電氣自動(dòng)化高級班綜合實(shí)訓仿真平臺開(kāi)發(fā)的研究論文
電氣自動(dòng)化高級班綜合實(shí)訓仿真平臺開(kāi)發(fā)的研究論文本文主要對電氣自動(dòng)化高級班綜合實(shí)訓仿真平臺開(kāi)發(fā)組態(tài)的平臺作用進(jìn)行研究。
電氣自動(dòng)化高級班綜合實(shí)訓仿真平臺開(kāi)發(fā)的研究論文【1】
摘要：我校2007年首次電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)開(kāi)設《工業(yè)組態(tài)軟件應用》課程，當時(shí)主要是以演示PLC控制的設備虛擬動(dòng)作以豐富教學(xué)為出發(fā)點(diǎn)，以力控組態(tài)軟件為學(xué)習對象，以開(kāi)發(fā)運用為學(xué)習目標;隨著(zhù)課程開(kāi)發(fā)的深入，基于組態(tài)軟件的綜合訓練已逐步形成，為電氣自動(dòng)化安裝與維修專(zhuān)業(yè)的綜合實(shí)訓起到了一個(gè)良好的平臺作用，較好地串聯(lián)起電力拖動(dòng)、液壓與氣動(dòng)技術(shù)、plc應用等課程，提高了綜合訓練課程的有效性。
關(guān)鍵詞：綜合實(shí)訓平臺;力控組態(tài)軟件;仿真課題;高級班
一、引言
綜合實(shí)訓的目的，是鞏固所學(xué)重要的知識、技能，學(xué)習完相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程后的一次綜合訓練，包含一門(mén)課程綜合實(shí)訓活動(dòng)的開(kāi)展和多科目綜合實(shí)訓活動(dòng)的開(kāi)展。
以就業(yè)為指導，以一體化教學(xué)模式開(kāi)展教學(xué)課題及訓練，方式、內容隨著(zhù)企業(yè)和崗的變化需求相應地變化，而教學(xué)設備的更新周期較長(cháng)，甚至是教學(xué)設備不能全方位滿(mǎn)足綜合實(shí)訓教學(xué)。
因此需要利用軟件和計算機做些補充，采用力控組態(tài)軟件的功能開(kāi)發(fā)仿真課題，提供虛擬的綜合實(shí)訓環(huán)境。
組態(tài)軟件本身具有平臺性作用，能將虛擬仿真系統需要的內容封裝起來(lái)，以各種直觀(guān)方式提供給用戶(hù)使用，用戶(hù)通過(guò)組態(tài)軟件輕松實(shí)現各種環(huán)境和現場(chǎng)，通過(guò)一定硬件條件，還能實(shí)現和工業(yè)現場(chǎng)一致的環(huán)境。
二、現狀分析
實(shí)訓室綜合訓練設備大都是教學(xué)儀器研發(fā)公司基于單一課題或某一課程設置訓練內容，設備投入技工院校較大教學(xué)開(kāi)支，教學(xué)設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(kāi)展研發(fā)，而不是依據職業(yè)標準或接近工業(yè)真實(shí)環(huán)境開(kāi)發(fā)，何況教學(xué)設備也不允許那么設計開(kāi)發(fā)，學(xué)校學(xué)習訓練不可能完全將各行各業(yè)的操作需求完全模擬滿(mǎn)足。
因此從建立學(xué)生對未來(lái)職業(yè)的適應性來(lái)考慮，實(shí)訓室現有條件尚不完全便于高級班綜合實(shí)訓的教學(xué)開(kāi)展和實(shí)施，擴展一些知識技能，訓練項目，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(lèi)組態(tài)軟件本身是能起到平臺作用的，能夠將最復雜底層操作通過(guò)用戶(hù)開(kāi)發(fā)封裝起來(lái)，使用戶(hù)能在此基礎之上，進(jìn)一步組織、設計，進(jìn)而實(shí)現實(shí)際的監控系統。
三、組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)仿真課題的特點(diǎn)
基于組態(tài)軟件開(kāi)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(mǎn)足實(shí)際操作前的虛擬仿真操作，降低實(shí)際操作時(shí)的失誤或不可逆轉的錯誤;二是可以提高學(xué)習的興趣，對現有實(shí)訓條件進(jìn)行較好補充，形成直觀(guān)感受;三是便于教學(xué)和學(xué)生課外學(xué)習。
1、技術(shù)特點(diǎn)
組態(tài)軟件是一個(gè)開(kāi)放基礎平臺，方便進(jìn)行控制，入門(mén)技術(shù)門(mén)檻不高，方便教師根據自己需要進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。
