電氣自動化高級班綜合實訓仿真平臺開發(fā)的研究論文

時間：2022-10-09 06:01:54 電氣自動化畢業(yè)論文

　　電氣自動化高級班綜合實訓仿真平臺開發(fā)的研究論文本文主要對電氣自動化高級班綜合實訓仿真平臺開發(fā)組態(tài)的平臺作用進行研究。

電氣自動化高級班綜合實訓仿真平臺開發(fā)的研究論文

　　電氣自動化高級班綜合實訓仿真平臺開發(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，當時主要是以演示PLC控制的設(shè)備虛擬動作以豐富教學為出發(fā)點，以力控組態(tài)軟件為學習對象，以開發(fā)運用為學習目標;隨著課程開發(fā)的深入，基于組態(tài)軟件的綜合訓練已逐步形成，為電氣自動化安裝與維修專業(yè)的綜合實訓起到了一個良好的平臺作用，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，提高了綜合訓練課程的有效性。

　　關(guān)鍵詞：綜合實訓平臺;力控組態(tài)軟件;仿真課題;高級班

　　一、引言

　　綜合實訓的目的，是鞏固所學重要的知識、技能，學習完相關(guān)專業(yè)課程后的一次綜合訓練，包含一門課程綜合實訓活動的開展和多科目綜合實訓活動的開展。

　　以就業(yè)為指導，以一體化教學模式開展教學課題及訓練，方式、內(nèi)容隨著企業(yè)和崗的變化需求相應(yīng)地變化，而教學設(shè)備的更新周期較長，甚至是教學設(shè)備不能全方位滿足綜合實訓教學。

　　因此需要利用軟件和計算機做些補充，采用力控組態(tài)軟件的功能開發(fā)仿真課題，提供虛擬的綜合實訓環(huán)境。

　　組態(tài)軟件本身具有平臺性作用，能將虛擬仿真系統(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)軟件輕松實現(xiàn)各種環(huán)境和現(xiàn)場，通過一定硬件條件，還能實現(xiàn)和工業(yè)現(xiàn)場一致的環(huán)境。

　　二、現(xiàn)狀分析

　　實訓室綜合訓練設(shè)備大都是教學儀器研發(fā)公司基于單一課題或某一課程設(shè)置訓練內(nèi)容，設(shè)備投入技工院校較大教學開支，教學設(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)標準或接近工業(yè)真實環(huán)境開發(fā)，何況教學設(shè)備也不允許那么設(shè)計開發(fā)，學校學習訓練不可能完全將各行各業(yè)的操作需求完全模擬滿足。

　　因此從建立學生對未來職業(yè)的適應(yīng)性來考慮，實訓室現(xiàn)有條件尚不完全便于高級班綜合實訓的教學開展和實施，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)展至今各類組態(tài)軟件本身是能起到平臺作用的，能夠?qū)⒆顝碗s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，進一步組織、設(shè)計，進而實現(xiàn)實際的監(jiān)控系統(tǒng)。

　　三、組態(tài)軟件開發(fā)仿真課題的特點

　　基于組態(tài)軟件開發(fā)仿真課題，職業(yè)學校教學中具有鮮明的特點，一是可以滿足實際操作前的虛擬仿真操作，降低實際操作時的失誤或不可逆轉(zhuǎn)的錯誤;二是可以提高學習的興趣，對現(xiàn)有實訓條件進行較好補充，形成直觀感受;三是便于教學和學生課外學習。

　　1、技術(shù)特點

　　組態(tài)軟件是一個開放基礎(chǔ)平臺，方便進行控制，入門技術(shù)門檻不高，方便教師根據(jù)自己需要進行二次開發(fā)。

　　目前大量的工業(yè)仿真軟件開發(fā)一樣，組態(tài)軟件的教學仿真課題開發(fā)也遵循一些基本原則：圍繞教學大綱需求，在實訓室或?qū)嶒炇覘l件不完善的方面，集專業(yè)教師的開發(fā)能力而進行二次開發(fā)，以滿足演示教學、驗證結(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，強化了學生知識和技能的體驗、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，可方便地實現(xiàn)虛擬演示、虛擬設(shè)計、虛擬仿真和教學培訓等。

