導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇電氣控制系統(tǒng)設計論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

1電氣控制系統(tǒng)設計

1.1電氣控制系統(tǒng)原理簡介

電氣控制系統(tǒng)的實質就是它可以按照操作者所需要的方法是機器、內部結構和其它任意的可以改變的因素改變運作方式，從而實現操作者的運作需求。它的基本的工作原理就是通過檢測出被輸出量的實際數值，然后將它與輸入數據進行比較獲得之間的差值的過程。通過差值的比較然后進行具體的調控作用進而消除這種差值。從而實現輸出值與輸入值相對應。電氣控制系統(tǒng)主要包括每個部分開關的合、分，開關狀態(tài)和設備狀態(tài)報告和報警設置，模擬系統(tǒng)的及時顯示。我們可以運用電氣的控制運行原理來進行簡單的操作，有助于我們細致的分析電信線路，從而有助于準確的排除電路故障。PLC一般情況下由CPU、儲存器、輸入和輸出接口、電源等幾個部分構成。比較經典的是西門子的CUP為八路輸入和六路輸出，它可以實現定量的模擬量的調控，以及不同模塊的擴展，尤其是在點位比較少的情況下應用及其廣泛。

1.2新型電氣控制設備的工作原理

因為采取了合理的系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)，合理的解決了原始系統(tǒng)內部現有的各方面的不合理之處，新型的電氣掌控裝置的熱度維持效果更好。精確控制溫度的高低，精確掌握數字的精確度，利用智能化電氣裝置操作設置上位機接口和記錄儀器的接口，使用熱力感應的升溫方式，保溫性能比較強，溫度控制穩(wěn)定。一次性整體焊接，速度快，而且節(jié)約能源省電，操作簡單易上手，受熱均勻。新型原理的設備的電氣控制設備節(jié)約能源程度更高，效率高。在條件相同的工作環(huán)境下，僅需要配置1臺中頻率電源和若干部通用型熱感應增溫器，達到在不同環(huán)境下升溫的最終目的。

2爐前變壓器

2.1爐前變壓器的的功能和工作原理

前變壓器不是傳統(tǒng)概念下的標準工作設備，它的工作原理就是將輸入前是四百伏的電壓轉化為24伏的電流的性能。以達到加熱爐體可以調制為2300攝氏度高溫的最終目的。通常被安裝在電線桿或者店所內使用，一般情況下可以實現將六～一千伏的電壓進行降低到四百伏左右。配電電力變壓器是靜態(tài)的電氣控制設備，它可以實現將某個確定的準確地電壓值的交流電壓（電流）變成和它頻率相等的另一種或幾組任意的數值不同的電壓（電流）的設備。

2.2爐前變壓器的設置

非標爐前變設備規(guī)格明細如下：調控信號的輸入以及輸出：4-20mA、0-10mA、,0-5V、0-10V、1-5V、2-10V、PWM等相同信號輸入，輸入阻抗：120Ω（4-20mA輸入方式時）負載額定電壓范圍：240V、360V、420V、640V、1180V。降溫方法：10A~30A自動冷卻，50-1200A風能冷卻，1000A-3000A風吹冷卻、自動冷卻。掌控方法：調壓移相和過零周波調功一體化技術，可實現平衡電流、平衡電壓、平衡電功率等閉環(huán)調控以及雙閉環(huán)三相整流直流電源。

3總結

隨著研究的的不斷發(fā)現和新的進展，石英拉管設備和其他大部分相同類型設備的不同之處在于對系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性提出了很高的要求。普通的石英拉管生產線假設出現了問題，就可以對系統(tǒng)提出暫停運行的工作要求。然后工作人員進行維修和護理，但是如果是屬于高端的石英產品出現技術環(huán)節(jié)的故障和失衡，則有可能導致財產損失，然而石英拉管熔爐設備出現系統(tǒng)上的工作失衡現象，就可能出現坩堝炸裂以及有可能對工作人員的身體健康造成嚴重的損害。所以石英生產線設備必須具備非常穩(wěn)定的安全性。石英連熔爐設備與以往間歇式熔爐設備相比，具有明顯得進步之處和不同之處，最近幾年石英拉管設備的應用一直是國內甚至國外同行業(yè)的關注熱點。然而目前階段國內石英行業(yè)對石英熔爐設備的研究還處于剛開始時間階段。研究連熔爐設備一直是石英拉管開發(fā)技術的開發(fā)重點，在未來石英設備的應用及開發(fā)具有較大的實用價值和實踐價值。

參考文獻

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篇2

0 引言

自20世紀90年代以來，采礦設備的發(fā)展日新月異，世界上采礦設備生產巨頭們像卡特彼勒、小松、久益環(huán)球、利勃海爾等公司紛紛推出自己的各種新產品，這些新的產品共同的特點是不斷涌現出新結構和新元件時還廣泛應用新的控制技術，技術發(fā)展的重點在于增加產品的電、液技術含量，應運更先進的電氣、液壓控制系統(tǒng)和更先進、靈敏的原件來實現對操作的優(yōu)化?，F在越來越多的控制技術和控制理論開始應運到前裝機上，如變頻調速控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、單片機控制系統(tǒng)、傳感器控制技術等，這些技術的應用在控制精確度和效率上使前裝機達到了一個前所未有的高度。

節(jié)能減排技術將是未來裝載機行業(yè)的發(fā)展方向[1]，更是采礦設備行業(yè)的發(fā)展方向。節(jié)能減排是個世界性的大課題，對于以柴油發(fā)動機作為主要動力源的前裝機來說，這不僅因為節(jié)能和減排本身就是一對兒矛盾，而且還要考慮產品的性價比與可靠性。節(jié)能減排不僅僅關乎發(fā)動機、傳動、液壓和電控等系統(tǒng)，這是一個綜合性的課題。對于裝載機來說，合理的工作裝置設計可以提高作業(yè)效率，減小作業(yè)阻力，降低油耗，但是控制系統(tǒng)的合理、先進設計同樣對節(jié)能減排起巨大的作用。

本次選題準備以轉向系統(tǒng)的控制設計為例來說明裝載機目前的自動化控制水平和將來的發(fā)展方向。為了保證轉向系統(tǒng)平穩(wěn)、快速的運轉，我們設計了本選題的電氣控制系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)，在對各種電氣和液壓元件控制方法的工作原理進行了詳細的分析的基礎上，提出了L1150型前裝機轉向系統(tǒng)控制設計的選題。希望通過我們的研究能把前裝機目前的自動控制技術提高到一個新的高度。