目前大量的工業(yè)仿真軟件開(kāi)發(fā)一樣，組態(tài)軟件的教學(xué)仿真課題開(kāi)發(fā)也遵循一些基本原則：圍繞教學(xué)大綱需求，在實(shí)訓室或實(shí)驗室條件不完善的方面，集專(zhuān)業(yè)教師的開(kāi)發(fā)能力而進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，以滿(mǎn)足演示教學(xué)、驗證結果、呈現工業(yè)現場(chǎng)和操作環(huán)境等。
在課堂上作出動(dòng)畫(huà)展示和原理分析等。
圖形、動(dòng)作及與控制器、執行機構等連接動(dòng)畫(huà)，非常直觀(guān)地模擬系統的動(dòng)作，加深對過(guò)程的管理和理解，強化了學(xué)生知識和技能的體驗、鞏固。
2、設備組成
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、強大的開(kāi)發(fā)接口功能以及和第三方軟件的連接，可方便地實(shí)現虛擬演示 、虛擬設計、 虛擬仿真和教學(xué)培訓等。
3、開(kāi)發(fā)原則
綜合實(shí)訓平臺其中有兩層意思：一是知識綜合訓練，即知識鞏固和拓展，使得畢業(yè)生在實(shí)習前對所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識和技能有一個(gè)全面系統熟悉和復習過(guò)程;二是從組態(tài)軟件本身而言，提供用戶(hù)“組態(tài)”的 一個(gè)平臺，將本專(zhuān)業(yè)大綱要求的典型技能和知識通過(guò)組態(tài)，用圖形、腳本、程序等實(shí)現集工業(yè)邏輯仿真、可視化虛擬表現、虛擬外設交互等功能于一體的虛擬系統。
四、經(jīng)濟效益
通過(guò)仿真課題開(kāi)發(fā)和運用，幾個(gè)方面得到良好經(jīng)濟效益。
一方面通過(guò)仿真系統的運用，實(shí)訓設備配備和采購上節約資金，比如通過(guò)拆解動(dòng)畫(huà)演示，不再需要氣液動(dòng)元件模型;水處理項目，不再需要實(shí)物管道、罐體等，同時(shí)還極大地豐富訓練項目和知識技能。
另一方面也可提高教師專(zhuān)業(yè)水平，細致分析教學(xué)大綱，通過(guò)開(kāi)發(fā)過(guò)程調查、設計實(shí)施、實(shí)現、修改、定型等，更深入了解專(zhuān)業(yè)知識和專(zhuān)業(yè)技能在專(zhuān)業(yè)中的作用，掌握社會(huì )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、結束語(yǔ)
組態(tài)軟件在技工院校中開(kāi)設還不普遍，我校高級班開(kāi)設組態(tài)軟件課程，在畢業(yè)前夕將知識和技能通過(guò)這個(gè)平臺，再一次將專(zhuān)業(yè)知識和技能綜合起來(lái)進(jìn)行熟悉和復習，為就業(yè)和學(xué)習做一個(gè)準備。
通過(guò)不斷地開(kāi)發(fā)運用，系統更有效地開(kāi)發(fā)基于網(wǎng)絡(luò )的仿真環(huán)境，以滿(mǎn)足不斷更新的電氣自動(dòng)化教學(xué)與培訓。
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基于實(shí)訓設備的電氣自動(dòng)化技術(shù)綜合實(shí)訓教學(xué)論文【2】
【摘要】 本文就自動(dòng)化技術(shù)綜合實(shí)訓教學(xué)的現狀做了分析，指出了當前實(shí)訓教學(xué)設備不滿(mǎn)足教學(xué)需要的原因和存在的主要問(wèn)題。
在詳細分析了電氣自動(dòng)化技術(shù)綜合實(shí)訓所涵蓋知識與技能的基礎上，介紹了滿(mǎn)足綜合實(shí)訓、可操作性強的實(shí)訓裝置及實(shí)訓項目，以提高綜合實(shí)訓教學(xué)質(zhì)量。
【關(guān)鍵詞】 綜合實(shí)訓 知識與技能 實(shí)訓設備 實(shí)訓項目
一、引言
實(shí)訓教學(xué)是職業(yè)院校實(shí)踐教學(xué)環(huán)節中一個(gè)重要組成部分，為理論教學(xué)所不能替代。
實(shí)訓教學(xué)對學(xué)生素質(zhì)及能力培養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(dòng)化技術(shù)綜合實(shí)訓作為綜合性實(shí)訓，所要培養學(xué)生的知識與技能是比較全面和系統的，然而所涉及的可編程控制器(PLC)、變頻器、步進(jìn)電機、傳感器、觸摸屏、氣動(dòng)、液壓控制等重要技術(shù)幾乎沒(méi)有實(shí)訓設備與之相匹配，實(shí)訓課題單一受限。
