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電氣自動化高級班綜合實(shí)訓(xùn)仿真平臺開發(fā)的研究論文
電氣自動化高級班綜合實(shí)訓(xùn)仿真平臺開發(fā)的研究論文本文主要對電氣自動化高級班綜合實(shí)訓(xùn)仿真平臺開發(fā)組態(tài)的平臺作用進(jìn)行研究。
電氣自動化高級班綜合實(shí)訓(xùn)仿真平臺開發(fā)的研究論文【1】
摘要：我校2007年首次電氣自動化專業(yè)開設(shè)《工業(yè)組態(tài)軟件應(yīng)用》課程，當(dāng)時(shí)主要是以演示PLC控制的設(shè)備虛擬動作以豐富教學(xué)為出發(fā)點(diǎn)，以力控組態(tài)軟件為學(xué)習(xí)對象，以開發(fā)運(yùn)用為學(xué)習(xí)目標(biāo);隨著課程開發(fā)的深入，基于組態(tài)軟件的綜合訓(xùn)練已逐步形成，為電氣自動化安裝與維修專業(yè)的綜合實(shí)訓(xùn)起到了一個(gè)良好的平臺作用，較好地串聯(lián)起電力拖動、液壓與氣動技術(shù)、plc應(yīng)用等課程，提高了綜合訓(xùn)練課程的有效性。
關(guān)鍵詞：綜合實(shí)訓(xùn)平臺;力控組態(tài)軟件;仿真課題;高級班
一、引言
綜合實(shí)訓(xùn)的目的，是鞏固所學(xué)重要的知識、技能，學(xué)習(xí)完相關(guān)專業(yè)課程后的一次綜合訓(xùn)練，包含一門課程綜合實(shí)訓(xùn)活動的開展和多科目綜合實(shí)訓(xùn)活動的開展。
以就業(yè)為指導(dǎo)，以一體化教學(xué)模式開展教學(xué)課題及訓(xùn)練，方式、內(nèi)容隨著企業(yè)和崗的變化需求相應(yīng)地變化，而教學(xué)設(shè)備的更新周期較長，甚至是教學(xué)設(shè)備不能全方位滿足綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)。
因此需要利用軟件和計(jì)算機(jī)做些補(bǔ)充，采用力控組態(tài)軟件的功能開發(fā)仿真課題，提供虛擬的綜合實(shí)訓(xùn)環(huán)境。
組態(tài)軟件本身具有平臺性作用，能將虛擬仿真系統(tǒng)需要的內(nèi)容封裝起來，以各種直觀方式提供給用戶使用，用戶通過組態(tài)軟件輕松實(shí)現(xiàn)各種環(huán)境和現(xiàn)場，通過一定硬件條件，還能實(shí)現(xiàn)和工業(yè)現(xiàn)場一致的環(huán)境。
二、現(xiàn)狀分析
實(shí)訓(xùn)室綜合訓(xùn)練設(shè)備大都是教學(xué)儀器研發(fā)公司基于單一課題或某一課程設(shè)置訓(xùn)練內(nèi)容，設(shè)備投入技工院校較大教學(xué)開支，教學(xué)設(shè)備或多或少存在的功利性緣故，很大程度上是圍繞技能考核或技能鑒定的開展研發(fā)，而不是依據(jù)職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或接近工業(yè)真實(shí)環(huán)境開發(fā)，何況教學(xué)設(shè)備也不允許那么設(shè)計(jì)開發(fā)，學(xué)校學(xué)習(xí)訓(xùn)練不可能完全將各行各業(yè)的操作需求完全模擬滿足。
因此從建立學(xué)生對未來職業(yè)的適應(yīng)性來考慮，實(shí)訓(xùn)室現(xiàn)有條件尚不完全便于高級班綜合實(shí)訓(xùn)的教學(xué)開展和實(shí)施，擴(kuò)展一些知識技能，訓(xùn)練項(xiàng)目，軟件性仿真自然成為我們考慮的一重要方向。
發(fā)展至今各類組態(tài)軟件本身是能起到平臺作用的，能夠?qū)⒆顝?fù)雜底層操作通過用戶開發(fā)封裝起來，使用戶能在此基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步組織、設(shè)計(jì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)際的監(jiān)控系統(tǒng)。
三、組態(tài)軟件開發(fā)仿真課題的特點(diǎn)
基于組態(tài)軟件開發(fā)仿真課題，職業(yè)學(xué)校教學(xué)中具有鮮明的特點(diǎn)，一是可以滿足實(shí)際操作前的虛擬仿真操作，降低實(shí)際操作時(shí)的失誤或不可逆轉(zhuǎn)的錯(cuò)誤;二是可以提高學(xué)習(xí)的興趣，對現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)條件進(jìn)行較好補(bǔ)充，形成直觀感受;三是便于教學(xué)和學(xué)生課外學(xué)習(xí)。
