導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電氣控制系統(tǒng)設(shè)計論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關(guān)鍵詞】石英；拉管；電氣控制系統(tǒng)

1電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

1.1電氣控制系統(tǒng)原理簡介

電氣控制系統(tǒng)的實質(zhì)就是它可以按照操作者所需要的方法是機器、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和其它任意的可以改變的因素改變運作方式，從而實現(xiàn)操作者的運作需求。它的基本的工作原理就是通過檢測出被輸出量的實際數(shù)值，然后將它與輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行比較獲得之間的差值的過程。通過差值的比較然后進(jìn)行具體的調(diào)控作用進(jìn)而消除這種差值。從而實現(xiàn)輸出值與輸入值相對應(yīng)。電氣控制系統(tǒng)主要包括每個部分開關(guān)的合、分，開關(guān)狀態(tài)和設(shè)備狀態(tài)報告和報警設(shè)置，模擬系統(tǒng)的及時顯示。我們可以運用電氣的控制運行原理來進(jìn)行簡單的操作，有助于我們細(xì)致的分析電信線路，從而有助于準(zhǔn)確的排除電路故障。PLC一般情況下由CPU、儲存器、輸入和輸出接口、電源等幾個部分構(gòu)成。比較經(jīng)典的是西門子的CUP為八路輸入和六路輸出，它可以實現(xiàn)定量的模擬量的調(diào)控，以及不同模塊的擴展，尤其是在點位比較少的情況下應(yīng)用及其廣泛。

1.2新型電氣控制設(shè)備的工作原理

因為采取了合理的系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)，合理的解決了原始系統(tǒng)內(nèi)部現(xiàn)有的各方面的不合理之處，新型的電氣掌控裝置的熱度維持效果更好。精確控制溫度的高低，精確掌握數(shù)字的精確度，利用智能化電氣裝置操作設(shè)置上位機接口和記錄儀器的接口，使用熱力感應(yīng)的升溫方式，保溫性能比較強，溫度控制穩(wěn)定。一次性整體焊接，速度快，而且節(jié)約能源省電，操作簡單易上手，受熱均勻。新型原理的設(shè)備的電氣控制設(shè)備節(jié)約能源程度更高，效率高。在條件相同的工作環(huán)境下，僅需要配置1臺中頻率電源和若干部通用型熱感應(yīng)增溫器，達(dá)到在不同環(huán)境下升溫的最終目的。

2爐前變壓器

2.1爐前變壓器的的功能和工作原理

前變壓器不是傳統(tǒng)概念下的標(biāo)準(zhǔn)工作設(shè)備，它的工作原理就是將輸入前是四百伏的電壓轉(zhuǎn)化為24伏的電流的性能。以達(dá)到加熱爐體可以調(diào)制為2300攝氏度高溫的最終目的。通常被安裝在電線桿或者店所內(nèi)使用，一般情況下可以實現(xiàn)將六～一千伏的電壓進(jìn)行降低到四百伏左右。配電電力變壓器是靜態(tài)的電氣控制設(shè)備，它可以實現(xiàn)將某個確定的準(zhǔn)確地電壓值的交流電壓（電流）變成和它頻率相等的另一種或幾組任意的數(shù)值不同的電壓（電流）的設(shè)備。

2.2爐前變壓器的設(shè)置

非標(biāo)爐前變設(shè)備規(guī)格明細(xì)如下：調(diào)控信號的輸入以及輸出：4-20mA、0-10mA、,0-5V、0-10V、1-5V、2-10V、PWM等相同信號輸入，輸入阻抗：120Ω（4-20mA輸入方式時）負(fù)載額定電壓范圍：240V、360V、420V、640V、1180V。降溫方法：10A~30A自動冷卻，50-1200A風(fēng)能冷卻，1000A-3000A風(fēng)吹冷卻、自動冷卻。掌控方法：調(diào)壓移相和過零周波調(diào)功一體化技術(shù)，可實現(xiàn)平衡電流、平衡電壓、平衡電功率等閉環(huán)調(diào)控以及雙閉環(huán)三相整流直流電源。

3總結(jié)

隨著研究的的不斷發(fā)現(xiàn)和新的進(jìn)展，石英拉管設(shè)備和其他大部分相同類型設(shè)備的不同之處在于對系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性提出了很高的要求。普通的石英拉管生產(chǎn)線假設(shè)出現(xiàn)了問題，就可以對系統(tǒng)提出暫停運行的工作要求。然后工作人員進(jìn)行維修和護(hù)理，但是如果是屬于高端的石英產(chǎn)品出現(xiàn)技術(shù)環(huán)節(jié)的故障和失衡，則有可能導(dǎo)致財產(chǎn)損失，然而石英拉管熔爐設(shè)備出現(xiàn)系統(tǒng)上的工作失衡現(xiàn)象，就可能出現(xiàn)坩堝炸裂以及有可能對工作人員的身體健康造成嚴(yán)重的損害。所以石英生產(chǎn)線設(shè)備必須具備非常穩(wěn)定的安全性。石英連熔爐設(shè)備與以往間歇式熔爐設(shè)備相比，具有明顯得進(jìn)步之處和不同之處，最近幾年石英拉管設(shè)備的應(yīng)用一直是國內(nèi)甚至國外同行業(yè)的關(guān)注熱點。然而目前階段國內(nèi)石英行業(yè)對石英熔爐設(shè)備的研究還處于剛開始時間階段。研究連熔爐設(shè)備一直是石英拉管開發(fā)技術(shù)的開發(fā)重點，在未來石英設(shè)備的應(yīng)用及開發(fā)具有較大的實用價值和實踐價值。

參考文獻(xiàn)

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篇2

關(guān)鍵詞:橫移絞車;液壓系統(tǒng);改造設(shè)計

中圖分類號:U615.35 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號:16717953(2009)04001406

The Research and Design of Across-Move Winch Hydraulic System on Dredge Boat

CAO Fu,LI Hao,LUO Chengjun,DENG Kui,WANG Min

(Changjiang Yichang Waterway Engineering Breau Yichang Hubei 443000,China)

Abstract: The function of dredger across-move winch is to dig wide when the dredger finished left to right waver in the construction. It divided into two systems: left and right and distributed in a symmetry position of the head-ship. It called left across-move and right across-move.After the analyses and research of across-move winch electric control system changed into hydraulic system, this text points out the design scheme of hydraulic system. And make certain the system pressure and flux with the basic of hydraulic system elements drawing. Then do some parameter calculation with the hydraulic components and supply the standards of choosing style principle for supplying the reference of hydraulic winch's design and produce, and eliminating the fault when using.

Key words: cross-move winch;hydraulic system;transformation design

絞吸式挖泥船是借助于絞刀和泥泵在水下挖掘泥砂的挖泥船。在挖泥作業(yè)中,它利用絞刀將淤泥砂土挖松,同時,泥泵通過吸、排泥管把泥砂和水一道吸入并輸送至岸上[1]。它可以對水下作業(yè)面進(jìn)行挖深與平整,或者自水下取土在岸邊吹填成新的田地。因此,在建港、開挖航道、擴大陸地與造田等工程中,它是一種常用的工程船舶。

1 課題研究的對象及依據(jù)

1.1 原控制方式缺點

筆者所在單位的400 m3/h絞吸式挖泥船始建于上世紀(jì)80年代初期,其上裝有橫移及鋼樁絞車共4臺,這些絞車的控制方式為DFD-F-D系統(tǒng)[2],在使用過程中,我們發(fā)現(xiàn)該控制方式有如下缺點:

1)體積和重量較大;

2)因用電氣實現(xiàn)無級調(diào)速特性,所以負(fù)載特性復(fù)雜、龐大;

3)通過改變截止電壓達(dá)到調(diào)速的目的,在起動和變速時均產(chǎn)生沖擊,起動頻繁,成為造成機械和電氣故障的原因;

4)為了達(dá)到硬特性并有堵轉(zhuǎn)工作點,采用電壓截止負(fù)反饋和電流負(fù)反饋控制;

5)該控制系統(tǒng)能耗高,噪音大,電氣觸點多,故障率高;

6)許多元器件已經(jīng)淘汰,維護(hù)不便。

從而導(dǎo)致工效低,成本高,難以適應(yīng)疏浚行業(yè)市場競爭的需要。為改變這種狀況,決定對原有的絞車電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。

1.2 主要研究內(nèi)容

主要研究內(nèi)容包括:

1)對現(xiàn)有橫移絞車的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行研究,從而選擇一種新的合適的控制方式;

2)對選擇的傳動控制方式進(jìn)行總體方案設(shè)計;

3)橫移絞車系統(tǒng)主參數(shù)計算及其總體布置;