　　3、開發(fā)原則

　　綜合實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)生在實習前對所學專業(yè)知識和技能有一個全面系統(tǒng)熟悉和復習過程;二是從組態(tài)軟件本身而言，提供用戶“組態(tài)”的一個平臺，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)濟效益

　　通過仿真課題開發(fā)和運用，幾個方面得到良好經(jīng)濟效益。

　　一方面通過仿真系統(tǒng)的運用，實訓設(shè)備配備和采購上節(jié)約資金，比如通過拆解動畫演示，不再需要氣液動元件模型;水處理項目，不再需要實物管道、罐體等，同時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業(yè)水平，細致分析教學大綱，通過開發(fā)過程調(diào)查、設(shè)計實施、實現(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需求，從而更加熟練地實施教學。

　　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平臺，再一次將專業(yè)知識和技能綜合起來進行熟悉和復習，為就業(yè)和學習做一個準備。

　　通過不斷地開發(fā)運用，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與培訓。

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　　基于實訓設(shè)備的電氣自動化技術(shù)綜合實訓教學論文【2】

　　【摘要】本文就自動化技術(shù)綜合實訓教學的現(xiàn)狀做了分析，指出了當前實訓教學設(shè)備不滿足教學需要的原因和存在的主要問題。

　　在詳細分析了電氣自動化技術(shù)綜合實訓所涵蓋知識與技能的基礎(chǔ)上，介紹了滿足綜合實訓、可操作性強的實訓裝置及實訓項目，以提高綜合實訓教學質(zhì)量。

　　【關(guān)鍵詞】綜合實訓知識與技能實訓設(shè)備實訓項目

　　一、引言

　　實訓教學是職業(yè)院校實踐教學環(huán)節(jié)中一個重要組成部分，為理論教學所不能替代。

　　實訓教學對學生素質(zhì)及能力培養(yǎng)具有極其重要的作用，是學生高質(zhì)量的重要保證。

　　電氣自動化技術(shù)綜合實訓作為綜合性實訓，所要培養(yǎng)學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、步進電機、傳感器、觸摸屏、氣動、液壓控制等重要技術(shù)幾乎沒有實訓設(shè)備與之相匹配，實訓課題單一受限。

　　由于綜合實訓教學設(shè)備的短缺，實訓教學很難落實到實處，直接影響了人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

　　為解決綜合實訓教學存在的問題，本文通過詳細分析電氣自動化技術(shù)綜合實訓所涵蓋的的知識與技能，介紹了滿足綜合實訓、可操作性強的實訓裝置與實訓項目，以調(diào)高綜合實訓教學質(zhì)量。

　　二、目前電氣自動化技術(shù)綜合實訓常用的實訓設(shè)備

　　目前，電氣自動化技術(shù)綜合實訓常用的訓練設(shè)備是以PLC為核心的編程訓練臺和仿真生產(chǎn)線簡易實訓平臺。

　　但是，這些設(shè)備在教學中還存在一些問題。

　　2.1仿真設(shè)備設(shè)計簡單、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)計簡單，操作單一，與真實生產(chǎn)設(shè)備差距過大。

　　由于這些仿真實訓設(shè)備的可視性和可操作性差，所以培養(yǎng)的學生缺乏實際生產(chǎn)技能，不能滿足社會需求。

　　2.2實訓項目單一、涉及領(lǐng)域狹窄

　　目前使用的實訓教學設(shè)備，通常是根據(jù)某一自動控制系統(tǒng)，在滿足基本教學要求下而仿制的。

　　由于設(shè)備的針對性強，使得所涉及的技術(shù)領(lǐng)域狹窄，存在著配套實訓項目單一的局限。

　　比如一只機械手，它的基本功能就是抓緊、松開和旋轉(zhuǎn)。

　　因此，決定了所用電器類型有限，執(zhí)行機構(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，不能幫助學生從更廣泛的意義了解和認識工業(yè)自動化。

