基于組態(tài)技術(shù)的PLC變頻器教學(xué)實(shí)訓(xùn)研究

崔英杰

摘? ? 要：本文將基于組態(tài)技術(shù)的PLC變頻器教學(xué)實(shí)訓(xùn)作為研究?jī)?nèi)容，構(gòu)建一個(gè)基于組態(tài)技術(shù)的PLC與變頻器的教學(xué)平臺(tái)，并針對(duì)基于組態(tài)技術(shù)的PLC與變頻器教學(xué)平臺(tái)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行探討，發(fā)現(xiàn)具有良好的教學(xué)效果，有助于加深學(xué)生對(duì)控制要求的深刻理解，僅供參考。

關(guān)鍵詞：組態(tài)技術(shù);PLC變頻器;實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

引言：

目前，以PLC與變頻器為主體的電器控制系統(tǒng)在工業(yè)企業(yè)和日常公共設(shè)施中應(yīng)用較為廣泛，社會(huì)對(duì)此領(lǐng)域的人才需求也日益增長(zhǎng)，PLC與變頻器教學(xué)和實(shí)訓(xùn)已成為常見(jiàn)的教學(xué)方式，在電氣類專業(yè)教學(xué)中發(fā)揮重要作用，具有重要的實(shí)踐價(jià)值。

一、基于組態(tài)技術(shù)的PLC與變頻器教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建

目前，國(guó)內(nèi)虛擬控制已經(jīng)廣泛應(yīng)用在電氣類專業(yè)教學(xué)當(dāng)中，常見(jiàn)的方案有三種，本文分別對(duì)這三種常見(jiàn)方案進(jìn)行分析：第一，學(xué)校直接購(gòu)買(mǎi)相應(yīng)的仿真軟件來(lái)搭建一個(gè)有效的教學(xué)平臺(tái)。這種方案的優(yōu)勢(shì)主要在于虛擬設(shè)備以及教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備能夠進(jìn)行有效互動(dòng)，減少不必要的時(shí)間，買(mǎi)來(lái)可直接投入到教學(xué)當(dāng)中進(jìn)行使用;劣勢(shì)主要在于價(jià)格成本較高，教師難以結(jié)合實(shí)際教學(xué)內(nèi)容加以開(kāi)發(fā)，一定程度上制約了教學(xué)效果。第二，學(xué)校自行組織專業(yè)教師進(jìn)行開(kāi)發(fā)，借助flash等軟件設(shè)計(jì)仿真系統(tǒng)。這種方案的優(yōu)勢(shì)主要在于仿真效果較為突出，尤其是色彩以及動(dòng)畫(huà)效果逼真;劣勢(shì)在于這類仿真系統(tǒng)主要適用于動(dòng)畫(huà)演示，通常只能幫助學(xué)生對(duì)設(shè)備動(dòng)作全過(guò)程進(jìn)行有效理解，但無(wú)法與電氣設(shè)備以及電子設(shè)備進(jìn)行有效通訊，尚難以實(shí)現(xiàn)設(shè)備以及仿真動(dòng)畫(huà)之間的有效互動(dòng)。第三，基于組態(tài)技術(shù)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，發(fā)揮其現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控以及過(guò)程控制等功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)仿真電氣以及仿真電子的有效控制。這種方案能夠有效與PLC設(shè)備以及變頻器進(jìn)行充分的連接互動(dòng)，并可以實(shí)時(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)際動(dòng)作情況，有利于教學(xué)的實(shí)際應(yīng)用。

為此，本文選擇第三種方案，借助組態(tài)軟件在教學(xué)前制作電腦仿真動(dòng)畫(huà)模型，包括工作臺(tái)自動(dòng)往返運(yùn)行系統(tǒng)、運(yùn)料小車變頻自動(dòng)往返運(yùn)行系統(tǒng)、交通燈控制系統(tǒng)、噴泉PLC變頻控制系統(tǒng)以及感應(yīng)自動(dòng)門(mén)PLC變頻控制系統(tǒng)。同時(shí)，還應(yīng)用到PLC與變頻器對(duì)應(yīng)的實(shí)訓(xùn)臺(tái)，確保每間實(shí)訓(xùn)室可配備10多臺(tái)，并且每個(gè)實(shí)訓(xùn)臺(tái)都配備PLC控制器、西門(mén)子變頻器、輸入開(kāi)關(guān)、輸出接觸器、儲(chǔ)存虛擬動(dòng)畫(huà)的計(jì)算機(jī)以及三相交流異步電動(dòng)機(jī)，以此構(gòu)建成虛實(shí)結(jié)合的PLC與變頻器教學(xué)平臺(tái)，具體特點(diǎn)如下：第一，實(shí)物器件能夠與虛擬動(dòng)畫(huà)進(jìn)行有效結(jié)合，學(xué)生可在實(shí)物單元當(dāng)中進(jìn)行相應(yīng)操作，如動(dòng)手接線、參數(shù)設(shè)置以及編程輸入等內(nèi)容。同時(shí)，虛擬動(dòng)畫(huà)能夠形象展示出生產(chǎn)設(shè)備、控制對(duì)象以及現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景等內(nèi)容。第二，虛擬能夠充分結(jié)合PLC以及變頻器展現(xiàn)控制變化效果，如運(yùn)料小車實(shí)際運(yùn)行速度的具體變化、噴泉實(shí)際噴射高度的具體變化以及自動(dòng)門(mén)開(kāi)門(mén)得具體速度變化等內(nèi)容。

二、基于組態(tài)技術(shù)的PLC與變頻器教學(xué)平臺(tái)應(yīng)用

（一）PLC與變頻器教學(xué)平臺(tái)的實(shí)施方案設(shè)計(jì)

