电气控制论文范文

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第1篇

1泡沫系统

泡沫成分如图1所示，泡沫系统流体原理如图2所示。泡沫由泡沫原液、水和空气3部分组成。在泡沫系统运行中，操作手通过改变泡沫各成分的比例来满足不同土质的改良需求，以达到最佳的改良效果。泡沫系统由泡沫原液泵、泡沫混合液泵、泡沫原液箱、泡沫混合液箱、泡沫水管路、泡沫混合液管路、空气管路、泡沫发生器和电气系统等部件组成。泡沫电气系统包括电气硬件和软件，系统主要包括控制元件、电控执行机构、PLC控制部分和上位机。其中，电控执行机构是泡沫各管路的动力来源；PLC控制部分是整个系统的中枢神经，可为设备提供必要的连锁与警示；上位机是操作手的操作平台，负责将操作手的各种操作指令传达给PLC，并将PLC采集到的信息反馈给操作手作为操作依据。

2电气硬件系统设计

2．1泡沫系统的供电系统结构泡沫系统采用三相380VAC电源进行供电，电源的分配如图3所示。设备利用控制变压器将部分380VAC变为220VAC，供接触器、温控器和散热风扇使用。泡沫原液泵和泡沫混合液泵的功率分别为075kW和3kW，为了精确控制泡沫原液和混合液的流量，2种泵均采用变频器控制。设备选用了西门子6SE6440－2UD21－1AA1380V－11kW和6SE6440－2UD24－0BA1380V－4kW2种变频器。泡沫原液泵和混合液泵选用变频电机，电机风扇独立供电，由GV2M06C进行短路及过载保护，直流接触器LP1K0910BD控制其通断。混合液搅拌器由1台075kW的三相电机直接驱动，由电机断路器GV2－M07C进行短路和过载保护，接触器LC1－D09M7C控制其通断。泡沫混合液经过搅拌器的搅拌后混合将更加均匀，发泡效果将更加理想。三相动力线同时给控制线路供电，使用DRT－960－24将三相电源转换为24V直流电，为PLC、传感器、电磁阀等的控制提供电力来源。

2.2泡沫系统PLC硬件设计根据泡沫系统的控制特点和盾构机的PLC网络要求，系统采用三菱PLCQ02U进行本地的数据采集、逻辑运算以及数据输出，采用三菱H网络与盾构机其他PLC进行数据交流，利用以太网网络与泡沫系统上位机进行信息交换。在进行PLC硬件配置时，各功能模块可以根据用户习惯任意搭配顺序，使其应用更加灵活方便［4－5］。系统采用了1块16点的数字量输入模块、1块16点的数字量输出模块、1块8通道的模拟量输入模块和1块4通道的模拟量输出模块作为本地控制柜的输入输出模块［6］。数字量输入模块主要用于采集断路器和变频器的反馈信息，数字量输出模块主要用于控制接触器和中间继电器，模拟量输入模块用来采集传感器的反馈信号，模拟量输出模块用来控制变频器的运行频率，进而实现对螺杆泵的调试。系统选用以太网模块QJ71E71－100同上位机通讯，选用H网模块QJ71BR11跟盾构机其他PLC通讯。

2.3泡沫系统上位机设计本系统上位机选用研祥工业电脑PPC－1561，在工业电脑上安装三菱OPC软件［7］，从而实现工业电脑与PLC的数据交换。上位机操作界面分为泡沫控制和泡沫参数设置2个操作区域。泡沫控制区域可选择需要操作的泡沫管路及控制方式，同时，控制泡沫系统的启动和停止。泡沫参数设置区域可对泡沫运行时的各控制参数（如泡沫原液比、发泡率等）进行设置。上位机设有报警界面，当泡沫系统出现故障时，该界面可显示出相应的故障信息，方便操作司机进行故障排除。

