基于PLC、变频器控制技术实训的模块化卧式平台设计与研制

湖南铁道职业技术学院 严 俊

根据PLC、变频器课程实践教学现状，针对传统实验箱的内部结构封闭，实训项目简单、固定，输入信号用按钮或开关代替，输出控制为几个指示灯来模拟，只能验证软件指令的编写，学生不能真正掌握PLC控制技术；以及平台式实训设备遮挡视线，不便于老师观察指导，占用面积大的问题。设计与开发了基于创新模式的PLC、变频器控制技术卧式实训平台。该平台占地面积少，可存放实训挂件，占地面积小；提供多元化的自主设计类综合性实训项目，加强了PLC、变频器应用的灵活性，锻炼了学生分析、解决实际问题的能力，提高了学生学习的积极性，极大增强了电气自动化技术专业学生的应用技能。

1.引言

目前PLC、变频器控制技术是电气自动化技术专业的专业核心课程。PLC、变频器课程特点是强调理论而更偏重实践应用。现有的PLC、变频器实训设备采用PLC控制实验箱或者平台式实训设备。

PLC控制实验箱，内部结构完全封闭，PLC的输入和输出公共端口固定，学生只需要对实验箱进行插拔式的操作即可完成实验。平台式实训设备采用了框架结构，实验桌与挂件结合，整体高度较高，遮挡学生的视线，不便于实训老师的观察指导；并对于设备的摆放有严格的要求，要求有专门的讲课区域和挂件存放货架，对于实训室面积要求较大。

以提高学生PLC、变频器实践能力为目的，减少实训场地面积为背景开发建设PLC、变频器控制技术实训平台。该平台采用卧式平台，不会遮挡学生视线，同时便于老师观察指导；提供挂件实训位置及存放位置，占用面积小，节省空间。

实训平台集可编程逻辑控制器、编程软件、工控组态软件、变频器、自动化控制、电力拖动等于一体，以满足电气控制，PLC，变频器调速、组态、自动检测、毕业设计等课程为主的专业教学和综合实训的需要，中职教师培训，社会培训。

2.实训平台总体设计

实训平台按区域设计，设计了步进电机实训区、传感器实训区、霓虹灯实训区、十字路口交通指挥实训区、脉冲信号处理实训区、按钮区六个自主设计实训区，图1为系统布局图，图2为实训平台图片。

实训平台整体高度为1100mm，学生座在凳子上不会遮挡视线，也便于老师观察指导。

3.实训平台硬件设计

1）硬件布局

利用电路设计自动化( EDA) 软件完成实训平台电路原理图和PCB图的设计，进而完成电路板的印制。实训平台部件布局如图3所示。

图1 平台布局图

图2 实训平台图片

图3 实训平台布局图

实训平台采用模块化设计，提供了PLC及接口，A/D、D/A及接口，接近开关及接口、电位器及接口、电源及接口，变频器及接口、触摸屏及接口区域。

2）电气原理图

实训平台的电气原理如图4所示。

图4 电气原理图

4.实训项目设计

该平台可提供了7类由学生自主设计、创新综合性实训项目，难度逐步提升。执行“以学生为中心”的实训教学的创新理念，结合传统实训项目，对不同阶段、不同层次的学生因材施教。

目前，可实现20个以上自主设计、创新型、综合性实验项目，这些项目都可以由学生自主在实训平台上完成，根据自己掌握情况，可易可难，完全进行实际工程项目演练。这些项目有：

（1）开关量信号的PLC处理技术实训；

（2）NPN型OC门信号的PLC处理技术实训；

（3）PLC控制实训；

（4）电压模拟信号的PLC采集技术实训；

（5）PLC模拟量输出控制技术实训；

（6）变频器控制实训；

（7）触摸屏控制实训。

5.结束语

基于该平台和创新实验项目设计方法，指导了两届高职学生完成PLC、变频器的创新专业综合实训及毕业设计，学生从方案制定、原理图绘制、I/O分配、PLC 程序编制和调试，并最终完成创新实训项目的报告，这个完整的流程，对学生的综合训练取得了良好的效果。