實訓設備的二次開發與項目設計研究

田景峰

（遼寧軌道交通職業學院機電工程系機電教研室，遼寧 沈陽110036）

0 引言

當前制造業向消費市場提供的機床、裝備機械、電氣設備及各種含有電力拖動與電氣控制元件的產品中，其電氣系統都占有很大的分量，起著關鍵作用。隨著現代科學技術的不斷發展，電機應用越來越普遍，種類也越來越多。在原先三相異步電機、單相異步電機、直流電機、同步電機的基礎上，步進電機、伺服電機和直線電機等特種電機應用也越來越廣泛。我們學院機電專業有電機控制實訓室，該實訓室主要完成通過接觸器、繼電器等電氣元件控制三相異步電機的啟動、停止、速度和方向控制等內容。依據目前社會生產生活對各種電機廣泛應用的需求，我們急需培養能夠控制各種電機的高級技能人才。正是在這種背景下，我們機電專業建設了電機控制實訓室，開展了電機控制實訓設備開發與項目設計研究。

1 研發電機控制實訓設備是專業培養所需

機電一體化技術專業人才培養目標是培養具有電梯、自動化生產線及通用機電設備等的安裝、調試、運行、維護及管理能力的高技能人才，重點培養鍛煉學生的實踐動手能力。實訓室實訓設備為學生鍛煉動手操作能力提供了有力保障，因此實訓室建設至關重要。實訓基地以生產、教學、科研相結合的機制運行，以生產促進教學質量的不斷提高；以科研不斷增加產品的技術含量，加速產品的更新換代；以教學逐步提升學生的綜合素質。三者有機結合是實訓基地服務能力的完美展現，要充分利用實訓基地的先進技術與設備、優秀教師和技術人員，通過開展應用項目研究、科技成果推廣、生產技術服務和開發等科技工作，形成教學、科研和生產緊密結合的良性運行機制，充分發揮基地在裝備制造行業技術成果開發與轉化方面的功能。實訓基地秉承學院的育人模式，按照自主研發與二次開發結合的原則進行建設，目前機電專業校內實訓基地包括機電工程訓練中心和電機電梯控制工程訓練中心，其中電機電梯控制工程訓練中心包括電機控制實訓室和電梯控制實訓室。電機控制實訓室將秉承“以不同種類電機控制方式為核心，以多種機械傳動結構的被控對象模型為載體，以真實的自動控制開合屋頂為特色”的理念，打造成既能進行電氣控制技術項目、機電設備裝調與維護項目等課程的實訓教學，又能進行自動控制開合屋頂的實訓的綜合場所。建設完成的電機控制實訓室能夠為學生提供很好的實訓條件，學生通過學習不同種類電機的控制方法，具備控制不同種類電機的應用技能，真正實現機電專業的人才培養目標。

2 電機控制實訓設備開發與項目設計

電機控制實訓室建設思路：（1）升級真實開合屋頂的控制系統。需要設計制作控制系統，在原先手動控制的基礎上實現自動控制功能，并能根據需要進行速度調節。（2）設計制作被控對象。電機控制實訓室的被控對象之一是開合屋頂實物及開合屋頂模型，利用不同的電機控制方式實現操作，包括三相異步電機、單相電機、交流伺服電機、直流電機、步進電機等。（3）自主設計制作實訓臺。電機控制實訓室能夠為電氣控制技術項目、PLC應用與運行維護項目、電力電子與變頻器項目以及機電設備裝調與維護項目等課程提供教學基地。

2.1 實訓臺設計制作

自主研發制作電機控制實訓臺，整體框架用鋁型材搭建，每組實訓臺由實訓桌面、垂直放置的接線盤和可移動的電腦桌組成，實訓桌面上布置各種不同類型的電機，接線盤上布置各種電氣元件，電腦桌底腳安裝可移動地腳萬向輪，便于進行移動，如圖1所示。

圖1 單組實訓控制臺

實訓室實訓臺按照每3組一個學習區域以正三角形擺放，如圖2所示。

圖2 單元實訓控制臺

這樣擺放的好處：（1）節省空間。在實訓臺旁邊放置電腦，按正常的擺放方法，所占空間會很大，但若按照圖2所示擺放，就能節省空間。（2）3組實訓臺所用電源可以集中布置。（3）以3個小組組成一個學習區域，也就是組成一個學習單元，每個學習單元都設計制作有不同的被控對象。

2.2 被控對象模型設計制作

電機控制實訓室設計有多種被控對象，例如開合屋頂模型、三向可控行走車模型等。我院新校區擬建立開合屋頂網球館，我們就利用這個平臺自主設計制作開合屋頂模型，如圖3所示，通過電機驅動、鋼絲繩牽引，實現頂層屋頂開合動作。

圖3 開合屋頂模型

為了學習伺服電機的控制應用，設計三向可控行走車，如圖4所示，由伺服電機驅動，分別帶動同步齒形帶和減速器來實現相應動作。

圖4 三向可控行走車模型

通過設計制作多種被控對象模型，每一個學習單元控制一個被控對象，使學生真正具備控制不同電機的應用能力。

3 結語

根據我院“以服務軌道交通業為特色、服務裝備制造業為主體”的辦學定位，實訓室建設以自主研發和二次開發相結合為原則，進行電機控制實訓設備研發。機電專業教師專門成立課題小組，按照培養目標，深入研究電機控制實訓室的建設內涵，秉承“以不同種類電機控制方式為核心，以多種機械傳動結構的被控對象模型為載體”的建設理念，使學生通過學習實訓，真正具備能夠控制不同種類電機的應用技能，做到“學校育人即企業所需”。實踐證明，電機控制實訓設備能真正鍛煉學生的實踐技能。

［1］楊培新.基于PLC的同步電動機勵磁控制系統［C］／／湖北省電工技術學會2004年學術年會論文集，2004.

［2］李海峰.現代電工實訓系統的開發與應用［D］.西安：西安工業大學，2014.

［3］韓林，柳鵬，趙榮祥.觸摸屏結合PLC在變頻電源中的應用［J］.電機電器技術，2003（3）.