建筑設(shè)備專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的改革研究與實(shí)踐

張亞峰 李爾秋

[摘 要]根據(jù)所學(xué)課程內(nèi)容，設(shè)計(jì)出理論與實(shí)踐相結(jié)合的實(shí)訓(xùn)操作，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題和實(shí)際動(dòng)手能力，使學(xué)生對(duì)所學(xué)給水及監(jiān)控知識(shí)有更清楚的認(rèn)識(shí)，給水工程及其監(jiān)控有機(jī)地將給排水實(shí)訓(xùn)和控制實(shí)訓(xùn)結(jié)合在一起，是綜合性比較強(qiáng)的實(shí)訓(xùn)課程設(shè)計(jì)。

[關(guān)鍵詞]典型模擬工程；給水設(shè)備安裝；線路連接；監(jiān)控；操作調(diào)試

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.07.152

在學(xué)生學(xué)習(xí)完相關(guān)課程如《建筑給水排水工程》[1]、《建筑電氣控制技術(shù)》[2]、《管道安裝工藝》[3]、《電氣施工技術(shù)》[4]和管道安裝、電氣控制等單項(xiàng)實(shí)訓(xùn)后，完成典型模擬工程的安裝與調(diào)試的綜合實(shí)訓(xùn)。

生活給水方式比較多，而水池、水泵、水箱聯(lián)合給水方式應(yīng)用廣泛，系統(tǒng)全面，選其為實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，具有典型代表性（見(jiàn)圖1）。監(jiān)控的主要功能是通過(guò)計(jì)算機(jī)控制及時(shí)地調(diào)整系統(tǒng)中水泵的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)高效率、低能耗的最優(yōu)化控制，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的，給水監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控對(duì)象主要是水池、水箱的水位和水泵的工作狀態(tài)（見(jiàn)圖2）。

1 給水工程及其監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

該系統(tǒng)結(jié)合給水系統(tǒng)的特點(diǎn)，充分考慮學(xué)生實(shí)訓(xùn)中的基本技能，在技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、工程安全可靠和智能化建筑的給水工程的設(shè)計(jì)、材料、設(shè)備及施工等方面都提出了較高的要求。

1.1 給水系統(tǒng)工程

1.水池、水箱

定做兩個(gè)體積為0.2立方米的水箱，其中一個(gè)模擬水池，制作支架將模擬水池、水箱架起，固定。

2.水泵

型號(hào)：1DBZ35；揚(yáng)程：35（米）；流量：40L/min，安裝水泵，設(shè)備就位。

3.管道、附件

按照水池、水泵、水箱聯(lián)合給水工作原理圖，安裝管道、閥門、管件，實(shí)現(xiàn)給水系統(tǒng)。

1.2 監(jiān)控系統(tǒng)工程

1.DDC控制器

采用深圳市松大科技有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的DDC控制器，主要使用兩種型號(hào)，一種是ST_DIO_0808，主要負(fù)責(zé)對(duì)開(kāi)關(guān)量信號(hào)進(jìn)行采集和控制；另一種是ST_AIO_0804，主要負(fù)責(zé)對(duì)模擬量信號(hào)進(jìn)行采集和控制。

2.液位開(kāi)關(guān)

安裝方法：如圖3將液位開(kāi)關(guān)串聯(lián)在DDC控制器 ST_DIO_0808的DI點(diǎn)上。這個(gè)液位開(kāi)關(guān)有三條線，分別為NC常閉、NO常開(kāi)、COM公共端，將NO和 COM或NC和 COM接入DDCDI 都可以。在組態(tài)王里DI的值取反就可以了，比如說(shuō)接NC 、COM，在組態(tài)里面DI的低水位原始值是1，那么到高水位就是0。如果說(shuō)接的NO、 COM在組態(tài)里面，DI的低水位原始值是0，那么到高水位就是1，都可以作為條件啟動(dòng)水泵。液位的控制高度是由電纜在液體中的長(zhǎng)度及重錘在電纜上的位置決定的。

