教學(xué)設(shè)備

   技工院校電氣技術(shù)專業(yè)PLC技術(shù)及應(yīng)用課程教學(xué)需要具備一個(gè)好的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，然而現(xiàn)在學(xué)校使用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備大部分都是封閉式的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)只能使學(xué)生按照廠家的設(shè) 定完成固定的實(shí)驗(yàn)?zāi)�塊，很難培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和設(shè)計(jì) 能力。而技工院校注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，需要讓 學(xué)生很好地與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，顯然這種結(jié)構(gòu)的PLC實(shí)訓(xùn)設(shè)備不適合學(xué)校教學(xué)的需要。 筆者所在技工學(xué)校電氣技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生主要分 為以下幾個(gè)類型：一是中技班，二是雙高班，三是初中技 師與高中技師班。學(xué)校學(xué)生人數(shù)，在一個(gè)年級(jí)階段就達(dá)到 200多人，而學(xué)校的教學(xué)特點(diǎn)都是要求每個(gè)學(xué)生學(xué)會(huì)技能操 作，因此作為電氣技術(shù)專業(yè)必修課的PLC技術(shù)所需要的實(shí)訓(xùn) 設(shè)備就必須滿足學(xué)生的實(shí)訓(xùn)要求，確保實(shí)訓(xùn)學(xué)生一人一個(gè) 工位。在這一前提下，我們提出設(shè)計(jì)開發(fā)適合學(xué)校學(xué)生實(shí) 訓(xùn)特點(diǎn)的PLC實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。 現(xiàn)有的PLC實(shí)驗(yàn)設(shè)備并不能達(dá)到我們的實(shí)訓(xùn)要求，如一 些實(shí)驗(yàn)教儀公司生產(chǎn)的PLC實(shí)驗(yàn)設(shè)備，PLC的輸入輸出點(diǎn)設(shè) 計(jì)得不規(guī)范，很容易造成設(shè)備的損壞。一旦設(shè)備損壞，維 修很不方便，而且費(fèi)用比較高。另外學(xué)生在設(shè)備上只能進(jìn) 行一些實(shí)驗(yàn)操作，不能進(jìn)行接線訓(xùn)練，更不能規(guī)范學(xué)生對(duì) PLC接線的工藝要求。因此，要滿足學(xué)生的實(shí)訓(xùn)要求，就需 要我們自己設(shè)計(jì)制作PLC實(shí)訓(xùn)臺(tái)。由于上海頂邦教育設(shè)備制造有限公司有比較成熟的實(shí)訓(xùn)設(shè)備制作工藝，因此學(xué)校選擇與上海頂邦教育設(shè)備制造有限公司合作的方式設(shè)計(jì)制作實(shí)訓(xùn)臺(tái)，具體方式是，學(xué)校負(fù)責(zé)實(shí)訓(xùn) 裝置的設(shè)計(jì)與安裝，實(shí)訓(xùn)工作臺(tái)由上海頂邦教育設(shè)備制造有限公司按學(xué)校的設(shè)計(jì) 參數(shù)要求制作。 一、裝置設(shè)計(jì)特點(diǎn) 實(shí)訓(xùn)設(shè)備主要采用繼電器隔離的方式，將交流220V的 電壓與PLC的輸出點(diǎn)（Y點(diǎn)）進(jìn)行隔離，從而達(dá)到保護(hù)PLC內(nèi) 部繼電器的功能。在這里我們主要考慮，是用PLC本身24V 直流電源驅(qū)動(dòng)隔離電路板工作，還是要另外設(shè)計(jì)一個(gè)開關(guān) 電源來驅(qū)動(dòng)隔離電路板工作。假設(shè)用PLC自帶24V直流電源 來驅(qū)動(dòng)繼電器工作，那么它的輸出COM點(diǎn)很可能會(huì)與外部工 作電壓的COM連在一起。如果是這樣的話，一旦學(xué)生將電路 接錯(cuò)，就很容易將PLC的24V直流電源燒壞�；�于此，筆者 認(rèn)為應(yīng)在外部重新設(shè)計(jì)一個(gè)24V的直流開關(guān)穩(wěn)壓電源，用它 來驅(qū)動(dòng)隔離電路板工作，這樣容易出現(xiàn)的安全隱患就可以 消除了。 電路原理圖的設(shè)計(jì)。以三菱FX-2N系列為例，在它的 輸出點(diǎn)（Y點(diǎn)）設(shè)計(jì)一塊隔離板，用以保護(hù)PLC內(nèi)部設(shè)備。 