在教學(xué)項(xiàng)目實(shí)施前，可利用虛擬仿真設(shè)備的實(shí)際模型進(jìn)行動(dòng)畫(huà)演示，給全體學(xué)生展示設(shè)備的具體動(dòng)作過(guò)程，使學(xué)生能夠從生動(dòng)的畫(huà)面中深入了解控制要求，并結(jié)合項(xiàng)目知識(shí)以及相關(guān)技能對(duì)學(xué)生展開(kāi)教學(xué)培訓(xùn)，重點(diǎn)對(duì)實(shí)訓(xùn)知識(shí)點(diǎn)以及技能點(diǎn)進(jìn)行講解，并指導(dǎo)學(xué)生借助PLC與變頻器當(dāng)中的相關(guān)實(shí)物設(shè)備進(jìn)行動(dòng)手操作。在教學(xué)項(xiàng)目調(diào)試環(huán)節(jié)中，可指導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)訓(xùn)臺(tái)當(dāng)中的相關(guān)實(shí)物設(shè)備進(jìn)行電氣接線操作，接著對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行有效調(diào)試，并通過(guò)PLC輸入輸出實(shí)物器件的實(shí)際動(dòng)作進(jìn)行測(cè)試，檢驗(yàn)PLC程序以及變頻器參數(shù)是否存在問(wèn)題，必要時(shí)可借助虛擬仿真模型對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)。在項(xiàng)目驗(yàn)收環(huán)節(jié)中，可將虛擬的動(dòng)畫(huà)仿真模型以及實(shí)物器件進(jìn)行有效驗(yàn)收，只要實(shí)物器件的實(shí)際動(dòng)作以及仿真動(dòng)畫(huà)的實(shí)際動(dòng)作均出于正確的狀態(tài)，則表明接線操作成功，程序調(diào)式工作也達(dá)到實(shí)際控制要求。

（二）PLC與變頻器教學(xué)平臺(tái)的實(shí)施效果分析

在項(xiàng)目實(shí)施環(huán)節(jié)中，可通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)法來(lái)評(píng)價(jià)實(shí)施效果。其中，一部分學(xué)生分為實(shí)驗(yàn)組，主要學(xué)習(xí)虛實(shí)結(jié)合法;另一部分分為對(duì)照組，主要學(xué)習(xí)常規(guī)方法。首先，實(shí)驗(yàn)組教師利用多媒體投影將動(dòng)畫(huà)仿真進(jìn)行演示，包括小車變頻變速的實(shí)際動(dòng)畫(huà)，可將小車速度變化情況形象展示在學(xué)生面前，既可以吸引學(xué)生注意力，還有助于學(xué)生對(duì)其進(jìn)行深刻了解。而對(duì)照組教師則利用常規(guī)的PPT以及圖片進(jìn)行講解，學(xué)生無(wú)法深刻理解課程內(nèi)容，也難以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在項(xiàng)目驗(yàn)收環(huán)節(jié)中，實(shí)驗(yàn)組教師借助仿真軟件中具備的PLC聯(lián)機(jī)控制畫(huà)面進(jìn)行有效驗(yàn)收，了解學(xué)生項(xiàng)目調(diào)試的最終效果，評(píng)價(jià)調(diào)試成果是否滿足控制要求，并根據(jù)畫(huà)面動(dòng)作來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生調(diào)試的程序是否滿足要求，如果有學(xué)生調(diào)試的畫(huà)面不符合要求，可將學(xué)生調(diào)試的畫(huà)面與演示畫(huà)面進(jìn)行有效對(duì)比，指導(dǎo)學(xué)生了解調(diào)試過(guò)程中存在的問(wèn)題。而對(duì)照組教師在驗(yàn)收環(huán)節(jié)中需要耗費(fèi)較多時(shí)間，一方面要依靠指示燈亮滅情況來(lái)推斷畫(huà)面動(dòng)作，另一方面要依靠文字描述控制要求，由于文字描述沒(méi)有仿真畫(huà)面更為直觀，學(xué)生理解容易產(chǎn)生偏差，導(dǎo)致學(xué)生調(diào)試成果達(dá)不到控制要求。如此一來(lái)，觀察組學(xué)生在經(jīng)過(guò)動(dòng)畫(huà)仿真演示之后明顯對(duì)教學(xué)內(nèi)容更加感興趣，并通過(guò)虛實(shí)結(jié)合法能夠深刻理解控制要求。

結(jié)語(yǔ)：

利用基于工業(yè)組態(tài)技術(shù)的虛實(shí)結(jié)合項(xiàng)目化教學(xué)模式，將仿真動(dòng)畫(huà)設(shè)備模型和試驗(yàn)設(shè)備結(jié)合在一起，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ);采用工業(yè)化組態(tài)技術(shù)可以模擬出多種PCL對(duì)象，可以更加生動(dòng)地展現(xiàn)一些自動(dòng)化生產(chǎn)線和自動(dòng)化設(shè)備，給教學(xué)帶來(lái)更多地便利性，而且有利于教學(xué)內(nèi)容的擴(kuò)展和更新。與此同時(shí)，這樣也大大降低了教學(xué)設(shè)備的成本投入，還可以令教學(xué)內(nèi)容更加豐富，使學(xué)生更有學(xué)習(xí)的興趣和熱情，結(jié)合教學(xué)設(shè)備和實(shí)物器件，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力。這種模式對(duì)于PLC變頻器的應(yīng)用教學(xué)起到了很大的幫助，促進(jìn)了教學(xué)質(zhì)量的提升。

參考文獻(xiàn)：

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