電氣自動化實驗平臺的開發實現

馬亮

遼西技師學院 遼寧阜新 123000

1 電氣自動化實驗平臺開發實現的必要性

隨著電氣自動化技術的發展，社會中大量需求有專業技術知識和復合型技術人才，學校現有的自動化實驗平臺僅僅能夠滿足教學需求，無法滿足社會對新人才的高水平需求。電氣創新能力與應用能力在學生身上的體現能夠在此平臺上被培養，使學生去主動接觸該領域最先進的技術，鍛煉學生的工程實踐能力。當前學校設置的電氣自動化實驗平臺就是可編程邏輯控制器實驗室，僅僅開展了簡單邏輯控制實驗，與真實工作環境差距較大，無法體現現在可編程邏輯控制器的功能。原有設備較為陳舊，無法開展新型自動化控制技術實驗，影響教學效果。另外電氣自動化課程涉及到的設備有很多，僅僅是可編程邏輯控制器設備難以對學生帶來很多支持，影響教學效果，因此有必要開發電氣自動化實驗平臺[1]。

2 電氣自動化實驗平臺的構架

在實際工作開展進程中，之所以要建立電氣自動化實驗平臺，就是為了能實現更多的關聯功能，也為了有效體現出學習過程是從簡單逐漸轉變為復雜的循序漸進的過程，要結合自動化實驗平臺建立差異化配置機制，并且整合管理流程。分別為：（1）電氣自動化基本實驗平臺A；（2）電氣自動化基本實驗平臺B；（3）綜合自動化實驗平臺；（4）運動控制實驗平臺。

第一，電氣自動化基本實驗平臺A。整個系統中涉及的設備主要依托可編程控制器S7-200、觸摸屏以及變頻器等，實驗平臺自身除了能有效完成PLC邏輯編程工作外，也能合理性實現觸屏和PLC通信，具有一定的應用價值。最重要的是，在實際應用體系內，能實現S7-200和串口組態軟件的連接，實現監控。第二，電氣自動化基本實驗平臺B。涉及可編程控制器S7-200、觸摸屏、伺服驅動器等，實驗重點就在于能實現PLC脈沖控制伺服系統，借助控制機制就能合理性優化精確速度控制和位置控制工作。第三，綜合自動化實驗平臺，主要包括可編程控制器S7-200、觸摸屏、伺服驅動器以及電機等，是基于總線結構建立的總線通信技術研究結構，能精確地對速度進行合理性控制，完善位置監管機制和扭矩控制機制，實現以太網通信。第四，運動控制實驗平臺，利用伺服電機能對三個基礎軸結構進行驅動處理，實現三維環境中多軸聯動控制的目的，并且能維護同步控制結構，實現電子凸輪處理和虛軸處理目標[2]。

3 電氣自動化教學實驗的開發

3.1 硬件建設

電氣自動化開放實驗平臺中心由多個專業實驗室構成，共同完成實踐能力培養。

（1）PLC控制技術實驗室。用于完成“可編程序控制器技術”和“伺服運動控制技術”等實驗，主要設備是可編程序控制器訓練裝置、工控機、顯示屏和變頻器等。（2）過程控制系統實驗室。用于模擬工業現場過程控制實際，可進行溫度、壓力和流量等變送器的應用實驗。主要硬件設備包括高級過程控制裝置和數字示波器等。（3）測試測量與控制實驗室。測控是自動化系統的核心和靈魂，用于學生掌握傳感器的組成結構和轉換電路原理。主要硬件設備包括傳感器實驗儀和信號發生器等。（4）繼電保護實驗室。用于電力系統繼電保護方面訓練，測試電力系統故障和危及安全的異常工況。主要硬件設備包括電流繼電器、防護繼電器和單相調壓器等。（5）電子設計自動化實驗室。培養學生在電子設計自動化與數字系統設計等方向的基本實驗技能。主要硬件設備包括電子設計自動化實驗箱及配套設備和儀器儀表。

3.2 軟件建設

實驗平臺建設包括軟件建設和硬件建設，硬件都是比較成型的設備，硬件技術更為成熟和穩定，與硬件相比，軟件建設較為復雜。本文研究的平臺軟件建設包括四方面內容：第一，實驗平臺用戶分析。主要包括學生、教師和管理員等三類用戶，學生使用平臺完成實驗，教師通過平臺指導實驗，管理員負責平臺的運行和維護。第二，實驗平臺業務流程。每類用戶具有不同的操作流程。以學生用戶為例，包括選擇實驗項目、提交實驗方案、預習實驗內容、預約實驗室、進行實驗操作、提交實驗結果和查看評價結果等。第三，實驗平臺架構設計。采用目前最為流行的MVC三層架構模式進行設計，表現層完成用戶與系統間的信息交互，應用層用于負責具體的業務處理，數據層完成表現層和數據庫的輸入和輸出。

3.3 電氣自動化實驗平臺應用策略

加快實驗平臺改革和實驗室建設，促進優質資源整合和共享，提升辦學水平和教育質量，開放實驗的作用和地位日益顯現，實驗平臺應用，培養了學生的獨立工作能力、提高了學生的擇業能力、發展了虛擬實驗平臺、提高了實驗室管理水平，具有重要的理論和現實意義。除了加強硬件建設和軟件建設外，還需要運用創新策略，保障實驗平臺運行。本文提出的應用策略如下：（1）制定嚴格可執行的規章制度和管理辦法。針對教師制定考核制度和指導原則；針對學生制定使用規定和操作規程；針對管理員制定設備儀器維護和管理辦法。（2）建立實驗平臺質量的監控和評估機制。開放實驗平臺提高了學生的自主性，但也必須加強管理，對學生的實驗過程進行監控，對學生的實驗結果進行評估。（3）加強開放實驗平臺師資隊伍建設及管理。開放實驗平臺離不開教師的指導，要建設穩定的教師隊伍，不斷提高專業教師素質，同時注重雙師型教師培養[3]。

4 結語

總之，自動化實驗平臺建設中，采用由易到難的原則，分析自動化實驗平臺的設計與開發，需要注意以下幾點：（1）以電氣自動化基本實驗平臺為背景，變頻器實驗的控制。（2）綜合實驗平臺設置了各類信號調理電路和控制電路等，并開發實驗平臺軟件系統，基于觸摸屏設計人機交互界面。課題研究也存在一定不足，在實驗平臺建設中，沒有進一步分析可編程邏輯控制器、變頻器、運動控制器的控制，在設計中，還需要在PID模擬量調節、高速計數輸入方面做出更加深入的研究。