俞娟，杜逸鳴

（三江學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院，江蘇南京 210012）

1 開設(shè)《機(jī)電控制與PLC應(yīng)用技術(shù)》課程的意義

筆者所在的院校師資力量雄厚，各類實(shí)驗(yàn)設(shè)備齊全，日常教學(xué)的內(nèi)容具有較強(qiáng)的專業(yè)性和全面性，以培養(yǎng)全面應(yīng)用型技術(shù)人才為本院校的培養(yǎng)目標(biāo)。

電氣及其自動(dòng)化專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容涉及電力電子技術(shù)、電機(jī)電氣控制技術(shù)、可編程控制器應(yīng)用、機(jī)電一體化技術(shù)等諸多領(lǐng)域，是一門綜合性強(qiáng)的學(xué)科，但長期以來的課程安排只進(jìn)行理論教學(xué)和與之相對(duì)應(yīng)的、單一的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，缺乏與實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系的綜合性應(yīng)用實(shí)訓(xùn)。因此，該院在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上將電氣自動(dòng)化技術(shù)與電氣控制技術(shù)的理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，并以此作為電氣及其自動(dòng)化專業(yè)的主要教學(xué)內(nèi)容，其特點(diǎn)是電氣工程與自動(dòng)化相結(jié)合、機(jī)電控制與PLC應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合、強(qiáng)電與弱電相結(jié)合、軟硬件結(jié)合，為此我們?cè)谠搶I(yè)開設(shè)了《機(jī)電控制與PLC應(yīng)用技術(shù)》這門課程，其主要目標(biāo)是：通過該課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握機(jī)電控制與PLC應(yīng)用技術(shù)的基本理論知識(shí)，掌握基本的實(shí)驗(yàn)技能，掌握三菱PLC、變頻器等設(shè)備的基本理論知識(shí)及工作原理，掌握這些智能電器的工作性能、運(yùn)行狀態(tài)和基本參數(shù)設(shè)置，能按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行編程，并能正確掌握三菱PLC、變頻器等智能電器在機(jī)電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用方法。

通過學(xué)習(xí)，能使學(xué)生快速掌握三菱PLC和變頻器的操作技術(shù)、理解自動(dòng)化電氣設(shè)備的工作原理，使學(xué)生能夠獨(dú)立完成電氣控制系統(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試及故障排除，這也是應(yīng)用型本科生所必須具備的技能之一，也符合該校的培養(yǎng)目標(biāo)。

2 開設(shè)《機(jī)電控制與PLC應(yīng)用技術(shù)》課程的目的

該課程是電氣及其自動(dòng)化專業(yè)的一門重要專業(yè)核心課，通過該課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握機(jī)電控制的基本概念、基本方法與相關(guān)的理論知識(shí)，使學(xué)生掌握機(jī)電控制與PLC、變頻器等智能電器應(yīng)用技術(shù)綜合知識(shí)，并能應(yīng)用到控制工程方面，了解新的機(jī)電控制技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)、了解工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的重要性，掌握三菱PLC、變頻器、LOGO！等智能電器的基本知識(shí)和在機(jī)電控制系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用。

將《機(jī)電控制與PLC應(yīng)用技術(shù)》作為專業(yè)課程的國內(nèi)院校較少，大部分教學(xué)課程主要以教授機(jī)電控制理論和邏輯控制理論為主，而忽略了實(shí)踐教學(xué)的重要性。通過相關(guān)的調(diào)查報(bào)告可以看出，我國院校的教學(xué)活動(dòng)主要將PLC技術(shù)和變頻器調(diào)試技術(shù)作為變頻調(diào)速系統(tǒng)的主要教學(xué)內(nèi)容，而對(duì)自動(dòng)變頻技術(shù)和自動(dòng)啟動(dòng)技術(shù)方面的教學(xué)課程非常少。但因?yàn)殡娏ν蟿?dòng)是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的常用技術(shù)，其電力消耗較大，占據(jù)了工業(yè)生產(chǎn)的大部分電力資源；而調(diào)速技術(shù)的好壞又決定著電力拖動(dòng)的耗電量大小，因此，以科學(xué)的調(diào)速技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)電力拖動(dòng)耗能的控制，降低電力拖動(dòng)的電能消耗量，對(duì)于電力拖動(dòng)的控制和管理具有重要意義。

