“242—1气泵系统电气装调（变频器控制）”

杨永奇

摘要：随着我国职业教育的蓬勃发展，改革的不断深化，各种体现职业教育特点的具有鲜明校企结合，紧紧依托企业、贴近企业需求的教学方法不断涌现。其中“一体化教学”是实现职业教育目标非常有效的方法和实践从其产生以来体现出了极强的生命力，为我国各级各类职业教育的发展发挥了重要的作用。而支撑一体化教学过程的支撑性的文件就是一体化教学工作页。工作页肩负指导教学的全过程，既包括学生技能训练，也包括知识学习，最为重要的是要通过一体化工作页的教学实施，教会学生如何进行更有效的学习，促进培养其自主学习能力的提高，从而掌握专业必备的技能和知识。

关键词：242-1报泵系统电气装调（音频器控制）一体化教学工作页

经过大量的前期调研和充分的准备，历时一个多月的艰苦努力，开发编写完成了电力电子设备电气装调课程中242-1气泵系统电气装调（变频器控制）教学任务的一体化教学工作页。该工作页经过教学实践的不断修改完善，已经成为该课程教学过程的重要指导性文件，并在培养学生相关专业技能和知识的过程中发挥重要的作用。笔者就该工作页开发的过程和得到的一些收获和体会做了详细的介绍。

职业技术学院开展一体化教学改革已有10余个年头，目前大部分的课程已经全部按照一体化教学方式进行了改革。笔者承担了“242-1气泵系统电气装调（变频器控制）”教学任务一体化教学工作页的开发和编写。该教学任务主要实现对本专业学生在交流变频调速领域的相关技能和知识的学习与训练。一体化教学工作页对于培养学生的自主学习能力，掌握本专业和本门课程的专业技能和知识具有非常重要的作用。在编写工作页的同时，笔者对如何编写一个质量更高，对教学过程指导性更强的工作页也有一些体会，相信这些体会对后期的教学和其他一体化工作页的开发都会产生积极的影响。

一、课程背景

电力电子设备电气装调课程是笔者所在学院机电系电气自动化设备安装与维修专业高级工阶段的核心专业课程。它在电气自动化设备安装与维修专业高级工人才培养方案核心一体化课程设置中的位置见表1。

从表1中可以看到，它是4门核心一体化专业课程中课时安排较多的课程，其重要性不言而喻，对培养学生在交直流调速领域的专业技能和知识具有重要的地位。

该课程需要学生掌握的专业技能和知识的要求来源于两个方面，一是国家相关职业标准，二是相关企业岗位的具体需求。该职业国家职业标准中的相关职业技能和知识涉及交流变频调速的内容如下。

第一，变频器认识和维护。要求能识别交流变频器的操作面板、电源输入端、电源输出端及控制端、交流变频器的组成和应用基础知识；能按照交流变频器使用手册对照出错代码，确认故障类型。

第二，交流传动系统读图与分析。要求能读懂交流传动系统原理图，分析系统组成及各部分的作用自动控制基本知识；能分析交流传动系统中各控制单元的工作原理及整个系统的工作原理。

第三，交流传动系统装调。要求能对交流调速系统进行安装、接线、调试、运行、测量，交流调速装置应用知识。能对应用交流变频器的调速系统进行安装、接线、调试、运行、测量，掌握交流变频器应用知识。

第四，交流传动系统维修。要求能分析并排除交流调速装置外为主电路的故障。交流调速系统常见故障及解决方法，能分析并排除变频器外围主电路的故障，变频器调速系统常见故障及解决方法。

笔者学院机电系“电气自动化设备安装与维修”专业分别与北京长征天民高科技有限公司和京东方科技集团股份有限公司（BOE）共同组建了“长征天民”和“京东方”订单班。北京长征天民高科技有限公司和京东方科技集团股份有限公司（BOE）属北京市高新技术制造企业。这两家单位均对维修电工岗位有大量的用工需求，且对用工人员提出了非常明确的技能和知识的要求，主要包括负责公司高低压电力系统的维护、负责高低压电气设备的检测、维修工作，并能够独立完成公司各类电气设备维修、保养、检修等工作。其中高低压电气设备就包括大量的交直流传动设备，尤其是涉及交流传动和变频器类设备，几乎存在于整个生产流程的全过程。