1 L型前裝機轉向系統(tǒng)總體模型設計

轉向是電液控制的自動控制系統(tǒng)。則轉向系統(tǒng)總體設計結構圖如圖1所示。

由上述結構圖可以得出系統(tǒng)的傳遞函數為以下三部分組成，其中G1（S）是電氣系統(tǒng)的傳遞函數，G2（S）是電液比例控制閥占空比對換向閥流量的傳遞函數，G3（S）是液壓系統(tǒng)的傳遞函數，如圖2所示：

所以本論文的設計分為倆部分，一部分為電氣控制結構的設計，另一部分為液壓控制結構的設計。

2 L型前裝機轉向系統(tǒng)控制設計

2.1 電氣控制結構設計

電氣控制是當操作手柄給左轉向命令時，操作手柄移動被轉換成CAN信息。CAN全稱為Controller Area Network即控制器局域網[2]，CAN總線是國際上應用最為廣泛的現場總線之一。由操作手柄輸出轉向命令值輸入到控制器，控制器接收到輸入信號后輸出PWM脈沖信號給控制閥，控制執(zhí)行元件動作。轉向位置傳感器隨時監(jiān)控轉向的位置角度并轉化為電信號反饋給VCU，和操作手柄的給定值比較以便進一步的控制。該系統(tǒng)設計為負反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)，所謂反饋控制系統(tǒng)，就是指根據系統(tǒng)輸出變化的信息來進行控制，即通過比較系y行為（輸出）與期望行為之間的偏差，并消除偏差以獲得預期的系統(tǒng)性能。L型前裝機轉向系統(tǒng)的電氣控制控制結構圖設計如圖3所示。

2.2 液壓控制結構設計

液壓技術的發(fā)展[3]，可追溯到 17 世紀帕斯卡提出了著名的帕斯卡定律，開始奠定了流體靜壓傳動的理論基礎。液壓系統(tǒng)：液壓油從油箱流入轉向泵的入口。轉向泵輸出液壓壓力油經控制閥和流量放大器后流入轉向油缸，轉向油缸動作從而實現轉向運動。通過負載感知把負載的壓力分別反饋回控制閥和轉向泵，反饋回控制閥的壓力油與給定值比較后進一步控制方向閥芯的開口大小從而進一步的控制壓力油流向轉向油缸的流量。由于液壓系統(tǒng)運行時容易發(fā)熱，為了節(jié)省功率和減少發(fā)熱量負載反饋的壓力油同時反饋給轉向泵，從而可以控制轉向泵斜盤角度，進一步控制轉向泵的輸出功率。該系統(tǒng)設計為負反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)，所謂反饋控制系統(tǒng)，就是指根據系統(tǒng)輸出變化的信息來進行控制，即通過比較系統(tǒng)行為（輸出）與期望行為之間的偏差，并消除偏差以獲得預期的系統(tǒng)性能。在反饋控制系統(tǒng)中，既存在由輸入到輸出的信號前向通路，也包含從輸出端到輸入端的信號反饋通路，兩者組成一個閉合的回路。因此，反饋控制系統(tǒng)又稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。反饋控制是自動控制的主要形式。在工程上常把在運行中使輸出量和期望值保持一致的反饋控制系統(tǒng)稱為自動調節(jié)系統(tǒng)，而把用來精確地跟隨或復現某種過程的反饋控制系統(tǒng)稱為伺服系統(tǒng)或隨動系統(tǒng)。L型前裝機轉向系統(tǒng)的液壓控制控制結構設計如圖4所示。

圖4 轉向系統(tǒng)的液壓控制結構圖

3 轉向控制系統(tǒng)的測試和分析

把設備所有的電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)以及其他的結構件等安裝調試完成后，啟動設備做了左轉向、無轉向、右轉向等的一系列空載、有載測試，空載測試是指設備沒有裝載并處于平整的地面上，有載是指設備處于裝載的工作狀態(tài)，并處于工況不是很好的環(huán)境下，測試結果見表1所示。（下轉第287頁）

從表1中的測試結果可以看到當有禁止狀態(tài)時，轉向接口卡無輸出。當發(fā)出左轉向命令的時候，轉向接口卡輸出的電壓為12V-18V；當操作手柄處于中位時轉向接口卡的輸出為12V；當發(fā)出右轉向命令時轉向接口卡的輸出為6V-12V；這完全符合當初設計的期望值，在進一步的測試中該電路輸出穩(wěn)定、可靠符合要求。

4 結論

本論文的設計以L型前裝機轉向系統(tǒng)的設計為主題，主要包括電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)倆部分。電氣系統(tǒng)采用LINCS II控制系統(tǒng)，由操作手柄通過CAN控制系統(tǒng)發(fā)出轉向命令通過數字接口卡轉化為數字信號后輸入到VCU（VECHICLE CONTROL UNIT） VCU接受到信號后發(fā)出PWM輸出信號給數字接口卡的轉向接口卡通道，然后再傳輸到PVG32先導控制閥控制液壓系統(tǒng)。轉向位置傳感器隨時監(jiān)控轉向的位置角度并反饋給VCU和給定值比較以便進一步的控制。液壓系統(tǒng)采用電液比例先導控制，液壓油從油箱流入轉向泵的入口，液壓壓力油從泵流過高壓過濾器后到達流量放大器閥（Danfoss） 的HP口。當有轉向命令時PVG32先導控制閥控制先導油推動流量放大器的方向閥芯后從泵出來的油經流量放大閥芯被導向轉向油缸從而實現轉向運動。

【參考文獻】

篇3

Abstract: environmental protection inevitably involves the sewage treatment plant, and sewage treatment is effective and reasonable of related units of a difficult problem. We can use the computer system of the sewage treatment process of intelligent control, monitoring and management. Among them with the level of single chip microcomputer system as the core system, using intelligent instrument, and the opening of frequency conversion governor valve process control, is responsible for the control of all motor, electromagnetic valve switch quantity. Level 2 network system is responsible for data to take, and through the A/D converter and sensor of measurement and control system, accept control instrument all data, then processed data the data communication uploaded to PC network system level. Level 1 network PCS for the VC software program, real-time control and display of sewage treatment process, and all kinds of data quantity change value.