微電子控制是交流電動(dòng)機(jī)調(diào)頻技術(shù)的基礎(chǔ)學(xué)科。與傳統(tǒng)的直流電機(jī)控制技術(shù)相比，交流電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)所消耗的電能更少，且調(diào)壓和調(diào)速的效果更好，其最大的優(yōu)勢(shì)在于調(diào)速范圍大、調(diào)頻穩(wěn)定、操作簡單、控制性強(qiáng)、保護(hù)性強(qiáng)、功能齊全、流程較少、運(yùn)行平滑，在生產(chǎn)過程中使用此方法能夠獲得精準(zhǔn)的速度參數(shù)，具有較強(qiáng)的應(yīng)用性。

變頻調(diào)試系統(tǒng)最大特點(diǎn)為編程簡單、控制性強(qiáng)、適用范圍廣、控制平滑、安全性高等，是工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)手段。因此，開設(shè)機(jī)電控制課程和PLC應(yīng)用教學(xué)課程使學(xué)生在深度掌握相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，能夠熟練運(yùn)用各種電機(jī)變頻控制系統(tǒng)，并自主設(shè)計(jì)、開發(fā)變頻調(diào)試程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)試目標(biāo)的有效控制。另外，開設(shè)這些教學(xué)課程還能夠讓學(xué)生在實(shí)踐的過程中，熟練掌握交流電機(jī)變頻調(diào)速的控制原理，了解交流變頻技術(shù)與電能消耗控制之間的關(guān)系，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到變頻調(diào)速技術(shù)是我國工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的重要基礎(chǔ)。

(1)使學(xué)生通過此課程的學(xué)習(xí)，能夠熟練掌握PLC編程控制理論、變頻調(diào)速理論，并能夠?qū)@些理論進(jìn)行實(shí)踐和應(yīng)用，掌握我國機(jī)電控制技術(shù)動(dòng)向，并未來智能控制電器的發(fā)展方向有所認(rèn)知，并能正確使用。

(2)讓學(xué)生通過課程的學(xué)習(xí)，能夠準(zhǔn)確理解PLC機(jī)電控制的概念，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐意識(shí)，提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力，使其能夠熟練掌握和應(yīng)用各種智能電器，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科技的不斷發(fā)展和微電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，推動(dòng)著變頻器處理器（CPU）、可編程控制器以及各種智能電器的生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步和提高。

3 《機(jī)電控制與PLC應(yīng)用技術(shù)》課程教改思路

《機(jī)電控制與PLC應(yīng)用技術(shù)》課程強(qiáng)調(diào)的是機(jī)電控制的相關(guān)概念與理論知識(shí)，理論性強(qiáng)，比較抽象，如何讓學(xué)生能更深入地理解掌握所學(xué)知識(shí)，并在以后的工作崗位上能熟練應(yīng)用，就必須增加實(shí)踐環(huán)節(jié)，理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合。而電梯是人們生活中常用的典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。目前應(yīng)用最為廣泛的控制系統(tǒng)是抗干擾能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定的變頻器和PLC控制。