4)結(jié)構(gòu)設(shè)計及元器件選擇。

2 方案設(shè)計

根據(jù)上述分析及其他施工單位的經(jīng)驗,液壓絞車具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、起動平穩(wěn)、調(diào)速方便和安全可靠等一系列優(yōu)點,近年來得到了迅速發(fā)展[3]。為了適應(yīng)市場的要求,我局?jǐn)M對現(xiàn)有400 m3/h絞吸式挖泥船進(jìn)行下列改造:采取加長絞刀架、增設(shè)水下泥泵、用液壓橫移絞車代替電動橫移絞車等措施,以達(dá)到增加挖深、增加排距、提高生產(chǎn)效率的目的。

我們計劃對《400 m3/h絞吸式挖泥船橫移絞車電氣控制系統(tǒng)技術(shù)改造》項目實施路線進(jìn)行初步方案設(shè)計:取消原來的K-F-D動力及控制系統(tǒng),用液壓馬達(dá)取代原橫移絞車的電動機,輔以可編程控制系統(tǒng)對改進(jìn)后的液壓橫移絞車進(jìn)行方向、速度及拉力等進(jìn)行操作控制[4]。

液壓拖動方式和電力拖動方式的性能比較見表1。

尺寸與重量功率相同時體積約為1/2,重量小1/2。尤其在需要低速高轉(zhuǎn)矩的絞車時,因采用了大轉(zhuǎn)矩馬達(dá),絞車的體積和重量都大為減小。體積和重量大,需要大型的減速器。

負(fù)荷特性容易實現(xiàn)達(dá)到額定的正反轉(zhuǎn)的無級變速。加減速性能好。在停車時也能保持一定的制動力矩。因用以電氣實現(xiàn)無級調(diào)速的特性,所以較復(fù)雜。如采用直流制動方式,則價格昂貴、效率也低。

起動特性起動平穩(wěn),變速靈活。在起動和變速時均產(chǎn)生沖擊,起動頻繁,成為造成機械和電氣故障的原因。

操作特性操作簡單、靈活,容易實現(xiàn)集中控制和遠(yuǎn)距離控制自動控制和遠(yuǎn)距離控制較復(fù)雜,價格昂貴。

維護(hù)安裝時若清理好管路,則具有半永久性,不需經(jīng)常維修,裝卸也容易。電路復(fù)雜、接點多而易損壞和磨損,在潮濕的地方,尤其需要加強管理。裝卸費時間。

其他管路裝配較電氣線路難度大些。電氣線路的配線方便。

3 橫移絞車液壓系統(tǒng)設(shè)計計算

3.1 設(shè)計要求

1)功能要求:

橫移絞車產(chǎn)生正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn),對橫移纜起收放作用。當(dāng)要使挖泥船向一側(cè)擺動時,收緊該側(cè)的橫移纜,放松另一側(cè)的纜繩;反之亦然。施工中使絞吸式挖泥船完成左右擺動的挖寬目的[5]。

2)使用性能要求:

①滾筒負(fù)載:滾筒最外層鋼絲繩最大拉力180kN;②滾筒速度:滾筒最內(nèi)層鋼絲繩最大收、放線速度24m/min左右,該速度可無級變速;③滾筒恒張力:絞車具有1~18 kN的恒張力功能,可在該范圍內(nèi)任意設(shè)定噸位;④滾筒直徑:Φ900mm;⑤絞車設(shè)計使用的鋼絲繩直徑:Φ36mm;

3)工況適應(yīng)性要求:

用于航道疏浚工程施工。

4)宜人性要求:

采用現(xiàn)場操控方式作業(yè)。絞車設(shè)計裝有緊急放纜動力裝置;當(dāng)發(fā)動機不能工作時,操作人員可以通過緊急放纜動力裝置脫開絞車制動器,利用外負(fù)載將纜繩放出[6]。

3.2 橫移絞車液壓系統(tǒng)主要參數(shù)設(shè)計計算

3.2.1 載荷的組成和計算

液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)是壓力和流量,它們是涉及液壓系統(tǒng),選擇液壓元件的主要依據(jù),壓力決定于外載荷。流量取決于液壓執(zhí)行元件的運動形式、速度和結(jié)構(gòu)尺寸。對于橫移絞車,其動力執(zhí)行元件為液壓馬達(dá)。

1)滾筒工作載荷力矩Tg

由設(shè)計參數(shù)知:

最大負(fù)載為:180KN;

卷筒直徑為:Ф900mm。

則液壓卷筒的阻力矩為:

Tg=F•R=180×450=81000N•m。

2)滾筒軸頸摩擦力矩Tf

Tf=μG•r=3600 N•m。

式中:G――旋轉(zhuǎn)部件施加于軸頸上的徑向力(N);

μ――摩擦系數(shù),參考文獻(xiàn)[7]表23.4-1選擇μ=0.01;

r――旋轉(zhuǎn)軸的半徑,在這里保守估計,取r=200mm。

由于滾筒的轉(zhuǎn)動速度較慢,故慣性力矩Ta忽略不計。

則系統(tǒng)的總力矩為:TW= Tg+Tf=84600 N•m。

已知開式齒輪傳動比為:i=6.35;

則液壓馬達(dá)需要的轉(zhuǎn)矩為:TW'= TW/i= 84600/6.35=13322.8 N•m。

計算液壓馬達(dá)載荷轉(zhuǎn)矩T'時,還要考慮液壓馬達(dá)的機械效率ηm(一般ηm=0.90~0.99,這里取ηm=0.95)

T'= TW'/ηm=14024 N•m

本系統(tǒng)擬采用兩個馬達(dá)給一個橫移絞車提供動力。

則每個馬達(dá)需要轉(zhuǎn)矩為:T= T'/2=7012 N•m

3.2.2 初選液壓系統(tǒng)工作壓力

壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設(shè)備類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟條件及元件供應(yīng)情況等的限制。一般來說,對于固定的尺寸不太受限的設(shè)備,壓力可以選低一些,行走機械設(shè)備壓力要選得高一些。

橫移液壓絞車屬于中小型液壓機,載荷最大時為啟動工況,此時,高壓油由兩臺液壓馬達(dá)提供,具體選擇工作壓力為Δp=16MPa[7]。

3.2.3 液壓馬達(dá)的排量

液壓馬達(dá)是雙向旋轉(zhuǎn)的,其回油直接回油箱,視其出口壓力為零,液壓馬達(dá)的排量為:

V=2πTΔp=2×3.14×701216×106=2.752×10-3m3/r=2.752L/r

3.2.4 液壓馬達(dá)所需流量

液壓馬達(dá)所需流量為:qv=Vnm

式中:V――液壓馬達(dá)排量(m3/r);

nm――液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速(r/s),后面根據(jù)選定的具體液壓馬達(dá)計算

3.3 制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖

3.3.1 制定基本方案

1)執(zhí)行機構(gòu)的確定

絞車動作主要是收攬、放纜、聯(lián)合作業(yè)三種動作方式,從而完成左橫移、右橫移、橫移聯(lián)動等動作。液壓絞車主要運動形式為轉(zhuǎn)動,選擇液壓馬達(dá)。由于系統(tǒng)要求正反轉(zhuǎn),故選擇正反轉(zhuǎn)形式液壓馬達(dá)。

2)各基本回路的確定

左右橫移絞車各由兩臺液壓馬達(dá)經(jīng)一級齒輪減速傳動。在移錨時,可以使用各自的“單獨操縱”開關(guān)進(jìn)行收攬或者放纜的操作;在挖泥作業(yè)中,則使用“聯(lián)合操縱”開關(guān)進(jìn)行左向或右向擺動的操縱。此系統(tǒng)采用兩級容積式調(diào)速及分流調(diào)速的恒扭矩驅(qū)動特性,對于突發(fā)事故,采用了一個應(yīng)急系統(tǒng)回路,以保證絞車操作的安全性。它包括以下幾種回路(如圖1):

3.3.2 擬定液壓系統(tǒng)圖

液壓執(zhí)行元件以及各基本回路確定之后,把它們有機地組合在一起。去掉多余的元件,考慮動作順序的要求,回路結(jié)合處串聯(lián)單向順序閥。再加上其它一些輔助元件便構(gòu)成了下圖所示液壓系統(tǒng)圖2。其對應(yīng)的電磁鐵動作循環(huán)方式見表2。

動作舉例說明:

收攬――假定需要單獨使用右移橫移絞車作慢速收進(jìn)右橫移纜車時,則應(yīng)將其操縱開關(guān)右橫移-收攬位置,于是電磁線圈31和33勵磁,與其相聯(lián)的插裝閥開始工作,油泵開始為負(fù)載系統(tǒng)供油,液壓油進(jìn)入橫移絞車馬達(dá),使按收攬方向驅(qū)動絞車,回油則直接接油箱。與此同時,左橫移絞車馬達(dá)與低壓的回油連通而呈浮動狀態(tài),從而慢慢放纜。

