基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新型自動(dòng)化控制柜開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

摘要：為了滿足高職院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求，對(duì)基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新型自動(dòng)化控制柜開(kāi)發(fā)與應(yīng)用展開(kāi)研究。設(shè)計(jì)新型自動(dòng)化控制柜結(jié)構(gòu)，將一體機(jī)設(shè)備與計(jì)算機(jī)進(jìn)行對(duì)接，連接所有元器件與外接引線子端，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制柜元器件與線路的拼接。對(duì)端進(jìn)行百葉窗防塵與防水性能的設(shè)計(jì)，對(duì)控制柜運(yùn)行進(jìn)行集中調(diào)試，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化控制柜的開(kāi)發(fā)。通過(guò)實(shí)例應(yīng)用的方式證明，設(shè)計(jì)的控制柜體積在任何狀態(tài)下均小于相對(duì)應(yīng)的基于有線通信反向傳輸?shù)目刂乒耋w積，在實(shí)際應(yīng)用中能夠在保證功能正常實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，節(jié)省更多的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)空間，以此有效解決了以往電氣自動(dòng)化教學(xué)實(shí)驗(yàn)室實(shí)訓(xùn)空間不足和設(shè)備占用空間大的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué);新型;自動(dòng)化;控制柜;開(kāi)發(fā);應(yīng)用;

引言

隨著教育產(chǎn)業(yè)的持續(xù)改革，有關(guān)單位對(duì)高校電氣專(zhuān)業(yè)的教學(xué)工作提出了全新的要求，需引進(jìn)現(xiàn)代化教學(xué)模式，提升高職院校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合質(zhì)量[1]。但大部分高職院校在開(kāi)展此項(xiàng)工作時(shí)，缺少可行性較高的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備，無(wú)法提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力，導(dǎo)致高職院校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作一直無(wú)法達(dá)到既定的效果[2]。

因此，本文結(jié)合高職院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，綜合學(xué)生與教師對(duì)教學(xué)實(shí)踐設(shè)備的需求，設(shè)計(jì)一種可用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的新型自動(dòng)化控制柜，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐性與可行性。

1基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新型自動(dòng)化控制柜開(kāi)發(fā)

1.1新型自動(dòng)化控制柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了確保設(shè)計(jì)的新型自動(dòng)化控制柜可滿足高職院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求，需要先進(jìn)行新型自動(dòng)化控制柜結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)[3]。結(jié)構(gòu)示意圖如下圖1所示。

圖1中：1表示為設(shè)備與計(jì)算機(jī)對(duì)接的安裝端口;2表示為控制柜柜門(mén);3表示為輸入鍵盤(pán)對(duì)接槽口;4表示為控制端鍵盤(pán);5表示為轉(zhuǎn)動(dòng)軸;6表示為控制柜變頻裝置;7表示為控制柜運(yùn)行電機(jī);8表示為控制柜運(yùn)行電阻;9表示為控制柜交流接觸器;10表示為繼電管理器;11表示為控制柜運(yùn)行指示燈;12表示為控制柜柜體結(jié)構(gòu);13表示為變壓設(shè)備;14表示為斷路設(shè)備;15表示為PLC;16表示為裝置進(jìn)程開(kāi)關(guān)。按照上述圖1所示的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行控制柜整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以此種方式，完成對(duì)新型自動(dòng)化控制柜結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)。

1.2控制柜元器件與線路拼接

在控制柜前端柜門(mén)上對(duì)接一個(gè)嵌入式一體機(jī)設(shè)備，將此設(shè)備與計(jì)算機(jī)進(jìn)行對(duì)接，此計(jì)算機(jī)與一體機(jī)設(shè)備可以使用終端的鼠標(biāo)與鍵盤(pán)進(jìn)行操作[4]。將操作設(shè)備收納在前端的鍵盤(pán)槽位中，降低裝置在使用中外部設(shè)備的占用空間。

采用直接連線的方式進(jìn)行控制柜元器件對(duì)接。將所有需要拆裝或拼接的元器件與外接引線子端進(jìn)行連接，學(xué)生只需要操作拼接線便可以進(jìn)行設(shè)備的調(diào)試。當(dāng)設(shè)備在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中出現(xiàn)故障或異常時(shí)，可以直接通過(guò)對(duì)子排端口引線進(jìn)行拆裝的方式進(jìn)行控制柜故障處理。

