谈一种茶叶萎凋机的电气线路设计

　　[摘 要] 在进行电气线路设计时，应注意全面分析茶叶萎凋机的工作过程、控制要求及所提供的元器件，设计出合理有效的电气原理图，并进行工作原理的模拟分析是否符合工作要求，然后按图接线，通电试车，验证是否达到萎凋机要求的控制效果，实现电气线路的完整设计。
　　[关 键 词] 萎凋机；电气线路设计；自动控制；教学相长
　　[中图分类号] G718 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2016）21-0080-02
　　在中职学校里，机电专业中课程工厂电气控制是一门重要的专业课。学生必须掌握其专业知识和专业技能，能够根据电力拖动目的设计出电气线路，这是学习机电专业最重要的能力目标，也是学习此门课的最终目的。那么，如何根据设计要求进行电气线路的设计呢？下面，以某企业一种茶叶萎凋机的电气线路设计为案例，和学生一起来分析设计过程。
　　茶叶萎凋机是茶叶萎凋槽的组成部分，由机架、供热系统、风机组成，特点是在供热系统中有一热风管沿轴向设置在滚筒体的内腔，在热风管周壁设有出风孔，在所属滚筒体的内腔周壁上设有倾斜错位分布的螺旋输送片和若干沿轴向水平分布的翻茶平板，本鼓风温度在常温至100℃之间，可快速脱去茶青表面水分，使萎凋做青不受天气环境影响，生产的毛茶品质好，质量稳定，且比传统方法还可节约大量机械、人力、物力和能源。
　　萎凋槽作用是将采下的鲜叶按一定厚度摊放，通过晾晒，使鲜叶呈现萎蔫状态。萎凋过程中，鲜叶发生一系列变化，有利于成茶品质的有效物质提升，提高茶叶质量和口感。正常而有效的萎凋，使鲜叶的青草气消退而产生清香，并有水果香或花香，成茶滋味醇而不苦涩。萎凋需要适宜的温度、湿度和空气流通等条件。我国白茶、红茶、青茶等茶类制作中的第一道工序都是萎凋，但程度各不相同。白茶萎凋程度最重，鲜叶含水量要求降至40%以下，红茶萎凋程度次重，含水量降至60%左右，青茶萎凋程度最轻，要求含水量在68%～70%之间。
　　依据萎凋槽的作用得知，要控制好茶叶萎凋过程中的温度、湿度及空气流通等，必须要有合理有效的电气线路来控制，实现茶叶机械的自动化控制。这时，如何设计好萎凋机的电气线路显得十分重要。
　　根据企业所给的萎凋机，整体上了解其结构及电控箱的元件布置。
　　一、茶叶萎凋机的控制面板
　　主要由电源指示灯、风机指示灯、加温指示灯、启动按钮、停止按钮、萎凋时间、定时停机、工作时间、萎凋温度等组成。先让学生了解萎凋机控制箱面板元件的排列布置，为设计好后的电路安装布线有个大致了解。
　　二、茶叶萎凋机的控制过程
　　1.启动机械，茶叶在加热元件加热和风机运行送风开始进行萎凋，萎凋计时器开始整个萎凋过程的计时；
　　2.同时定时停机计时器开始计时，加热一段时间后加热和风机停止；
　　3.此时停机时间计时器开始计时，停机时间到后又重新开始加热，风机同时运行，定时停机计时器同时计时；
　　4.定时停机计时时间到后重复2～3步骤，直至总萎凋时间到后萎凋机停机运行；
　　5.当温控仪在环境温度高于设定温度时，停止加热，风机继续运行送风萎凋。
　　每个学生都必须熟悉和理解该控制过程，这是设计控制电路最为关键的步骤，决定能否达到企业要求的设计。
　　三、萎凋机所需元器件
　　1.HL1、HL2、HL3分别为电源、加温、风机指示灯，各1盏；
　　2.计时器3个、接触器（交流220V）2个，中间继电器（交流220V）2个；
　　3.带热电偶的温控仪1个；
　　4.风机（交流220V）1台；
　　5.三相加热元件1组；
　　6.启动按钮、停止按钮各1个。
　　四、理解温控仪的工作原理及接线
　　由于学生在课程学习中没接触过温控仪，所以在设计电路时我先把这个元件的结构和工作原理、接线向学生介绍清楚，让他们懂得安装和接线。
　　温控仪接线端中123一般接传感器线，456为一组接点，5是公共点。高、总、低为一组接点，总是公共点。高与总是一个常闭触点，总与低是一个常开触点。“地”端接地线，“相”端接火线，“中”端接零线。