若單獨使用左橫移絞車作快速收進(jìn)左纜,其操縱開關(guān)左橫移-收攬位置,于是電磁線圈30和31勵磁,與其相聯(lián)的插裝閥開始工作,油泵開始為負(fù)載系統(tǒng)供油,液壓油進(jìn)入橫移絞車馬達(dá),使按收攬方向驅(qū)動絞車,回油則直接接油箱。與此同時,右橫移絞車呈浮動狀態(tài)。

放纜――纜索的放出有主動和被動兩種情況,這里只介紹前者。假定使用左橫移絞車單獨操縱開關(guān)使之放出,操縱開關(guān)左橫移――放攬位置,則電磁線圈29和32勵磁。其中29勵磁則與之相應(yīng)的溢流閥恢復(fù)其溢流功能,32勵磁,與之相應(yīng)的插裝閥工作,于是,系統(tǒng)壓力油進(jìn)入左橫移絞車馬達(dá),并使之按放纜方向驅(qū)動絞車。

聯(lián)合作業(yè)(左向或右向擺動)――在挖泥作業(yè)中,使用聯(lián)合操縱開關(guān),可以使絞車及船首繞定位樁作左向或右向擺動。在右向擺動時,右橫移絞車收攬,左纜因其絞車處于浮動狀態(tài)而被外力拖出去。左向擺動的情形則與此相反。

假定需要絞車作右向擺動,其過程將開始與線圈30、31和34勵磁,隨后,右移橫移絞車進(jìn)入收攬狀態(tài),詳細(xì)的情況跟前述的右移絞車單獨收攬并無區(qū)別。此時,左移橫移絞車?yán)|繩逐漸被張緊,從而實現(xiàn)聯(lián)合作業(yè)。

應(yīng)急――液壓裝置的應(yīng)急系統(tǒng)如圖3所示。應(yīng)急泵驅(qū)動的操作如下:

1)啟動輔助柴油機;

2)將液壓絞車的操縱開關(guān)置于所需的操縱位置;

3)將“應(yīng)急泵操縱”置于“ON”,線圈S7和S8勵磁,S7 勵磁,則與之相應(yīng)的溢流閥恢復(fù)其職能,S8勵磁則應(yīng)急支路接通,開始想橫移絞車供油,使它按照操縱開關(guān)所在的位置運轉(zhuǎn);

4)應(yīng)急泵不再使用時,勿忘將其操縱開關(guān)置于“OFF”。

3.4 液壓元件的選擇

3.4.1 液壓泵的選擇

1)液壓泵工作壓力的確定:

ppp1+∑Δp=16+1.6=17.6Mpa

式中: p1是液壓執(zhí)行元件的最高工作壓力,對于本系統(tǒng),最高壓力為p1=16MPa。

∑Δp是泵到執(zhí)行元件間總的管路損失,假設(shè)能量損失為10%,則,

∑Δp=16×10%=1.6MPa。

考慮其它因素,取液壓泵系統(tǒng)壓力18MPa。

3.4.2 液壓閥及其它液壓附件的選擇

選擇液壓閥的主要依據(jù)是根據(jù)閥的工作壓力和通過閥的流量。本系統(tǒng)的工作壓力在7MPa左右,所以液壓閥均選中高壓閥組。所選閥及液壓附件的規(guī)格型號見表3。

3.4.3 液壓馬達(dá)的選擇

在4.3.3中已求得所需液壓馬達(dá)的排量為2.752L/r,正常工作時,輸出轉(zhuǎn)矩為7012N•m,系統(tǒng)工作壓力為16MPa。

選江蘇恒威機械制造有限公司生產(chǎn)的CLJM型液壓馬達(dá),型號為CLJM-F3.15 。

理論排量為3.142L/r>2.752L/r;

額定轉(zhuǎn)速為100r/min,則由4.3.4,液壓馬達(dá)所需流量為

qv=Vnm=3.142×100=314.2 L/min(符合要求);

額定壓力為20MPa>16MPa;

最高轉(zhuǎn)矩為9231N•m>7012N.m。

綜上可知,所選液壓馬達(dá)滿足設(shè)計要求。

3.4.4 油管內(nèi)徑計算

本系統(tǒng)管路較為復(fù)雜,取其主要幾條管路,按式:d=4qvπv計算,有關(guān)參數(shù)及計算結(jié)果見圖2橫移絞車液壓系統(tǒng)圖。

4 結(jié)論

歸納起來,液壓絞車具有操作容易;能根據(jù)負(fù)荷的大小進(jìn)行無級調(diào)速;基礎(chǔ)費、施工安裝費和維修費等都比原來的絞車小;使用范圍廣等優(yōu)點。

通過此次對400m3h絞吸式挖泥船橫移絞車電氣控制系統(tǒng)技術(shù)改造研究,用液壓控制方式代替原有的電氣控制方式,改變了原有的電氣控制方式,克服了原系統(tǒng)能耗高,噪音大,電氣觸點多,故障率高,許多元器件已淘汰,維護(hù)困難的缺點。

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關(guān)鍵詞：實訓(xùn)課程；分層次；模塊化

作者簡介：李自成（1970-），男，四川資陽人，成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院自動化系，副教授。（四川?樂山?614000）

中圖分類號：G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）20-0086-02

電氣工程及其自動化專業(yè)在電氣信息領(lǐng)域起著十分重要的作用，主要研究電能的產(chǎn)生、傳輸、轉(zhuǎn)換、控制、儲存和利用，同時有關(guān)電能的轉(zhuǎn)換及使用的控制在該專業(yè)所占的地位也日益重要。[1，2]它和人們的日常生活及工業(yè)生產(chǎn)聯(lián)系越來越緊密，因而發(fā)展迅速，已經(jīng)成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，并成為很多高校的一門重要學(xué)科。而成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院在2005年成立了電氣工程及其自動化專業(yè)，在專業(yè)發(fā)展過程中注重實踐課程體系的建立。為了適應(yīng)當(dāng)今社會關(guān)于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求，加強學(xué)生的動手能力和實踐技能，突出工程能力和工程素質(zhì)的培養(yǎng)，結(jié)合電氣工程及其自動化專業(yè)的人才培養(yǎng)方案制訂了電氣專業(yè)工程訓(xùn)練教學(xué)計劃，形成了科學(xué)的電氣工程實訓(xùn)課程體系。體系以培養(yǎng)學(xué)生在電機及其電力拖動技術(shù)、電力電子與電氣傳動技術(shù)、電氣控制技術(shù)、電力系統(tǒng)自動化技術(shù)等方面的工程技能為基本目標(biāo)，旨在提升學(xué)生在電氣領(lǐng)域的知識應(yīng)用水平和綜合創(chuàng)新能力，構(gòu)建起理論知識學(xué)習(xí)與實際技能訓(xùn)練、單項能力培養(yǎng)與綜合素質(zhì)提升之間的橋梁。

一、課程目標(biāo)定位

課程體系反映了應(yīng)用型本科對知識能力方面的要求。應(yīng)用型本科同一般普通本科的培養(yǎng)體系是平行的，相比具有鮮明的技術(shù)應(yīng)用性特征。[3]在培養(yǎng)規(guī)格上，應(yīng)用本科培養(yǎng)的不是學(xué)科型、學(xué)術(shù)型、研究型人才，而是培養(yǎng)適應(yīng)生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線需要的高等技術(shù)應(yīng)用型人才；在培養(yǎng)模式上，應(yīng)用本科以適應(yīng)社會需要為目標(biāo)，以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用能力為主線設(shè)計學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)和培養(yǎng)方案，以“應(yīng)用”為主旨和特征構(gòu)建課程、教學(xué)內(nèi)容體系，重視學(xué)生技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)?；趹?yīng)用型本科的性質(zhì)，為了加強對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，使學(xué)生盡快掌握本專業(yè)領(lǐng)域的技能，因此整個體系強調(diào)建立一個系統(tǒng)化的實訓(xùn)過程，通過實訓(xùn)，學(xué)生應(yīng)該具備以下技能：

掌握電機和電力拖動技術(shù)，熟悉變壓器、直流電機、交流電機的結(jié)構(gòu)，通過實訓(xùn)熟悉電機運行原理和調(diào)速原理。

掌握電力電子與電氣傳動技術(shù)，熟悉各種電力電子器件的應(yīng)用，能正確使用變頻器，并能初步進(jìn)行電機調(diào)速電路的設(shè)計和調(diào)試。

掌握電力系統(tǒng)自動化技術(shù)，通過實訓(xùn)熟悉繼電保護(hù)基本原理，利用MATLAB進(jìn)行潮流計算，并能進(jìn)行初步的短路分析。

熟練掌握工廠電氣控制、電氣設(shè)計軟件等開發(fā)平臺和應(yīng)用技術(shù)，能夠進(jìn)行系統(tǒng)控制程序設(shè)計或者利用軟件進(jìn)行電路的設(shè)計。

