提高《工廠電氣控制設(shè)備》課程的實驗環(huán)境，使學(xué)生將理論與實踐充分結(jié)合，較透徹地掌握電氣控制的原理。在此基礎(chǔ)上還可以進行創(chuàng)新，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力，達(dá)到真正的學(xué)為所用。在實驗教學(xué)中，引入電氣電路故障的診斷與維修，既可以使學(xué)生在仿真中身臨其境，又可以避免由于失誤導(dǎo)致的安全事故和相應(yīng)的經(jīng)濟損失。

本文主要以宇龍仿真軟件為例介紹三相異步電動機正反轉(zhuǎn)、T68鏜床主軸正反轉(zhuǎn)的電氣控制線路。

一、宇龍仿真軟件的概述

宇龍仿真軟件是上海宇龍軟件工程有限公司開發(fā)的，其中包括了機電控制仿真、汽車維修仿真和數(shù)控加工仿真等，宇龍機電控制仿真軟件是用于電子電工及相關(guān)專業(yè)實驗室實訓(xùn)的仿真軟件，該軟件由元器件庫和用戶可以自由選擇一些元器件進行自由搭建所想象的自動控制系統(tǒng)的平臺構(gòu)成。元器件庫由電路元器件、液壓系統(tǒng)功能部件、氣壓系統(tǒng)功能部件以及各種應(yīng)用構(gòu)件組成。

宇龍機電控制仿真軟件的元器件庫是一個開放式的資源庫，可根據(jù)需求不斷將各種元器件和功能部件添加到現(xiàn)有庫中。有些元器件或功能部件還可以讓用戶自己添加或修改。

宇龍機電控制仿真軟件是純軟件的實驗實訓(xùn)的仿真軟件。因此，不僅具有投資小、占地面積小、安全、耐用無損耗等優(yōu)點，用戶還可以使用元器件庫自主發(fā)揮想象搭建各種控制系統(tǒng)。此外，《宇龍機電控制仿真軟件》具有對用戶編制的程序進行自動、合理、可視化的評判等功能。

二、宇龍機電控制仿真軟件的應(yīng)用

1.電氣互鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路

圖1所示為電動機電氣互鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路。在主電路中使用兩只交流接觸器來改變電動機的電源相序：KM1閉合時，接通電動機的正序電源，電動機正轉(zhuǎn)；KM2閉合時，將A、C兩相電源反接后接入電動機，電動機反轉(zhuǎn)。輔助電路中的SB2是正轉(zhuǎn)的起動按鈕，SB3是反轉(zhuǎn)的起動按鈕，KM1、KM2使用一副常開觸點進行自鎖。另外，KM1、KM2將常閉觸點串接在對方線圈電路中，形成電氣互鎖，這樣兩只接觸器不能同時得電動，以便防止電源短路。要想實現(xiàn)由正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)的控制或由反轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)的控制，都必須先按下停止按鈕SB1，使接觸器斷電釋放，互鎖的常閉觸點閉合，再按下正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的起動按鈕，這就構(gòu)成了正轉(zhuǎn)——停止——反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)——停止——正轉(zhuǎn)的控制。

圖1 電氣互鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路

電動機電氣互鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路的控制流程圖如圖2所示。

2.電動機正反轉(zhuǎn)在宇龍機電控制仿真軟件中的應(yīng)用

可以通過鼠標(biāo)操作，從元器件庫中選擇所需要的各種元器件或功能部件（比如刀開關(guān)、熔斷器、接觸器、熱繼電器、電動機、按鈕等），然后用導(dǎo)線連接各種電路元器件，最后系統(tǒng)將根據(jù)所搭建的電路進行邏輯解釋，從而對應(yīng)用構(gòu)件進行控制。由于本軟件對所搭建的電路是進行實時計算的，因此，在所搭建的應(yīng)用鏈路上可以進行實時檢測，同時，也可以在元器件上設(shè)置不同的屬性，從而實現(xiàn)各種不同的故障現(xiàn)象，也可以用于故障檢測。

