基于PLC的電氣自動化教學實驗平臺的總體方案設計

摘 要：目前，我國在PLC方面缺乏自主知識產權，所以我國高校目前在電氣自動化教學實驗平臺這個方面的水平也呈現參差不齊的情況。基于此，本文結合筆者多年電氣自動化教學經驗，在對PLC的電氣自動化教學實驗平臺進行研究的基礎上，給出了基于PLC的電氣自動化教學實驗平臺的總體方案設計思路，以期與同行相互交流學習，共同提高。

關鍵詞：PLC 電氣自動化 教學實驗平臺 總體方案 設計

電氣自動化主要是指實現系統、軟件和硬件的電氣自動化，比較常用硬件有變頻器、電動機啟動器、運動控制器、工控機和PLC等。其中，PLC即可編程邏輯控制器。電氣自動化的工作過程分為輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。

一、電氣自動化教學實驗平臺的特點

第一，能夠最大限度地模擬真實的工業(yè)環(huán)境。

第二，系統具有開放性。電氣自動化教學實驗平臺的輸出、輸入設備的接口，大多數是采用留空的設計，可以讓學生依照自己的想法自由、靈活地構建控制系統。

第三，實驗教學體系具有完整性。基于PLC的電氣自動化教學實驗平臺，可以服務近10科與自動化專業(yè)相關的課程，讓學生增加了實踐機會，提高了動手能力，加強了對控制系統的了解。

二、應用

模擬了真實的工業(yè)環(huán)境的電氣自動化教學實驗平臺可以用于以下幾個方面。

第一，可以用于企業(yè)培訓工作，可以當做教師研究課題的平臺。

第二，可以當做導師、研究生進行科研的平臺，可以用于開辦科技競賽。

第三，可以用于進行實踐活動，如PLC編程、觸屏界面、變頻器應用等。

第四，可以用于多個課程的教學實驗，例如集散控制、電氣控制、組態(tài)軟件和可編程控制器等，讓學生了解與電氣自動化專業(yè)相關的知識。

三、電氣自動化教學實驗平臺的設計思想

1.利用新技術

目前，新技術層出不窮，更新換代非常快，所以要盡量保證實驗平臺能夠利用現在最新技術，例如以太網群控技術和觸屏技術等。

2.靈活設計

之所以要設計電氣自動化教學實驗平臺，就是要讓實驗人員在出現新想法的時候，能夠通過調試軟件、組合硬件，實現預期的效果。所以設計方案時應該使靈活設計，盡量使設備的端口處于靈活的狀態(tài)，讓每個控制設備都能發(fā)揮它的作用。

四、電氣自動化教學實驗平臺的總體方案設計

在本方案中，教學實驗平臺共有三種配置方案，即基本教學實驗平臺1、基本教學實驗平臺2和運動控制教學實驗平臺，能夠實現學習簡繁之間的切換與漸進。

基本教學實驗平臺1的組成設備有可編程控制器、觸屏器、伺服驅動器和伺服電動機，其重點的功能是PLC脈沖控制的伺服系統。在可編程控制器的控制下，伺服驅動器通過使用多種工作模式，對扭矩、位置和速度進行精準地控制。脈沖控制技術能夠幫助實驗人員更好地掌控與理解伺服系統。另外，可編程控制器可以實現以太網通訊和模擬量的輸出與輸入等功能，如果與計算機連接，還可以實現軟件通信功能。

基本教學實驗平臺2的組成設備有：熱過載繼電器、智能型的電動機啟動器、接觸器、交流電動機、觸屏器、變頻器和PLC。這個教學實驗平臺可以實現控制和啟動智能型的電動機，觸屏和PLC通信和PLC基本邏輯控制，實現以太網通訊，可編程控制器還可以連接組態(tài)軟件，監(jiān)控整個的控制系統。變頻器可以通過多模式運行，對交流電動機的運行速度進行調節(jié)。

運動控制教學實驗平臺的組成設備有：伺服驅動器、伺服電動機、可編程控制、運動控制器和工業(yè)控制計算機。運動控制教學實驗平臺可以實現電子凸輪等的控制功能，也可以用于研究多軸控制運動。運動控制器可以控制三個電動機同時驅動三軸，從而實現控制多軸聯動功能，其最多能夠實現八軸聯動。工業(yè)控制計算機可以當做監(jiān)控設備，也可以當做編程調試設備。

五、小結

在科技迅速發(fā)展的今天，新技術和新設備的重要作用顯而易見。因此，作為電氣自動化專業(yè)教師的我們，要十分重視并合理地運用控制理論、信息科技和計算機技術，來構建電氣自動化教學實驗平臺。

參考文獻：

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[2]郭艷萍，趙璐.基于工作過程的高職電氣自動化技術專業(yè)課程開發(fā)與實踐[J].當代職業(yè)教育，2010（11）.

（作者單位：徐春浩，河北省承德市承德技師學院；

李芳晨，河北省承德市科學技術局）