掌握電氣系統(tǒng)或者控制程序的調(diào)試方法，能通過實際操作較好地判斷出電氣系統(tǒng)或者控制程序的缺陷，并進(jìn)行改進(jìn)。

為了節(jié)約成本，加快開發(fā)過程，能夠用仿真軟件對電路進(jìn)行仿真，熟練使用各種仿真軟件，包括Protel DXP等。

能熟練使用各種檢測工具，具備對低壓電器的認(rèn)知和感性認(rèn)識，熟悉每種低壓電氣的正確用法，能進(jìn)行初步的設(shè)計，選擇出滿足要求的電器。

二、課程體系的構(gòu)成原則

實訓(xùn)基于各課程各章節(jié)內(nèi)容或者課程之間聯(lián)系，以實訓(xùn)項目為主體和載體，以程序或者電路系統(tǒng)設(shè)計作為驅(qū)動，實現(xiàn)知識、技術(shù)、能力和素質(zhì)的全面提高。以實訓(xùn)課程體系作為實訓(xùn)目標(biāo)的基礎(chǔ)，制訂完善的實訓(xùn)計劃體系，同時堅持了以下原則：

以就業(yè)實際需求為導(dǎo)向，以能力培養(yǎng)為核心，以學(xué)生適應(yīng)就業(yè)崗位為目標(biāo)，以崗位技能為重點，兼顧長遠(yuǎn)發(fā)展。

注重知識、技術(shù)、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，使學(xué)生通過實訓(xùn)既鞏固了所學(xué)的知識和技術(shù)又提高了應(yīng)用知識、技術(shù)的能力，使素質(zhì)得到升華。

以實踐能力和工程訓(xùn)練為重點，突出技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)，強調(diào)在應(yīng)用中創(chuàng)新，通過解決問題綜合運用所學(xué)的知識。

課程體系體現(xiàn)了開放性、靈活性，及時反映了新能源技術(shù)的發(fā)展以及新技術(shù)的應(yīng)用。

課程體系與人才培養(yǎng)方案的課程體系銜接，分別針對電氣技術(shù)、電力系統(tǒng)自動化、電力電子等方向設(shè)立實訓(xùn)課程。

三、分層次模塊化實訓(xùn)教學(xué)體系的設(shè)立

電氣工程及其自動化專業(yè)主要是研究電能應(yīng)用的專業(yè)。近幾十年來，有關(guān)電能的轉(zhuǎn)換、控制在該專業(yè)所占的地位日益重要，專業(yè)名稱中的“及其自動化”反映了科學(xué)技術(shù)的這種發(fā)展和變化。電氣工程及其自動化專業(yè)的專業(yè)范圍主要包括電工基礎(chǔ)理論、電氣裝備制造和應(yīng)用、電力系統(tǒng)運行和控制三個部分。[4，5]因此實訓(xùn)課程的設(shè)立也應(yīng)該反映這些專業(yè)范圍。首先，電工理論是電氣工程的基礎(chǔ)，主要包括電路理論和電磁場理論。這些理論是物理學(xué)中電學(xué)和磁學(xué)的發(fā)展、延伸。而電子技術(shù)、計算機硬件技術(shù)等可以看成是由電工理論的不斷發(fā)展而誕生，電工理論是它們的重要基礎(chǔ)。電氣裝備制造主要包括發(fā)電機、電動機、變壓器等電機設(shè)備的制造，也包括開關(guān)、用電設(shè)備等電器與電氣設(shè)備的制造，還包括電力電子設(shè)備的制造、各種電氣控制裝置、電子控制裝置的制造以及電工材料、電氣絕緣等內(nèi)容。電氣裝備的應(yīng)用則是指上述設(shè)備和裝置的應(yīng)用。電力系統(tǒng)主要指電力網(wǎng)的運行和控制、電氣自動化等內(nèi)容。制造和運行不可能截然分開，電氣設(shè)備在制造時必須考慮其運行，如電力系統(tǒng)由各種電氣設(shè)備組成，其良好的運行必然要依靠良好的設(shè)備。

針對專業(yè)范圍，電氣工程及其自動化專業(yè)工程訓(xùn)練在學(xué)院工程訓(xùn)練中心進(jìn)行。訓(xùn)練內(nèi)容劃分為工程認(rèn)知訓(xùn)練、專業(yè)技能訓(xùn)練和綜合創(chuàng)新訓(xùn)練三個層次。由于我院從專業(yè)建立初期就注重實驗室的建設(shè)。目前訓(xùn)練條件優(yōu)良，已建有電氣技術(shù)實訓(xùn)室、電機及拖動實驗室、電力自動化及繼電保護(hù)實驗室、電力電子及傳動控制實驗室等專業(yè)實驗室。同時，學(xué)院工程訓(xùn)練中心為進(jìn)一步提升學(xué)生在電氣工程領(lǐng)域的綜合創(chuàng)新能力，建設(shè)了數(shù)控加工中心、基于先進(jìn)控制技術(shù)的運動控制實驗室和柔性制造中心，突出真實的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境，突出強化學(xué)生在系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)開發(fā)等方面的工程訓(xùn)練，有利于高水平應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

我院電氣工程及其自動化專業(yè)課程體系設(shè)立了三個方向：電氣技術(shù)方向、電力電子技術(shù)方向、電力系統(tǒng)及其自動化。針對不同方向和實訓(xùn)層次設(shè)立不同的課程。如圖1所示。

首先，工程認(rèn)知訓(xùn)練是電氣工程及其自動化專業(yè)整個教學(xué)過程中一個重要的實踐性環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)包括生產(chǎn)實習(xí)等內(nèi)容，使學(xué)生在生產(chǎn)實際或者科研中驗證從課本上學(xué)到的理論知識，加深對知識的理解和認(rèn)識，從而鞏固所學(xué)知識并體會知識的應(yīng)用價值；培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)的理論知識去觀察、解釋并進(jìn)一步嘗試解決生產(chǎn)實際或者科研過程中發(fā)生的問題，提高分析問題與解決問題的能力；使學(xué)生了解企業(yè)的生產(chǎn)工序、工藝流程、管理制度，從而獲得與本專業(yè)有關(guān)的實際生產(chǎn)知識，并擴大專業(yè)知識面；培養(yǎng)學(xué)生從事技術(shù)專題調(diào)查、搜集資料和進(jìn)行研究的能力，并為即將進(jìn)行的畢業(yè)設(shè)計和論文打下良好的基礎(chǔ)。其后是專業(yè)技能訓(xùn)練，針對專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域設(shè)置模塊，包括電機、電力電子技術(shù)、電力系統(tǒng)自動化、電氣傳動自動控制系統(tǒng)、PLC、電氣CAD等。而學(xué)生專業(yè)技能是一個復(fù)雜的技能系統(tǒng)，諸多技能之間既相互關(guān)聯(lián)又相互影響，其訓(xùn)練途徑及實施辦法亦多種多樣，同時必須具備整體性、科學(xué)性和互動性。因此，專業(yè)技能訓(xùn)練方案的制訂，內(nèi)容上密切結(jié)合學(xué)科和緊扣本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，與專業(yè)培養(yǎng)方案一致，注重能力的提高和知識的應(yīng)用，注重開放性和拓展學(xué)生的思維空間構(gòu)建與理論教學(xué)相輔相成、以能力培養(yǎng)為主線的技能訓(xùn)練方案，為專業(yè)培養(yǎng)方案的貫徹執(zhí)行服務(wù)，以適應(yīng)教育教學(xué)改革發(fā)展的需要，全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。最后是綜合創(chuàng)新訓(xùn)練，為實現(xiàn)個性化培養(yǎng)提供先進(jìn)的創(chuàng)新設(shè)計、制作的環(huán)境與條件。通過綜合創(chuàng)新訓(xùn)練為學(xué)生創(chuàng)造一個能培養(yǎng)興趣、產(chǎn)生好奇心的環(huán)境，使他們在這里自己動手創(chuàng)新制作、激發(fā)創(chuàng)造力。以創(chuàng)新思維和創(chuàng)新制作能力的訓(xùn)練為核心，充分發(fā)揮學(xué)生的自主能力和綜合運用所學(xué)知識的能力，培養(yǎng)更多高素質(zhì)、復(fù)合型、應(yīng)用型人才。綜合創(chuàng)新訓(xùn)練不但能夠培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，增強學(xué)生的工程實踐能力，而且還有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新思維，起著其他課程不能替代的作用。

整個課程體系對應(yīng)于工程素質(zhì)訓(xùn)練、金工實習(xí)、電機及拖動技術(shù)實訓(xùn)、控制理論和控制系統(tǒng)實訓(xùn)、PLC與變頻器應(yīng)用技術(shù)實訓(xùn)、單片機技術(shù)工程訓(xùn)練、CAD實訓(xùn)、電力系統(tǒng)自動化實訓(xùn)、電力電子與電氣傳動實訓(xùn)、自控系統(tǒng)綜合實習(xí)、調(diào)速系統(tǒng)綜合設(shè)計、供配電系統(tǒng)綜合設(shè)計等實訓(xùn)。同時為了突出應(yīng)用型本科的特點，增加了“Protel DXP實用教程”和“電氣工程CAD”與實訓(xùn)環(huán)節(jié)聯(lián)系緊密的課程。實訓(xùn)課內(nèi)容如表1所示。

