山东华宇工学院 山东德州 253034
摘要：电气自动化专业是职业教育阵营的传统专业，各技工院校几乎都有开设，随着专业的发展大部分教学设备向着实用、环保、节能、贴近企业方向发展。而电气控制柜作为自动化专业的必备教学设备多年来没有很大改善，这不能满足教学和企业需求，本电气自动化教学控制柜的研制就是为了满足教学的需要和解决企业的实际困难，更是将企业生产的实际问题引入到教学中的典型案例。
关键词：电气控制柜；防尘防水；节能环保；技能衔接
1研制的背景
(1)笔者专业教师在企业实践和调研过程中发现水泥等行业的工作环境恶劣，水汽和灰尘较大，对电气元件的使用寿命产生影响，所使用的控制柜缺少防尘防水功能，有防尘防水功能效果也不理想，结构设计不够完善，而频繁出现电气元器件短路等现象，严重影响企业生产。(2)在教学和企业实践过程中发现，各类电控柜和配套的电脑、电脑桌等占用学校和企业很大空间，不利于实训室和工厂场地的高效利用。(3)发现在实训过程中由于学生需要经常直接在元器件拆装和接线，从而导致电控柜元器件损坏率极高。(4)电气自动化专业中级工重视基础线路的装接，而PLC、变频器、触摸屏等的装接却无法完成，不能满足自动化水平越来越高企业的用工需求。高级工重视系统的设计和程序的编写，而忽视了系统元器件线路的装接，基础不牢。
2研制的目的
电气自动化教学控制柜的研制是想通过开发一种防尘防水器来解决企业电气柜防尘防水效果不理想的问题，把企业生产实际问题引入到教学中，实现职业教育服务于企业生产的理念；通过改变柜体结构来解决电控柜与之配套电脑等占用空间大的问题，节约学校和企业在宝贵空间；通过改变接线方式解决接线时元器件易损坏的问题，为学校节约实训耗材，提高学生的动手能力；通过在一个电气柜中既有中级工训练器件，同时划区域具备高级工训练器件，即可单独操作又可综合练习，弥补中级工和高级工技能衔接问题。经过和企业专家共同探讨，研制电气自动化教学控制柜解决企业和教学难题。
3研制分析
由企业专家、专业教师成立研发小组并进行了集体论证和分析，考虑到电气自动化教学控制柜涉及多方面疑难问题，采用先分方向后综合的思路，决定成立防尘防水小组和柜体结构、功能小组。（1）防尘防水分析：传统电气控制柜的防尘防水即在柜体上开设向柜体外下方45°的百叶窗，无法阻挡较轻灰尘的进入，也无法阻挡飞溅水滴的进入，长时间的积累导致电器元器件的短路和烧蚀。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆经过分析决定电气自动化教学控制柜柜体使用冷轧板构成一体化柜体，颠覆传统的铝型材搭建的典型控制柜形式，由于一体式设计，各柜面之间没有空隙，比起传统控制柜具有更优秀的防尘功能，避免灰尘进入柜体内，减少电气柜故障发生率。防水防尘的思路是在柜壁上用铰链安装有防尘防水器，防尘：当灰尘经过防尘防水器时，经过柜体外侧向下45°开口百叶窗，大颗粒灰尘将无法通过，较轻灰尘遇到中间过滤网将被彻底阻断，从而起到防尘作用。防水：当控制柜外有水溅射或顺柜壁流下时，遇到柜体外侧向下45°开口百叶窗，水滴将通过百叶窗流到地面，而无法进入柜体。当有水滴从下方成45°角飞溅到防尘防水器上时，水滴穿过控制柜外侧百叶窗，遇到过滤网而被阻挡。柜体内部有水滴时会通过柜体内部向上45°角的百叶窗流下，穿过过滤网，再通过柜体外侧百叶窗流出柜体，实现防水功能。本控制柜改变以往将过滤网固定在柜体上的方式，将过滤网安装在百叶窗之间，可以随时打开，清洗灰尘过滤网方便快捷。（2）节约空间分析：传统控制柜的柜门打开方式是以柜门轴心为中心旋转打开，打开后柜门占用一个柜体的空间，使实训室空间被浪费，而与电控柜配套的电脑桌等更占用了很大空间。经过企业专家和专业教师的分析，采用前柜门与柜体上下两端的连接处装有滑道及铰链，前柜门上下两端装有滑轮，通过滑轮连接至柜体上下两端的滑道内。