Keywords: SCM system, sewage treatment, data communication, intelligent instrument

中圖分類號：U664.9+2文獻標識碼：A 文章編號：

正文

1 研究需求

隨著我國工業(yè)生產的迅速發(fā)展，各種污染廢水隨意排放嚴重地影響著人們的生存環(huán)境。因此，污水的處理檢測系統(tǒng)在環(huán)境保護及經濟建設中顯得越來越重要。在工業(yè)污水處理系統(tǒng)中，為保證污水處理的正常進行，使排放的污水達到國家有關標準，電氣控制系統(tǒng)在其中起著關鍵作用。

好的電氣控制系統(tǒng)能保證在惡劣的工作環(huán)境中也能穩(wěn)定、可靠、準確地進行污水處理監(jiān)控工作，同時實現日常管理的信息化。對所控制的信息數據，如溶解氧、液位、pH值、電導率、溫度等能夠實現有效的檢測與控制。

2系統(tǒng)的設計

該系統(tǒng)采用二級計算機網絡系統(tǒng)分別負責監(jiān)測、控制、管理，即采用一級和二級計算器網絡結構系統(tǒng)。系統(tǒng)采用分級控制結構，使控制參數的預置和現場狀況的數據測試控制由一級網絡系統(tǒng)實現。系統(tǒng)的總體結構如圖1所示。

圖1系統(tǒng)總體結構圖

2.1一級網絡系統(tǒng)

一級網絡系統(tǒng)采用微控制處理器，用高級語言VC++編制界面軟件。顯示單元能動態(tài)地顯示電機、泵、閥門所處的工作狀態(tài)、停止狀態(tài)和故障狀態(tài)。污水路、凈化水路采用不同顏色動態(tài)顯示。故障狀態(tài)可顯示故障產生的部位，pH值、溫度、溶解氧、液位等參數以直方圖形式顯示。圖形界面能實現現場工作狀態(tài)的同步監(jiān)視，并可隨時打印所需要的各種數據。一級網絡微控制器的核心部分可與二級系統(tǒng)進行有效通訊，執(zhí)行污水處理工藝要求的總體控制。

2.2二級系統(tǒng)

二級系統(tǒng)是由復合傳感器組成，負責各種相關數據的采集。它具有掉電保護數據存取區(qū)，可長期完整地保存相關參數及各種重要參數。二級系統(tǒng)的控制器，即智能儀表具有單獨的輸入按鍵及顯示器，能獨立完成信號，如pH值、溫度、溶氧、液位的采集工作。傳感器采用PH值、溫度、溶解氧、液位的復合傳感器，能直接測取相關數據。測量的數據經過A/D轉換傳送到數據處理單元，經處理的數據經過射頻單元傳送到一級網絡中心。

3系統(tǒng)的主要構成單元

電氣控制系統(tǒng)所涵蓋單元主要有操作控制單元、顯示單元、通信單元、傳感器單元等。系統(tǒng)里有很多數據需要檢測，按照設置的程序對數據進行處理，有效控制信號的輸入輸出。

（1）操作控制單元，操作控制單元單片機控制中心，負責所有流程的控制。

（2）顯示單元，顯示所有的監(jiān)測數據，一般采用觸摸屏或者人機界面。

（3）通信單元，負責信號的傳輸，主要負責將二級網絡采集到的信息數據傳送到一級網絡中心和將一級網絡的控制命令信息傳送到二級節(jié)點。

4參數檢測

采用復合傳感器直接測取液位數據、PH值數據、溫度數據、溶解氧數據。

在污水池中，測量時通過被測液體內部的靜壓變化測量液位數據。在液位靜壓變化的作用下傳感器產生電壓信號，經溫度補償、電壓放大、轉換電路將信號轉換成標準信號從液體內輸送到液體外數據處理中心[1]。

溫度傳感器采用鉑熱電阻，傳感器侵入污水池中。在傳感器距離控制儀表很近的情況下，采用三線電路進行測量。測量的過程為：首先將得到的溫度信號通過轉換器變成電壓信號，經放大、A/D，然后分別送到三路控制中：一路主要做用是報警和控制，是一個控制信號，控制繼電器的輸出；一路為BCD碼和位控制掃描信號控制LED顯示；一路經D/A轉換為4~20 mA的標準信號，將這一信號送入控制器中，以此來控制電動調節(jié)閥，調節(jié)熱蒸氣量，進行閉環(huán)控制[2]。

pH值通過測量電極上有特殊的反應靈敏的玻璃觸頭，當玻璃觸頭和氫離子接觸時產生電位。電位由在氯化銀溶液中的銀絲作為參比電極測到。pH值的輸出信號很微弱，經放大后，將信號轉換成頻率信號傳送給控制器。

在生物污水處理廠中，它使用的是活性污泥，溶氧量的測量是非常重要的。對氧含量進行測量，不僅有利于尋找出最優(yōu)的污水凈化方法，也有利于經濟的曝氣池配置的選擇。采用隔膜將氧量測量傳感器覆蓋起來，這樣就形成了工作電極的陽極和陰極，同時，陽極也能夠起到反電極以及參比電極的功能。隔膜能夠隔離電極與被測量的液體，可以有效的保護傳感器，不僅密封住電解質，同時也能夠阻止其他物質對其造成的污染。通過風機的鼓風，能夠增加污水中的溶氧量， [3]。

生物污水凈化系統(tǒng)的另一重要環(huán)節(jié)是電導的測量。通過將鹽、酸或堿等電解質加入溶液中，來改變電導，電導的測量是通過與侵入溶液中的電子線路，采用電導分析系統(tǒng)來進行的，將一個交變電壓信號加到傳感器上，通過分析器來測量信號的大小。在實際的調試過程中得知，對儀器進行準確的溫度補償，可以獲得較為準確的電導測量值，根據該測量值控制改變液體的含鹽量，從而對電導進行控制[4]。

5結束語

本文介紹了污水處理廠的控制系統(tǒng)設計，討論了二級計算機網絡控制系統(tǒng)，實現了污水處理的自動化管理。該設計可供一般污水處理廠電氣控制設計者參考，本設計系統(tǒng)經操作簡單，設計結構清楚，對污水處理起到良好的控制與監(jiān)測作用。

參考文獻:

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[2]何獻忠.工業(yè)污水處理的PLC控制應用[J].湖南冶金職業(yè)技術學院學報，2004，43（4）：86-87.