通過該課程體系使學(xué)生能夠初步了解機電工程的基本研究領(lǐng)域，具備電氣基本操作技能，掌握電機及拖動系統(tǒng)的類型、組成和控制方法，掌握控制理論及自動控制系統(tǒng)的組成，具備對一般機電控制系統(tǒng)的安裝、分析和維護(hù)技能，掌握常用電力電子器件的特性，并能根據(jù)要求設(shè)計出實用電路，掌握可編程控制器和變頻器的使用方法，具有一定的電氣控制系統(tǒng)開發(fā)能力，在本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)具備一定的科學(xué)研究、科技開發(fā)和組織管理能力，具有較強的工作適應(yīng)能力。

四、結(jié)論

電氣工程及其自動化專業(yè)自2005年在成都理工大學(xué)成立以來，針對本學(xué)校學(xué)生的入學(xué)基礎(chǔ)和就業(yè)的實際情況對實踐方面的教學(xué)課程體系不斷調(diào)整，增加了“Protel DXP實用教程”和“電氣工程CAD”與實訓(xùn)環(huán)節(jié)聯(lián)系緊密的課程，增加了綜合創(chuàng)新訓(xùn)練課程，已經(jīng)形成了完整、科學(xué)的實訓(xùn)體系。從目前的實際運行情況來看，通過實訓(xùn)，學(xué)生的就業(yè)率得到提高，同時學(xué)生到企業(yè)后熟悉崗位的時間縮短，得到了用人單位的好評。

參考文獻(xiàn)：

[1]賈文超.電氣工程導(dǎo)論[M].西安:電子科技大學(xué)出版社,2007.

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[3]錢國英,徐立清,應(yīng)雄.高等教育轉(zhuǎn)型與應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)[M].杭州:浙江大學(xué)出版社,2007.

篇4

【關(guān)鍵詞】機類專業(yè)；自動化；考核方式；改革

0 引言

課程考核是教學(xué)管理過程和課程開展的一個重要環(huán)節(jié)，也是評價教學(xué)、檢驗教學(xué)目標(biāo)達(dá)到的程度和改進(jìn)教學(xué)的重要依據(jù)[1]。

傳統(tǒng)的課程考核形式以筆試為主，通常是閉卷答題，部分課程也可使用開卷形式。

以北京聯(lián)合大學(xué)機械工程及自動化本科專業(yè)為例，自動化控制方向的課程主要包括電氣控制與PLC、工業(yè)自動化技術(shù)及工程技術(shù)應(yīng)用等課程，這些課程均為實踐性很強的課程。這些課程的教學(xué)最初采用傳統(tǒng)式考核方式，學(xué)生通常為應(yīng)付考試，經(jīng)常死記硬背，考前突擊，考后所能掌握的知識所剩無幾；考核內(nèi)容受考核形式限制，容易偏重理論，高分低能的學(xué)生大有人在，因此不能反映學(xué)生的真實水平；同時，考核角度缺乏全面性，大部分缺少工程意識。

目前，各高等教育學(xué)校意識到考核改革的必要性，陸續(xù)出現(xiàn)了半閉卷考試、開卷考試、上機考試、撰寫論文、筆試與實驗報告相結(jié)合[2]、答辯等形式。這些考試形式，各有利弊，具體選擇哪種考試形式，關(guān)鍵是根據(jù)課程特點來決定。

1 考核改革方法

為了尋找適合北京聯(lián)合大學(xué)機械工程及自動化專業(yè)應(yīng)用性本科學(xué)生在自動化控制方向?qū)I(yè)課程的考核方式，克服以往傳統(tǒng)閉卷考核方式的弊端，以學(xué)生為中心[3]，培養(yǎng)真正適應(yīng)社會發(fā)展的工程創(chuàng)新人才，近年來，本教學(xué)團(tuán)隊不斷地對機類自動化控制方向的三門課程（《電氣控制與PLC》、《工業(yè)自動化技術(shù)》和《工程技術(shù)應(yīng)用》）進(jìn)行了考核方式的改革，改革以學(xué)生為中心，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性為目的，以培養(yǎng)機類行業(yè)應(yīng)用和創(chuàng)新型自動化人才為目標(biāo)進(jìn)行展開。具體采取以下措施。

（1）為避免與工程實際脫節(jié)，通過調(diào)研和企業(yè)實踐的方式，了解相關(guān)的實際工程項目內(nèi)容，確定考核的素材。

（2）根據(jù)教學(xué)大綱的要求和工程實際，設(shè)計考核項目庫，所設(shè)計的項目具有層次分明和系統(tǒng)性的特點，以便于適合不同程度的學(xué)生。

（3）開放實驗室，充分利用現(xiàn)有實際設(shè)備，提高設(shè)備重復(fù)利用率；同時還為學(xué)生提供各種電路設(shè)計、編程調(diào)試等仿真軟件，方便在實驗室外進(jìn)行仿真調(diào)試項目。所有這些，均為學(xué)生提前進(jìn)行考核項目的設(shè)計和調(diào)試提供有利條件。

（4）根據(jù)應(yīng)用性人才的培養(yǎng)目標(biāo)，制定考核評分標(biāo)準(zhǔn)，不僅注重培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)水平，也注重培養(yǎng)學(xué)生的工程意識，提高學(xué)生靈活應(yīng)用、動手操作、圖紙規(guī)范、文檔整理、團(tuán)隊合作等綜合能力水平。

（5）對考核結(jié)果進(jìn)行橫向和縱向的比較，發(fā)現(xiàn)問題，并將之反饋于下一輪教學(xué)和考核。

2 考核改革實施

對于《電氣控制與PLC 》，包含三部分內(nèi)容：低壓電器及繼電接觸器控制系統(tǒng)、PLC、現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)設(shè)計?？紤]到該課程內(nèi)容多，實踐性強，許多內(nèi)容（如PLC指令）不需要死記硬背，因此將閉卷考試改為上機考試，并對每個學(xué)生增加答辯環(huán)節(jié)，以補充機考所未涉及的知識點?？荚嚂r，每位學(xué)生從項目庫中隨機抽取不同項目，確定I/O分配，繪制接線圖，上機編程并調(diào)試，最后演示功能并上交項目設(shè)計文檔。對于2學(xué)分的課程，由于學(xué)時有限，上機考核的題目稍簡單，分為傳統(tǒng)電氣和PLC 控制兩個小項目進(jìn)行考核。對于3學(xué)分的課程，將學(xué)生按2人一組，從試題庫中挑選相對綜合的項目控制任務(wù)，在課程結(jié)束前兩周按小組發(fā)給學(xué)生，學(xué)生利用課外的時間充分理解控制任務(wù)，并進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試；在考試期間，各組學(xué)生分工進(jìn)行演示、每人進(jìn)行答辯和遞交小組項目報告。

對于《工業(yè)自動化技術(shù)》課程，主要考核學(xué)生對工業(yè)自動化技術(shù)的掌握情況及工程項目設(shè)計理念，如果學(xué)生在課程結(jié)束后自己親自完成一個類似的項目，就可以趁熱打鐵，不僅快速而靈活地掌握本門課程所涉及的技術(shù)，而且對工程項目設(shè)計的理念也固化成形。因此，本門課程采用完全的項目考核。在《工業(yè)自動化技術(shù)》課程開始，介紹完課程內(nèi)容、應(yīng)用場合、現(xiàn)狀及今后的發(fā)展方向后，就將項目考核要求發(fā)給學(xué)生，學(xué)生按小組根據(jù)項目任務(wù)要求自行調(diào)研當(dāng)前的工業(yè)自動化領(lǐng)域的控制實例，并參照課程中所貫穿的飲料罐裝生產(chǎn)線控制項目設(shè)計，選取自己感興趣的自動化控制實例，利用實驗室現(xiàn)有的實驗裝置，進(jìn)行控制系統(tǒng)和上位監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，并應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。在考試期間，對本組設(shè)計的項目進(jìn)行PPT匯報和實際演示，教師對每人進(jìn)行答辯，最后小組遞交項目報告。由于各小組所設(shè)計的項目不同，每組都愿意把自己最好的一面展示給同學(xué)，因此都精心準(zhǔn)備自己項目的內(nèi)容，增加創(chuàng)新點，項目完成的質(zhì)量得到了提高，學(xué)生不僅通過項目考核掌握了專業(yè)知識，更鍛煉了網(wǎng)絡(luò)查新、團(tuán)隊合作、PPT制作和語言表達(dá)等方面的能力。

