智能型電氣控制試驗臺的研發

孫洲

摘要： 通過對保護系統的靈敏性設計提高了安全性；通過對通電連接件的改造鞏固了保護性；通過對智能身份識別系統的應用提高了評價系統的標準性；通過對整個試驗臺的合理設計提高了靈活性和可靠性。努力達到“高安全性、高保護性、高標準性、高靈活性、高可靠性”的標準。

關鍵詞： 安全性插槽連接控制系統智能評價系統智能身份識別系統

工廠電氣控制是高職類機電專業的一門重要的專業課程。主要采用“理實一體化”的教學模式，其中尤以實踐為主導，每個學期都有多次維修電工的技能培訓，大多數實踐項目的實施都離不開通電試驗環節。然而目前市場上的通電設備缺乏高安全性，缺乏智能化，無法適應學生單獨操作的要求，影響了整體教學效果和進程，也影響了教師對學生的評價。因此，研發制造一款適合教學用的試驗臺尤為迫切。

通過對保護系統的靈敏性設計提高了安全性；通過對通電連接件的改造鞏固了保護性；通過對智能身份識別系統的應用提高了評價系統的標準性；通過對整個試驗臺的合理設計提高了靈活性和可靠性。努力達到“高安全性、高保護性、高標準性、高靈活性、高可靠性”的標準。

另外，通過市場化需求的改造，可以將該項目應用于企業生產線的質量檢驗，還是具備一定的市場價值的。

1.本課題研究現狀述評

首先，目前市場上的通電設備漏電保護、短路保護、缺相保護和過載保護都缺乏必要的靈敏性，缺乏一種高安全性，容易發生觸電事故。

其次，通電試驗時，學生使用的通電連接設備容易產生誤操作，存在著重大安全隱患。

另外，由于缺乏一定的安全性能，通電試驗只能由任課教師單獨操作完成，學生不僅錯過了動手機會，還缺乏項目完整性的鍛煉。另一方面，這也影響了教師的正常教學管理，課堂秩序難以維持。

還有，市場中的一般通電設備無法自動判別試驗項目的好壞，增加了教師的負擔，有些學生態度還不端正，冒用他人的成果，無法做到很好的身份識別。

最后，現有的通電試驗柜無法移動，體積過大，缺乏靈活性，無法在各個實訓教室移動，影響正常的教學安排。

2.研究價值

通過本項目的研發和制造爭取可以杜絕由于學生誤操作導致的人身安全事故，讓學生能夠通過自己的通電試驗操作加深對所學項目的理解，保證了項目的完整性，提高他們學習的積極性，更讓他們能夠感受到企業生產的實際環境。進一步完善整個電氣實訓基地的教學環節，促進了電氣基地的建設與發展。

通過市場化需求的改造，該項目還可以做到同市場的接軌，應用于企業生產線的質量檢驗，增加企業生產線的能力。因此，還是具備一定的市場空間。

3.內容

（1）試驗臺的設計及定做。

（2）漏電、短路、過載、缺相四大保護系統模塊的設計及制作。[1][2]

（3）插槽連接控制系統模塊的設計及制作。[3]

（4）智能身份識別系統模塊的設計及制作。

（5）智能評價系統模塊的設計及制作。

（6）電力拖動系統，報警復位系統及控制面板模塊的設計及制作。

（7）各系統的整合，調試。

4.重點

（1）如何去實現插槽連接控制系統是擬解決的關鍵問題，初步探索利用普通的插槽進行加裝光電傳感去控制繼電器的動作，從而實現對整個供電系統的控制。

（2）智能評價系統和智能身份識別系統也是擬解決的關鍵問題，初步探索主要利用智能傳感器和射頻技術結合單片機編程實現兩個系統的相關功能。

5.設計思路

以目前的現狀作為探索途徑，確定項目的初步設計方案。整個通電試驗臺體積小，方便靈活移動，包括了漏電、短路、過載、缺相四大保護系統，插槽連接控制系統，智能身份識別系統，智能評價系統，電力拖動系統，報警復位系統及控制面板。所有的系統模塊之間相互兼容，相互聯系。漏電、短路、過載、缺相四大保護系統選用更靈敏更適合實訓的裝置。插槽連接控制系統通過對插槽連接件的改造可以保證在誤操作時及時斷開系統電源。智能身份識別系統利用射頻技術將學生的身份信息直接儲存以用于成績的評價，并可以實現與電腦的通信。智能評價系統可以結合智能身份識別系統對學生項目成績自動做出基本評價。將電力拖動系統加裝到實驗柜上方便觀察通電結果。通過弱電系統對強電系統的控制，實現及時斷電報警功能。控制面板不僅具備啟動、急停等功能，還能夠實現單相與三相電源間的轉換。

6.創新之處

市場通電試驗臺上只有一些基本的保護措施，并不適合學生的獨立通電操作，利用插槽連接控制系統可以防止學生在通電試驗過程中的誤操作，起到了多重保護的作用，達到高安全性的標準。因此，“插槽連接控制系統”是這個項目的創新之處。

智能評價系統和智能身份識別系統相結合，通過傳感系統和單片機編程實現工作目標，在目前市場上獨一無二，將它們在教學中應用也是一個重大的創新亮點。

參考文獻：

[1]劉學軍.繼電保護原理[M].北京：中國電力出版社，2007.

[2]谷水清.電力系統繼電保護[M].北京：中國電力出版社，2005.

[3]游維.電工電子技術基礎[M].南京：南京大學出版社，2010.