《機電控制與PLC應用技術》課程教學改革探索

俞娟，杜逸鳴

（三江學院機械與電氣工程學院，江蘇南京 210012）

1 開設《機電控制與PLC應用技術》課程的意義

筆者所在的院校師資力量雄厚，各類實驗設備齊全，日常教學的內容具有較強的專業性和全面性，以培養全面應用型技術人才為本院校的培養目標。

電氣及其自動化專業的教學內容涉及電力電子技術、電機電氣控制技術、可編程控制器應用、機電一體化技術等諸多領域，是一門綜合性強的學科，但長期以來的課程安排只進行理論教學和與之相對應的、單一的實驗教學，缺乏與實際生產實踐聯系的綜合性應用實訓。因此，該院在充分調研的基礎上將電氣自動化技術與電氣控制技術的理論教學與實踐教學相結合，并以此作為電氣及其自動化專業的主要教學內容，其特點是電氣工程與自動化相結合、機電控制與PLC應用技術相結合、強電與弱電相結合、軟硬件結合，為此我們在該專業開設了《機電控制與PLC應用技術》這門課程，其主要目標是：通過該課程的學習，要求學生掌握機電控制與PLC應用技術的基本理論知識，掌握基本的實驗技能，掌握三菱PLC、變頻器等設備的基本理論知識及工作原理，掌握這些智能電器的工作性能、運行狀態和基本參數設置，能按設計要求進行編程，并能正確掌握三菱PLC、變頻器等智能電器在機電控制系統中的應用方法。

通過學習，能使學生快速掌握三菱PLC和變頻器的操作技術、理解自動化電氣設備的工作原理，使學生能夠獨立完成電氣控制系統的研究、設計、組裝、調試及故障排除，這也是應用型本科生所必須具備的技能之一，也符合該校的培養目標。

2 開設《機電控制與PLC應用技術》課程的目的

該課程是電氣及其自動化專業的一門重要專業核心課，通過該課程的學習，要求學生掌握機電控制的基本概念、基本方法與相關的理論知識，使學生掌握機電控制與PLC、變頻器等智能電器應用技術綜合知識，并能應用到控制工程方面，了解新的機電控制技術和發展趨勢、了解工業網絡的重要性，掌握三菱PLC、變頻器、LOGO！等智能電器的基本知識和在機電控制系統中的實際應用。

將《機電控制與PLC應用技術》作為專業課程的國內院校較少，大部分教學課程主要以教授機電控制理論和邏輯控制理論為主，而忽略了實踐教學的重要性。通過相關的調查報告可以看出，我國院校的教學活動主要將PLC技術和變頻器調試技術作為變頻調速系統的主要教學內容，而對自動變頻技術和自動啟動技術方面的教學課程非常少。但因為電力拖動是現代化工業生產的常用技術，其電力消耗較大，占據了工業生產的大部分電力資源；而調速技術的好壞又決定著電力拖動的耗電量大小，因此，以科學的調速技術來實現對電力拖動耗能的控制，降低電力拖動的電能消耗量，對于電力拖動的控制和管理具有重要意義。

微電子控制是交流電動機調頻技術的基礎學科。與傳統的直流電機控制技術相比，交流電動機控制技術所消耗的電能更少，且調壓和調速的效果更好，其最大的優勢在于調速范圍大、調頻穩定、操作簡單、控制性強、保護性強、功能齊全、流程較少、運行平滑，在生產過程中使用此方法能夠獲得精準的速度參數，具有較強的應用性。

變頻調試系統最大特點為編程簡單、控制性強、適用范圍廣、控制平滑、安全性高等，是工業生產企業實現自動化的基礎手段。因此，開設機電控制課程和PLC應用教學課程使學生在深度掌握相關理論的基礎上，能夠熟練運用各種電機變頻控制系統，并自主設計、開發變頻調試程序，實現對調試目標的有效控制。另外，開設這些教學課程還能夠讓學生在實踐的過程中，熟練掌握交流電機變頻調速的控制原理，了解交流變頻技術與電能消耗控制之間的關系，使學生認識到變頻調速技術是我國工業企業實現自動化的重要基礎。

