基于PLC的電氣自動化教學(xué)實驗平臺的總體方案設(shè)計

摘 要：目前，我國在PLC方面缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)，所以我國高校目前在電氣自動化教學(xué)實驗平臺這個方面的水平也呈現(xiàn)參差不齊的情況。基于此，本文結(jié)合筆者多年電氣自動化教學(xué)經(jīng)驗，在對PLC的電氣自動化教學(xué)實驗平臺進行研究的基礎(chǔ)上，給出了基于PLC的電氣自動化教學(xué)實驗平臺的總體方案設(shè)計思路，以期與同行相互交流學(xué)習(xí)，共同提高。

關(guān)鍵詞：PLC 電氣自動化 教學(xué)實驗平臺 總體方案 設(shè)計

電氣自動化主要是指實現(xiàn)系統(tǒng)、軟件和硬件的電氣自動化，比較常用硬件有變頻器、電動機啟動器、運動控制器、工控機和PLC等。其中，PLC即可編程邏輯控制器。電氣自動化的工作過程分為輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。

一、電氣自動化教學(xué)實驗平臺的特點

第一，能夠最大限度地模擬真實的工業(yè)環(huán)境。

第二，系統(tǒng)具有開放性。電氣自動化教學(xué)實驗平臺的輸出、輸入設(shè)備的接口，大多數(shù)是采用留空的設(shè)計，可以讓學(xué)生依照自己的想法自由、靈活地構(gòu)建控制系統(tǒng)。

第三，實驗教學(xué)體系具有完整性。基于PLC的電氣自動化教學(xué)實驗平臺，可以服務(wù)近10科與自動化專業(yè)相關(guān)的課程，讓學(xué)生增加了實踐機會，提高了動手能力，加強了對控制系統(tǒng)的了解。

二、應(yīng)用

模擬了真實的工業(yè)環(huán)境的電氣自動化教學(xué)實驗平臺可以用于以下幾個方面。

第一，可以用于企業(yè)培訓(xùn)工作，可以當(dāng)做教師研究課題的平臺。

第二，可以當(dāng)做導(dǎo)師、研究生進行科研的平臺，可以用于開辦科技競賽。

第三，可以用于進行實踐活動，如PLC編程、觸屏界面、變頻器應(yīng)用等。

第四，可以用于多個課程的教學(xué)實驗，例如集散控制、電氣控制、組態(tài)軟件和可編程控制器等，讓學(xué)生了解與電氣自動化專業(yè)相關(guān)的知識。

三、電氣自動化教學(xué)實驗平臺的設(shè)計思想

1.利用新技術(shù)

目前，新技術(shù)層出不窮，更新?lián)Q代非常快，所以要盡量保證實驗平臺能夠利用現(xiàn)在最新技術(shù)，例如以太網(wǎng)群控技術(shù)和觸屏技術(shù)等。

2.靈活設(shè)計

之所以要設(shè)計電氣自動化教學(xué)實驗平臺，就是要讓實驗人員在出現(xiàn)新想法的時候，能夠通過調(diào)試軟件、組合硬件，實現(xiàn)預(yù)期的效果。所以設(shè)計方案時應(yīng)該使靈活設(shè)計，盡量使設(shè)備的端口處于靈活的狀態(tài)，讓每個控制設(shè)備都能發(fā)揮它的作用。

四、電氣自動化教學(xué)實驗平臺的總體方案設(shè)計

在本方案中，教學(xué)實驗平臺共有三種配置方案，即基本教學(xué)實驗平臺1、基本教學(xué)實驗平臺2和運動控制教學(xué)實驗平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)習(xí)簡繁之間的切換與漸進。

基本教學(xué)實驗平臺1的組成設(shè)備有可編程控制器、觸屏器、伺服驅(qū)動器和伺服電動機，其重點的功能是PLC脈沖控制的伺服系統(tǒng)。在可編程控制器的控制下，伺服驅(qū)動器通過使用多種工作模式，對扭矩、位置和速度進行精準(zhǔn)地控制。脈沖控制技術(shù)能夠幫助實驗人員更好地掌控與理解伺服系統(tǒng)。另外，可編程控制器可以實現(xiàn)以太網(wǎng)通訊和模擬量的輸出與輸入等功能，如果與計算機連接，還可以實現(xiàn)軟件通信功能。

基本教學(xué)實驗平臺2的組成設(shè)備有：熱過載繼電器、智能型的電動機啟動器、接觸器、交流電動機、觸屏器、變頻器和PLC。這個教學(xué)實驗平臺可以實現(xiàn)控制和啟動智能型的電動機，觸屏和PLC通信和PLC基本邏輯控制，實現(xiàn)以太網(wǎng)通訊，可編程控制器還可以連接組態(tài)軟件，監(jiān)控整個的控制系統(tǒng)。變頻器可以通過多模式運行，對交流電動機的運行速度進行調(diào)節(jié)。

運動控制教學(xué)實驗平臺的組成設(shè)備有：伺服驅(qū)動器、伺服電動機、可編程控制、運動控制器和工業(yè)控制計算機。運動控制教學(xué)實驗平臺可以實現(xiàn)電子凸輪等的控制功能，也可以用于研究多軸控制運動。運動控制器可以控制三個電動機同時驅(qū)動三軸，從而實現(xiàn)控制多軸聯(lián)動功能，其最多能夠?qū)崿F(xiàn)八軸聯(lián)動。工業(yè)控制計算機可以當(dāng)做監(jiān)控設(shè)備，也可以當(dāng)做編程調(diào)試設(shè)備。

五、小結(jié)

在科技迅速發(fā)展的今天，新技術(shù)和新設(shè)備的重要作用顯而易見。因此，作為電氣自動化專業(yè)教師的我們，要十分重視并合理地運用控制理論、信息科技和計算機技術(shù)，來構(gòu)建電氣自動化教學(xué)實驗平臺。

參考文獻：

[1]陳禹，曲曉海.基于PLC應(yīng)用的機、電、氣綜合創(chuàng)新教學(xué)實驗平臺研究——以吉林大學(xué)為例[J].北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2014（2）.

[2]郭艷萍，趙璐.基于工作過程的高職電氣自動化技術(shù)專業(yè)課程開發(fā)與實踐[J].當(dāng)代職業(yè)教育，2010（11）.

（作者單位：徐春浩，河北省承德市承德技師學(xué)院；

李芳晨，河北省承德市科學(xué)技術(shù)局）