3控制系统软件设计

3.1泡沫系统控制流程泡沫系统正常运行的前提是建立在断路器及变频器正常运行的基础上。当泡沫系统各硬件一切正常后，首先进行泡沫各系统公用参数的设置，然后选择控制方式并设置与控制方式相匹配的控制参数，最后选择需要注入的泡沫管路并按下启动按钮。泡沫系统分为手动控制、半自动控制和自动控制3种控制方式。手动控制就是操作手可以根据需要对各管路的泡沫混合液流量和空气流量进行自主调节。半自动控制是泡沫系统运行后，PLC根据各路设定的泡沫混合液流量和发泡比控制泡沫系统的注入。自动控制在掘进时才能运行，PLC根据推进速度自动控制泡沫系统的注入。泡沫系统开始运行时，PLC首先检测泡沫混合液箱的液位开关，当出现低液位报警时，泡沫水管气动阀打开且泡沫原液泵运行。在泡沫水管路上安装流量计，PLC根据水的流量和上位机设置值进行泡沫原液流量计算，然后通过控制泡沫原液泵的变频器进而控制泡沫原液流量，使泡沫混合液按设定的混合比进行混合。在泡沫原液泵运行的同时，位于泡沫混合液箱的搅拌器开始工作，将泡沫混合液充分搅拌。当混合液箱高液位开关动作时，泡沫原液泵停止且泡沫水管气动阀关闭，同时PLC开始计时，5min后泡沫混合液箱搅拌器停止工作。当泡沫混合液箱液位正常且泡沫注入开始按钮被按下后，泡沫混合液泵运行，同时空气管路的电动调节阀也开始工作。PLC根据不同的控制模式计算泡沫混合液的流量值，然后对泡沫混合液变频器进行调节，进而控制泡沫混合液的流量；与此同时，PLC将空气流量的检测值和计算值进行比较，进而控制电动调节阀的打开和关闭。在电动调节阀的运算控制中引用PID控制，从而得到更加稳定的空气流量。在泡沫混合液管路中安装压力传感器，当压力检测值高于设定值时，泡沫系统停止工作且进行系统报警，操作手根据具体情况进行相应处理。

3.2程序设计程序设计采用梯形图设计，利用三菱GXDeveloper软件进行PLC编程。梯形图编程简单明了，具有良好的可读性和可维护性。梯形图的编程设计入门简单，对操作人员进行简单培训即可进行常规操作，方便操作人员对系统故障的诊断和排除［8－10］。在程序设计中，利用工业电脑采集到的启停信号及相关的控制选择信息配合控制回路中反馈的安全信号做出条件判断。当满足运行条件时，给出正常的运行提示，同时进行泡沫注入的控制输出；当不满足运行条件时，将无法进行泡沫注入操作，同时报警程序运行，并在工业电脑上给出故障提示，故障清除后报警信息才能消失。满足运行条件后，PLC首先采集工业电脑输入的控制信息，利用不同模式下泡沫系统的计算公式计算泡沫各成分的流量值；然后，通过调节变频器输出频率调节泡沫原液泵及泡沫混合液泵的流量，达到泡沫各成分精确控制的目的。为了更好地调节泡沫系统，在泡沫各管路中设置流量计，实时监控泡沫各成分流量值，并将流量反馈信号与其流量计算值进行比较，实时校验，进一步提高泡沫系统的控制精度。