1、技術(shù)特點(diǎn)
組態(tài)軟件是一個(gè)開放基礎(chǔ)平臺，方便進(jìn)行控制，入門技術(shù)門檻不高，方便教師根據(jù)自己需要進(jìn)行二次開發(fā)。
目前大量的工業(yè)仿真軟件開發(fā)一樣，組態(tài)軟件的教學(xué)仿真課題開發(fā)也遵循一些基本原則：圍繞教學(xué)大綱需求，在實(shí)訓(xùn)室或?qū)嶒?yàn)室條件不完善的方面，集專業(yè)教師的開發(fā)能力而進(jìn)行二次開發(fā)，以滿足演示教學(xué)、驗(yàn)證結(jié)果、呈現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場和操作環(huán)境等。
在課堂上作出動畫展示和原理分析等。
圖形、動作及與控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等連接動畫，非常直觀地模擬系統(tǒng)的動作，加深對過程的管理和理解，強(qiáng)化了學(xué)生知識和技能的體驗(yàn)、鞏固。
2、設(shè)備組成
利用組態(tài)軟件本身豐富的組件、優(yōu)秀的第三方通訊功能、強(qiáng)大的開發(fā)接口功能以及和第三方軟件的連接，可方便地實(shí)現(xiàn)虛擬演示 、虛擬設(shè)計(jì)、 虛擬仿真和教學(xué)培訓(xùn)等。
3、開發(fā)原則
綜合實(shí)訓(xùn)平臺其中有兩層意思：一是知識綜合訓(xùn)練，即知識鞏固和拓展，使得畢業(yè)生在實(shí)習(xí)前對所學(xué)專業(yè)知識和技能有一個(gè)全面系統(tǒng)熟悉和復(fù)習(xí)過程;二是從組態(tài)軟件本身而言，提供用戶“組態(tài)”的 一個(gè)平臺，將本專業(yè)大綱要求的典型技能和知識通過組態(tài)，用圖形、腳本、程序等實(shí)現(xiàn)集工業(yè)邏輯仿真、可視化虛擬表現(xiàn)、虛擬外設(shè)交互等功能于一體的虛擬系統(tǒng)。
四、經(jīng)濟(jì)效益
通過仿真課題開發(fā)和運(yùn)用，幾個(gè)方面得到良好經(jīng)濟(jì)效益。
一方面通過仿真系統(tǒng)的運(yùn)用，實(shí)訓(xùn)設(shè)備配備和采購上節(jié)約資金，比如通過拆解動畫演示，不再需要?dú)庖簞釉Ｐ?水處理項(xiàng)目，不再需要實(shí)物管道、罐體等，同時(shí)還極大地豐富訓(xùn)練項(xiàng)目和知識技能。
另一方面也可提高教師專業(yè)水平，細(xì)致分析教學(xué)大綱，通過開發(fā)過程調(diào)查、設(shè)計(jì)實(shí)施、實(shí)現(xiàn)、修改、定型等，更深入了解專業(yè)知識和專業(yè)技能在專業(yè)中的作用，掌握社會對知識和技能真實(shí)需求，從而更加熟練地實(shí)施教學(xué)。
五、結(jié)束語
組態(tài)軟件在技工院校中開設(shè)還不普遍，我校高級班開設(shè)組態(tài)軟件課程，在畢業(yè)前夕將知識和技能通過這個(gè)平臺，再一次將專業(yè)知識和技能綜合起來進(jìn)行熟悉和復(fù)習(xí)，為就業(yè)和學(xué)習(xí)做一個(gè)準(zhǔn)備。
通過不斷地開發(fā)運(yùn)用，系統(tǒng)更有效地開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)的仿真環(huán)境，以滿足不斷更新的電氣自動化教學(xué)與培訓(xùn)。
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基于實(shí)訓(xùn)設(shè)備的電氣自動化技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)論文【2】
【摘要】 本文就自動化技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)的現(xiàn)狀做了分析，指出了當(dāng)前實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備不滿足教學(xué)需要的原因和存在的主要問題。
在詳細(xì)分析了電氣自動化技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)所涵蓋知識與技能的基礎(chǔ)上，介紹了滿足綜合實(shí)訓(xùn)、可操作性強(qiáng)的實(shí)訓(xùn)裝置及實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，以提高綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量。
