湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 嚴(yán) 俊

根據(jù)PLC、變頻器課程實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀，針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)封閉，實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目簡(jiǎn)單、固定，輸入信號(hào)用按鈕或開(kāi)關(guān)代替，輸出控制為幾個(gè)指示燈來(lái)模擬，只能驗(yàn)證軟件指令的編寫(xiě)，學(xué)生不能真正掌握PLC控制技術(shù)；以及平臺(tái)式實(shí)訓(xùn)設(shè)備遮擋視線，不便于老師觀察指導(dǎo)，占用面積大的問(wèn)題。設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)了基于創(chuàng)新模式的PLC、變頻器控制技術(shù)臥式實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。該平臺(tái)占地面積少，可存放實(shí)訓(xùn)掛件，占地面積??；提供多元化的自主設(shè)計(jì)類綜合性實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，加強(qiáng)了PLC、變頻器應(yīng)用的靈活性，鍛煉了學(xué)生分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，極大增強(qiáng)了電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)學(xué)生的應(yīng)用技能。

1.引言

目前PLC、變頻器控制技術(shù)是電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)的專業(yè)核心課程。PLC、變頻器課程特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)理論而更偏重實(shí)踐應(yīng)用?，F(xiàn)有的PLC、變頻器實(shí)訓(xùn)設(shè)備采用PLC控制實(shí)驗(yàn)箱或者平臺(tái)式實(shí)訓(xùn)設(shè)備。

PLC控制實(shí)驗(yàn)箱，內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全封閉，PLC的輸入和輸出公共端口固定，學(xué)生只需要對(duì)實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行插拔式的操作即可完成實(shí)驗(yàn)。平臺(tái)式實(shí)訓(xùn)設(shè)備采用了框架結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)桌與掛件結(jié)合，整體高度較高，遮擋學(xué)生的視線，不便于實(shí)訓(xùn)老師的觀察指導(dǎo)；并對(duì)于設(shè)備的擺放有嚴(yán)格的要求，要求有專門(mén)的講課區(qū)域和掛件存放貨架，對(duì)于實(shí)訓(xùn)室面積要求較大。

以提高學(xué)生PLC、變頻器實(shí)踐能力為目的，減少實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地面積為背景開(kāi)發(fā)建設(shè)PLC、變頻器控制技術(shù)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。該平臺(tái)采用臥式平臺(tái)，不會(huì)遮擋學(xué)生視線，同時(shí)便于老師觀察指導(dǎo)；提供掛件實(shí)訓(xùn)位置及存放位置，占用面積小，節(jié)省空間。

實(shí)訓(xùn)平臺(tái)集可編程邏輯控制器、編程軟件、工控組態(tài)軟件、變頻器、自動(dòng)化控制、電力拖動(dòng)等于一體，以滿足電氣控制，PLC，變頻器調(diào)速、組態(tài)、自動(dòng)檢測(cè)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等課程為主的專業(yè)教學(xué)和綜合實(shí)訓(xùn)的需要，中職教師培訓(xùn)，社會(huì)培訓(xùn)。

2.實(shí)訓(xùn)平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

實(shí)訓(xùn)平臺(tái)按區(qū)域設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了步進(jìn)電機(jī)實(shí)訓(xùn)區(qū)、傳感器實(shí)訓(xùn)區(qū)、霓虹燈實(shí)訓(xùn)區(qū)、十字路口交通指揮實(shí)訓(xùn)區(qū)、脈沖信號(hào)處理實(shí)訓(xùn)區(qū)、按鈕區(qū)六個(gè)自主設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)區(qū)，圖1為系統(tǒng)布局圖，圖2為實(shí)訓(xùn)平臺(tái)圖片。

實(shí)訓(xùn)平臺(tái)整體高度為1100mm，學(xué)生座在凳子上不會(huì)遮擋視線，也便于老師觀察指導(dǎo)。

3.實(shí)訓(xùn)平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)

1）硬件布局

利用電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化( EDA) 軟件完成實(shí)訓(xùn)平臺(tái)電路原理圖和PCB圖的設(shè)計(jì)，進(jìn)而完成電路板的印制。實(shí)訓(xùn)平臺(tái)部件布局如圖3所示。

圖1 平臺(tái)布局圖

圖2 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)圖片

圖3 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)布局圖

實(shí)訓(xùn)平臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì)，提供了PLC及接口，A/D、D/A及接口，接近開(kāi)關(guān)及接口、電位器及接口、電源及接口，變頻器及接口、觸摸屏及接口區(qū)域。

2）電氣原理圖

實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的電氣原理如圖4所示。

圖4 電氣原理圖

4.實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

該平臺(tái)可提供了7類由學(xué)生自主設(shè)計(jì)、創(chuàng)新綜合性實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，難度逐步提升。執(zhí)行“以學(xué)生為中心”的實(shí)訓(xùn)教學(xué)的創(chuàng)新理念，結(jié)合傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，對(duì)不同階段、不同層次的學(xué)生因材施教。

目前，可實(shí)現(xiàn)20個(gè)以上自主設(shè)計(jì)、創(chuàng)新型、綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這些項(xiàng)目都可以由學(xué)生自主在實(shí)訓(xùn)平臺(tái)上完成，根據(jù)自己掌握情況，可易可難，完全進(jìn)行實(shí)際工程項(xiàng)目演練。這些項(xiàng)目有：

（1）開(kāi)關(guān)量信號(hào)的PLC處理技術(shù)實(shí)訓(xùn)；

（2）NPN型OC門(mén)信號(hào)的PLC處理技術(shù)實(shí)訓(xùn)；

（3）PLC控制實(shí)訓(xùn)；

（4）電壓模擬信號(hào)的PLC采集技術(shù)實(shí)訓(xùn)；

（5）PLC模擬量輸出控制技術(shù)實(shí)訓(xùn)；

（6）變頻器控制實(shí)訓(xùn)；

（7）觸摸屏控制實(shí)訓(xùn)。

5.結(jié)束語(yǔ)

基于該平臺(tái)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)方法，指導(dǎo)了兩屆高職學(xué)生完成PLC、變頻器的創(chuàng)新專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)及畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)生從方案制定、原理圖繪制、I/O分配、PLC 程序編制和調(diào)試，并最終完成創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的報(bào)告，這個(gè)完整的流程，對(duì)學(xué)生的綜合訓(xùn)練取得了良好的效果。