模塊化設計在電氣控制線路設計教學中的應用探討

牛世強

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

關鍵詞：模塊化設計；電氣控制；教學效果

1電氣控制線路設計原則

1.1電氣控制線路設計中控制電路電源的可靠性原則

電氣控制中，電源是所有電氣設備順利運行的前提。在電氣控制電路設計過程中，設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計范圍之內。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，規避可能造成的事故和隱患。控制電路電源設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電源，生產設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電氣控制線路設計中控制電氣設備的安全性原則

在電路控制線路設計滿足電氣設備生產需求的前提下，應滿足經濟實用、無寄生電路、簡單可靠的原則。要避免各類電氣設備在同一條線路上同時使用，并且盡可能減少觸點。此外，要簡化設計電路，有效避免電路故障的發生，確保電器設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

在大多數應用情境下，需要電機啟動后保持長時間運行狀態，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，就能實現自鎖控制功能。

2.2點動控制模塊

點動控制模塊在安全保護模塊的基礎上實現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復雜功能電路的設計

3.1點動和長期運行控制電路的設計

點動和長期運行電路的控制要求是，可分別實現點動或長期運行功能。按照模塊設計法，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并存，需再加上互鎖環節。SB1與KM輔助常開觸點并聯，構成自鎖模塊，在KM輔助常開支路中串聯SB3的常閉觸頭，構成互鎖電路，SB3的常開與SB1并聯，實現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；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。

3.2電氣控制線路設計應盡可能從簡

設計電氣控制線路時，在保證電器系統正常運行的前提下，盡可能減少線路設計，使電氣控制線路線路布局盡量簡潔。既可以減少線路設計的成本投入，還能使設計更加環保。要做到電氣控制線路設計簡潔，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的情況下，盡可能減少導線連接的使用，長度控制在最低狀態，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。此外，操作臺上應該設置好啟動按鈕和關閉按鈕。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，將啟動按鈕和關閉按鈕安裝在一起，以使導線的連接更加簡潔；第三，盡可能選擇使用同一型號的標注構建，最大程度降低電器元件的使用。

3.3雙重連鎖正反轉控制電路的設計

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

3.4電氣控制線路設計優化主電路的設計

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

4結語

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

參考文獻

[1]李云龍.關于高職電氣控制教學內容改革與實踐探討[J].才智，2017（5）：95.

[2]蘭子奇.《電機及電氣控制技術》課程改革與實踐[J].晉城職業技術學院學報，2017，10（4）：48.

[3]楊厚松.模塊教學與職業教育[J].安慶師范學院學報（社會科學版），1999，18（5）：108.

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