根据以上的调研和分析，确定“242-1气泵系统电气装调（变频器控制）”教学任务主要是实现对本专业学生在交流变频调速领域的相关技能和知识的学习与训练提高。

二、工作页教学任务载体的选择设计

在现代制造企业中，无论是连续的自动化生产线还是单台设备的控制，交流传动控制无处不在，尤其是变频器的应用，达到了空前的水平。在变频器的应用中，一般均配合PLC实现就地控制与远程控制的切换。由于应用的普遍性，变频器及其附属设备会经常出现各种故障。因此，要求维修技术人员必须具备相关系统和设备的应用、维护、保养及故障的处理能力。同时，应具备电气原理图样识图，对变频器和PLC等设备进行安装、电气参数配置、控制程序编程调试等方面的技能。

根据以上的分析，并结合学院实训室实训设备的具体情况，本门课程的载体设计利用变频器控制给其他设备提供气体动力源的242-1气泵系统。本任务的开展就依托该真实的工作项目，即完成交流变频器控制242-1气泵系统装调这样一个工作。

该项目的具体内容是采用台达多功能、可弹性扩充、迷你型VFD-E系列的VFD220E43A/43C交流电动机驱动器实现对242-1气泵系统的控制。控制方式采用变频器外部模拟量和分段开关量两种控制方式，配合SIMENS$7-200系列的$7-224XP CN型控制器，实现对242-1气泵系统的变频控制。以上所需试验设备目前在实训室中都有若干套，完全满足开展“242-1气泵系统电气装调（变频器控制）”教学任务的需要。项目载体的连接示意图如下图所示。

三、工作页教学目标设计

教学任务载体设计完成后，就可以确定本教学任务的具体教学目标了。依据课程背景的调研情况和教学任务载体的特点，确定本教学任务的学习目标为学生应具备以变频器为核心的交流传动系统装调能力。具体的要求为相关人员接受任务后，需要讨论分析安装图样要求，理解交流传动系统电气控制线路的设计方法，共同制订安装方案，制定交流传动系统电气控制线路的设计方法、交流变频器的调速系统进行安装、接线、调试、运行、测量方法和交流变频器与其他自动化控制设备的联系方法和调试方法。方法制定完成后，准备安装工具及材料，独立安装，并参与后续的调试工作。学习完本课程后，能胜任电力电子设备的电气的安装调试工作，具体学习目标总结如下：通过阅读、分析任务单，确认任务性质，类别等，根据任务要求，明确工作内容；通过勘查现场，制定任务的装调方案；掌握通用变频器的结构、功能和原理；掌握通用变频器的操作及工作原理；掌握变频器交流调速系统电气控制线路的一般设计方法；能够具备以变频器为核心的交流传动系统装调能力；掌握交流变频器与其他自动化控制设备的联系方法和调试方法；根据装调方案进行安装和调试；学习《电气设备安装标准规范》，电业安全工作规程等，能按照安装图的要求进行定位安装；学习《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（GB50150-2006），配合验收，交付使用的过程和方法；培养环保节能意识，理解并严格执行5s管理制度；培养安全第一的思想以及时刻注重自身和周围环境安全状况的习惯。

教学任务完成后的最终学习成果为形成一套采用台达VFD-E系列的VFD220E43A/43C交流电动机驱动器，采用变频器外部模拟量和分段开关量两种控制方式，配合SIMENS S7-200系列的S7-224XP CN型控制器，实现对242-1气泵系统的变频控制。

四、工作页一体化教学过程的设计

根据装调类一体化教学过程的特点和装调类教学任务的基本要求，本任务的教学过程及环节安排见如表2。装调类一体化教学过程设计源于真实的工程项目设计开发方法，从前期调研准备到系统架构设计与设备选型，再到安装调试，详细掌握系统架构的原理，设备组态、配置与编程等，再次是整体调试，功能验证。由于我们是课程的教学，还需要一个由点到面的过程，进行知识和技能的拓展，从而实现一个完整的教学过程。

下面就各个一体化工作页教学阶段的详细教学过程分别阐述。

1.接受任务

本教学活动主要目的是为了做好教学任务开展的前期准备，包括实训的环境，设备，参数等内容。通过该活动，我们要求学生学习以下内容：了解本教学任务的核心内容，做到心中有数；了解实训场所的基本情况，包括环境参数、主要设备、材料等情况，为实训的顺利进行打下基础；了解实训的常规要求，明了参与实训的人员如何做到按照企业的要求做好实训各项工作；了解交流变频器控制242-1气泵系统的主要硬件设备和要实现的主要控制功能；了解气泵的主要功能、硬件组成及控制要求。