3.主電路原理圖

按主電路原理圖接通水泵（見(jiàn)圖4）。

4.電氣控制箱

（1）電氣控制箱是可以通過(guò)手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)低壓控制高壓、弱電控制強(qiáng)電的一個(gè)箱體。主要由漏電保護(hù)器、DC24V變壓器、繼電器、交流接觸器、手動(dòng)/自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)、啟動(dòng)按鈕、指示燈組成。

（2）電氣控制箱原理（見(jiàn)圖5）

①手動(dòng)控制。旋轉(zhuǎn)XAQ1-2至手動(dòng)擋接通GND，HD1-2 手動(dòng)指示燈亮，此時(shí)為手動(dòng)模式。按下AQ1，GND通過(guò)JM1的常閉觸點(diǎn)至JM2的線圈13腳，JM2得電動(dòng)作，JM2四組常開(kāi)觸點(diǎn)同時(shí)吸合（6、10，5、9，4、8，3、7），HD1-3運(yùn)行指示燈亮，JM2常開(kāi)觸點(diǎn)接通24V+至DDCDI 為運(yùn)行 DI，JM2的8腳接（220V）L，7腳接（220V）N，3腳、4腳分別接交流接觸器線圈KM1的KM1A1 和KM1A2，這時(shí)KM1得電動(dòng)作，KM1的觸點(diǎn)吸合水泵動(dòng)作。

②自動(dòng)控制。旋轉(zhuǎn)XAQ1-1至自動(dòng)擋接通GND，HD1-1 自動(dòng)指示燈亮，此時(shí)為自動(dòng)模式，JM1吸合，此時(shí)手動(dòng)控制失效，JM1的四組常開(kāi)觸點(diǎn)同時(shí)吸合，這里只用了兩組分別為（7、11，8、12），7接DDCDO點(diǎn)，11接JM2的13腳，JM1的常開(kāi)觸點(diǎn)8、12接通24V+至DDCDI 為自動(dòng) DI。當(dāng)DO點(diǎn)輸出，JM2吸合完成自動(dòng)控制。M2水泵控制原理同上。

5.系統(tǒng)監(jiān)控點(diǎn)表設(shè)計(jì)

監(jiān)測(cè)水泵的啟停狀態(tài)及故障報(bào)警（DI）；監(jiān)測(cè)水泵對(duì)應(yīng)的水流開(kāi)關(guān)的狀態(tài)（DI）；監(jiān)測(cè)水泵的運(yùn)行狀態(tài)及故障報(bào)警（DI）；控制水泵啟停（DO）。這個(gè)是一個(gè)點(diǎn)位表，也就是這個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中所要用到的DO DI的數(shù)量，也是關(guān)系到要用到幾個(gè)ST_DIO_0808，只有DDC才接到計(jì)算機(jī)，通過(guò)常開(kāi)觸點(diǎn)接通24V正極給DI，DDC的DO去控制控制箱里面的繼電器，在組態(tài)寫程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。

6.控制軟件

采用北京亞控組態(tài)王6.53版本，實(shí)現(xiàn)與DDC的通訊和控制后臺(tái)程序的編寫。

2 綜合實(shí)訓(xùn)任務(wù)

2.1 實(shí)訓(xùn)任務(wù)

給水工程安裝；監(jiān)控系統(tǒng)安裝；程序編寫與調(diào)試；給水監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試。

2.2 實(shí)訓(xùn)器材、工具列表

2.3 實(shí)訓(xùn)過(guò)程

2.3.1 給水系統(tǒng)設(shè)備安裝

（1）根據(jù)給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖進(jìn)行設(shè)備安裝。（2課時(shí)）

①在指定位置，固定雙層模擬架。

②將模擬水池固定在模擬架下方；將水箱固定在模擬架上方，注意水箱各配管的方向。

③分清楚水泵的進(jìn)口、出口，注意方向、位置，將兩臺(tái)水泵安裝在支架上，用螺栓固定。

（2）各設(shè)備之間的管道連接并檢查。（4課時(shí)）

①先測(cè)量好長(zhǎng)度，下好料（需要增加連接管件的接口長(zhǎng)度）。

②按要求，用砂紙把接口的內(nèi)外側(cè)清凈打毛，涂上適量的合格的膠水，插入，干透即可。

③固定卡子、活接頭等可拆卸管道附件的設(shè)置數(shù)量、設(shè)置位置，一定要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和使用、維修要求正確設(shè)置。