【關(guān)鍵詞】 綜合實(shí)訓(xùn) 知識與技能 實(shí)訓(xùn)設(shè)備 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
一、引言
實(shí)訓(xùn)教學(xué)是職業(yè)院校實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中一個(gè)重要組成部分，為理論教學(xué)所不能替代。
實(shí)訓(xùn)教學(xué)對學(xué)生素質(zhì)及能力培養(yǎng)具有極其重要的作用，是學(xué)生高質(zhì)量的重要保證。
電氣自動化技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)作為綜合性實(shí)訓(xùn)，所要培養(yǎng)學(xué)生的知識與技能是比較全面和系統(tǒng)的，然而所涉及的可編程控制器(PLC)、變頻器、步進(jìn)電機(jī)、傳感器、觸摸屏、氣動、液壓控制等重要技術(shù)幾乎沒有實(shí)訓(xùn)設(shè)備與之相匹配，實(shí)訓(xùn)課題單一受限。
由于綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備的短缺，實(shí)訓(xùn)教學(xué)很難落實(shí)到實(shí)處，直接影響了人才的培養(yǎng)質(zhì)量。
為解決綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)存在的問題，本文通過詳細(xì)分析電氣自動化技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)所涵蓋的的知識與技能，介紹了滿足綜合實(shí)訓(xùn)、可操作性強(qiáng)的實(shí)訓(xùn)裝置與實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，以調(diào)高綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量。
二、目前電氣自動化技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)常用的實(shí)訓(xùn)設(shè)備
目前，電氣自動化技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)常用的訓(xùn)練設(shè)備是以PLC為核心的編程訓(xùn)練臺和仿真生產(chǎn)線簡易實(shí)訓(xùn)平臺。
但是，這些設(shè)備在教學(xué)中還存在一些問題。
2.1仿真設(shè)備設(shè)計(jì)簡單、可操作性差
很多仿真設(shè)備中，所有輸入器件都用按鈕代替，所有的輸出器件都用指示燈代替，而且設(shè)計(jì)簡單，操作單一，與真實(shí)生產(chǎn)設(shè)備差距過大。
由于這些仿真實(shí)訓(xùn)設(shè)備的可視性和可操作性差，所以培養(yǎng)的學(xué)生缺乏實(shí)際生產(chǎn)技能，不能滿足社會需求。
2.2實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目單一、涉及領(lǐng)域狹窄
目前使用的實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備，通常是根據(jù)某一自動控制系統(tǒng)，在滿足基本教學(xué)要求下而仿制的。
由于設(shè)備的針對性強(qiáng)，使得所涉及的技術(shù)領(lǐng)域狹窄，存在著配套實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目單一的局限。
比如一只機(jī)械手，它的基本功能就是抓緊、松開和旋轉(zhuǎn)。
因此，決定了所用電器類型有限，執(zhí)行機(jī)構(gòu)單一，控制方式固定，沒有涉及更寬泛的技術(shù)如觸摸屏技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)、氣動控制技術(shù)以及組態(tài)監(jiān)控技術(shù)等，不能幫助學(xué)生從更廣泛的意義了解和認(rèn)識工業(yè)自動化。
2.3實(shí)際操作范圍有限
目前使用的實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備，一般結(jié)構(gòu)固定，選用的電器類型固定、接線固定，不允許學(xué)生隨意拆卸或組合，否則設(shè)備將無法正常工作。
這樣，學(xué)生在實(shí)訓(xùn)時(shí)不能真正動手操作，影響技能的提高。
因此，現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)設(shè)備滿足不了綜合實(shí)訓(xùn)的需要，制約了學(xué)生的專業(yè)發(fā)展，影響了學(xué)校教學(xué)水平的提高。