(1)使學生通過此課程的學習，能夠熟練掌握PLC編程控制理論、變頻調速理論，并能夠對這些理論進行實踐和應用，掌握我國機電控制技術動向，并未來智能控制電器的發展方向有所認知，并能正確使用。

(2)讓學生通過課程的學習，能夠準確理解PLC機電控制的概念，強化學生的實踐意識，提高學生的動手操作能力，使其能夠熟練掌握和應用各種智能電器，使學生認識到科技的不斷發展和微電子技術的不斷進步，推動著變頻器處理器（CPU）、可編程控制器以及各種智能電器的生產技術的不斷進步和提高。

3 《機電控制與PLC應用技術》課程教改思路

《機電控制與PLC應用技術》課程強調的是機電控制的相關概念與理論知識，理論性強，比較抽象，如何讓學生能更深入地理解掌握所學知識，并在以后的工作崗位上能熟練應用，就必須增加實踐環節，理論知識與實踐相結合。而電梯是人們生活中常用的典型的機電一體化產品。目前應用最為廣泛的控制系統是抗干擾能力強、性能穩定的變頻器和PLC控制。

電梯采用交流變頻調速器與PLC控制的開關量與數字量雙制式控制，由三相鼠籠式感應電動機作為曳引電機，其工作過程是電梯啟動時，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；到達預定樓層前根據信號進行減速，使轉速相應從額定頻率開始平滑下降，從而實現電梯平層，而PLC則用來完成對電梯曳引電機和開關門電機的啟動停止，運行方向、加減速、樓層顯示，內召外召，安全保護等指令信號進行管理和控制。正因為電梯設備的維護和使用綜合了PLC技術、電機調速技術、電氣控制技術、調頻控制技術、機械控制技術，對這些技術理論具有較強的實踐性和應用性；因此，將電梯綜合實踐教學課程引入到日常教學活動中，能夠使以上課程內容得到拓展和強化。但是實體電梯占地空間大，價格昂貴，維護成本高，而且在實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，所以在電梯實訓的基礎上，引入仿真電梯實訓裝置可以避免這些問題，同時增加教學時的安全系統，減輕教學負擔。

該院采購的THJDDT-2型透明電梯實訓裝置采用正式的部件組成，內部裝有：變頻調速控制器、PLC編碼控制器、數字化雙制式控制器，實際功能與真實的變頻調速電梯相同，具有全集選功能，能自動平層，響應轎內，自動關門，外呼叫信號，還在電梯中設置了50多項電氣和機械故障以供學生們進行實踐操作，比如：電路故障、變頻故障、電氣故障、編程混亂故障、機械運行異常故障等電梯設備的常見性故障，所有環節的設計比較合理是目前國內教學設備行業中技術含量最高的設備之一。

（1）增加以電梯為中心的綜合實踐內容。要求學生以團隊的形式開展調研、資料查找，充分了解電梯的機械和電氣控制系統，通過電梯這個控制對象的實踐性教學環節的學習，達到機電控制與PLC應用技術理論與實踐的結合的認知，達到機電控制與PLC等技術的綜合應用。

（2）提高學生分析與解決實際問題的能力，使學生能夠深入了解電機機電控制器的工作原理，掌握相關的理論和現有主流的機電控制技術，以及PLC的編程、安裝、調試等技術。

（3）通過綜合實踐使學生熟練掌握PLC及變頻器等智能化電器在電梯控制系統中的應用。在電梯實訓中，學生應根據設置的故障現象，進行分析和診斷，結合所學理論知識，提出解決方案，并學會排除故障。

4 結語

通過開設《機電控制與PLC應用技術》這門課程，實現了對現有教學模式的改革和創新，使理論教學與實踐操作有機地結合在一起，不僅強化了學生的動手操作能力、分析解決問題能力，為學生的未來發展奠定堅實的基礎，使學生在結束校園生活后能夠快速進入與其學科相關的工作領域，為我國工業智能化發展做出應有的貢獻。