在滑道及铰链的作用下，前柜门既可通过左右平移也可通过旋转实现开门和关闭，。前柜门可旋转角度为90°，完全打开后前柜门与柜体侧面重叠，功能多样化的同时减少了空间占用面积，如图5。前柜门上装有一台嵌入式触控电脑一体机，一体机使用无线键盘及无线鼠标进行操作，键盘及鼠标收纳于前柜门键盘槽中，可通过转轴固定在键盘槽内（已获国家专利）。（3）元器件装接分析：大部分电控柜的线路装接均是在元器件上直接连线，由于电器元器件都是硬塑材料，经过多次装接后就出现损毁现象，为学校和企业造成不必要的损失。经过分析，将所有需要拆装的电器元器件接线端均引到外接线端子排处，学生拆装和接线过程中只需在接线端子排处连接即可，不需对元器件进行直接拆装，可以避免元器件的损坏。（4）中、高级技能衔接分析：传统的教学电气柜级别明显，中级工电气柜配备中级工所需的交流接触器等继电器控制元器件，只适合中级工练习。高级工电气柜配备PLC、触摸屏、变频器等元器件，注重学生的编程能力。而企业招聘需要的是电工，要求既会接线和排除故障，也要有编程和设备改造的能力。所以传统的教学电气柜就表现出了不足。经过分析，在电气自动化教学控制柜中既安有中级工训练器件，同时划区域具备高级工训练器件，既可单独操作又可综合练习，弥补中级工和高级工技能衔接问题。综合中级工、高级工技能训练要求，将中级工在PLC、变频器和触摸屏等部分的不足补充，将高级工基础接线部分补充完成中级工到高级工阶段的衔接。
4问题解决方法
根据两个小组对各项的分析和研发，两个小组历时1年多的刻苦攻关，圆满完成任务，成果先后获得国家专利。根据研发要求，为了控制成本，通过市场调查，对于市场上有的零部件，直接购买；对于市场产品无法达到要求的，与厂家联系，根据设备开发要求产品由厂家进行生产，最终完成电气自动化教学控制柜的制作。
5本设备的测试
设备研制完成后，进行了测试，结果如下。第一、防尘防水测试。在特定的实验场地进行测试，根据IEC的标准本新型电气自动化教学控制柜的防尘防水可以达到IP55。安全防护级别的提升为安全生产提供了保障。该防护效果解决了企业防尘防水效果不理想的问题，完全能够满足企业需求。第二、本控制柜功能多样化的同时减少了空间占用面积。经过测量此控制柜比相同功能的电控柜节省空间2~4 m2。解决了学校实训室空间不足，设备占用空间大的问题。第三、装接练习，此控制柜采用钢化板做底板，将元器件上的接线端子全部引出，学生在引出的接线端子上进行装接，元器件是不会损坏的。这满足学校节约耗材，提高学生的动手能力的要求。第四、中、高级技能训练，此控制柜在维修电工中级、高级技能鉴定培训中能发挥重要作用，能够满足中、高级技能衔接作用。是电气自动化专业学生平时上课和技能培训的理想设备。
结束语：
该控制柜既考虑到企业生产的防尘防水的实际情况，又兼顾学校教学场地紧张、元器件容易损坏，中、高级技能衔接问题。作为电气自动化专业学生，对电气控制柜的设计、制作是基本技能。此控制柜将企业实际问题引入到教学理念中，企业技术人员和专业老师共同开发此设备，是产教结合的产品。
参考文献：
［1］中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册［M］.北京：中国电力出版社，2005.26
［2］张雪峰，石亮亮，石俊杰.防水型电气控制柜的设计［J］.职业，2015（6）：144-145.
［3］沈柏民.电气控制技术与技能训练［M］.北京：电子工业出版社，2013.124
论文作者:张仁光,蔡,敏
论文发表刊物:《防护工程》2017年第29期
论文发表时间:2018/2/27
标签：控制柜论文; 元器件论文; 柜门论文; 企业论文; 电气论文; 百叶窗论文; 电气自动化论文; 《防护工程》2017年第29期论文;