2.3.2 監(jiān)控系統(tǒng)安裝（6課時(shí)）

（1）按照系統(tǒng)監(jiān)控點(diǎn)表將控制器DDC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的連接。

（2）注意電源線與信號(hào)線的接線端標(biāo)識(shí)，避免接錯(cuò)端口，在系統(tǒng)斷電的情況下進(jìn)行操作。

2.3.3 程序編寫與調(diào)試（6課時(shí)）

（1）正確安裝組態(tài)軟件。

（2）組態(tài)軟件連接設(shè)置，建立設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)和現(xiàn)場(chǎng)對(duì)應(yīng)DDC的連接。

（3）建立數(shù)據(jù)庫(kù)，定義變量。

（4）組態(tài)監(jiān)控畫面的設(shè)計(jì)及編程、調(diào)試。

2.3.4 系統(tǒng)調(diào)試（4課時(shí)）

（1）先給水池加滿水，關(guān)閉進(jìn)水管閥門。

（2）控制系統(tǒng)上電前的檢查，在通電前，一定要認(rèn)真檢查，不能出錯(cuò)，一般由指導(dǎo)老師檢查確認(rèn)合格。

（3）在接通電源前應(yīng)核對(duì)電網(wǎng)電壓是否與機(jī)器所要求的電壓相符。在上電后迅速觀察設(shè)備有無(wú)冒煙、異味等異常情況，如果出現(xiàn)異常，應(yīng)馬上停電檢查。

（4）如無(wú)異常，則進(jìn)入系統(tǒng)的調(diào)試。在手動(dòng)工作狀態(tài)下，點(diǎn)動(dòng)水泵啟動(dòng)按鈕，檢查水泵工作。如無(wú)異常，在切換到自動(dòng)工作狀態(tài)下，通過(guò)液位輸出觀察水泵的自動(dòng)控制。

（5）在控制電腦上，觀察程序運(yùn)行，完成系統(tǒng)調(diào)試。

2.3.5 總結(jié)（2課時(shí)）

（1）懂原理，能制圖、識(shí)圖。

（2）認(rèn)識(shí)設(shè)備、附件及認(rèn)真閱讀相關(guān)說(shuō)明。

（3）會(huì)正確使用工具。

（4）施工工藝正確，施工組織得當(dāng)。

（5）懂檢查，邊實(shí)訓(xùn)邊思考，改進(jìn)創(chuàng)新。

3 結(jié) 論該系統(tǒng)能進(jìn)行給水系統(tǒng)控制操作演示、DDC控制器的操作與編程、給水控制線路的設(shè)計(jì)與連接、水泵控制柜的設(shè)計(jì)與制作、系統(tǒng)故障的判斷及排除等實(shí)驗(yàn)和各種綜合實(shí)訓(xùn)。通過(guò)典型工程實(shí)訓(xùn)的學(xué)習(xí)，不僅能讓學(xué)生熟悉設(shè)備及系統(tǒng)的原理、結(jié)構(gòu)和組成，還可以讓學(xué)生進(jìn)行安裝、調(diào)試、排除故障等一系列的實(shí)際操作，獲得建筑設(shè)備安裝、調(diào)試工作經(jīng)驗(yàn)。并在此基礎(chǔ)上，有助于學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單的控制技術(shù)，能夠不斷提升自己的技術(shù)水平，適應(yīng)企業(yè)對(duì)技術(shù)人才的需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]張健.建筑給水排水工程[M].北京：建筑工業(yè)出版社，2005.

[2]胡曉元.建筑電氣控制技術(shù)[M].北京：建筑工業(yè)出版社，2005.

[3]李社虎.管道工[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2011.

[4]謝初社.建筑電氣施工技術(shù)[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2008.