“能力主線”模塊化實(shí)驗(yàn)裝置的開(kāi)發(fā)研制

馬仕麟 趙紅順 豆桐桐 倪海飛

摘 要：文章介紹了一套基于能力培養(yǎng)為主線的模塊化實(shí)驗(yàn)設(shè)備，提供電氣控制、可編程控制器、電氣設(shè)計(jì)以及綜合能力培訓(xùn)的項(xiàng)目，介紹了設(shè)計(jì)思路與硬件設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：能力主線；模塊化實(shí)驗(yàn)裝置；電氣控制；PLC

一、 設(shè)計(jì)背景

電氣控制、可編程控制器技術(shù)應(yīng)用（PLC）、基于PLC的自動(dòng)控制類課程是大多數(shù)高職院校都開(kāi)設(shè)的課程，且涉及專業(yè)較多。目前其實(shí)驗(yàn)設(shè)備大致有以下幾類：教儀廠家與院校合作生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)、定制實(shí)驗(yàn)設(shè)備；院校自行開(kāi)發(fā)的設(shè)備；模擬生產(chǎn)線的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。經(jīng)調(diào)研，對(duì)于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的意見(jiàn)集中在以下幾點(diǎn)：涉及PLC的課程及實(shí)驗(yàn)，基本沒(méi)有硬件接線的機(jī)會(huì)；某些學(xué)院PLC課程基本以仿真軟件調(diào)試為主，缺乏被控對(duì)象和在線調(diào)試；有些經(jīng)典項(xiàng)目如紅綠燈控制，希望能擴(kuò)展成十字路口或多路口控制；現(xiàn)有PLC型號(hào)眾多，眾多學(xué)生希望能多接觸不同品牌的PLC。本文設(shè)計(jì)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備基本上包括了這三門(mén)課程的內(nèi)容并且解決了上述問(wèn)題。

（一） 課程體系設(shè)置

以機(jī)電一體化專業(yè)為例，對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的職業(yè)崗位（群）典型工作任務(wù)進(jìn)行了分析，確定以機(jī)電一體化應(yīng)用典型技術(shù)為主線構(gòu)建的專業(yè)課程體系如圖1所示。

（二） 能力主線介紹

本設(shè)備以“電氣控制-PLC-自動(dòng)控制”為能力主線，以多個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K為研究對(duì)象。通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)安全的硬件接線、銜接三階段能力的相關(guān)課程、模塊可并聯(lián)（擴(kuò)展）以及兼容多種PLC的功能。

二、 系統(tǒng)組成

為能提供電氣控制、PLC程序、組網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，本設(shè)備共設(shè)計(jì)4個(gè)模塊，如圖2所示。

1號(hào)模塊為電氣實(shí)驗(yàn)?zāi)K，上設(shè)有低壓斷路器、接觸器、指示燈、按鈕等電氣及被控電機(jī)；

2號(hào)模塊為PLC基本硬件電路所需的電器元件（如電源等）、PLC以及保護(hù)電路。保護(hù)電路串聯(lián)在輸入輸出元件電路中，提供過(guò)流保護(hù)，一路過(guò)流立即全部截止，用于保護(hù)PLC的輸入輸出口，此電路為單獨(dú)設(shè)計(jì)制作，如圖3所示。

3號(hào)模塊為模擬的十字路口信號(hào)燈，設(shè)置一個(gè)十字路口，分左行直行。紅綠燈采用一燈三色LED燈珠，并采用3D打印出紅綠燈座，路上設(shè)置車輛感應(yīng)元件（接近開(kāi)關(guān)），如圖4所示。提供紅綠燈控制、車流控制、閑忙時(shí)切換等功能。

4號(hào)模塊為觸摸屏及PLC組網(wǎng)設(shè)備。安裝有一塊觸摸屏及一個(gè)PLC，PLC型號(hào)可由課程標(biāo)準(zhǔn)選擇。

三、 系統(tǒng)特點(diǎn)

（一） 通用PLC輸入輸出保護(hù)

模塊2的保護(hù)功能不僅適合直流負(fù)載，也有適合交流負(fù)載的模塊，因此可以保護(hù)PLC的輸入輸出口。另外使用保護(hù)電路將輸入輸出口接至端子排后，也可保護(hù)PLC接線端子，降低維護(hù)成本。

（二） 實(shí)現(xiàn)智能紅綠燈控制

模塊3的紅綠燈模塊不僅可以提供單路口的程序設(shè)計(jì)，還可用模塊4組網(wǎng)后把多個(gè)路口組合，提供車流智能控制的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，照顧到各個(gè)能力水平的學(xué)生，有利分層教學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

馬仕麟，趙紅順，豆桐桐，倪海飛，江蘇省常州市，常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院。