篇4

中圖分類號:U615.35 文獻標志碼:A文章編號:16717953(2009)04001406

The Research and Design of Across-Move Winch Hydraulic System on Dredge Boat

CAO Fu,LI Hao,LUO Chengjun,DENG Kui,WANG Min

(Changjiang Yichang Waterway Engineering Breau Yichang Hubei 443000,China)

Abstract: The function of dredger across-move winch is to dig wide when the dredger finished left to right waver in the construction. It divided into two systems: left and right and distributed in a symmetry position of the head-ship. It called left across-move and right across-move.After the analyses and research of across-move winch electric control system changed into hydraulic system, this text points out the design scheme of hydraulic system. And make certain the system pressure and flux with the basic of hydraulic system elements drawing. Then do some parameter calculation with the hydraulic components and supply the standards of choosing style principle for supplying the reference of hydraulic winch's design and produce, and eliminating the fault when using.

Key words: cross-move winch;hydraulic system;transformation design

絞吸式挖泥船是借助于絞刀和泥泵在水下挖掘泥砂的挖泥船。在挖泥作業(yè)中,它利用絞刀將淤泥砂土挖松,同時,泥泵通過吸、排泥管把泥砂和水一道吸入并輸送至岸上[1]。它可以對水下作業(yè)面進行挖深與平整,或者自水下取土在岸邊吹填成新的田地。因此,在建港、開挖航道、擴大陸地與造田等工程中,它是一種常用的工程船舶。

1 課題研究的對象及依據

1.1 原控制方式缺點

筆者所在單位的400 m3/h絞吸式挖泥船始建于上世紀80年代初期,其上裝有橫移及鋼樁絞車共4臺,這些絞車的控制方式為DFD-F-D系統(tǒng)[2],在使用過程中,我們發(fā)現該控制方式有如下缺點:

1)體積和重量較大;

2)因用電氣實現無級調速特性,所以負載特性復雜、龐大;

3)通過改變截止電壓達到調速的目的,在起動和變速時均產生沖擊,起動頻繁,成為造成機械和電氣故障的原因;

4)為了達到硬特性并有堵轉工作點,采用電壓截止負反饋和電流負反饋控制;

5)該控制系統(tǒng)能耗高,噪音大,電氣觸點多,故障率高;

6)許多元器件已經淘汰,維護不便。

從而導致工效低,成本高,難以適應疏浚行業(yè)市場競爭的需要。為改變這種狀況,決定對原有的絞車電氣控制系統(tǒng)進行技術改造。

1.2 主要研究內容

主要研究內容包括:

1)對現有橫移絞車的電氣控制系統(tǒng)進行研究,從而選擇一種新的合適的控制方式;

2)對選擇的傳動控制方式進行總體方案設計;

3)橫移絞車系統(tǒng)主參數計算及其總體布置;

4)結構設計及元器件選擇。

2 方案設計

根據上述分析及其他施工單位的經驗,液壓絞車具有結構緊湊、重量輕、起動平穩(wěn)、調速方便和安全可靠等一系列優(yōu)點,近年來得到了迅速發(fā)展[3]。為了適應市場的要求,我局擬對現有400 m3/h絞吸式挖泥船進行下列改造:采取加長絞刀架、增設水下泥泵、用液壓橫移絞車代替電動橫移絞車等措施,以達到增加挖深、增加排距、提高生產效率的目的。

我們計劃對《400 m3/h絞吸式挖泥船橫移絞車電氣控制系統(tǒng)技術改造》項目實施路線進行初步方案設計:取消原來的K-F-D動力及控制系統(tǒng),用液壓馬達取代原橫移絞車的電動機,輔以可編程控制系統(tǒng)對改進后的液壓橫移絞車進行方向、速度及拉力等進行操作控制[4]。

液壓拖動方式和電力拖動方式的性能比較見表1。

尺寸與重量功率相同時體積約為1/2,重量小1/2。尤其在需要低速高轉矩的絞車時,因采用了大轉矩馬達,絞車的體積和重量都大為減小。體積和重量大,需要大型的減速器。

負荷特性容易實現達到額定的正反轉的無級變速。加減速性能好。在停車時也能保持一定的制動力矩。因用以電氣實現無級調速的特性,所以較復雜。如采用直流制動方式,則價格昂貴、效率也低。

起動特性起動平穩(wěn),變速靈活。在起動和變速時均產生沖擊,起動頻繁,成為造成機械和電氣故障的原因。

操作特性操作簡單、靈活,容易實現集中控制和遠距離控制自動控制和遠距離控制較復雜,價格昂貴。

維護安裝時若清理好管路,則具有半永久性,不需經常維修,裝卸也容易。電路復雜、接點多而易損壞和磨損,在潮濕的地方,尤其需要加強管理。裝卸費時間。

其他管路裝配較電氣線路難度大些。電氣線路的配線方便。

3 橫移絞車液壓系統(tǒng)設計計算

3.1 設計要求

1)功能要求:

橫移絞車產生正轉或反轉,對橫移纜起收放作用。當要使挖泥船向一側擺動時,收緊該側的橫移纜,放松另一側的纜繩;反之亦然。施工中使絞吸式挖泥船完成左右擺動的挖寬目的[5]。

2)使用性能要求:

①滾筒負載:滾筒最外層鋼絲繩最大拉力180kN;②滾筒速度:滾筒最內層鋼絲繩最大收、放線速度24m/min左右,該速度可無級變速;③滾筒恒張力:絞車具有1~18 kN的恒張力功能,可在該范圍內任意設定噸位;④滾筒直徑:Φ900mm;⑤絞車設計使用的鋼絲繩直徑:Φ36mm;

3)工況適應性要求:

用于航道疏浚工程施工。

4)宜人性要求:

采用現場操控方式作業(yè)。絞車設計裝有緊急放纜動力裝置;當發(fā)動機不能工作時,操作人員可以通過緊急放纜動力裝置脫開絞車制動器,利用外負載將纜繩放出[6]。

