PLC电工实习教学装置的研发摭谈

2016-03-13德州职业技术学院闫洪猛

电子世界 2016年23期

德州职业技术学院闫洪猛

PLC电工实习教学装置的研发摭谈

德州职业技术学院闫洪猛

在高职院校的教学当中，采用理论与实践共同进行的教学模式，主要是为了培养更多具有操作技能、文化底蕴、高素质的优秀人才。但在大部分的实习教学当中，受到基地教学条件的限制，电工实习往往无法达到理想的状态。本文通过PLC电工实习教学的特点，研发教学装置，改善教学条件。

PLC；电工实习；教学装置

电工实习是高职院校及工科院校中一门重要的实践课程，主要是为了让学生将电工理论知识很好地运用到实践操作当中，熟练解决电气设备及电力网络在使用过程中出现的各类故障。随着科技的发展，国内对电气控制系统的运用逐渐延伸到各行各业当中，PLC、触摸屏、变频器、智能传感器等最新技术在电气自动化系统中得到广泛应用。为紧跟时代步伐，改变实习教学装置滞后的问题，各大院校积极进行电工实习装置的研发改良，以此改变电工实习现状。

一、电工实习教学装置的研发

PLC电工实习教学的对象和内容在综合性和专业性上强于其他专业的实习，此实习需要集中学生对电工的认识、认知、应用、组装、调试、设计为一体，所以在教学装置的研发中，需要从以下几个方面进行。

（一）教学装置研发思路

首先是教学装置的适用要强，能够被应用到不同的专业领域内，针对不同的教学方式、教学内容的电工实习都能驾驭，能够进行创新性的实验。其次，装置与现代技术相融合，让学生在电工实习当中掌握智能传感器、继电器、接触器等这些基本的电工设备，在此基础上让其对电气控制领域当中最为先进、热门的技术，比如智能楼宇、具有CANopen（一种架构在控制局域网上层的通讯协定，与通讯设备子协定常在嵌入式系统中使用，是工业控制常用的一种现场总线）通信功能的PLC、组态技术及变频调速技术等熟练掌握，让学生做到学以致用。当然，研发装置时还要考虑其灵活性和延展性，这是为了在电工实习当中进行综合性试验时，满足学生采用不同模型实现实验场景，因此其延展性要好，所有的元件要能够调整和认知。这样便于学生对实际物体进行测试，能够让实习教学和工厂生产设计和操作相同。

（二）系统组成

明确了电工实习教学装置的研发思路后，接下来需要对电气装置系统进行组建，常见的电气控制系统是由输入、执行及逻辑控制三大板块的设备组成。输入板块就是电气控制系统内各线路和设备的开关、触点继电器、传感器等，现代化的智能电气控制系统多采用触屏式和组态技术的控制的人机控制界面，直接由人在触屏上输入相关的控制命令，中央控制系统直接操作。逻辑控制版块主要任务是对输入的命令进行整理转换（人机控制界面的系统一般是将文字转换为代码或二进制），将转换后的数据或者信号传送到执行版块实施。在这个过程当中，逻辑控制版块主要是将继电器的触线段与接触器及执行模块相连接，将PLC中编号的程序在发送后实现某种功能，其优势在于可靠性高，能够被灵活使用到建筑、工业生产及航空等领域当中。执行版块主要是驱动负载，实现输入命令，这个版块常将接触器、电磁阀、变频设备及伺服控制器和显示设备等结合为一体，通过变频调速实现控制和制动作用。由此可以看出，在设计PLC电工实习教学装置中，必须由以上几个板块组成。除此之外，为更好地适应现代电气自动控制系统的发展，系统需要由计算机和相应的软件加以集中控制。

（三）装置构建

实习教学装置要实现高性能，除了系统的设计需要采用现代技术和设备外，要将柜架、接触面板、DIN导轨、线槽、接线端子、继电器元件、PLC、变频器、计算机和相关软件组成电气元件柜，线槽将设备连接线规范整理，防止出现短路的问题，所以排布上要按照统一的方向。装置当中由线槽将其分成四个部分（按照功能区分），第一部分是熔断器和开关、PLC板块；第二个部分则是继电器；第三部分则是变频器和按钮指示灯；第四个部分是系统接线端子排，形成开关、接近传感器及三相交流电机。装置侧面的横梁上安装有电源开关、插座及笔记本电脑等辅助性元器件。因装置内全部是电气设备及电源线，所以选用的装置柜需要具有高绝缘的面板，将其与设备架焊接为一体，方便元器件和线槽的安装固定，在焊接和安装固定时最好是让学生来完成，便于提高学生动手操作的能力，熟练安装规范与步骤，明确焊接要求。因为装置中大部分元器件采用的是导轨及机架固定的方式，这是为了帮助学生快速地组建安装和拆卸，对于后期创新设计也能够进行一定程度的扩展。在这个过程中让学生能够识别电气控制设备当中的元器件，了解相应的参数，这样才能正确地将元器件的输入和输出端引至正确的接线端子排，从而保护元件接口寿命。由于装置内接线端子过多，采用不同颜色或分别标注区分即可。

在选择装置元器件时需要根据设计要求和元器件规格、厂家、质量等方面进行考虑，其大小还要符合整体结构，保证布局整齐美观条理。

（四）实习教学特点

将装置设计完好后需要进行检测，查看系统在使用的过程中是否满足正常运行的要求，在输入控制命令后能否快速有效地执行，检测完成后便可进行电工实习教学。因为装置内的元器件都是实体，即使学生不能动手操作，教师在讲解时学生也能直观地了解元件的形态和功能。并且因为教学装置是教师和学生共同完成的，在元件安装和排布线的过程中，学生能够掌握元件基本的控制原理和安装流程，甚至可以绘制接线图。对PLC软件的编程和组态设计、通信连接及调试都能在实际操作中熟悉掌握。能够很好地将电工理论知识运用到实操中，做到学以致用。因为装置是正反两面开放性的控制箱，学生在操作中能够根据不同的要求进行扩展和延伸，并且装置是采用PLC软件控制，能够给予学生创新的空间较大，学生在掌握了PLC和电气控制系统基本的设计和调试后，将创新活动实践到装置当中。

二、PLC电工实践

因为本文中设计的装置将三相异步交流电动机作为控制的对象，所以在电工实习教学当中，可以进行继电接触器为主的硬接线逻辑训练，以及PLC、变频器为核心的软硬件及组态软件为核心的监控训练、以PLC、变频器、组态技术、工业网络的综合创新训练，要求学生能够设计、创新与工艺技能之间相互交叉融合。比如在某次实习当中，让学生设计、安装、调试出能够正反转的星型三角启动的PLC控制系统。这是为了帮助学生巩固在理论中学习到的PLC原理和编程的电气控制系统的综合能力训练。某位学生设计的控制线路图和PLC控制器中，因为这个实验综合性较强，学生需要编写复杂的PLC梯形图程序和组态软件监控画面，让两者在系统中协同工作，让控制工作更加完善。在学生设计前，教师需要对程序编写和软件设计进行详细的讲解，让学生合作设计和组装，教师针对不同的问题加以讲解和引导，从而完成此次实习教学。