“變頻技術(shù)及應(yīng)用”典型教學(xué)案例的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

任亞軍

摘 要：本文通過(guò)對(duì)“變頻技術(shù)及應(yīng)用”課程現(xiàn)有課程內(nèi)容、授課方式、考核方式的分析，精選變頻調(diào)速系統(tǒng)典型實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，完成變頻器、PLC、觸摸屏的綜合操作及調(diào)試，提高學(xué)生的綜合技能。

關(guān)鍵詞：高職院校 變頻 教學(xué)案例

課 題：本文系基金項(xiàng)目——遼寧省現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育學(xué)會(huì)科研項(xiàng)目（2016XH02-23）研究成果。

“變頻技術(shù)及應(yīng)用”是電氣自動(dòng)化、機(jī)電一體化等電類相關(guān)專業(yè)課程體系中的重要課程。該課程是繼《電機(jī)及拖動(dòng)》學(xué)習(xí)領(lǐng)域后，為培養(yǎng)學(xué)生具備變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行和維護(hù)等綜合能力而設(shè)置的。目前，筆者學(xué)校以職業(yè)能力培養(yǎng)為重點(diǎn)，按照企業(yè)典型崗位職業(yè)資格證書(shū)的要求，將變頻器的基本操作分解為若干任務(wù)穿插在變頻器授課內(nèi)容中，按照先練后講，先學(xué)后教的方式組織開(kāi)展教學(xué)。

一、變頻技術(shù)及應(yīng)用課程現(xiàn)狀

課程考核實(shí)行學(xué)習(xí)過(guò)程考核和綜合考核相結(jié)合的考核方案，課程總成績(jī)由三部分構(gòu)成：平時(shí)考核（30%）+理論考核（30%） +實(shí)操考核（40%）。實(shí)操考核試題以變頻器的BOP面板控制、端子控制為主，由任課教師編制而成，包括MM440變頻器的正反轉(zhuǎn)連續(xù)控制、點(diǎn)動(dòng)控制、多段速控制等內(nèi)容。

目前該課程雖然實(shí)現(xiàn)了“理實(shí)一體化”教學(xué)，但受到實(shí)訓(xùn)室硬件設(shè)備的限制，PLC、變頻器聯(lián)機(jī)的操作目前僅限于理論知識(shí)的講授，而沒(méi)有真正的動(dòng)手實(shí)踐操作，不利于學(xué)生對(duì)于系統(tǒng)聯(lián)機(jī)的綜合操作能力的培養(yǎng)。因此筆者學(xué)校要設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)PLC、變頻器、觸摸屏聯(lián)機(jī)及變頻節(jié)能領(lǐng)域應(yīng)用的綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的綜合技能。

二、典型教學(xué)案例的開(kāi)發(fā)

按照項(xiàng)目教學(xué)理念，采用教學(xué)做一體化的教學(xué)模式，以相關(guān)職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范為指導(dǎo)，進(jìn)行課程案例的開(kāi)發(fā)，精選自動(dòng)化生產(chǎn)線輸送帶的變頻控制、車床主軸變頻調(diào)速、變頻恒壓供水等典型變頻調(diào)速系統(tǒng)控制項(xiàng)目。

1.自動(dòng)化生產(chǎn)線輸送帶的變頻控制

本項(xiàng)目將實(shí)訓(xùn)1-西門子變頻器的認(rèn)知與接線訓(xùn)練；實(shí)訓(xùn)2-變頻器面板的認(rèn)知與基本操作訓(xùn)練；實(shí)訓(xùn)3-變頻器正反轉(zhuǎn)參數(shù)設(shè)置與調(diào)試；實(shí)訓(xùn)4-S7-200PLC與變頻器硬件設(shè)計(jì)接線訓(xùn)練等內(nèi)容融入其中，使學(xué)生理解通用變頻器的工作原理、交流調(diào)速的基本知識(shí)及變頻器在交流調(diào)速系統(tǒng)中的作用，掌握變頻器的參數(shù)含義及設(shè)置方法，掌握PLC和變頻器正反轉(zhuǎn)控制的電路設(shè)計(jì)與連接方法，能夠分析變頻器主電路及各部分工作電路的工作原理，能夠用BOP面板設(shè)置變頻器的相關(guān)參數(shù)。

2.車床主軸的變頻調(diào)速

在車床主軸的變頻調(diào)速項(xiàng)目中，完成實(shí)訓(xùn)1-變頻器外部運(yùn)行操作實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升、下降訓(xùn)練；實(shí)訓(xùn)2-變頻器模擬量信號(hào)控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行；實(shí)訓(xùn)3-變頻器直接選擇方式實(shí)現(xiàn)多段速控制訓(xùn)練；實(shí)訓(xùn)4-變頻器直接選擇+ON方式實(shí)現(xiàn)多段速控制訓(xùn)練；實(shí)訓(xùn)5-變頻器二進(jìn)制編碼+ON方式實(shí)現(xiàn)多段速控制訓(xùn)練；實(shí)訓(xùn)6-車床主軸的變頻調(diào)速系統(tǒng)PLC程序調(diào)試。這些實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目使學(xué)生了解MM440變頻器的輸入輸出端子特點(diǎn)及功能，理解車床主軸的變頻調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成和工作過(guò)程，掌握變頻器頻率參數(shù)設(shè)置方法以及加、減速時(shí)間的參數(shù)設(shè)置方法，掌握變頻器的模擬信號(hào)控制，多段速運(yùn)行的控制操作方法及各參數(shù)的設(shè)定方法。

3.變頻恒壓供水

采用虛擬對(duì)象方式進(jìn)行變頻恒壓供水項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)。變頻恒壓供水P、I、D參數(shù)設(shè)置與調(diào)試通過(guò)模擬仿真實(shí)訓(xùn)法，首先分析變頻恒壓供水PID控制的工藝流程，然后利用西門子的輸入模擬量和輸出模擬量接口，設(shè)計(jì)變頻器與虛擬對(duì)象的接口，最后利用PLC與觸摸屏搭建“虛擬對(duì)象”，設(shè)計(jì)虛擬對(duì)象的操作方式，使學(xué)生理解變頻恒壓供水系統(tǒng)的構(gòu)成和工作過(guò)程，掌握變頻器與PLC聯(lián)機(jī)對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的控制操作方法及PID控制的操作方法。

三、小結(jié)

通過(guò)對(duì)“變頻技術(shù)及應(yīng)用”典型教學(xué)案例的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，有助于培養(yǎng)高素質(zhì)的電氣技術(shù)技能型人才，使學(xué)生掌握變頻器、PLC及觸摸屏的綜合操作及應(yīng)用，熟知通用變頻器的原理、技術(shù)指標(biāo)，能根據(jù)電氣設(shè)備控制工藝要求，進(jìn)行變頻調(diào)速系統(tǒng)的安裝、參數(shù)設(shè)置和調(diào)試，并能分析、排除電路的簡(jiǎn)單故障，使其具備專業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中需要的基本職業(yè)技能。

（作者單位：遼寧裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院）