設(shè)計(jì)思路是，輸出點(diǎn)用24V的直流繼電器進(jìn)行隔離。在 Y0～Y7、Y10～Y17、Y20～Y27之間采用24個(gè)24V的直流繼電 器進(jìn)行隔離，隔離工作電壓由24V的開關(guān)穩(wěn)壓電源提供，原 理圖如下圖所示。 圖　輸出點(diǎn)隔離電路 電路中的三個(gè)模塊分別是FX－2N系列的24個(gè)輸出點(diǎn) Y0～Y7、Y10～Y17、Y20～Y27。我們將這部分改成用外部 的24個(gè)直流繼電器控制，它的驅(qū)動(dòng)電源就是24V的直流開 關(guān)電源。此電路圖下面的三個(gè)模塊是24個(gè)繼電器的常開觸 點(diǎn)。它的工作原理是，當(dāng)PLC有輸出時(shí)，先接通外部的繼電 器，由外部繼電器的觸點(diǎn)與工作電壓相連接。這樣做的好 處是避免工作電壓直接與PLC內(nèi)部觸點(diǎn)連接，可以有效保 護(hù)PLC，延長PLC的使用壽命，方便設(shè)備維護(hù)。筆者主要用 Protel Dxp電路制作軟件進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)，并作好印刷電路 板圖，委托廠家制板。對(duì)于開關(guān)電源，考慮高溫對(duì)電路的 影響，筆者設(shè)計(jì)時(shí)提高了開關(guān)電源的負(fù)載能力，加大了散 熱裝置。 二、技術(shù)性能 工作臺(tái)主電路工作電壓380V，PLC控制電路工作AC電壓 220V、DC電壓24V。 穩(wěn)壓電源的主要參數(shù)為：AC輸入電壓220V，DC輸出電 壓24V，額定輸出電流6A。 工作環(huán)境：溫度－10℃～40℃，相對(duì)濕度＜85% （25℃)。 裝置容量：＜200V·A。 外形尺寸：1350mm×650mm×700mm；支架為L形支架， 800mm×700mm。 三、實(shí)訓(xùn)臺(tái)的基本配置 實(shí)訓(xùn)臺(tái)的基本配置見下表。 實(shí)訓(xùn)臺(tái)基本配置表 序號(hào) 實(shí)訓(xùn)器材 數(shù)量 規(guī)格 1 三相斷路器 1 380V 2 單相斷路器 1 220V 3 熔斷器 6 3A 4 熱繼電器 2 JR36 5 交流接觸器 6 AC220 6 開關(guān)電源 1 24V 7 隔離板 1 24V 8 接線端子 1 JX-1015 9 單相插頭 1 單相，220V 10 FX2N系列PLC 1 FX2N－48MCR 11 指示燈 8 AC220V，DC24V 12 按鈕 8 可自定 13 導(dǎo)線走線槽 BVR 0.5mm 2 14 電動(dòng)機(jī) 2 三相異步電動(dòng)機(jī) 雙速電動(dòng)機(jī) 四、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目可以完成中、高級(jí)維修電工PLC考核項(xiàng)目的技 能操作。 在整個(gè)設(shè)備的安裝與制作過程中，讓學(xué)生參與其中， 這樣既能提高學(xué)生對(duì)PLC的認(rèn)識(shí)，也能增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手 能力。 2012年10月，新的實(shí)訓(xùn)設(shè)備投入到學(xué)生的實(shí)訓(xùn)教學(xué)中， 經(jīng)過一個(gè)學(xué)期左右的使用證明，該實(shí)訓(xùn)裝置的設(shè)計(jì)合理。從 投入使用到學(xué)期結(jié)束，實(shí)訓(xùn)設(shè)備沒有出現(xiàn)任何問題，一直能 夠保證教學(xué)的正常使用。由于新的實(shí)訓(xùn)設(shè)備是與廠家合作制 造的，所以實(shí)訓(xùn)設(shè)備的外觀更加漂亮、設(shè)計(jì)更加合理。 該實(shí)訓(xùn)裝置采用了開關(guān)電源進(jìn)行PLC輸出點(diǎn)的隔離， 可以使PLC的工作更加穩(wěn)定可靠，解決了在PLC實(shí)訓(xùn)過程中 由于輸出點(diǎn)接線錯(cuò)誤而造成設(shè)備損壞的問題。同時(shí)對(duì)PLC的 COM點(diǎn)做了改動(dòng)，由原先復(fù)雜的5個(gè)COM點(diǎn)，改成現(xiàn)在的3組 輸出，3個(gè)COM點(diǎn)。這樣的實(shí)訓(xùn)設(shè)備電路簡(jiǎn)單，比較適合學(xué) 生的特點(diǎn)，使他們更容易掌握，提高了實(shí)訓(xùn)效果。 通過PLC實(shí)訓(xùn)裝置的設(shè)計(jì)制作，提升了教師解決實(shí)際問 題和開發(fā)課題的能力，為今后的教學(xué)設(shè)備的自主研發(fā)提供 了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。