電氣控制實訓(xùn)教學(xué)探索

王淑偉 陳小勤 周丹

摘? 要 概述電氣控制實訓(xùn)，分析電氣實訓(xùn)存在的問題，提出電氣實訓(xùn)問題解決方案，以期提高學(xué)生的動手能力和電氣類的基本專業(yè)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 工程訓(xùn)練中心;電氣控制;實訓(xùn)教學(xué);PLC編程仿真設(shè)備;綜合電氣柜

中圖分類號：G642? ? 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）05-0130-03

1 前言

西南交通大學(xué)工程訓(xùn)練中心是學(xué)校本科教育教學(xué)的工程實踐教學(xué)基地和創(chuàng)新實踐基地，為本科生的工程實踐提供動手訓(xùn)練平臺，并為校內(nèi)各個院系學(xué)生的科技創(chuàng)新活動服務(wù)。進入21世紀(jì)以來，教育部啟動了高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程。西南交通大學(xué)提出“以學(xué)生的成長和發(fā)展為中心”的教育教學(xué)理念，工程訓(xùn)練中心以此為引領(lǐng)，樹立了以“學(xué)生為本、工程為重、創(chuàng)新為魂”的實踐教學(xué)觀念，構(gòu)建了以機械加工為主、機—電—信息—控制結(jié)合，常規(guī)制造技術(shù)與先進制造技術(shù)、基礎(chǔ)訓(xùn)練與綜合訓(xùn)練、課內(nèi)實訓(xùn)與課外實踐相結(jié)合的多層次、多模塊工程訓(xùn)練教學(xué)體系[1-2]。

基礎(chǔ)工程訓(xùn)練以培養(yǎng)學(xué)生的初步工程能力和基本工藝技能為主要目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生熟悉或掌握基礎(chǔ)工程制造技術(shù)的基本能力。電氣控制實訓(xùn)是基礎(chǔ)工程訓(xùn)練課程中一個重要的組成部分[3-4]。

2 電氣控制實訓(xùn)概述

電氣控制實訓(xùn)項目硬件設(shè)備包括綜合電氣柜、PLC編程仿真設(shè)備。綜合電氣柜如圖1所示，柜體有儀表、電源開關(guān)等電氣元件，可進行電氣設(shè)備控制電路相關(guān)的實訓(xùn)項目。PLC編程仿真設(shè)備為臺式電腦，安裝有STEP7-Micro/WIN編程軟件，每組電氣柜配一套PLC編程仿真設(shè)備。電氣控制實訓(xùn)讓學(xué)生通過綜合電氣柜實現(xiàn)常見的控制電路、用PLC進行編程控制仿真，培養(yǎng)學(xué)生的電氣基礎(chǔ)素質(zhì)，提高學(xué)生的動手能力。

3 電氣控制實訓(xùn)存在的問題

學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)不同? 電氣控制實訓(xùn)的對象是全校學(xué)生，授課對象既有電類學(xué)生，也有非電類工科學(xué)生，還有文科學(xué)生。學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)不同，在實訓(xùn)項目開設(shè)時要考慮差異，要區(qū)分電類和非電類。對學(xué)生構(gòu)建不同的實訓(xùn)項目，既能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能鍛煉學(xué)生動手能力，體現(xiàn)專業(yè)的差異，這就成為實訓(xùn)教師面臨的最關(guān)鍵的任務(wù)。

如何確保實訓(xùn)用電安全? 綜合電氣柜采用380 V三相交流電，在高校開設(shè)的實訓(xùn)中是相當(dāng)危險的，如何確保實訓(xùn)過程中的用電安全，成為實訓(xùn)教學(xué)的重中之重。

如何確保接線的規(guī)范性? 電氣控制實訓(xùn)需要學(xué)生進行接線，如何保證學(xué)生線路連接的規(guī)范性，接出的線路規(guī)范、合理、有效，成為在實訓(xùn)過程中需要重點關(guān)注的內(nèi)容。

實訓(xùn)評價? 如何根據(jù)實訓(xùn)內(nèi)容，構(gòu)建實訓(xùn)綜合評價體系，在學(xué)生完成實訓(xùn)后給出合理的成績，也是確保實訓(xùn)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

4 電氣控制實訓(xùn)問題解決方案

根據(jù)學(xué)生專業(yè)不同對項目進行差異化設(shè)置? 根據(jù)實訓(xùn)學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)不同，構(gòu)建不同的實訓(xùn)項目：對文科非電類專業(yè)學(xué)生，結(jié)合家庭日常用電，開設(shè)單開雙控電燈電路;對電類學(xué)生，開設(shè)三相異步電機的自鎖電路并用PLC梯形圖編程實現(xiàn)。

文科非電類專業(yè)學(xué)生用單刀雙擲開關(guān)在兩地控制同一個燈泡，并且練習(xí)連接電度表，電路原理圖如圖2、圖3所示。

電類專業(yè)學(xué)生要求了解三相異步電機的基本原理，掌握電氣原理圖的分析方法，掌握理解自鎖觸點和互鎖觸點，掌握常用電工儀表和電工工具的使用方法、PLC梯形圖編程方法。三相異步電機自鎖控制電路如圖4所示。PLC編程仿真實現(xiàn)自鎖控制電路原理如圖5所示[5-6]。