由于綜合實(shí)訓教學(xué)設備的短缺，實(shí)訓教學(xué)很難落實(shí)到實(shí)處，直接影響了人才的培養質(zhì)量。
為解決綜合實(shí)訓教學(xué)存在的問(wèn)題，本文通過(guò)詳細分析電氣自動(dòng)化技術(shù)綜合實(shí)訓所涵蓋的的知識與技能，介紹了滿(mǎn)足綜合實(shí)訓、可操作性強的實(shí)訓裝置與實(shí)訓項目，以調高綜合實(shí)訓教學(xué)質(zhì)量。
二、目前電氣自動(dòng)化技術(shù)綜合實(shí)訓常用的實(shí)訓設備
目前，電氣自動(dòng)化技術(shù)綜合實(shí)訓常用的訓練設備是以PLC為核心的編程訓練臺和仿真生產(chǎn)線(xiàn)簡(jiǎn)易實(shí)訓平臺。
但是，這些設備在教學(xué)中還存在一些問(wèn)題。
2.1仿真設備設計簡(jiǎn)單、可操作性差
很多仿真設備中，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，而且設計簡(jiǎn)單，操作單一，與真實(shí)生產(chǎn)設備差距過(guò)大。
由于這些仿真實(shí)訓設備的可視性和可操作性差，所以培養的學(xué)生缺乏實(shí)際生產(chǎn)技能，不能滿(mǎn)足社會(huì )需求。
2.2實(shí)訓項目單一、涉及領(lǐng)域狹窄
目前使用的實(shí)訓教學(xué)設備，通常是根據某一自動(dòng)控制系統，在滿(mǎn)足基本教學(xué)要求下而仿制的。
由于設備的針對性強，使得所涉及的技術(shù)領(lǐng)域狹窄，存在著(zhù)配套實(shí)訓項目單一的局限。
比如一只機械手，它的基本功能就是抓緊、松開(kāi)和旋轉。
因此，決定了所用電器類(lèi)型有限，執行機構單一，控制方式固定，沒(méi)有涉及更寬泛的技術(shù)如觸摸屏技術(shù)、變頻調速技術(shù)、氣動(dòng)控制技術(shù)以及組態(tài)監控技術(shù)等，不能幫助學(xué)生從更廣泛的意義了解和認識工業(yè)自動(dòng)化。
2.3實(shí)際操作范圍有限
目前使用的實(shí)訓教學(xué)設備，一般結構固定，選用的電器類(lèi)型固定、接線(xiàn)固定，不允許學(xué)生隨意拆卸或組合，否則設備將無(wú)法正常工作。
這樣，學(xué)生在實(shí)訓時(shí)不能真正動(dòng)手操作，影響技能的提高。
因此，現有實(shí)訓設備滿(mǎn)足不了綜合實(shí)訓的需要，制約了學(xué)生的專(zhuān)業(yè)發(fā)展，影響了學(xué)校教學(xué)水平的提高。
三、電氣自動(dòng)化技術(shù)綜合實(shí)訓包含的知識與技能
電氣自動(dòng)化技術(shù)綜合實(shí)訓幾乎涵蓋了前期所學(xué)的所有電氣自動(dòng)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、伺服系統、氣動(dòng)系統和液壓系統中的應用。
本文將按照應用模塊來(lái)詳細闡述每個(gè)模塊應該掌握的知識和技能，以便合理設置實(shí)訓課題。
3.1 PLC應用所需要的知識與技能
PLC的基本邏輯指令和功能指令;PLC控制系統設計的基本原則及一般步驟;接觸器-繼電器電氣控制線(xiàn)路的PLC改造;PLC控制系統線(xiàn)路的安裝、調試。
3.2變頻器應用所需要的知識與技能
變頻器的基本結構及工作原理;變頻器各參數的意義及設置方法;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;變頻器調速控制系統的設計及安裝調試。
3.3液壓與氣動(dòng)應用所需要的知識與技能
液壓與氣動(dòng)控制元件的選型、使用、安裝及調試;液壓與氣動(dòng)控制的原理及系統設計方法;氣動(dòng)系統圖的繪制及設備氣路的安裝;液壓與氣動(dòng)控制系統的調試及維護。
3.4人機界面應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(huà)面的設計及動(dòng)畫(huà)設置;觸摸屏與PLC的通訊設置和變量的連接;控制系統的人機界面設計與調試。
3.5步進(jìn)、伺服系統應用的知識與技能
步進(jìn)電機工作原理;步進(jìn)電機驅動(dòng)器工作原理;使用步進(jìn)驅動(dòng)器驅動(dòng)步進(jìn)電機實(shí)操;伺服電機分類(lèi)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實(shí)操。