三、電氣自動化技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)包含的知識與技能
電氣自動化技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)幾乎涵蓋了前期所學(xué)的所有電氣自動化方面的知識和技能，比如，PLC、變頻器、觸摸屏以及三者在步進(jìn)電機(jī)、伺服系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用。
本文將按照應(yīng)用模塊來詳細(xì)闡述每個(gè)模塊應(yīng)該掌握的知識和技能，以便合理設(shè)置實(shí)訓(xùn)課題。
3.1 PLC應(yīng)用所需要的知識與技能
PLC的基本邏輯指令和功能指令;PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則及一般步驟;接觸器-繼電器電氣控制線路的PLC改造;PLC控制系統(tǒng)線路的安裝、調(diào)試。
3.2變頻器應(yīng)用所需要的知識與技能
變頻器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理;變頻器各參數(shù)的意義及設(shè)置方法;變頻器操作面板的基本操作;變頻器的各種工作模式操作使用方法;變頻器調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及安裝調(diào)試。
3.3液壓與氣動應(yīng)用所需要的知識與技能
液壓與氣動控制元件的選型、使用、安裝及調(diào)試;液壓與氣動控制的原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法;氣動系統(tǒng)圖的繪制及設(shè)備氣路的安裝;液壓與氣動控制系統(tǒng)的調(diào)試及維護(hù)。
3.4人機(jī)界面應(yīng)用所需要的知識與技能
觸摸屏組態(tài)軟件的安裝與使用;組態(tài)畫面的設(shè)計(jì)及動畫設(shè)置;觸摸屏與PLC的通訊設(shè)置和變量的連接;控制系統(tǒng)的人機(jī)界面設(shè)計(jì)與調(diào)試。
3.5步進(jìn)、伺服系統(tǒng)應(yīng)用的知識與技能
步進(jìn)電機(jī)工作原理;步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器工作原理;使用步進(jìn)驅(qū)動器驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)實(shí)操;伺服電機(jī)分類及原理;伺服控制器控制原理;使用伺服控制器控制伺服電機(jī)實(shí)操。
四、建議實(shí)訓(xùn)設(shè)備及典型實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
由以上分析可見，電氣自動化技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)集繼電-接觸器控制技術(shù)、PLC技術(shù)、變頻器技術(shù)、傳感器技術(shù)、電機(jī)控制技術(shù)、氣動控制技術(shù)、觸摸屏技術(shù)及計(jì)算機(jī)組態(tài)軟件監(jiān)控技術(shù)于一身。
電氣自動化技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)要達(dá)到培養(yǎng)高技能人才的教學(xué)效果，合理配置實(shí)訓(xùn)設(shè)備是非常關(guān)鍵的。
本文倡導(dǎo)實(shí)訓(xùn)設(shè)備模塊化，可實(shí)現(xiàn)任意組合，可操作性強(qiáng)，同時(shí)開發(fā)了典型實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，基本涵蓋了學(xué)生所要掌握的知識與技能。
4.1建議實(shí)訓(xùn)設(shè)備
1、控制柜。
金屬基板國標(biāo)控制柜(類似于YL-158GA)，用于PLC、變頻器、繼電控制線路等的安裝。
控制柜可以分成多個(gè)模塊，每個(gè)模塊要求相對獨(dú)立，可根據(jù)實(shí)訓(xùn)需要或工作任務(wù)的不同進(jìn)行不同的組合、安裝和調(diào)試，達(dá)到模擬生產(chǎn)性功能和整合學(xué)習(xí)功能的目標(biāo)。
2、工作臺。
一個(gè)鋁合金導(dǎo)軌工作臺(類似于YL-235A)上，集成若干種能夠涵蓋一般工業(yè)控制所必需的電氣設(shè)備。
將它們按照類型或工程上常用的組合方式構(gòu)成不同的模塊，在考慮控制要求、電磁干擾，操作方便以及一些布線的特殊要求下，將模塊合理地固定在平臺上。