對于《工程技術(shù)應(yīng)用》，則直接對學(xué)生所設(shè)計的項目進(jìn)行考核?？己朔譃轫椖糠桨冈O(shè)計、項目硬件設(shè)計及施工、項目軟件設(shè)計及調(diào)試、項目上位監(jiān)控設(shè)計及調(diào)試、項目驗收五個階段，每個階段都需要制作PPT進(jìn)行階段進(jìn)度匯報。考核評分包括每一階段的自評、小組互評和教師評價，針對項目的每一階段所完成的內(nèi)容和完成的效果進(jìn)行評價。項目驗收環(huán)節(jié)包含整個項目功能演示、PPT匯報及答辯、項目報告及使用說明等。在這門課程的考核中，由于學(xué)生在前兩門課的考核中發(fā)現(xiàn)自己的不足，在這門課考核的每一階段中，教師通過學(xué)生PPT匯報的環(huán)節(jié)可以及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生不足并進(jìn)行糾正，因此每組學(xué)生在這門課程中專業(yè)技能都得到了快速提高；同時，各組學(xué)生在互相聽取PPT匯報和進(jìn)行項目實施中，互相學(xué)習(xí)，互相促進(jìn)，加深了對專業(yè)的學(xué)習(xí)和喜愛，也激發(fā)了各自潛在的創(chuàng)新能力。

上述課程的考核形式，各組項目獨立，考核時間相對寬松，不僅從各方面真實檢驗了學(xué)生掌握知識的程度及是否達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，還促進(jìn)了學(xué)生在考核的過程中加深對專業(yè)知識的理解，鍛煉了學(xué)生動手能力、團(tuán)隊協(xié)作能力、創(chuàng)新能力、文檔制作能力、語言表達(dá)能力等各方面綜合能力。

3 結(jié)束語

以北京聯(lián)合大學(xué)機電學(xué)院機械工程及自動化專業(yè)《電氣控制與PLC》課程為例，2003-2006年采用閉卷考試，考試的平均成績基本在70分左右。通過調(diào)查問卷，發(fā)現(xiàn)學(xué)生通常采用死記硬背的方式應(yīng)對考試，并不能完全反映學(xué)生的真實水平。

將上述的教學(xué)及考核改革應(yīng)用于實際，經(jīng)過7年的實施，取得了非常好的效果。課堂上，幾乎每一位學(xué)生都參與到教學(xué)的項目中，逐步實現(xiàn)項目任務(wù)；項目引導(dǎo)式教學(xué)方式與工程實際緊密結(jié)合，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，課下答疑的學(xué)生增加，對問題的探討有獨立的見解；每年的課程教學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示，除了個別學(xué)生存在專業(yè)抵觸，95%以上的學(xué)生反映喜歡改革后的教學(xué)方式和考核形式；各個班級的平均考試成績通常都在80分以上，比以前的平均成績高出10分以上；在本科最后一年選擇自動化控制方向的實踐課程和畢業(yè)設(shè)計作為第一志愿的學(xué)生人數(shù)遠(yuǎn)大于計劃人數(shù)，從側(cè)面說明上述改革完全達(dá)到了最終的目的。

目前，自動化控制方向課程的考核項目暫時滿足于使用，但反復(fù)應(yīng)用，學(xué)生不可避免地會出現(xiàn)抄襲現(xiàn)象，導(dǎo)致偷懶的學(xué)生所學(xué)專業(yè)知識及能力培養(yǎng)達(dá)不到課程要求，因此需要每年都進(jìn)行擴展；在改革過程中，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)學(xué)生的文檔功底較差，在其他課程中鍛煉較少，因此可在本方向的課程教學(xué)和考核中進(jìn)行強化。

【參考文獻(xiàn)】

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篇5

關(guān)鍵詞：PLC 可編程序控制器 自動裝料

中圖分類號：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）01-0001-03

1 設(shè)計背景

本設(shè)計取材于某控制系統(tǒng)工程實例。我們依據(jù)火車牽引放礦的工藝，采用超聲波料位檢測，準(zhǔn)確及時反映車廂內(nèi)的礦石裝載情況；配置位置開關(guān)，隨時掌握火車運行速度和位置。在此基礎(chǔ)上設(shè)計了液壓控制系統(tǒng)，用位移傳感器檢測閘門開度，用電液比例閥連續(xù)的按比例的調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)，使閘門開關(guān)速度和開度連續(xù)可調(diào)，為整個系統(tǒng)實現(xiàn)閉環(huán)控制、全自動運行打下了基礎(chǔ)。系統(tǒng)中多采用進(jìn)口元件，滿足工礦條件要求。整個控制系統(tǒng)采用PLC實現(xiàn)放礦工藝的控制（包括供電、檢測、液壓）。

2 工藝流程

整個工藝流程可如圖1所示，利用光電傳感器對礦車位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，并在開始放礦后，根據(jù)火車的運行速度、放礦機與火車的相對位置、放礦機與車廂內(nèi)礦石的相對高度，找出優(yōu)化算法，適時調(diào)整放礦機閘門開度，實現(xiàn)全自動放礦及整個工作循環(huán)。理想狀態(tài)是三臺放礦機同時工作，完成工作循環(huán)。

3 控制方案

在本系統(tǒng)中放礦機共有四扇閘門，在正常工作時只有指狀閘和輔助閘是動作的。輔助閘由電磁閥控制，也就是說只控制其開度，而不控制其開關(guān)閘的速度。指狀閥由比例閥控制，所以既要控制其開度，又要控制開閘的速度。這既是我們系統(tǒng)設(shè)計的難點，也是關(guān)鍵。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，以放礦時火車是否在移動，而設(shè)計了兩種控制方案。簡單的講，一種是“全自動”；另一種是“半自動”。下面對兩種控制方案進(jìn)行介紹。

方案1——全自動。

火車由牽引系統(tǒng)牽引進(jìn)入放礦點后，由牽引系統(tǒng)送信給PLC?；疖嚥煌＼?，改用低速v前進(jìn)，光電開關(guān)檢測到火車后，開始放礦（如圖2所示）。由超聲波物料檢測檢測料位，將信號傳送至PLC，同PLC還要對火車的速度進(jìn)行信號采集，根據(jù)料位的上升速度和火車的速度來決定放礦機的閘門開度?；疖嚱?jīng)過結(jié)束放礦點后，放礦機停止放礦。這種方式的優(yōu)點在于整個過程中火車不停，邊走邊放，效率高。但是控制模型的建立較為復(fù)雜，而且需要大量的傳感器，硬件成本也過高。

方案2——半自動。

依據(jù)實際車廂的長度及相鄰兩節(jié)車廂間的跨度將車廂分為六等份，每一等份與相鄰兩節(jié)車廂間的跨距相同，均為1米。（如圖3所示）由牽引系統(tǒng)將火車火車牽引到達(dá)指定的放礦點后，把“開始放礦”信號送如PLC?；疖囃＼?，然后開始放礦，由超聲波檢測料位，若達(dá)到指定的高度，火車?yán)^續(xù)前進(jìn)一個固定的距離，再停車放礦，重復(fù)前面的步驟，直到把整節(jié)車廂放滿后，放礦機閘門關(guān)閉。這樣邊停邊放。這種方案的優(yōu)點在于，控制簡單有效，便于維護(hù)；缺點在于效率不夠高。

在這兩種方案中，設(shè)計采用了半自動的控制方案，利用料位傳感器和位移傳感器采集來的信號，通過一定的控制算法，實現(xiàn)工藝要求。依據(jù)自動控制原理，畫出其系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，如圖4所示。

4 系統(tǒng)硬件設(shè)計

本控制系統(tǒng)主機設(shè)計，將采用PLC來完成控制，當(dāng)然也可以采用單片機完成。之所以采用PLC來完成該設(shè)計是由于：

（1）PLC更注重于工業(yè)應(yīng)用，對于抗干擾、設(shè)備接口、聯(lián)網(wǎng)、模塊化都有完善的技術(shù)支撐，使用更簡單，可在較惡劣的環(huán)境工作。而單片機雖然技術(shù)含量高，使用靈活但是工作量很大，對于抗干擾、模塊化要求低。單片機更適用于教學(xué)和與開發(fā)消費電子、商業(yè)應(yīng)用電子、玩具、家用等小功率電子及電器設(shè)備。

（2）PLC可以控制大容量的觸點，比如電機，燈光，變頻器。單片機可以說是一個芯片，基本是控制電子、弱電等方面較多，而本系統(tǒng)屬于強電且工作環(huán)境惡劣復(fù)雜。

從圖5中可以看出，PLC是系統(tǒng)硬件的核心。作為控制器，它集信號采集、控制運算和程序執(zhí)行等功能于一身。PLC工作開始從傳感器中讀取料位高度、閘門開度等信號，通過算法計算，向液壓站發(fā)出控制指令，液壓站工作并推動指狀閘和輔助閘，實現(xiàn)了放礦。同時，PLC還通過壓力傳感器和溫度傳感器監(jiān)測液壓站內(nèi)部的壓力與溫度，保證液壓站的可靠運行。