1.3控制柜試運(yùn)行調(diào)試

采用檢測(cè)的方式掌握控制柜在運(yùn)行中存在的不足，對(duì)控制柜運(yùn)行進(jìn)行集中調(diào)試。將控制柜下方45°的百葉窗進(jìn)行傾斜處理，檢測(cè)百葉窗是否具備防塵與防水性能。若控制柜百葉窗的間隙較小或測(cè)試后無(wú)塵土滲入時(shí)，可認(rèn)為開(kāi)發(fā)的新型自動(dòng)化控制柜在實(shí)際應(yīng)用中具有較好的性能。若縫隙較大，則需要在控制柜的壁柜上以安裝鉸鏈的方式安裝集成防塵器，確保設(shè)計(jì)的控制柜能達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際需求[5]，實(shí)現(xiàn)基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新型自動(dòng)化控制柜的開(kāi)發(fā)研究。

2新型自動(dòng)化控制柜在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

為了驗(yàn)證上述開(kāi)發(fā)思路的可行性，將設(shè)計(jì)的新型自動(dòng)化控制柜與傳統(tǒng)基于有線通信反向傳輸?shù)目刂乒窆餐瑧?yīng)用到某高校電氣自動(dòng)化教學(xué)活動(dòng)當(dāng)中，針對(duì)兩種控制柜的防塵防水情況進(jìn)行測(cè)試。選擇在特定的電氣自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地完成，并根據(jù)IEC的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)兩種控制柜的防塵防水性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，表1為IEC防塵防水評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照表。

將表1作為依據(jù)，通過(guò)實(shí)際觀察和記錄得出，傳統(tǒng)基于有線通信反向傳輸?shù)目刂乒穹蹓m防水性能評(píng)價(jià)等級(jí)為IP43;而本文設(shè)計(jì)的基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的控制柜防塵防水性能評(píng)價(jià)等級(jí)為IP55，能夠達(dá)到防塵，液體以強(qiáng)力噴射形式才能進(jìn)入的效果，在一定程度上為電氣自動(dòng)化教學(xué)提供安全保障。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的教學(xué)控制柜的性能，針對(duì)兩種控制柜在使用過(guò)程中的空間占用面積進(jìn)行測(cè)量，在測(cè)量的規(guī)程中分別設(shè)置對(duì)控制柜柜門(mén)打開(kāi)狀態(tài)、控制柜柜門(mén)關(guān)閉狀態(tài)、控制柜連接外接設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，共三種情況下的空間體積，根據(jù)體積公式進(jìn)行計(jì)算，體積公式為：控制柜本體長(zhǎng)、寬、高乘積+控制柜柜門(mén)長(zhǎng)、寬、高乘積+外設(shè)裝置連接后的長(zhǎng)、寬、高乘積。根據(jù)上述公式，計(jì)算得出兩種控制柜的體積，并將記錄結(jié)果繪制成如表2所示。

從表2可以看出，在三種不同狀態(tài)下，兩種控制柜的體積相差較大，但本文提出的基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的控制柜體積在任何狀態(tài)下均小于傳統(tǒng)的教學(xué)控制柜的體積，能夠?qū)⒖臻g占用量控制在2.00 m2～4.00 m2。因此能夠證明，本文設(shè)計(jì)的基于實(shí)驗(yàn)教育的控制柜，在保證功能正常實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，可以節(jié)省更多的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)空間，具有較好的實(shí)際應(yīng)用效果。

3結(jié)束語(yǔ)

本文從新型自動(dòng)化控制柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制柜元器件與線路拼接、控制柜試運(yùn)行調(diào)試三個(gè)方面，對(duì)基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新型自動(dòng)化控制柜開(kāi)發(fā)與應(yīng)用展開(kāi)研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，本文提出的基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的控制柜體積在任何狀態(tài)下均小于傳統(tǒng)教學(xué)控制柜體積，并且防塵防水效果較好。說(shuō)明本文提出的基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的控制柜開(kāi)發(fā)思路在實(shí)際應(yīng)用中能夠有效解決傳統(tǒng)電氣自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)教學(xué)存在的問(wèn)題，為教師和學(xué)生提供更加高性能的實(shí)訓(xùn)設(shè)備?？稍诤罄m(xù)的教學(xué)改革中，嘗試將本文設(shè)計(jì)的裝置投入教學(xué)實(shí)踐使用，為高校電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的教學(xué)提供支撐。

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作者簡(jiǎn)介：閆海舟（1980.05.24），性別：男;籍貫：內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市，民族：漢;學(xué)歷：本科、碩士;職稱(chēng)：講師;研究方向：機(jī)械化及其自動(dòng)化

基金項(xiàng)目：2019年內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院院級(jí)科研項(xiàng)目;項(xiàng)目編號(hào)：HYZR1910D9B76FF5-0571-4A31-9E0E-632CDBB1CECC