3.2 橫移絞車液壓系統(tǒng)主要參數設計計算

3.2.1 載荷的組成和計算

液壓系統(tǒng)的主要參數是壓力和流量,它們是涉及液壓系統(tǒng),選擇液壓元件的主要依據,壓力決定于外載荷。流量取決于液壓執(zhí)行元件的運動形式、速度和結構尺寸。對于橫移絞車,其動力執(zhí)行元件為液壓馬達。

1)滾筒工作載荷力矩Tg

由設計參數知:

最大負載為:180KN;

卷筒直徑為:Ф900mm。

則液壓卷筒的阻力矩為:

Tg=F•R=180×450=81000N•m。

2)滾筒軸頸摩擦力矩Tf

Tf=μG•r=3600 N•m。

式中:G――旋轉部件施加于軸頸上的徑向力(N);

μ――摩擦系數,參考文獻[7]表23.4-1選擇μ=0.01;

r――旋轉軸的半徑,在這里保守估計,取r=200mm。

由于滾筒的轉動速度較慢,故慣性力矩Ta忽略不計。

則系統(tǒng)的總力矩為:TW= Tg+Tf=84600 N•m。

已知開式齒輪傳動比為:i=6.35;

則液壓馬達需要的轉矩為:TW'= TW/i= 84600/6.35=13322.8 N•m。

計算液壓馬達載荷轉矩T'時,還要考慮液壓馬達的機械效率ηm(一般ηm=0.90~0.99,這里取ηm=0.95)

T'= TW'/ηm=14024 N•m

本系統(tǒng)擬采用兩個馬達給一個橫移絞車提供動力。

則每個馬達需要轉矩為:T= T'/2=7012 N•m

3.2.2 初選液壓系統(tǒng)工作壓力

壓力的選擇要根據載荷大小和設備類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經濟條件及元件供應情況等的限制。一般來說,對于固定的尺寸不太受限的設備,壓力可以選低一些,行走機械設備壓力要選得高一些。

橫移液壓絞車屬于中小型液壓機,載荷最大時為啟動工況,此時,高壓油由兩臺液壓馬達提供,具體選擇工作壓力為Δp=16MPa[7]。

3.2.3 液壓馬達的排量

液壓馬達是雙向旋轉的,其回油直接回油箱,視其出口壓力為零,液壓馬達的排量為:

V=2πTΔp=2×3.14×701216×106=2.752×10-3m3/r=2.752L/r

3.2.4 液壓馬達所需流量

液壓馬達所需流量為:qv=Vnm

式中:V――液壓馬達排量(m3/r);

nm――液壓馬達的轉速(r/s),后面根據選定的具體液壓馬達計算

3.3 制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖

3.3.1 制定基本方案

1)執(zhí)行機構的確定

絞車動作主要是收攬、放纜、聯(lián)合作業(yè)三種動作方式,從而完成左橫移、右橫移、橫移聯(lián)動等動作。液壓絞車主要運動形式為轉動,選擇液壓馬達。由于系統(tǒng)要求正反轉,故選擇正反轉形式液壓馬達。

2)各基本回路的確定

左右橫移絞車各由兩臺液壓馬達經一級齒輪減速傳動。在移錨時,可以使用各自的“單獨操縱”開關進行收攬或者放纜的操作;在挖泥作業(yè)中,則使用“聯(lián)合操縱”開關進行左向或右向擺動的操縱。此系統(tǒng)采用兩級容積式調速及分流調速的恒扭矩驅動特性,對于突發(fā)事故,采用了一個應急系統(tǒng)回路,以保證絞車操作的安全性。它包括以下幾種回路(如圖1):

3.3.2 擬定液壓系統(tǒng)圖

液壓執(zhí)行元件以及各基本回路確定之后,把它們有機地組合在一起。去掉多余的元件,考慮動作順序的要求,回路結合處串聯(lián)單向順序閥。再加上其它一些輔助元件便構成了下圖所示液壓系統(tǒng)圖2。其對應的電磁鐵動作循環(huán)方式見表2。

動作舉例說明:

收攬――假定需要單獨使用右移橫移絞車作慢速收進右橫移纜車時,則應將其操縱開關右橫移-收攬位置,于是電磁線圈31和33勵磁,與其相聯(lián)的插裝閥開始工作,油泵開始為負載系統(tǒng)供油,液壓油進入橫移絞車馬達,使按收攬方向驅動絞車,回油則直接接油箱。與此同時,左橫移絞車馬達與低壓的回油連通而呈浮動狀態(tài),從而慢慢放纜。

若單獨使用左橫移絞車作快速收進左纜,其操縱開關左橫移-收攬位置,于是電磁線圈30和31勵磁,與其相聯(lián)的插裝閥開始工作,油泵開始為負載系統(tǒng)供油,液壓油進入橫移絞車馬達,使按收攬方向驅動絞車,回油則直接接油箱。與此同時,右橫移絞車呈浮動狀態(tài)。

放纜――纜索的放出有主動和被動兩種情況,這里只介紹前者。假定使用左橫移絞車單獨操縱開關使之放出,操縱開關左橫移――放攬位置,則電磁線圈29和32勵磁。其中29勵磁則與之相應的溢流閥恢復其溢流功能,32勵磁,與之相應的插裝閥工作,于是,系統(tǒng)壓力油進入左橫移絞車馬達,并使之按放纜方向驅動絞車。

聯(lián)合作業(yè)(左向或右向擺動)――在挖泥作業(yè)中,使用聯(lián)合操縱開關,可以使絞車及船首繞定位樁作左向或右向擺動。在右向擺動時,右橫移絞車收攬,左纜因其絞車處于浮動狀態(tài)而被外力拖出去。左向擺動的情形則與此相反。

假定需要絞車作右向擺動,其過程將開始與線圈30、31和34勵磁,隨后,右移橫移絞車進入收攬狀態(tài),詳細的情況跟前述的右移絞車單獨收攬并無區(qū)別。此時,左移橫移絞車纜繩逐漸被張緊,從而實現聯(lián)合作業(yè)。

應急――液壓裝置的應急系統(tǒng)如圖3所示。應急泵驅動的操作如下:

1)啟動輔助柴油機;

2)將液壓絞車的操縱開關置于所需的操縱位置;