5 系統(tǒng)軟件設(shè)計

在本系統(tǒng)中，有3臺放礦機，考慮到在有些情況下需要手動運行。所以在PLC運行的開始需要進(jìn)行手動模式與自動模式選擇，在自動模式中設(shè)定了六種工作模式，從本質(zhì)上說，六種工作模式就是三臺放礦機不同工作情況的組合，譬如自動模式4是放礦機1和放礦機2同時工作。

在放礦的過程中依據(jù)料位高度的變化，而即使調(diào)整閘門的開度是軟件設(shè)計的核心，設(shè)計中采用的是比例控制。設(shè)料位高度為H，閘門實際位置為L，閘門理想位置為L1，根據(jù)工藝流程的要求，我們可以發(fā)現(xiàn)在L1和H之間有這樣的關(guān)系，即L1H，直線與橫坐標(biāo)的交點到坐標(biāo)（0，0）的這段距離在實際中是放礦機口到車廂頂部的距離，如圖6所示。

我們可以將AD模塊進(jìn)行偏移設(shè)置，使L1和H得關(guān)系變得簡單一些，從而易于控制，如圖7所示。

這是我們假設(shè)當(dāng)H為最大值時（即車廂為空時），閘門應(yīng)為全開位置的一半，這是為了便于控制，謹(jǐn)防出現(xiàn)調(diào)節(jié)失控的現(xiàn)象。依據(jù)這一想法，我們可以認(rèn)為L1和H之間有這樣的關(guān)系：

同時，我們利用位移傳感器可以測得閘門的實際位置L，將實際位置L與理想位置L1做差，會有如下關(guān)系：

L1-L>0，表示理想位置大于實際位置，應(yīng)該開閘

L1-L=0，表示理想位置等于實際位置，應(yīng)該停止不動

L1-L

在結(jié)合電液比例調(diào)節(jié)閥的工作原理，輸入正電壓時開閘，輸入負(fù)電壓時關(guān)閘，輸入為0時停止。并且輸入的正電壓越大，則開閘的速度越快，輸入的負(fù)電壓越大，則關(guān)閘的速度越快。設(shè)輸入電壓為U，那么在U和L1-L只有這樣的關(guān)系：UL1-L，依據(jù)這一想法，我們可以認(rèn)為L1和H之間有這樣的關(guān)系：

根據(jù)等式1與等式2我們可以推導(dǎo)出這樣的結(jié)論：

以軟件分析為基礎(chǔ)，進(jìn)行了軟件編程，依據(jù)工藝流程，將程序分成了主程序、自動程序1、自動程序2、自動程序3、報警程序、手動程序等6個部。

6 結(jié)語

該系統(tǒng)利用PLC、計算機控制技術(shù)、檢測傳感器，采用先進(jìn)控制理論，建立動態(tài)優(yōu)化軟件包，具有嚴(yán)密的閉鎖控制，操作靈活，維護(hù)方便，降低操作工人的勞動強度，有效地提高裝配煤的效率和精度，通過對檢測數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，處理實現(xiàn)生產(chǎn)信息化、管理集中化、控制的可視化，大大提高了煤礦現(xiàn)代化的程度，此外，與國外和國內(nèi)其他礦區(qū)的自動化裝車系統(tǒng)相比，大大減少了一次性投資金額，具有很高的普遍推廣性。

參考文獻(xiàn)

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[2]常曉玲.電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.

篇6

向 楠 安徽國防科技職業(yè)學(xué)院汽車工程系 安徽六安 237011

基金項目：安徽省示范實驗實訓(xùn)中心《汽車技術(shù)實驗實訓(xùn)中心》項目階段性成果，項目編號：2013sxzx042

【文章摘要】

高職學(xué)生實踐能力提升一直以來都是高職專業(yè)人才培養(yǎng)的重中之重， 也是高職教育教學(xué)改革的方向標(biāo)。本文在對實踐能力的涵義、形成機制分析的基礎(chǔ)上，提出了基于電子設(shè)計大賽的學(xué)生主動實踐能力培養(yǎng)模式為高職院校深化實踐教學(xué)改革提供了參考。

【關(guān)鍵詞】

電子設(shè)計大賽；主動實踐能力；實踐教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A 文章編號：

1 實踐能力內(nèi)涵特質(zhì)

學(xué)術(shù)界往往更多強調(diào)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知能力，實踐能力更多地被忽略。國外學(xué)者加德納指出：“智力是在某種社會和文化環(huán)境的價值標(biāo)準(zhǔn)下，個體用以解決自己遇到的真正難題或產(chǎn)生及創(chuàng)造出某種產(chǎn)品所需要的能力?！?，這一對智力概念的理解接近于我們所說的實踐能力，在國內(nèi)，傅維利、劉磊、吳志華等學(xué)者又進(jìn)行了進(jìn)一步的探索，他們認(rèn)為：“實踐能力是個體在生活和工作中解決 實際問題所顯現(xiàn)的綜合性能力，是個體生活、工作所必不可少的；它不是由書本傳授而得到的，而是由生活經(jīng)驗和實踐活動磨練習(xí)得的。”劉磊等人指出：“實踐能力就是對個體解決問題的進(jìn)程及方式上直接起穩(wěn)定的調(diào)節(jié)控制作用的個體生理和心理特征的總和。

在國內(nèi)外學(xué)者研究的基礎(chǔ)上，實踐能力可以理解為使用知識、技能解決現(xiàn)實問題的能力。這種理解可以從以下四個方面進(jìn)行理解：一是它是能力的重要組成；二是它的活動對象包括工作、生活的各個領(lǐng)域；三是它是在實踐中不斷積累形成的； 四是它的基礎(chǔ)是基本知識、技能的掌握， 創(chuàng)新意識和創(chuàng)造精神對實踐能力的提升也很重要。

實踐能力是在日常的工作、生活中通過日積月累的勞動積累形成的，不同職業(yè)形成不同實踐能力。如機床操作員對機床的操作能力、工藝員對零件工藝的設(shè)計能力、管理人員的企業(yè)管理能力等。對于大學(xué)生而言，在沒有職業(yè)活動的條件下，他們實踐能力的形成主要依靠以下幾種方式：

1）將已有知識轉(zhuǎn)化為實際問題的解決技能

高職學(xué)生在專業(yè)知識、技能的學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過專周實訓(xùn)、頂崗實習(xí)等實踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)自己的實際操作能力和面對實際問題的解決能力，久而久之，這種實踐不僅加深了對已有知識的掌握理解程度， 同時也具備了解決現(xiàn)實生產(chǎn)過程中實際問題的方法、步驟，實現(xiàn)了將已有知識轉(zhuǎn)化為實際問題的解決技能。這種能力形成的關(guān)鍵是：實訓(xùn)實習(xí)崗位要與學(xué)習(xí)者的專業(yè)知識應(yīng)用對接，同時有實踐經(jīng)驗豐富的師傅進(jìn)行指導(dǎo)。

2）長期運用，實踐技能更為熟練

實際操作技能，在長期實際運用中， 不斷強化，逐漸達(dá)到熟練。解決實際問題的方法、步驟，在不斷進(jìn)行各種問題的解決中，逐漸形成自己獨有的思維方式和風(fēng)格。這種能力形成的關(guān)鍵是：學(xué)習(xí)者必須自己參與實踐，并能進(jìn)行大量的訓(xùn)練，且實踐經(jīng)驗豐富的師傅能及時得針對學(xué)習(xí)者的錯誤進(jìn)行指導(dǎo)。

3）綜合運用，形成解決綜合問題的能力

在解決單一問題的基礎(chǔ)上，通過對綜合問題解決過程中多種知識、技能、方法等的綜合應(yīng)用，逐步形成綜合問題的解決能力。這種能力形成的關(guān)鍵是：具備綜合問題解決所需的各種知識、技能、方法，且能在實際問題中綜合使用并加以總結(jié)。

學(xué)習(xí)者將已有知識轉(zhuǎn)化為實際問題的解決技能、實踐技能更為熟練、形成解決綜合問題的能力這一過程即為其實際能力的形成過程。在這一過程中學(xué)習(xí)者的主動性就顯得尤為重要。

2 基于電子設(shè)計大賽的學(xué)生主動實踐能力培養(yǎng)