2.制订联调方案

本教学活动主要目的是确定装调的方案。通过制订装调方案，使学生了解控制系统主要设备的选型，控制系统控制方式的确定的依据和原理，设备安装的主要原则，主要步骤和方法，以及系统整体安装调试的注意事项。通过该活动，我们要求学生学习以下内容：242-1气泵系统电气装调控制系统装调工作流程；变频器、PLC、空气开关，稳压电源等器件的装调技术要求；242-1气泵系统电气装调控制系统装调的安全措施；242-1气泵系统电气装调控制系统调试、通电试车的安全措施。

3.现场联调

本活动过程是整个教学活动的核心，主要的技能和知识训练基本都在这个阶段来实现。教学过程始终要遵循技能训练为主，同时融入知识学习。本阶段教学要突出系统控制设备的功能原理学习，包括变频器、PLC等主要设备的操作、配置、编程等方法，控制系统体系架构的构成及原理等都应该在本阶段教学中完成。通过该活动，我们将学习以下内容：变频器、PLC、稳压电源、空气开关、继电器等器件装调的步骤、要点和原因；VFD220E43A变频器连接方式和方法；$7-200 CPU224 XP CN模块装接和DI/DO和AI/AO接口原理机接线方法；242-1气泵系统电气控制系统电路连接方式和方法；基本编程方法及程序识读；242-1气泵系统电气控制系统测试；242-1气泵系统电气控制系统功能调试的步骤、要点。

4.验收交付

本教学活动的教学要求学生经过前几个过程的学习和实操训练，能够真正从整体上建立一个完整的控制系统的概念。从整体功能试验这个角度，再次进行反思和总结，从实践上要知道控制系统构成的详细内容。最重要的是理解控制系统选型，设计、编程、调试都是为了满足控制对象的需要，实现242-1气泵的控制。通过该活动，我们要在规定时间内完成本站外观、功能、备品备件数量等方面的验收，并正确填写验收单。

5.总结与拓展

本教学活动作为重要的一个教学部分，要充分体现一体化课程技能与知识由点到面的过程。适当进行总结与回顾，进行技能和知识的必要延伸与拓展，从而让学生掌握本门课程所涉及技能和知识的全部内容。通过该活动，我们要在规定时间内对本任务学习内容进行回顾、分析并对关键技术进行强化，对同类任务进行拓展练习。

五、22作页开发过程需要考虑的若干问题

在开发编写电力电子设备电气装调课程“242-1气泵系统电气装调（变频器控制）”教学任务一体化教学工作页的过程中，笔者在一体化工作页任务及载体选择和使用等几个方面有一些心得和体会，总结如下。

第一，工作页工作任务的来源是相关的职业标准和企业岗位的技能需求，必须依此来设计工作页的教学任务，否则就失去了一体化教学的真正意义。

第二，教学任务设计完成后，需要精心策划并选取工作页任务的载体。一体化工作页任务载体的选择要遵循以下几个要点：任务载体首先必须满足相关的职业标准中有关的职业技能培训和知识的学习的需要；任务载体必须是具体的，能够有的放矢地设计相关的技能培训和知识的学习过程；任务载体必须是难易适度的，最好与课程受众的知识水平相当；任务载体必须是实训体系中非常容易找到的，且配置的台套数必须满足实际教学开展的需要。

第三，设计工作页要通盘考虑，设计工作页的同时应该同步设计教学过程。包括各部分任务学时的分配，教学内容的编排，实操训练与理论知识的交替进行方法都应该在设计阶段考虑周全。

第四，一体化工作页教学过程开发设计需要同时考虑的几个问题：教学过程开发要始终遵循教会学生进行自主性的学习，掌握学习的方法和目标，更多地设计指导性的自主学习过程；教学过程开发要考虑高效地指导课程教学的开展，教学过程进度设计要符合教学过程的特点，结合学生实际情况，要体现一定的伸缩度；教学过程开发始终要与实现教学任务为中心目标，每个教学环节都要体现技能培训和知识传授的有机统一，做到实践教学与理论知识学习的有机统一。

第五，建议开发工作页过程与课程教学过程设计最好由同组教师共同开发，如无法共同开发，最好开发工作页的教师能够结合自己对工作页的理解给予使用者明确的指导，如给出明确的教学实施建议等，以免由于对工作页理解上的差异影响工作页的教学效果。

第六，建议教学过程始终要遵循以工作页为主线的方针，在完成项目过程中掌握技能，学习知识。不要出现将工作页只是作为作业本来使用，而课程的授课主线与工作页完全无关的情况。

建议使用工作页教学过程中，为了提高学生自主学习的能力，学生应分组进行学习和实践活动，多采用学生间互相讲解，学生间互相考问，学生成果互相展示等互动性的教学方法，以此来提高学生的学习兴趣，提高教学的效果。