3.3故障处理对系统运行过程中检测到的故障进行收集，故障报警检修人员可以直观地通过报警信号对故障进行处理。

第2篇

课程建设是专业建设的核心，课程标准是课程的灵魂［2］，是编选教材、组织教学、评价课程教学质量和进行教学管理的主要依据，是加强课程建设，实现专业人才培养目标的重要保障。课程标准是教学大纲的继承和发展，二者都是规范教学的纲领性文件，是根据人才培养方案制订的，是人才培养实施过程的体现。“机电产品电气控制”课程标准以学生职业能力和职业技能形成为重点来确定课程的教学内容标准，一是体现职业性原则，参照职业资格标准编写，充分体现职业性和岗位性要求；二是突出能力原则，以能力分析为基础设计课程，以能力培养为中心组织教学、以能力形成为目标引导学生学习，建立工学结合、任务驱动、项目导向的有效教学模式，以企业认可的能力指标体系评价学习成果；三是可学习性原则，“以学生为本”，突出学生的主体地位，以学生已有的知识和能力为依据，以学生的现有经验为起点，以学生的生活经验为基础，满足学生的兴趣与需求。“机电产品电气控制”课程标准涵盖电气控制和PLC两大类共八个项目。电气控制包括送料小车电气控制线路运行维护、C650－2车床电气控制线路运行维护、Z3040B钻床电气控制线路运行维护、X62W铣床电气控制线路运行维护等四个项目；PLC包括多种液体自动混合装置的PLC控制设计、十字路通灯控制、呼叫送料小车控制、PLC在C650－2车床电气控制系统改造中的应用等四个项目，每个项目由若干个人任务组成。

二、与实训设备相一致的教材建设

“机电产品电气控制”课程采用自编教材。教材的编写紧密结合实现技能型人才培养目标，从内容选材、教学方法、学习方法、实训配套等方面突出高职教育的特点，突出应用能力培养的特点，摆脱理论分析长而深的模式，增加并充实应用实例的内容，对职业岗位所需知识和能力结构进行恰当的设计安排。在知识的实用性、综合性上多下功夫，理论联系实际，加强操作与实训，把学生应用能力培养融汇于教材之中，并贯穿始终［3］。在内容组织上，以符合教学要求的工作过程为基础，由简单到复杂，由单一到综合，层层递进，将职业岗位所需的理论知识系统的串在一起，教材内容基本涵盖了基本电气控制规律、机床电气控制系统，PLC控制系统的组成。由浅入深，由易到难，每个部分都有实践训练，指导学生能够主动学习、提高效率，动手能力能够得到逐步提高。在教材编排上，打破以往教材先理论后实践的编写模式，以典型工作任务和任务的完整性及为主线，以提高职业能力为线索，理论知识够用为度编排教材内容。教材共有与《课程标准》内容相一致的八个学习项目，根据项目理论知识要求，将项目分解成各个子任务，每个子任务都有自己独立的知识点和训练内容，完成了子任务的学习，也就完成了整个项目的学习，并能使知识融会贯通。编写教材时充分体现“以学生为中心”“教中学，学中做”的职业教育理念，强调以学生直接经验形式掌握融于各项实践行动中的知识和技能，以学生能力培养为本位。

三、教学方法的改革

树立以学生为主体，教师为主导的教学理念。学习不仅是为了获取技术，还需要在获取技术的活动中，培养学生的方法能力、社会能力，使学生不仅要有技术适应能力，更重要的是有能力对社会、经济负责的态度，参与设计和创造未来的技术和劳动世界，因此在教学过程中注重强调教师对学生引导的行为。针对不同的教学实施环节，我们选用了不同的教学模式。1．教、学、做一体化教学模式教、学、做一体化教学模式是一边进行知识讲解和操作示范，一边让学生进行课程同步训练，符合学生认知规律。将知识点溶解到任务的实现中，完成学生对知识的理解和应用，能循序渐进地使学生最大限度地掌握知识。教、学、做三者融合，“教”为指导，“学”为过程，“做”为中心。学生在学了以后立即实施，实施完毕再进行总结，加强了对理论知识的掌握程度，巩固了知识在脑海中的印象。教、学、做一体化教学模式有利于学生利用教学软件、仿真软件等课程资源解决课程疑问，提高学习主动性。2．项目引导，任务驱动化教学模式项目引导，任务驱动化教学模式是在校内维修电工实训室、机床电气实训室及PLC实训室完成。围绕“控制线路的设计、安装、调试和运行维护”这一学习情境，把工作过程分成了8个项目，采取项目引导任务驱动，一步一台阶引导学生自主完成基本电气控制线路、机床电气、PLC综合技能实训领域的学习过程。在完成职业活动的学习过程中，也逐步训练和培养了学生系统的工作方法和严谨的工作作风，培养了学生具有良好的职业道德、团队协作能力与沟通能力和较强的工作责任心。教学过程贯彻“学生主体，教师主导”的原则，从教师指导学习教师引导学习学生自主学习。教师的指导作用逐步减弱，学生的主体作用逐步加强［4］。3．基于网络资源的自主学习这种方法突破了时空的限制，通过网络教学将学习延伸到课堂之外。我们将课程教学课件、实训课件和PLC编程软件与仿真软件挂接到课程网站。很多时候，学生在课堂实践中并不能通过一两次的模仿操作就可以理解操作要领和知识点的，少数学生不能独立及时完成一次完整的操作任务。因此，反复练习是提高理解和掌握技能的重要手段。