2.1 主動實踐能力的涵義

學(xué)習(xí)者在教師制定的實踐要求、步驟等規(guī)定框架下，按要求完成具體的實踐任務(wù)，這種實踐能力的形成往往被稱為被動實踐，這種實踐只是對現(xiàn)有知識的一種掌握。這種實踐學(xué)習(xí)者是在被動的狀態(tài)下完成既定任務(wù)，往往缺乏對解決問題所需知識的主動理解、思考，當(dāng)問題發(fā)生變化時往往又手足無措。要改變這一現(xiàn)狀，關(guān)鍵是解決問題的方法、步驟必須有學(xué)習(xí)者自身通過思考，結(jié)合已有知識、技能去完成某一工作任務(wù)，這種實踐往往被稱之為主動實踐。 建構(gòu)主義的觀點是：知識是學(xué)習(xí)者在特定的工作任務(wù)或工作情境中, 在教師或師傅的指導(dǎo)幫助下，通過主動學(xué)習(xí)和查閱資料，采用意義建構(gòu)獲取。建構(gòu)主義教學(xué)理論對學(xué)習(xí)環(huán)境在知識掌握中的作用特別重視， 它的觀點是學(xué)習(xí)環(huán)境的四大要素“情景”、“協(xié)作”、“會話”和“意義建構(gòu)”對于知識的學(xué)習(xí)和掌握尤為重要。這一理論與主動實踐能力對學(xué)習(xí)者的要求不謀而合。重視學(xué)生的主動性和參與性這一建構(gòu)主義的思想，也為學(xué)生主動實踐能力的培養(yǎng)提出了很好的理論基礎(chǔ)。

2.2 基于電子設(shè)計大賽的學(xué)生主動實踐能力培養(yǎng)

高職學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關(guān)鍵是要主動實踐，而電子設(shè)計競賽則為學(xué)生主動實踐能力培養(yǎng)提供了平臺。電子設(shè)計競賽的目的就在于培養(yǎng)大學(xué)生的實踐創(chuàng)新意識與基本能力、團(tuán)隊協(xié)作的人文精神和理論聯(lián)系實際的學(xué)風(fēng)；有助于學(xué)生工程實踐素質(zhì)的培養(yǎng)、提高學(xué)生針對實際問題進(jìn)行電子設(shè)計制作的能力。從這個意義上說學(xué)生在參與電子設(shè)計競賽的過程中，就必須從對競賽題目的理解、分析到選題、具體方案設(shè)計、元器件的選擇、設(shè)計裝配制作、調(diào)試、最后完成作品并寫出論文這一過程必須主動通過自己的思考來完成，且時間要求往往很緊。競賽過程中對學(xué)生的理論運用能力、實踐技能、軟硬件結(jié)合能力、論文寫作能力及意志品質(zhì)、團(tuán)隊協(xié)作精神等都是一個很好的檢驗。

創(chuàng)新能力培養(yǎng)必須融入大學(xué)教學(xué)的每個環(huán)節(jié)、每個實驗之中，探索基于項目研究的綜合性課程設(shè)計、學(xué)生課外研學(xué)與自主創(chuàng)新的實驗項目，拾級而上、循序漸進(jìn)、漸次提升學(xué)生的主動實踐能力。

2.2.1 開發(fā)基于項目研究的實驗項目

在基礎(chǔ)實驗中，以項目為載體，通過教師的引導(dǎo)，在解決問題、完成任務(wù)的過程中讓學(xué)生體驗和掌握電工電子基礎(chǔ)知識，并安排涵蓋課程知識點、具有工程背景或?qū)嶋H應(yīng)用價值的可實現(xiàn)多項功能及性能指標(biāo)的綜合設(shè)計性實驗項目，在項目構(gòu)思中，盡可能選擇實現(xiàn)方法具有多樣性，或?qū)嶒灲Y(jié)果隨外部條件變化具有不確定性的內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生的主動探索與實踐?？砂央娮釉O(shè)計大賽技能要求分解成具體的實驗項目，探索、創(chuàng)新實驗案例，例如交流控制電路設(shè)計、黑匣子電路結(jié)構(gòu)與參數(shù)判定、多路搶答器設(shè)計步進(jìn)電機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)設(shè)計、電磁式繼電器的特征參數(shù)測量、R、L、C 網(wǎng)絡(luò)頻率特性測試與參數(shù)測量等。

2.2.2 開展綜合型課程設(shè)計

在課程設(shè)計中，學(xué)生可根據(jù)所學(xué)專業(yè)和興趣愛好選擇具有工程背景的課題作為課程實踐項目，自主制定課題的詳細(xì)功能、規(guī)模和性能指標(biāo)，經(jīng)教師確認(rèn)課題合理性、實現(xiàn)的可行性、知識廣度、專業(yè)深度與工作量后，學(xué)生自主選擇工作平臺， 開始系統(tǒng)分析、研究設(shè)計、調(diào)試與工程實現(xiàn)，并進(jìn)行項目總結(jié)，撰寫設(shè)計報告，制定測試和演示方案，教師對項目作品進(jìn)行驗收、質(zhì)詢并分組進(jìn)行演示。在整個課程設(shè)計中，突出學(xué)生主體、手腦并用及學(xué)生的研究探索，實現(xiàn)“知、情、意、能”復(fù)合培養(yǎng)， 提升學(xué)生的主動實踐能力。例如依托電子設(shè)計大賽可開展簡易邏輯分析儀設(shè)計、電能參數(shù)測試儀設(shè)計、高頻調(diào)諧放大器設(shè)計、數(shù)字示波器設(shè)計等綜合性課程設(shè)計。

2.2.3 實施以學(xué)生為中心的教學(xué)模式

在教學(xué)中積極倡導(dǎo)自主研學(xué)，著眼于學(xué)、思、知、行的有機結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生通過研究探索、信息查詢、方案研討、設(shè)計仿真、系統(tǒng)實現(xiàn)、調(diào)試測試等多種途徑進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，精心安排實驗內(nèi)容，前期多以簡單問題的提出，作為綜合、復(fù)雜問題的鋪墊，在問題發(fā)現(xiàn)和解決的過程中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)、學(xué)會思考、學(xué)會動手，后期設(shè)計綜合實驗項目，讓學(xué)生很難找到現(xiàn)成答案，通過提出實驗要求讓學(xué)生必須經(jīng)歷“調(diào)查、研究、分析、規(guī)劃、設(shè)計、實現(xiàn)、測試、總結(jié)”的研究過程，才能完成任務(wù)，通過設(shè)置考核內(nèi)容調(diào)動學(xué)生關(guān)注實踐過程中的各個環(huán)節(jié)，提升學(xué)生實踐的樂趣及主動性。

2.2.4 優(yōu)化集成創(chuàng)新實踐環(huán)境

分層次按功能設(shè)置實驗室，建設(shè)電子工藝、電工技術(shù)、電子技術(shù)及創(chuàng)新展示實驗室等學(xué)科基礎(chǔ)實驗平臺，優(yōu)化電子系統(tǒng)設(shè)計、電氣控制系統(tǒng)、高頻電子電路等專業(yè)基礎(chǔ)實驗平臺的儀器配置，拓展課外研學(xué)創(chuàng)新基地，以滿足學(xué)習(xí)、研究、設(shè)計、分析、仿真、實驗、制作、焊接、測試等不同環(huán)節(jié)的軟硬件需求。建立網(wǎng)絡(luò)信息化的教學(xué)管理制度，實施教師定時帶班實驗與學(xué)生自由開放實驗相結(jié)合，同時加強實踐項目管理與過程監(jiān)控，保障教學(xué)質(zhì)量。

“競賽+ 項目”的教育教學(xué)改革模式的實質(zhì)其實是將理論知識與實踐技能分解成電子設(shè)計競賽的各個模塊化的工作任務(wù)，并通過競賽加已完成。這種教育教學(xué)改革模式以現(xiàn)代職業(yè)教育理念為指導(dǎo)， 注重學(xué)生的職業(yè)發(fā)展需求，改變傳統(tǒng)的單一的“填鴨式”教學(xué)，更多強調(diào)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的主動性、積極性，強調(diào)創(chuàng)新意識和團(tuán)隊精神的培養(yǎng)。在實踐教學(xué)中通過合理的教學(xué)情景設(shè)計，實現(xiàn)教學(xué)做一體化，強化師生互動，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。具體來說即是以電子設(shè)計競賽的競賽規(guī)程和競賽任務(wù)為基礎(chǔ)，將競賽任務(wù)分解為一個個子任務(wù)，并將其轉(zhuǎn)化為一個個實踐教學(xué)情景，在日常教學(xué)中指導(dǎo)學(xué)生自主完成， 這種基于實際任務(wù)的教學(xué)情景設(shè)計能很好的激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性，契合建構(gòu)主義理論。

基于電子設(shè)計大賽的學(xué)生主動實踐能力培養(yǎng)為學(xué)生理論聯(lián)系實際，解決實際問題提供了平臺，提供了一種很好的技術(shù)技能型人才培養(yǎng)路徑，這種強調(diào)大學(xué)生主動實踐能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)方式，必將為學(xué)生畢業(yè)后更好的適應(yīng)企業(yè)工作崗位奠定基礎(chǔ)。

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