電氣自動化高級班綜合實訓仿真平臺開發的研究論文

時間：2025-09-08 01:08:51 電氣自動化畢業論文

　　電氣自動化高級班綜合實訓仿真平臺開發的研究論文本文主要對電氣自動化高級班綜合實訓仿真平臺開發組態的平臺作用進行研究。

電氣自動化高級班綜合實訓仿真平臺開發的研究論文

　　電氣自動化高級班綜合實訓仿真平臺開發的研究論文【1】

　　摘要：我校2007年首次電氣自動化專業開設《工業組態軟件應用》課程，當時主要是以演示PLC控制的設備虛擬動作以豐富教學為出發點，以力控組態軟件為學習對象，以開發運用為學習目標;隨著課程開發的深入，基于組態軟件的綜合訓練已逐步形成，為電氣自動化安裝與維修專業的綜合實訓起到了一個良好的平臺作用，較好地串聯起電力拖動、液壓與氣動技術、plc應用等課程，提高了綜合訓練課程的有效性。

　　關鍵詞：綜合實訓平臺;力控組態軟件;仿真課題;高級班

　　一、引言

　　綜合實訓的目的，是鞏固所學重要的知識、技能，學習完相關專業課程后的一次綜合訓練，包含一門課程綜合實訓活動的開展和多科目綜合實訓活動的開展。

　　以就業為指導，以一體化教學模式開展教學課題及訓練，方式、內容隨著企業和崗的變化需求相應地變化，而教學設備的更新周期較長，甚至是教學設備不能全方位滿足綜合實訓教學。

　　因此需要利用軟件和計算機做些補充，采用力控組態軟件的功能開發仿真課題，提供虛擬的綜合實訓環境。

　　組態軟件本身具有平臺性作用，能將虛擬仿真系統需要的內容封裝起來，以各種直觀方式提供給用戶使用，用戶通過組態軟件輕松實現各種環境和現場，通過一定硬件條件，還能實現和工業現場一致的環境。

　　二、現狀分析

　　實訓室綜合訓練設備大都是教學儀器研發公司基于單一課題或某一課程設置訓練內容，設備投入技工院校較大教學開支，教學設備或多或少存在的功利性緣故，很大程度上是圍繞技能考核或技能鑒定的開展研發，而不是依據職業標準或接近工業真實環境開發，何況教學設備也不允許那么設計開發，學校學習訓練不可能完全將各行各業的操作需求完全模擬滿足。

　　因此從建立學生對未來職業的適應性來考慮，實訓室現有條件尚不完全便于高級班綜合實訓的教學開展和實施，擴展一些知識技能，訓練項目，軟件性仿真自然成為我們考慮的一重要方向。

　　發展至今各類組態軟件本身是能起到平臺作用的，能夠將最復雜底層操作通過用戶開發封裝起來，使用戶能在此基礎之上，進一步組織、設計，進而實現實際的監控系統。

　　三、組態軟件開發仿真課題的特點

　　基于組態軟件開發仿真課題，職業學校教學中具有鮮明的特點，一是可以滿足實際操作前的虛擬仿真操作，降低實際操作時的失誤或不可逆轉的錯誤;二是可以提高學習的興趣，對現有實訓條件進行較好補充，形成直觀感受;三是便于教學和學生課外學習。

　　1、技術特點

　　組態軟件是一個開放基礎平臺，方便進行控制，入門技術門檻不高，方便教師根據自己需要進行二次開發。

　　目前大量的工業仿真軟件開發一樣，組態軟件的教學仿真課題開發也遵循一些基本原則：圍繞教學大綱需求，在實訓室或實驗室條件不完善的方面，集專業教師的開發能力而進行二次開發，以滿足演示教學、驗證結果、呈現工業現場和操作環境等。

　　在課堂上作出動畫展示和原理分析等。

　　圖形、動作及與控制器、執行機構等連接動畫，非常直觀地模擬系統的動作，加深對過程的管理和理解，強化了學生知識和技能的體驗、鞏固。

　　2、設備組成

　　利用組態軟件本身豐富的組件、優秀的第三方通訊功能、強大的開發接口功能以及和第三方軟件的連接，可方便地實現虛擬演示、虛擬設計、虛擬仿真和教學培訓等。

　　3、開發原則

　　綜合實訓平臺其中有兩層意思：一是知識綜合訓練，即知識鞏固和拓展，使得畢業生在實習前對所學專業知識和技能有一個全面系統熟悉和復習過程;二是從組態軟件本身而言，提供用戶“組態”的一個平臺，將本專業大綱要求的典型技能和知識通過組態，用圖形、腳本、程序等實現集工業邏輯仿真、可視化虛擬表現、虛擬外設交互等功能于一體的虛擬系統。

　　四、經濟效益

　　通過仿真課題開發和運用，幾個方面得到良好經濟效益。

　　一方面通過仿真系統的運用，實訓設備配備和采購上節約資金，比如通過拆解動畫演示，不再需要氣液動元件模型;水處理項目，不再需要實物管道、罐體等，同時還極大地豐富訓練項目和知識技能。