四、评价体系的改革

实践考核更注重学生的工作过程、职业素养，而非结果。同时，把学生的平时操行纳入考核的范围，对平时表现突出的优秀学生，给予加分；纪律及学习态度不好的，酌情减分。采取以过程考核为主的多元化考核方式的各部分考核所占的比例如下：职业素质考核方法：沿纵向以项目为单元，逐项考核。即在学生完成每个项目的工作任务和实操训练之后，对学生完成该项目的工作任务过程中的能力给予评价和认定。当本课程全部项目的工作任务和实操训练完成后，将各项目考核成绩累加。横向重点考核学生能力发展的渐进过程，即随着学习内容的扩展，评价学生完成工作任务的质量、合作能力及个人素质等，将纵向和横向的考核成绩按比例综合，即为学生学习本课程的最终成绩。

五、结束语

第3篇

“机电理实一体化”教学模式中，根据教学内容和电工考核知识点将项目划分为三大模块的内容：模块一为常用低压电器的识别和检修。要求学生能正确识别常用的几种低压电器：熔断器、开关、交流接触器、热继电器，熟知分类、功能、基本结构、工作原理，熟记图形符号和文字符号。模块二为电动机典型控制线路的安装，此模块是整个教学过程的重点，具体教学内容和课时安排如表1所示。模块三为常用机床电气控制电路的分析。主要内容包括CA6140型车床电气控制电路的分析及检修；M7120磨床电气控制电路的分析及检修；Z3040摇臂钻床的分析与检修；X62W型卧式铣床电气控制电路的分析及检修；T68卧式镗床电气控制电路的分析及检修。

2.分组实施

任务布置下去之后，下面就是组织学生分小组，每个小组分3~4人。分小组的时候，考虑到学生的层次不同，要求按照动手能力的强弱合理分配。考虑到原来的实验环节中，学生依赖心理比较强，等老师示范之后再动手，主动性不高，效果也不好。这次在《电机与电气控制技术》实践教学过程中采用了一些新办法，事实证明学生的积极主动性得到了很大的提高，整个教学环节中洋溢着求知好学的气氛。师生共同发现问题、解决问题，收获颇丰。具体的实施过程就是首先打破过去的“组长化”，不再固定哪个学生讲解、汇报，人人都有可能是组长。这样的话，学生就不会再抱着等靠的心理，因为每个人都可能被抽到，所以每个人都会认真地对待理论课和实践课，学习的积极性显著提高。在给学生布置任务的时候，要培养他们独立思考问题，用实践去验证理论的好习惯。通过实践，学生会发现每次项目在实施过程中都会出现一些问题，在不断的发现问题过程中，学生积累了很多解决问题的经验，将理论知识点也掌握得更加牢固。由于每次都能将所学知识实用化，学生的积极性也得到了提高。

3.教师队伍一体化

“理实一体化”教学模式对教师队伍的建设提出了更高的要求。要实施一体化教学，要求教师不但具有扎实的理论基础，更要有娴熟的实践技能，丰富的现场解决问题的能力。我系的专业教师95%以上都取得了双师证，50%以上的教师有过企业顶岗锻炼的经历。同时为了加强教师素质，系里积极与企业建立联系，聘请专业技术人员来学校实训中心辅导，将积累的大量实践经验传授给教师，真正做到教师队伍的理实一体化。

4.项目考核