　　2.3實際操作范圍有限

　　目前使用的實訓教學設(shè)備，一般結(jié)構(gòu)固定，選用的電器類型固定、接線固定，不允許學生隨意拆卸或組合，否則設(shè)備將無法正常工作。

　　這樣，學生在實訓時不能真正動手操作，影響技能的提高。

　　因此，現(xiàn)有實訓設(shè)備滿足不了綜合實訓的需要，制約了學生的專業(yè)發(fā)展，影響了學校教學水平的提高。

　　三、電氣自動化技術(shù)綜合實訓包含的知識與技能

　　電氣自動化技術(shù)綜合實訓幾乎涵蓋了前期所學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電機、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)用模塊來詳細闡述每個模塊應(yīng)該掌握的知識和技能，以便合理設(shè)置實訓課題。

　　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。

　　3.4人機界面應(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)的人機界面設(shè)計與調(diào)試。

　　3.5步進、伺服系統(tǒng)應(yīng)用的知識與技能

　　步進電機工作原理;步進電機驅(qū)動器工作原理;使用步進驅(qū)動器驅(qū)動步進電機實操;伺服電機分類及原理;伺服控制器控制原理;使用伺服控制器控制伺服電機實操。

　　四、建議實訓設(shè)備及典型實訓項目

　　由以上分析可見，電氣自動化技術(shù)綜合實訓集繼電-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)、氣動控制技術(shù)、觸摸屏技術(shù)及計算機組態(tài)軟件監(jiān)控技術(shù)于一身。

　　電氣自動化技術(shù)綜合實訓要達到培養(yǎng)高技能人才的教學效果，合理配置實訓設(shè)備是非常關(guān)鍵的。

　　本文倡導實訓設(shè)備模塊化，可實現(xiàn)任意組合，可操作性強，同時開發(fā)了典型實訓項目，基本涵蓋了學生所要掌握的知識與技能。

　　4.1建議實訓設(shè)備

　　1、控制柜。

　　金屬基板國標控制柜(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模塊，每個模塊要求相對獨立，可根據(jù)實訓需要或工作任務(wù)的不同進行不同的組合、安裝和調(diào)試，達到模擬生產(chǎn)性功能和整合學習功能的目標。

　　2、工作臺。

　　一個鋁合金導軌工作臺(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(伺服電機、步進電機)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)、機械手搬運站(電氣、氣動和液壓各一套)、工業(yè)機器人搬運站、加工站1(伺服或步進驅(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建議實訓項目

　　(1)PLC控制系統(tǒng)

　�、� 多種液體自動混合裝置的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計;② 交通燈的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計;③ 電鍍生產(chǎn)線的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計;④ 基于PLC的多層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計;⑤ 普通機床控制線路的PLC改造。

　　(2)PLC、變頻器控制系統(tǒng)

　�、� 基于PLC、變頻器的電動機正反向多段速運行控制設(shè)計;② 基于PLC、變頻器的工業(yè)洗衣機程序控制系統(tǒng)設(shè)計;③ 基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計。

　　(3)PLC、氣動控制系統(tǒng)(含組態(tài)軟件和人機界面)

　　① 基于PLC的氣動機械手控制系統(tǒng)設(shè)計;② 基于PLC的物料分揀控制系統(tǒng)設(shè)計。

　　(4)PLC、液壓控制系統(tǒng)(含組態(tài)軟件和人機界面)

　　① 液壓控制機床滑臺運動的PLC控制;② 基于PLC的挖掘機液壓控制系統(tǒng)設(shè)計。

　　(5)PLC、伺服控制系統(tǒng)(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(zhuǎn)矩模式控制。

　　(6)PLC、步進控制系統(tǒng)(含組態(tài)軟件和人機界面)

　　① 基于PLC與步進電機的小車自動往返控制(開環(huán));② 基于PLC與步進電機的位置閉環(huán)控制。

　　五、結(jié)論

　　電氣自動化技術(shù)綜合實訓集繼電-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)、氣動控制技術(shù)、觸摸屏技術(shù)及計算機組態(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。

　　本文在明確綜合實訓所涵蓋的知識與技能的基礎(chǔ)上，闡述了如何合理選購實訓設(shè)備和設(shè)置實訓課題。

　　本文倡導實訓設(shè)備模塊化，可實現(xiàn)任意組合，可操作性強，同時開發(fā)了典型的實訓項目，對提高實訓教學質(zhì)量，培養(yǎng)高技能人才具有深遠的意義。

　　參考文獻

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