　　另一方面也可提高教師專業水平，細致分析教學大綱，通過開發過程調查、設計實施、實現、修改、定型等，更深入了解專業知識和專業技能在專業中的作用，掌握社會對知識和技能真實需求，從而更加熟練地實施教學。

　　五、結束語

　　組態軟件在技工院校中開設還不普遍，我校高級班開設組態軟件課程，在畢業前夕將知識和技能通過這個平臺，再一次將專業知識和技能綜合起來進行熟悉和復習，為就業和學習做一個準備。

　　通過不斷地開發運用，系統更有效地開發基于網絡的仿真環境，以滿足不斷更新的電氣自動化教學與培訓。

　　參考文獻：

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　　基于實訓設備的電氣自動化技術綜合實訓教學論文【2】

　　【摘要】本文就自動化技術綜合實訓教學的現狀做了分析，指出了當前實訓教學設備不滿足教學需要的原因和存在的主要問題。

　　在詳細分析了電氣自動化技術綜合實訓所涵蓋知識與技能的基礎上，介紹了滿足綜合實訓、可操作性強的實訓裝置及實訓項目，以提高綜合實訓教學質量。

　　【關鍵詞】綜合實訓知識與技能實訓設備實訓項目

　　一、引言

　　實訓教學是職業院校實踐教學環節中一個重要組成部分，為理論教學所不能替代。

　　實訓教學對學生素質及能力培養具有極其重要的作用，是學生高質量的重要保證。

　　電氣自動化技術綜合實訓作為綜合性實訓，所要培養學生的知識與技能是比較全面和系統的，然而所涉及的可編程控制器(PLC)、變頻器、步進電機、傳感器、觸摸屏、氣動、液壓控制等重要技術幾乎沒有實訓設備與之相匹配，實訓課題單一受限。

　　由于綜合實訓教學設備的短缺，實訓教學很難落實到實處，直接影響了人才的培養質量。

　　為解決綜合實訓教學存在的問題，本文通過詳細分析電氣自動化技術綜合實訓所涵蓋的的知識與技能，介紹了滿足綜合實訓、可操作性強的實訓裝置與實訓項目，以調高綜合實訓教學質量。

　　二、目前電氣自動化技術綜合實訓常用的實訓設備

　　目前，電氣自動化技術綜合實訓常用的訓練設備是以PLC為核心的編程訓練臺和仿真生產線簡易實訓平臺。

　　但是，這些設備在教學中還存在一些問題。

　　2.1仿真設備設計簡單、可操作性差

　　很多仿真設備中，所有輸入器件都用按鈕代替，所有的輸出器件都用指示燈代替，而且設計簡單，操作單一，與真實生產設備差距過大。

　　由于這些仿真實訓設備的可視性和可操作性差，所以培養的學生缺乏實際生產技能，不能滿足社會需求。

　　2.2實訓項目單一、涉及領域狹窄

　　目前使用的實訓教學設備，通常是根據某一自動控制系統，在滿足基本教學要求下而仿制的。

　　由于設備的針對性強，使得所涉及的技術領域狹窄，存在著配套實訓項目單一的局限。

　　比如一只機械手，它的基本功能就是抓緊、松開和旋轉。

　　因此，決定了所用電器類型有限，執行機構單一，控制方式固定，沒有涉及更寬泛的技術如觸摸屏技術、變頻調速技術、氣動控制技術以及組態監控技術等，不能幫助學生從更廣泛的意義了解和認識工業自動化。