　　其接法：中与相接电源220V，给温控仪提供工作电源，1与2分别接热电偶的红、黄线，总与低是一个常开触点，当热电偶感应到的环境温度低于设定温度时触点接通，环境温度大于等于设定温度时触点复位断开，把总与低串接在接触器线圈供电电路上。
　　每个小组学生分工合作，都经过了认真思考，画出了各自的电路图，并不断检查电路图和模拟运行，都认为自己小组的电路能符合要求。我把每小组的原理图共同分析一下，都存在不同的问题，就让他们再仔细研究得出较好的方案来。经各小组一致讨论后，推出了认为符合要求的电路图（图1）。一看此图，觉得有点符合要求，但经过认真推敲后，主电路符合要求，控制电路还是存在不合理的地方。
　　整个过程分析后，乍看起来符合要求，但这其中忽略了温控仪的控制作用，温控仪在当环境温度高于设定温度时，温控仪的总端与低端就会断开，从而断开KM1线圈电源，随之断开了风机电源，而萎凋机要求的是在茶叶环境温度高于设定温度时只是停止加热元件的加热，而风机不停止，继续送风萎凋茶叶，所以，此电路的设计存在着一定的缺陷，还需进行一定的调整。
　　为了达到要求的控制效果，通过循序渐进的方式，将存在的问题逐个与学生展开讨论，让他们发现问题，一起解决问题，然后做出以下调整：
　　1.温控仪的控制调整为图2所示位置；
　　2.KM1自锁触点调整为KM2-2，由于图1中KM2的常开触点数量超过了实际数量（接触器采用CJX2-3210，只有4个常开触点），把控制HL3的KM2常开触点去掉，调整到与KM2线圈并联；
　　3.计时器KT1常开、常闭触点调整为图2所示位置。
　　最终得出正确的电路图（如图2）。
　　五、针对电路工作原理的分析归纳出的工作原理
　　1.温控仪设定温度高于环境温度时，KM2圈通电，HL2加热指示灯亮，加热元件开始加热。工作原理需要学生自己去实践，加强学生的操作能力。
　　2.当温控仪设定温度低于环境温度时，KM1线圈断电，加热元件停止加热，加温指示灯熄灭；风机继续运行送风萎凋；在此过程中，定时停机（工作时间）和停机时间不断切换，直至环境降温达到或低于设定温度时又开始加热。
　　这样学生对工作原理一目了然，也清楚地理解了整个控制过程。
　　然后，我就将该企业提供的电控箱元器件安排给每个学生，根据图2按照自上而下、从左到右的原则进行实物接线，并进行通电模拟动作过程，并要求注意观察判断有否达到企业要求的控制过程。整个过程强调注意用电安全。
　　安装后的控制电路，能使茶叶萎凋机按照要求在设定的萎凋时间内进行预定的定时停机和停机时间之间的不断变换，对萎凋槽内的茶叶进行加热送风，最高温度的设定，及滚筒体不断地翻转茶叶，使茶叶水分减少，达到茶叶萎蔫状态，充分萎凋。这样，设计出来的电路达到了企业要求的控制过程，也得到企业的肯定和认可，学生也露出了骄傲的笑容。
　　因此，进行电气控制线路的设计，应注意全面分析机械的控制要求，画出相应的原理图，再进行理论分析和模拟操作运行，再通电试车判断是否达到要求。能根据控制要求设计出合理有效的电路，是机电专业每个学生必须掌握的专业技能，也是所学专业知识的充分利用，加之在企业的实践应用，体验到为企业寻找问题、发现问题、解决问题的成就感及带来的喜悦，达到在“做中学，做中教”的教学效果，更能充分调动学生的求知欲，真正学好一技之长。
　　参考文献：
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　　[2]方世辉，王先锋，汪惜生.不同发酵温度和程度对工夫红茶品质的影响[J].中国茶叶加工，2004（2）：19-21.
　　[3]林国轩，刘玉芳，郭春雨.我国工夫红茶发酵适度时间监控的研究进展[J].大众科技，2012（6）：52.

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