根據(jù)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)不同，選取以上不同的實訓(xùn)內(nèi)容。對電類學(xué)生在PLC編程仿真上進行彈性化設(shè)置，對專業(yè)基礎(chǔ)比較好的學(xué)生要求高點兒，比如實現(xiàn)點動、長動，或是更改常開按鈕為常閉等;對專業(yè)基礎(chǔ)比較差的學(xué)生只要求PLC實現(xiàn)控制三相異步電機的基本功能。如此既體現(xiàn)了專業(yè)上的差異化，又體現(xiàn)了同專業(yè)不同專業(yè)能力的差異化，使實訓(xùn)項目能滿足全校不同專業(yè)學(xué)生的需求。

多措施并舉，確保實訓(xùn)用電安全? 綜合電氣柜使用

380 V的三相交流電，存在很大的安全隱患，應(yīng)在實訓(xùn)過程中采用多重措施，確保實訓(xùn)用電安全。實訓(xùn)明確規(guī)定：

1）實訓(xùn)指導(dǎo)教師配兩名，全程監(jiān)控學(xué)生用電情況;

2）學(xué)生不得隨意操作課程要求以外的其他電器，如果在實訓(xùn)過程中發(fā)現(xiàn)安全隱患，需要及時向教師匯報;

3）學(xué)生只有在斷電的情況下，方可用萬用電表Ω檔來檢查線路的接線正確與否;

4）學(xué)生只有在斷電狀態(tài)下，才可以接線和拆線，嚴(yán)禁帶電操作;

5）學(xué)生通電檢查要在教師指導(dǎo)下進行，嚴(yán)禁私自通電;

6）學(xué)生在主線路接線時一定要注意各相之間的連線不能弄混淆，不然會導(dǎo)致相間短路;

7）學(xué)生操作時要膽大、心細(xì)、謹(jǐn)慎，尤其上電后禁止用手觸及各電器元件的導(dǎo)電部分及電動機的轉(zhuǎn)動部分，以免觸電及意外損傷。

線路接線規(guī)范，嚴(yán)格要求? 在實訓(xùn)項目開始之前，把線路接線基本要求，包括如何實現(xiàn)接線規(guī)范、電工接線規(guī)范等相關(guān)視頻、PPT資料先給學(xué)生，讓其進行自學(xué)，并撰寫自學(xué)報告。

實訓(xùn)開始時，指導(dǎo)教師先講解接線規(guī)范要求，比如接線時合理安排布線，保持走線美觀，接線要求整齊、清楚、安全可靠等;然后示范接線線路的基本要求，學(xué)生通過規(guī)范性接線方可進行下一步實訓(xùn)。

構(gòu)建實訓(xùn)操作評價體系? 在學(xué)生完成實訓(xùn)后，要對學(xué)生的實訓(xùn)過程進行綜合評價打分，打分主要依據(jù)以下幾項內(nèi)容。

1）實訓(xùn)項目的完成度：該亮的燈亮了沒有？電機的運轉(zhuǎn)是否合乎要求？編程仿真是否實現(xiàn)了相應(yīng)的功能？

2）接線的規(guī)范性：線路接線是否美觀規(guī)范？電路連接是否正確？

3）上電之后是否出現(xiàn)故障？出現(xiàn)故障能否自己獨立排查？

4）實訓(xùn)過程中是獨立完成還是在同學(xué)幫助下完成等？

5）實訓(xùn)報告的撰寫情況。

6）預(yù)習(xí)報告情況等。

5 結(jié)語

電氣控制實訓(xùn)對低年級大學(xué)生來說是非常重要的一個鍛煉動手能力的環(huán)節(jié)，能提高學(xué)生的動手能力和電氣類的基本專業(yè)素養(yǎng)。在實訓(xùn)開設(shè)過程中遇到多個難題，為確保實訓(xùn)項目高效高質(zhì)完成，實訓(xùn)指導(dǎo)教師在現(xiàn)有實訓(xùn)條件下構(gòu)建不同的實訓(xùn)項目，規(guī)范實訓(xùn)過程，確保實訓(xùn)項目較好地達到實訓(xùn)目的。

參考文獻

[1]李力，趙敏.電氣控制智能化實訓(xùn)系統(tǒng)研究與設(shè)計[J].長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2019（3）：75-78.

[2]王賢成，陳俊華，黃方平，等.基于項目的PLC機電控制系統(tǒng)設(shè)計能力培養(yǎng)教學(xué)模式探索[J].教育教學(xué)論壇，

2017（25）：164-165.

[3]宋璐雯，高瑜.電氣工程及其自動化專業(yè)實踐教學(xué)的探索與創(chuàng)新[J].高校實驗室工作研究，2017（3）：119-120.

[4]李祥瑞.利用計算機軟件技術(shù)促進電機學(xué)實訓(xùn)課程的改革[J].中國電力教育，2012（22）：100-101.

[5]張濤，李喜紅.電氣控制綜合實訓(xùn)課程改革探索[J].南方農(nóng)機，2019（5）：215，236.

[6]姜銀秀.電氣控制PLC實訓(xùn)平臺的設(shè)計和實現(xiàn)[J].機電工程技術(shù)，2018（5）：148-149，226.

項目來源：西南交通大學(xué)2019本科教育教學(xué)研究與改革項目“電氣控制基礎(chǔ)實訓(xùn)開發(fā)研究”。

作者：王淑偉，西南交通大學(xué)工程訓(xùn)練中心，講師，主要從事電氣控制相關(guān)理論及實踐教學(xué)工作;陳小琴、周丹，西南交通大學(xué)工程訓(xùn)練中心（6100097）。