電梯采用交流變頻調(diào)速器與PLC控制的開關(guān)量與數(shù)字量雙制式控制，由三相鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為曳引電機(jī)，其工作過程是電梯啟動(dòng)時(shí)，變頻器使定子電流頻率從低頻率開始，按控制要求上升到額定頻率；到達(dá)預(yù)定樓層前根據(jù)信號(hào)進(jìn)行減速，使轉(zhuǎn)速相應(yīng)從額定頻率開始平滑下降，從而實(shí)現(xiàn)電梯平層，而PLC則用來完成對(duì)電梯曳引電機(jī)和開關(guān)門電機(jī)的啟動(dòng)停止，運(yùn)行方向、加減速、樓層顯示，內(nèi)召外召，安全保護(hù)等指令信號(hào)進(jìn)行管理和控制。正因?yàn)殡娞菰O(shè)備的維護(hù)和使用綜合了PLC技術(shù)、電機(jī)調(diào)速技術(shù)、電氣控制技術(shù)、調(diào)頻控制技術(shù)、機(jī)械控制技術(shù)，對(duì)這些技術(shù)理論具有較強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性；因此，將電梯綜合實(shí)踐教學(xué)課程引入到日常教學(xué)活動(dòng)中，能夠使以上課程內(nèi)容得到拓展和強(qiáng)化。但是實(shí)體電梯占地空間大，價(jià)格昂貴，維護(hù)成本高，而且在實(shí)際操作中存在缺乏全面性，操作性及需要破拆原有線路等問題，所以在電梯實(shí)訓(xùn)的基礎(chǔ)上，引入仿真電梯實(shí)訓(xùn)裝置可以避免這些問題，同時(shí)增加教學(xué)時(shí)的安全系統(tǒng)，減輕教學(xué)負(fù)擔(dān)。

該院采購的THJDDT-2型透明電梯實(shí)訓(xùn)裝置采用正式的部件組成，內(nèi)部裝有：變頻調(diào)速控制器、PLC編碼控制器、數(shù)字化雙制式控制器，實(shí)際功能與真實(shí)的變頻調(diào)速電梯相同，具有全集選功能，能自動(dòng)平層，響應(yīng)轎內(nèi)，自動(dòng)關(guān)門，外呼叫信號(hào)，還在電梯中設(shè)置了50多項(xiàng)電氣和機(jī)械故障以供學(xué)生們進(jìn)行實(shí)踐操作，比如：電路故障、變頻故障、電氣故障、編程混亂故障、機(jī)械運(yùn)行異常故障等電梯設(shè)備的常見性故障，所有環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)比較合理是目前國內(nèi)教學(xué)設(shè)備行業(yè)中技術(shù)含量最高的設(shè)備之一。

（1）增加以電梯為中心的綜合實(shí)踐內(nèi)容。要求學(xué)生以團(tuán)隊(duì)的形式開展調(diào)研、資料查找，充分了解電梯的機(jī)械和電氣控制系統(tǒng)，通過電梯這個(gè)控制對(duì)象的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，達(dá)到機(jī)電控制與PLC應(yīng)用技術(shù)理論與實(shí)踐的結(jié)合的認(rèn)知，達(dá)到機(jī)電控制與PLC等技術(shù)的綜合應(yīng)用。

（2）提高學(xué)生分析與解決實(shí)際問題的能力，使學(xué)生能夠深入了解電機(jī)機(jī)電控制器的工作原理，掌握相關(guān)的理論和現(xiàn)有主流的機(jī)電控制技術(shù)，以及PLC的編程、安裝、調(diào)試等技術(shù)。

（3）通過綜合實(shí)踐使學(xué)生熟練掌握PLC及變頻器等智能化電器在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。在電梯實(shí)訓(xùn)中，學(xué)生應(yīng)根據(jù)設(shè)置的故障現(xiàn)象，進(jìn)行分析和診斷，結(jié)合所學(xué)理論知識(shí)，提出解決方案，并學(xué)會(huì)排除故障。

4 結(jié)語

通過開設(shè)《機(jī)電控制與PLC應(yīng)用技術(shù)》這門課程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)有教學(xué)模式的改革和創(chuàng)新，使理論教學(xué)與實(shí)踐操作有機(jī)地結(jié)合在一起，不僅強(qiáng)化了學(xué)生的動(dòng)手操作能力、分析解決問題能力，為學(xué)生的未來發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，使學(xué)生在結(jié)束校園生活后能夠快速進(jìn)入與其學(xué)科相關(guān)的工作領(lǐng)域，為我國工業(yè)智能化發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。