3)將“應急泵操縱”置于“ON”,線圈S7和S8勵磁,S7 勵磁,則與之相應的溢流閥恢復其職能,S8勵磁則應急支路接通,開始想橫移絞車供油,使它按照操縱開關所在的位置運轉;

4)應急泵不再使用時,勿忘將其操縱開關置于“OFF”。

3.4 液壓元件的選擇

3.4.1 液壓泵的選擇

1)液壓泵工作壓力的確定:

ppp1+∑Δp=16+1.6=17.6Mpa

式中: p1是液壓執(zhí)行元件的最高工作壓力,對于本系統(tǒng),最高壓力為p1=16MPa。

∑Δp是泵到執(zhí)行元件間總的管路損失,假設能量損失為10%,則,

∑Δp=16×10%=1.6MPa。

考慮其它因素,取液壓泵系統(tǒng)壓力18MPa。

3.4.2 液壓閥及其它液壓附件的選擇

選擇液壓閥的主要依據是根據閥的工作壓力和通過閥的流量。本系統(tǒng)的工作壓力在7MPa左右,所以液壓閥均選中高壓閥組。所選閥及液壓附件的規(guī)格型號見表3。

3.4.3 液壓馬達的選擇

在4.3.3中已求得所需液壓馬達的排量為2.752L/r,正常工作時,輸出轉矩為7012N•m,系統(tǒng)工作壓力為16MPa。

選江蘇恒威機械制造有限公司生產的CLJM型液壓馬達,型號為CLJM-F3.15 。

理論排量為3.142L/r>2.752L/r;

額定轉速為100r/min,則由4.3.4,液壓馬達所需流量為

qv=Vnm=3.142×100=314.2 L/min(符合要求);

額定壓力為20MPa>16MPa;

最高轉矩為9231N•m>7012N.m。

綜上可知,所選液壓馬達滿足設計要求。

3.4.4 油管內徑計算

本系統(tǒng)管路較為復雜,取其主要幾條管路,按式:d=4qvπv計算,有關參數及計算結果見圖2橫移絞車液壓系統(tǒng)圖。

4 結論

歸納起來,液壓絞車具有操作容易;能根據負荷的大小進行無級調速;基礎費、施工安裝費和維修費等都比原來的絞車小;使用范圍廣等優(yōu)點。

通過此次對400m3h絞吸式挖泥船橫移絞車電氣控制系統(tǒng)技術改造研究,用液壓控制方式代替原有的電氣控制方式,改變了原有的電氣控制方式,克服了原系統(tǒng)能耗高,噪音大,電氣觸點多,故障率高,許多元器件已淘汰,維護困難的缺點。

參考文獻

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篇5

隨著工業(yè)革命推進以及科技水平的進步，工業(yè)生產的規(guī)模不斷擴大，工業(yè)生產的過程也不斷的被強化，消費者對產品的質量要求越來越高，人工工作的進度遠遠不能夠滿足市場的需求，因此產品自動化生產已經成為了未來機械的發(fā)展趨勢。隨著電子計算機技術的廣泛運用，智能化和自動化的生產成為當今信息時代的一項新應用。我國自動化包裝生產系統(tǒng)起步比國外要晚，目前還存在很多的漏洞，但是由于我國已經成為世界上最大的商品出口大國，與此同時，中國的產品包裝生產市場要求也隨著世界消費者的要求變得越來越嚴峻，增強產品自動化包裝生產的危機控制系統(tǒng)的建設，成為中國工業(yè)生產的首要任務，本文基于這些因素，對自動包裝繩的危機控制系統(tǒng)進行了簡要的分析。

一、自動包裝生產微機控制系統(tǒng)的概述

（一）微機控制系統(tǒng)

微機控制系統(tǒng)一般有三種，全氣控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和PC控制系統(tǒng)。氣動控制，即傳動控制和執(zhí)行機構全部是氣壓元件，系統(tǒng)全部使用壓縮空氣為工作介質。這種控制方法工作介質單一，工作比較可靠，系統(tǒng)的安裝調整和維修也比較方便，但氣動系統(tǒng)較復雜，元件較多； 電氣控制，氣動的傳動控制采用電器元件，通過電一氣轉換后再來控制氣動執(zhí)行元件（如控制閥、氣缸等）。這使得氣動系統(tǒng)本身大為簡化，氣動元件少，氣動系統(tǒng)的故障率低。PC控制則同時具備以上兩種控制系統(tǒng)的優(yōu)點：這種專用工業(yè)環(huán)境下應用而設計的控制系統(tǒng)，其內部各種中間繼電器、保持繼電器、特殊用途繼電器都是無觸點接觸的開關信號，極大地降低了電氣系統(tǒng)的故障率，使用PC后，氣動系統(tǒng)大為簡化，實際上，包裝線上每個工位只需一只主控閥和一對執(zhí)行氣缸，氣動系統(tǒng)的故障率也降到最低。

（二）自動包裝生產微機控制系統(tǒng)

一般的自動包裝生產系統(tǒng)相比人工的生產具有三個方面的性能優(yōu)勢、分別是安全性、可靠性和實用性。自動包裝系統(tǒng)的這些性能可以滿足行業(yè)工藝的需求，代替人力降低成本，提高包裝效率和包裝質量。自動包裝系統(tǒng)作為一個高速度、智能化、全自動的紡織行業(yè)包裝設備，是集在線檢測、精密機械、實時控制于一體的大型包裝生產線，各部分協(xié)調配合，保證整個系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。一般情況下自動包裝系統(tǒng)的核心是PLC控制單元，PLC廣泛應用于各種工業(yè)控制中，可以適應各種復雜的環(huán)境，抗干擾能力強，可以控制各個機構完成相應動作，工作穩(wěn)定可靠。自動包裝生產系統(tǒng)的動力主要來源于電機和氣紅，電機主要用于輸送帶的傳送，氣紅主要用于各模塊的動作，只要配合光電傳感器、行程開關等，就可以實現各個機械機構動作的跟蹤控制，上位監(jiān)控系統(tǒng)可以對整個包裝過程進行監(jiān)控，可以保證系統(tǒng)可靠穩(wěn)定地運行。