平臺通過安全連接插件直接與三相電源相接，并設(shè)置必要的保護(hù)電路，以保障操作者和設(shè)備的安全。
3、控制套件。
上述工作臺上所配置的控制套件，主要包括以下模塊：PLC模塊、變頻器模塊、傳感器檢測模塊、繼電-接觸器控制模塊、電機(jī)(伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī))及控制模塊、觸摸屏、傳送帶模塊、氣動單元模塊、電源模塊等。
4、執(zhí)行器。
上述工作臺上所配置的執(zhí)行器，主要包括：基于傳送帶的分揀系統(tǒng)(電氣、氣動各一套)、機(jī)械手搬運(yùn)站(電氣、氣動和液壓各一套)、工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)站、加工站1(伺服或步進(jìn)驅(qū)動十字滑臺、Z向主軸高速變頻器驅(qū)動)、加工站2(液壓滑臺，主軸變頻驅(qū)動)、下料站(盤式旋轉(zhuǎn)，直線型各一套)、立體倉庫系統(tǒng)。
4.2建議實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
(1)PLC控制系統(tǒng)
① 多種液體自動混合裝置的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì);② 交通燈的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì);③ 電鍍生產(chǎn)線的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì);④ 基于PLC的多層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì);⑤ 普通機(jī)床控制線路的PLC改造。
(2)PLC、變頻器控制系統(tǒng)
�、� 基于PLC、變頻器的電動機(jī)正反向多段速運(yùn)行控制設(shè)計(jì);② 基于PLC、變頻器的工業(yè)洗衣機(jī)程序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì);③ 基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
(3)PLC、氣動控制系統(tǒng)(含組態(tài)軟件和人機(jī)界面)
�、� 基于PLC的氣動機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì);② 基于PLC的物料分揀控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
(4)PLC、液壓控制系統(tǒng)(含組態(tài)軟件和人機(jī)界面)
① 液壓控制機(jī)床滑臺運(yùn)動的PLC控制;② 基于PLC的挖掘機(jī)液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
(5)PLC、伺服控制系統(tǒng)(含組態(tài)軟件和人機(jī)界面)
�、� 基于PLC的伺服電機(jī)-位置模式控制;② 基于PLC的伺服電機(jī)-轉(zhuǎn)矩模式控制。
(6)PLC、步進(jìn)控制系統(tǒng)(含組態(tài)軟件和人機(jī)界面)
�、� 基于PLC與步進(jìn)電機(jī)的小車自動往返控制(開環(huán));② 基于PLC與步進(jìn)電機(jī)的位置閉環(huán)控制。
五、結(jié)論
電氣自動化技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)集繼電-接觸器控制技術(shù)、PLC技術(shù)、變頻器技術(shù)、傳感器技術(shù)、電機(jī)控制技術(shù)、氣動控制技術(shù)、觸摸屏技術(shù)及計(jì)算機(jī)組態(tài)軟件監(jiān)控技術(shù)于一身，所涵蓋的知識與技能是比較全面和系統(tǒng)的。
本文在明確綜合實(shí)訓(xùn)所涵蓋的知識與技能的基礎(chǔ)上，闡述了如何合理選購實(shí)訓(xùn)設(shè)備和設(shè)置實(shí)訓(xùn)課題。
本文倡導(dǎo)實(shí)訓(xùn)設(shè)備模塊化，可實(shí)現(xiàn)任意組合，可操作性強(qiáng)，同時(shí)開發(fā)了典型的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，對提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)高技能人才具有深遠(yuǎn)的意義。
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