圖2 正反轉(zhuǎn)控制電路流程圖

3.T68鏜床主軸正反轉(zhuǎn)在宇龍機電控制仿真軟件中的應(yīng)用

鏜床是一種精密加工機床，主要用于加工精確度高的孔，以及各孔間距離要求較為精確的零件，這些孔的軸線之間有嚴(yán)格的同軸度、垂直度、平行度與精確的距離，鏜床常用來加工箱體類零件如主軸箱、機床的變速箱等。T68是臥式鏜床中的一種，T68鏜床有兩臺電動機，其中主軸電動機通過變速箱等傳動機構(gòu)拖動機床的主運動和進給運動，同時還拖動潤滑油泵，另一臺為快速移動電動機，實現(xiàn)主軸箱與工作臺的快速移動。主軸電動機是一臺雙速電動機，可進行點動或連續(xù)正反轉(zhuǎn)控制，停車制動采用由速度繼電器KS控制的反接制動。為了限制制動電流和減小機械沖擊，主軸電動機在制動、點動及主運動和進給的變速沖動控制時串入電阻器。T68鏜床主軸電動機正反轉(zhuǎn)控制也可以在宇龍機電控制仿真軟件中進行仿真。

三、結(jié)論

通過電動機電氣控制操作仿真實驗訓(xùn)練，達(dá)到以下幾個教學(xué)目的：

第一，增強了學(xué)生對電氣控制原理的感性認(rèn)識，讓學(xué)生能夠更快地熟識電氣原理圖，將書本中比較抽象的理論內(nèi)容變成具體形象的實踐操作過程，調(diào)動了學(xué)生的積極性與創(chuàng)造性，提高了教學(xué)效果。

第二，提高了安全性。學(xué)生可以用宇龍機電控制仿真軟件根據(jù)電氣原理圖選擇元器件，并且連線，一切活動都是在宇龍機電控制仿真軟件中進行，不會因為學(xué)生的連線錯誤或參數(shù)設(shè)置錯誤而導(dǎo)致試驗臺元器件燒壞或損壞機床，也不會造成人身傷害，學(xué)生可以安全地進行訓(xùn)練，從而熟練地掌握真實設(shè)備的連接與調(diào)試過程。

第三，方便教師授課。在實訓(xùn)課上，教師在設(shè)備上演示，教學(xué)效果往往不是很理想，采用宇龍機電控制仿真軟件進行多媒體教學(xué)時，學(xué)生均可清楚觀看并且模仿，還可對學(xué)生進行單獨指導(dǎo)。

第四，為實際操作做好充分準(zhǔn)備。學(xué)生通過宇龍機電控制仿真軟件仿真練習(xí)后，可將事故發(fā)生率降到最低。因此，宇龍機電控制仿真軟件在電氣控制方面實現(xiàn)了由理論向?qū)嵺`的真實轉(zhuǎn)換，提高了學(xué)生的實踐能力。

宇龍機電控制仿真軟件解決了實驗設(shè)備少、學(xué)生人數(shù)多的問題，保證了學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。學(xué)生借助虛擬仿真軟件的學(xué)習(xí)，拓展了實訓(xùn)學(xué)習(xí)的多樣性，提高了學(xué)生解決問題和分析問題的能力，為學(xué)生較快適應(yīng)社會打下堅實的基礎(chǔ)。

[1]李茜，陳永強.電工學(xué)實驗計算機模擬方法的探討——三相異步電動機正反轉(zhuǎn)模擬實驗平臺的建立[J].四川工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2002，21(2):36-38.

[2]張愛英.宇龍仿真軟件在數(shù)控實習(xí)教學(xué)中的應(yīng)用[J].機電技術(shù)，2011，4：158-160.

[3]王娟平.異步電動機正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)仿真研究[J].電力學(xué)報，2013，28（1）：62-66.

[4]劉萍.電氣仿真在數(shù)控原理與系統(tǒng)教學(xué)實驗中的應(yīng)用[J].科技視界，2013（22）：19-20.

[5]楊旭，張勇.宇龍仿真軟件在數(shù)控實訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2012，16（2）：93-95.

[6]黃衛(wèi)庭.仿真技術(shù)在電氣控制技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用[J].黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2010，12（5）：44-46.