二、自動包裝生產微機控制系統(tǒng)的原理

全氣動控制方法和電氣控制方法的控制原理是一樣的。包裝生產自動控制系統(tǒng)的設計，須按位置程序控制的一般模型進行邏輯控制線路的設計，對邏輯運算、記憶、延時等各個環(huán)節(jié)進行綜合，形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。因此其工作原理就是：由前一步的動作，發(fā)出動作的行程信號（主令信號），將它輸入邏輯線路經運算后發(fā)出執(zhí)行信號，產生下一步的動作。這種控制方法具有連鎖作用，能使執(zhí)行機構按程序順序依次動作?，F在的產品自動控制系統(tǒng)大多采用了PC控制，PC又稱PLC即可編程邏輯控制器，是在繼電器控制和計算機控制基礎上發(fā)展起來的以微處理器為核心的新型工業(yè)自動控制裝置，pc控制系統(tǒng)內部各種中間繼電器、保持繼電器、特殊用途繼電器都是無觸點接觸的開關信號，極大地降低了電氣系統(tǒng)的故障率，同時內部各種中間繼電器、保持繼電器、特殊用途繼電器都是無觸點接觸的開關信號，極大地降低了電氣系統(tǒng)的故障率。

三、以為例分析自動包裝生產的微機控制系統(tǒng)

（一）的包裝工藝分析

包裝的主要功能是將從定型機輸出的以內紙板為支撐折疊好，套入外紙殼并送入塑料包裝袋，封口、打標簽后輸出包裝成品。包裝機主要由三部分組成：載襪臺、折襪機和裝袋機載襪臺是連接定型機與折襪機的過渡機構。被輸送到載襪臺，由人工檢查瑕疵，剔除次品，將合格的放在輸送帶上，輸送帶將送到折襪機。將經由上輸送帶輸送到可反轉的雙層輸送帶斜坡機構中，由置放內紙板機構將內紙板放在上，斜坡機構再反轉，同時上輸送帶前段下降，并且折疊好的部分被送到正向運行的下輸送帶上，實現的第一折；當被輸送到特定位置時，下輸送帶反向運轉，仍留在上輸送帶上的部分則隨著傳送帶運行最終疊在下面的部分上，從而實現第二折；然后上輸送帶上升，下輸送帶再次正向運行，定位板下降，頂住中部，同時翻轉折疊機構將前部翻折180度，實現第三折；定位板上升，下輸送帶將疊好的襪子送到后續(xù)機構。三次折疊的長度都要求十分精準，以保證折疊后平整、美觀。如下圖所示：

（二）自動包裝控制系統(tǒng)

本文采用的自動包裝控制系統(tǒng)主要是使用PLC技術，在設計自動包裝控制部分時，充分考慮到用戶的功能需求以及與系統(tǒng)的機械部分的配合需求。在具體實現的過程中，又以系統(tǒng)的可靠性與易用性為準則，盡可能把本系統(tǒng)設計成為一個功能齊全、可靠性高且易于使用的包裝機設備。自動包裝控制系統(tǒng)的主要控制參數有輸送帶運行方向、啟停的時間，氣缸、真空吸附機構、吹風口的動作時間。由于控制對象較多，且被控對象比較集中，因此采用集中控制系統(tǒng)方案。集中控制系統(tǒng)如下圖所示，每個被控制對象與可編程控制器指定I/O相連接，因此各被控對象之間的數據、狀態(tài)的變換不需要另外設置專門的信號線路。該控制系統(tǒng)多用于控制對象所處的地理位置比較接近，且相互之間的動作有一定聯(lián)系的場合。

（三）自動包裝PLC程序流程

如上圖所示，當自動包裝任務開始時，系統(tǒng)就會開始初檢，初檢任務是對所有電機和汽缸的運動能力進行開機檢查，即開機時，讓所有電機和汽缸都運動一下再復位，確保機器能夠正常運轉，同時檢查所有的光電傳感器，查看是否有異物，若氣缸不能到位，或光電傳感器前有異物則紅色報警燈亮、蜂鳴器響。當系統(tǒng)的各部分程序正常運轉時，就啟動接下來的三個運行任務，分別是：手動運行、半自動運行、自動運行，在自動包裝系統(tǒng)中通常采用第三個，選擇自動運行的任務。如果一切正常，則等待上位機發(fā)出操作指令，即運行哪個部分控制任務，自動包裝控制系統(tǒng)就會按照原先設定好的程序進行的包裝，如果發(fā)現意外情況，立即停止全部部分控制任務的執(zhí)行，然后再啟動停機任務。

四、結語

隨著包裝機械競爭日趨激烈，高度自動化、智能化、動功能化、低消耗化、高效率的未來機械的發(fā)展趨勢，自動包裝控制系統(tǒng)采用了機電一體化控制，提高生產效率。目前由于國外的工業(yè)水平比國內先進，因此其產品包裝自動化的程度比國內要高。本文淺析了產品自動化包裝控制系統(tǒng)的工作原理，特別是其中PLC技術的運用。

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可編程控制器控制系統(tǒng)設計與調試一體化課程結合了企業(yè)實際工程，以工程技術人員完成整個項目的工作過程為教授的模板，以培養(yǎng)工程技術人員的方法培養(yǎng)學生，培養(yǎng)學生的學習能力、思考能力、動手能力、團隊合作能力等，以提升學生的綜合能力為主要目的，促使學生牢牢掌握先進的工業(yè)自動化技術，并能運用所學的技術技能解決實現工作中所遇到的問題。教師在可編程控制器控制系統(tǒng)設計與調試一體化課程中，除了向學生傳授先進的工業(yè)自動化技術之外，更重要的是指導學生如何進行正確的分析問題、解決問題、總結問題，為學生日后能成為高技能型人才打下堅實的基礎。從事這門課程教學的教師要有豐富企業(yè)經驗和較強的教學能力，對教師也是一個提升?？删幊炭刂破骺刂葡到y(tǒng)設計與調試課程結合了多門課程：CAD制圖（畫電氣控制圖）、工具的使用及機械加工（電箱制作）、電力拖動（控制線路的設計及制作）、電工基礎（元件的選擇）、傳感器技術（傳感器的選擇及使用）、寫作（編寫技術文件）、PLC技術（控制系統(tǒng)的設計）、變頻器技術（控制系統(tǒng)的設計）、觸摸屏技術（控制系統(tǒng)的設計）、組態(tài)技術（控制系統(tǒng)的設計）等，是一門多學科的綜合應用，是學生畢業(yè)前的一次實戰(zhàn)?？删幊炭刂破骺刂葡到y(tǒng)設計與調試課程教學主要是以學生為主，教師為輔；學生獨立完成，教師監(jiān)控指導；貼近企業(yè)生產實戰(zhàn)，培養(yǎng)技能技術，培養(yǎng)技術員，以一畢業(yè)就能上手為目的。可編程控制器控制系統(tǒng)設計與調試課程真實再現技術項目實施的全過程，從提出工藝要求過程設計元件選擇電柜制作程序編寫安裝設備調試技術資料整理交設備、技術資料驗收。通過該課程的學習，學生能充分體驗作為一個工控人的樂趣和存在的工作壓力，掌握進行企業(yè)技術改造的流程和工作方法?？删幊炭刂破骺刂葡到y(tǒng)設計與調試課程實行分組學習，項目連續(xù)實施，每組4人，團隊合作完成。