　　2.3實際操作范圍有限

　　目前使用的實訓教學設備，一般結構固定，選用的電器類型固定、接線固定，不允許學生隨意拆卸或組合，否則設備將無法正常工作。

　　這樣，學生在實訓時不能真正動手操作，影響技能的提高。

　　因此，現有實訓設備滿足不了綜合實訓的需要，制約了學生的專業發展，影響了學校教學水平的提高。

　　三、電氣自動化技術綜合實訓包含的知識與技能

　　電氣自動化技術綜合實訓幾乎涵蓋了前期所學的所有電氣自動化方面的知識和技能，比如，PLC、變頻器、觸摸屏以及三者在步進電機、伺服系統、氣動系統和液壓系統中的應用。

　　本文將按照應用模塊來詳細闡述每個模塊應該掌握的知識和技能，以便合理設置實訓課題。

　　3.1 PLC應用所需要的知識與技能

　　PLC的基本邏輯指令和功能指令;PLC控制系統設計的基本原則及一般步驟;接觸器-繼電器電氣控制線路的PLC改造;PLC控制系統線路的安裝、調試。

　　3.2變頻器應用所需要的知識與技能

　　變頻器的基本結構及工作原理;變頻器各參數的意義及設置方法;變頻器操作面板的基本操作;變頻器的各種工作模式操作使用方法;變頻器調速控制系統的設計及安裝調試。

　　3.3液壓與氣動應用所需要的知識與技能

　　液壓與氣動控制元件的選型、使用、安裝及調試;液壓與氣動控制的原理及系統設計方法;氣動系統圖的繪制及設備氣路的安裝;液壓與氣動控制系統的調試及維護。

　　3.4人機界面應用所需要的知識與技能

　　觸摸屏組態軟件的安裝與使用;組態畫面的設計及動畫設置;觸摸屏與PLC的通訊設置和變量的連接;控制系統的人機界面設計與調試。

　　3.5步進、伺服系統應用的知識與技能

　　步進電機工作原理;步進電機驅動器工作原理;使用步進驅動器驅動步進電機實操;伺服電機分類及原理;伺服控制器控制原理;使用伺服控制器控制伺服電機實操。

　　四、建議實訓設備及典型實訓項目

　　由以上分析可見，電氣自動化技術綜合實訓集繼電-接觸器控制技術、PLC技術、變頻器技術、傳感器技術、電機控制技術、氣動控制技術、觸摸屏技術及計算機組態軟件監控技術于一身。

　　電氣自動化技術綜合實訓要達到培養高技能人才的教學效果，合理配置實訓設備是非常關鍵的。

　　本文倡導實訓設備模塊化，可實現任意組合，可操作性強，同時開發了典型實訓項目，基本涵蓋了學生所要掌握的知識與技能。

　　4.1建議實訓設備

　　1、控制柜。

　　金屬基板國標控制柜(類似于YL-158GA)，用于PLC、變頻器、繼電控制線路等的安裝。

　　控制柜可以分成多個模塊，每個模塊要求相對獨立，可根據實訓需要或工作任務的不同進行不同的組合、安裝和調試，達到模擬生產性功能和整合學習功能的目標。

　　2、工作臺。

　　一個鋁合金導軌工作臺(類似于YL-235A)上，集成若干種能夠涵蓋一般工業控制所必需的電氣設備。

　　將它們按照類型或工程上常用的組合方式構成不同的模塊，在考慮控制要求、電磁干擾，操作方便以及一些布線的特殊要求下，將模塊合理地固定在平臺上。

　　平臺通過安全連接插件直接與三相電源相接，并設置必要的保護電路，以保障操作者和設備的安全。

　　3、控制套件。

　　上述工作臺上所配置的控制套件，主要包括以下模塊：PLC模塊、變頻器模塊、傳感器檢測模塊、繼電-接觸器控制模塊、電機(伺服電機、步進電機)及控制模塊、觸摸屏、傳送帶模塊、氣動單元模塊、電源模塊等。

　　4、執行器。

　　上述工作臺上所配置的執行器，主要包括：基于傳送帶的分揀系統(電氣、氣動各一套)、機械手搬運站(電氣、氣動和液壓各一套)、工業機器人搬運站、加工站1(伺服或步進驅動十字滑臺、Z向主軸高速變頻器驅動)、加工站2(液壓滑臺，主軸變頻驅動)、下料站(盤式旋轉，直線型各一套)、立體倉庫系統。

　　4.2建議實訓項目

　　(1)PLC控制系統

　　① 多種液體自動混合裝置的PLC控制系統設計;② 交通燈的PLC控制系統設計;③ 電鍍生產線的PLC控制系統設計;④ 基于PLC的多層電梯控制系統設計;⑤ 普通機床控制線路的PLC改造。

　　(2)PLC、變頻器控制系統

　　① 基于PLC、變頻器的電動機正反向多段速運行控制設計;② 基于PLC、變頻器的工業洗衣機程序控制系統設計;③ 基于PLC的變頻恒壓供水系統設計。

　　(3)PLC、氣動控制系統(含組態軟件和人機界面)

　　① 基于PLC的氣動機械手控制系統設計;② 基于PLC的物料分揀控制系統設計。

　　(4)PLC、液壓控制系統(含組態軟件和人機界面)

　　① 液壓控制機床滑臺運動的PLC控制;② 基于PLC的挖掘機液壓控制系統設計。

　　(5)PLC、伺服控制系統(含組態軟件和人機界面)

　　① 基于PLC的伺服電機-位置模式控制;② 基于PLC的伺服電機-轉矩模式控制。

　　(6)PLC、步進控制系統(含組態軟件和人機界面)

　　① 基于PLC與步進電機的小車自動往返控制(開環);② 基于PLC與步進電機的位置閉環控制。

　　五、結論

　　電氣自動化技術綜合實訓集繼電-接觸器控制技術、PLC技術、變頻器技術、傳感器技術、電機控制技術、氣動控制技術、觸摸屏技術及計算機組態軟件監控技術于一身，所涵蓋的知識與技能是比較全面和系統的。

　　本文在明確綜合實訓所涵蓋的知識與技能的基礎上，闡述了如何合理選購實訓設備和設置實訓課題。

　　本文倡導實訓設備模塊化，可實現任意組合，可操作性強，同時開發了典型的實訓項目，對提高實訓教學質量，培養高技能人才具有深遠的意義。

　　參考文獻

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