组合式电工实训台设计方案

梁 芳

（宁夏建设职业技术学院，宁夏 银川 750001）

1 设计背景及意义

维修电工技术人员的电气控制系统安装和调试技能水平能力需要经过一段较长时间反复练习和解决问题的过程来提升。技术人员的培养需要一个学习和锻炼平台以及技能人员培养的体制环境。目前来看，主要培养机制有三个：企业专职培训、社会培训机构培训和高等职业院校技能培训。这三种培训都需要利用与实际工作环境接近的训练平台，进行实操练习，反复强化。其中成套实训设备训练平台，存在设备价格相对昂贵、内容固定、使用不灵活、与实际操作工艺和方法差异大、后期维护难度大等诸多缺陷。因而根据现实需要设计一款切合培训内容、培训形式，元件安装灵活、费用较低、利用率高的实训台，对于培训机构成本节约以及提升科研能力、实践操作能力都有着非常重要的意义。

2008年，宁夏建设职业技术学院为完善学院培训条件，提升电工技能人才培训效果，引入了15套实训台占地50m2，电工操作实训桌24个占地50m2，10年来承担了电气控制、PLC控制、变频器调速控制等电机拖动控制校内培训、企业在岗人员岗位技能提升培训，同时也承担了中级、高级维修电工培训和鉴定工作。由于实训设备固定，可移动性差，与培训内容、人数之间的矛盾日益凸显。经过充分调研，决定以满足培训内容和形式为原则，在原有实训场所基础上，将实训台、实训桌进行改造，设计一款实用的实训台。

图1 原电工实训操作室

2 实训台设计原则

2.1 安全可靠

电工技能实训与其他专业实训相比，特点是需要在380V或220V电压环境中作业，安全问题非常重要。实训过程安全隐患有两个：一是学生缺乏安全意识，或者操作不规范，而发生触电危险；二是教师很难时时监控到学生是否带电操作，存在监管缺失的不安全因素。实训台设计首先要电源供电明确、安全可靠。

2.2 灵活实用

电气控制系统元件多，控制功能多变，相同控制要求可以由不同的继电接触器控制电路实现，也可以由PLC实现。因而实训台成套固定元件不合理，要根据多个项目内容的元件、布局以及特殊功能进行合理分区，满足各培训项目的实施。在培训过程中发现，培训人员在大部分的时间是不带电操作的，所以，当学员较多实训场地冲突的时候，可移动式的实训桌以及组合式模块能解决实训场地与学员数量之间的矛盾。

2.3 简单经济

电工操作培训的特点决定了元件要反复拆装，元件的损坏率较高，在设计中也要考虑降低损耗，尤其是单台价格相对较高的PLC、变频器等元件。电工新技术的应用，可以新增模块与原有基本模块组合使用，不必成套更新，降低成本。

3 实训台总体设计思路

3.1 实训台功能要求

学院电工实训室承担的培训和教学任务有：①继电接触器控制，可进行三相异步电动机正反转控制、顺序和多地控制、基本降压启动等控制、能耗和反接制动控制等实训项目；②PLC控制，可进行电动机正反转、能耗制动控制、简易机械手控制、皮带传输机控制等实训项目；③变频器控制，完成三相异步电动机电动机正反转控制、两地控制、多段速控制及恒压供水控制等实训项目。

3.2 实训台设计思路

根据实训台功能要满足场地有限和多人次同时培训的要求，考虑将原实训桌作为上电操作台面，桌面中部增加支架，将操作台面增加为双面（2人同时操作）。电源模块固定在支架中，功能模块有继电接触器模块、PLC模块、变频器模块，以组件形式可自由组合安装在支架上。实训桌四脚加装滚轮，方便移动。

4 实训台设计实施

4.1 实训桌支架的设计

根据现实训桌尺寸，在横向长边方向设计一款支架，固定安装在实训桌中部，将台面一分为二，单工位增加为双工位，供两名学员同时上电操作。支架结构及尺寸如图2所示。

图2 实训桌支架结构及尺寸

图3 电源模块电路图

4.2 电源模块的设计

电源模块为固定安装在支架左侧，双面工位各安装一套电源模块。三相四线制电源输入，经过带漏电保护的低压断路器输出三相四线制电源，用于给该工位提供三相和单相电源。电压表监视输入电源L1-L2相之间的电压，带指示灯的停止按钮SB1监视L3相的电压。按下启动按钮SB3，接触器KM线圈吸合，主触点闭合，有电源输出，指示灯HL1（黄）、HL2（绿）、HL3（红）分别指示输出电源；按下停止按钮SB2，接触器KM失电，主触点断开，无电源输出。带漏电保护和接地保护，电源插座采用符合国家标准的高安全性插座，双面工位电源相互独立，指示灯供指导教师随时关注带电操作工位。电源模块电路图如图3所示。

4.3 功能模块的设计

功能模块共分为三个独立组件，分别对应三方面实训功能，在模块中安装实训项目所需元件后，即可完成接线和调试。为降低元件端子反复拆装接线造成的损坏，将PLC模块中的PLC主机的电源、输入输出端子均固定引出到端子排上并套线号，变频器模块中的变频器各端子也引出到端子排。模块的设计尺寸一方面满足实训内容涉及的元件均能安装，另一方面三个功能模块两两能同时安装于支架上。各模块尺寸和面板元件布置样例如图4-图6所示。

图4 继电接触器模块及元件布置样例

图5 PLC模块及元件布置样例

图6 变频器模块及元件布置样例

5 实训台部分组件制作材料的说明

由于实训桌支架、模块的安装板、实训桌支架用于支撑立式的安装板，承重较大，因而材质选择2.0mm冷轧钢板，框架各部的连接螺丝采用《国家标准的内六角烤蓝螺丝》。模块操作安装板利用校内现有木板，按尺寸进行加工。实训桌面铺垫绿色4mm厚绝缘垫。桌角滚轮坚固称重耐用型，带可锁定扳扣。

6 结 语

实训台的改造，一方面可以为教师和学生提供技术应用创新的实践平台，提升教师的科研和产品开发能力，另一方面为学院实训室资源整合的工作提供参考，相对于购置新的成套设备来说投入经费可以大大降低。在该改造基础上，可以进一步扩展实训项目，开发新的模块组件为实验实训提供新的教学资源，更好地为人才培养服务。