四、建議實(shí)訓設備及典型實(shí)訓項目
由以上分析可見(jiàn)，電氣自動(dòng)化技術(shù)綜合實(shí)訓集繼電-接觸器控制技術(shù)、PLC技術(shù)、變頻器技術(shù)、傳感器技術(shù)、電機控制技術(shù)、氣動(dòng)控制技術(shù)、觸摸屏技術(shù)及計算機組態(tài)軟件監控技術(shù)于一身。
電氣自動(dòng)化技術(shù)綜合實(shí)訓要達到培養高技能人才的教學(xué)效果，合理配置實(shí)訓設備是非常關(guān)鍵的。
本文倡導實(shí)訓設備模塊化，可實(shí)現任意組合，可操作性強，同時(shí)開(kāi)發(fā)了典型實(shí)訓項目，基本涵蓋了學(xué)生所要掌握的知識與技能。
4.1建議實(shí)訓設備
1、控制柜。
金屬基板國標控制柜(類(lèi)似于YL-158GA)，用于PLC、變頻器、繼電控制線(xiàn)路等的安裝。
控制柜可以分成多個(gè)模塊，每個(gè)模塊要求相對獨立，可根據實(shí)訓需要或工作任務(wù)的不同進(jìn)行不同的組合、安裝和調試，達到模擬生產(chǎn)性功能和整合學(xué)習功能的目標。
2、工作臺。
一個(gè)鋁合金導軌工作臺(類(lèi)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備。
將它們按照類(lèi)型或工程上常用的組合方式構成不同的模塊，在考慮控制要求、電磁干擾，操作方便以及一些布線(xiàn)的特殊要求下，將模塊合理地固定在平臺上。
平臺通過(guò)安全連接插件直接與三相電源相接，并設置必要的保護電路，以保障操作者和設備的安全。
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(伺服電機、步進(jìn)電機)及控制模塊、觸摸屏、傳送帶模塊、氣動(dòng)單元模塊、電源模塊等。
4、執行器。
上述工作臺上所配置的執行器，主要包括：基于傳送帶的分揀系統(電氣、氣動(dòng)各一套)、機械手搬運站(電氣、氣動(dòng)和液壓各一套)、工業(yè)機器人搬運站、加工站1(伺服或步進(jìn)驅動(dòng)十字滑臺、Z向主軸高速變頻器驅動(dòng))、加工站2(液壓滑臺，主軸變頻驅動(dòng))、下料站(盤(pán)式旋轉，直線(xiàn)型各一套)、立體倉庫系統。
4.2建議實(shí)訓項目
(1)PLC控制系統
�、� 多種液體自動(dòng)混合裝置的PLC控制系統設計;② 交通燈的PLC控制系統設計;③ 電鍍生產(chǎn)線(xiàn)的PLC控制系統設計;④ 基于PLC的多層電梯控制系統設計;⑤ 普通機床控制線(xiàn)路的PLC改造。
(2)PLC、變頻器控制系統
�、� 基于PLC、變頻器的電動(dòng)機正反向多段速運行控制設計;② 基于PLC、變頻器的工業(yè)洗衣機程序控制系統設計;③ 基于PLC的變頻恒壓供水系統設計。
(3)PLC、氣動(dòng)控制系統(含組態(tài)軟件和人機界面)
�、� 基于PLC的氣動(dòng)機械手控制系統設計;② 基于PLC的物料分揀控制系統設計。
(4)PLC、液壓控制系統(含組態(tài)軟件和人機界面)
�、� 液壓控制機床滑臺運動(dòng)的PLC控制;② 基于PLC的挖掘機液壓控制系統設計。
(5)PLC、伺服控制系統(含組態(tài)軟件和人機界面)
�、� 基于PLC的伺服電機-位置模式控制;② 基于PLC的伺服電機-轉矩模式控制。
(6)PLC、步進(jìn)控制系統(含組態(tài)軟件和人機界面)
�、� 基于PLC與步進(jìn)電機的小車(chē)自動(dòng)往返控制(開(kāi)環(huán));② 基于PLC與步進(jìn)電機的位置閉環(huán)控制。
五、結論
電氣自動(dòng)化技術(shù)綜合實(shí)訓集繼電-接觸器控制技術(shù)、PLC技術(shù)、變頻器技術(shù)、傳感器技術(shù)、電機控制技術(shù)、氣動(dòng)控制技術(shù)、觸摸屏技術(shù)及計算機組態(tài)軟件監控技術(shù)于一身，所涵蓋的知識與技能是比較全面和系統的。
本文在明確綜合實(shí)訓所涵蓋的知識與技能的基礎上，闡述了如何合理選購實(shí)訓設備和設置實(shí)訓課題。
本文倡導實(shí)訓設備模塊化，可實(shí)現任意組合，可操作性強，同時(shí)開(kāi)發(fā)了典型的實(shí)訓項目，對提高實(shí)訓教學(xué)質(zhì)量，培養高技能人才具有深遠的意義。
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