二、可編程控制器控制系統(tǒng)設計與調試課程實施詳細步驟

1.根據客戶的項目工藝要求，確定項目的電氣控制方案根據客戶提供的項目工藝流程、工藝要求和完成的目標，仔細分析完成每個工藝流程步驟所要涉及的機械動作，以及要完成機械動作所需的電機、液壓、氣動等運行方式，提出控制方案，確定控制方式，撰寫項目設計任務書，在對工藝要求有疑問時要及時與客戶聯(lián)系溝通，確保設計方案的正確性。通過這個步驟，培養(yǎng)了學生的分析問題、發(fā)現問題、解決問題的能力和與人溝通的能力，也讓學生對所學的電氣控制技術進行一次總結，另外也讓學生學習到了正在企業(yè)中運用到的先進技術，學生也能掌握電氣控制系統(tǒng)設計理念。2.根據設計任務書進行項目的設備選型以項目控制系統(tǒng)設計方案為基礎，選擇控制所需的開關、按鈕、傳感器等系統(tǒng)輸入設備的型號和品牌，以及指示燈、中間繼電器等系統(tǒng)輸出設備的型號和品牌；根據輸入輸入信號類型和數量，控制對象，選擇可編程控制器型號，確定可編程控制器容量、I/O點數、特殊模塊等內容；根據動力要求，通過計算力矩的大小，并根據動力運行模式，選擇電機類型如：伺服電機、變頻電機、普通電機等，并選擇電機的容量和型號。在這個環(huán)節(jié)，教師教授學生做預算、選型、計算力矩等方面的基礎知識，學生可以通過網絡調查、電氣設備市場咨詢等方式進行工程實踐，了解電氣設備的類型、質量、價格等方面的知識，掌握如何做預算、如何選型、如何計算力矩等工程技術人員必備的知識，為自己擁有設計能力打下基礎。3.設計項目的電氣電路圖根據項目控制系統(tǒng)設計方案和設備的選型進行項目電氣電路設計。首先分配可編程控制器的I/O點，畫出I/O分配表，以可編程控制器的核心，設計電路設計，并轉化為電氣原理圖、接線圖。在這部分，學生對電氣電路圖不但要能看得懂，還得深刻理解，掌握電氣電路圖的特點和一般規(guī)律，以及電氣制圖的方法和電氣元件標識及繪制，學會使用CAD進行電氣電路圖的設計，另外也能進行電氣設備布置圖、接線圖的設計。4.裝配電氣硬件根據項目電氣器件布置圖、接線圖，進行控制柜和操作臺的制作。在這個過程中，教師傳授機械加工、電氣硬件裝配的經驗和方法，并傳授世界技能大賽機電一體化項目裝配工藝要求，讓學生開闊視野，了解國際技能標準并掌握。學生經過這個過程的訓練，要能進行電氣硬件的設計和現場施工，掌握機械加工方法，如機械工具的使用、鈑金加工、機床使用等，并具有機械裝配的能力；根據接線圖按世界技能裝配工藝標準進行現場接線，包括導線的使用、冷壓端子的壓制、線路的連接等方面內容，并進行詳細檢查線路連接的正確性。5.項目程序設計根據項目控制系統(tǒng)設計方案進行程序設計，結合項目的工藝過程選擇適合的編程方法，比如是使用經驗法編程方法，還是用步進編程方法。編寫的程序以要滿足系統(tǒng)控制要求為主線，分別編寫實現各部分控制功能或各子任務的程序，逐步完善系統(tǒng)整體功能。教師結合世界技能大賽機電一體化項目，講解在企業(yè)工程項目中編程要注意的內容：安全保護措施的設計、人機對話的設計、程序相互保護設計、優(yōu)化設計等。學生通過編寫具體的工程項目，有了實際工程程序設計的經驗，學與用不再脫節(jié)，學生通過學習編程設計，掌握工程編程設計技巧，不會覺得工程程序設計高深莫測，樹立起日后從事技術工作的信心。6.項目程序的模擬調試項目程序設計完成后，還要進行模擬調試，模擬工程項目現場運行過程，給程序運行提供運行信號，觀察程序運行的結果是否符合項目要求，確保程序的正確性。學生通過模擬調試掌握二種模擬調試的方法：硬件模擬法、軟件模擬法。學生可以通過使用按鈕、信號發(fā)生器等硬件設備模擬產生現場的信號，并將這些信號連到PLC系統(tǒng)的輸入端，操作輸入信號觀察輸出信號是否正確，來檢測程序的正確性。學生也可以編寫一套模擬程序，模擬提供現場信號，通過軟件的監(jiān)控功能來判斷程序的正確性。7.聯(lián)機調試程序模擬調試完成后，把該程序應用到工程項目中。調試過程應循序漸進方式，從PLC只連接輸入設備、再連接輸出設備、再接上實際負載等逐步進行調試。不符合設計要求的，就對硬件或程序做出相應的調整。另外，根據實現情況進行程序和機械優(yōu)化，在安全可靠的前提下，盡可能地提高設備工作效率和減小能耗。全部調試完畢后，交付試運行。經過一段時間運行，如果工作正常、程序不需要修改，保存程序，防止丟失。在調試中，學生會發(fā)現很多問題，教師只是起引導作用，培養(yǎng)學生獨立解決問題的能力。8.整理和編寫技術文件項目設計、安裝、編程、調試完后，要進行技術文件編寫和整理，把使用說明書、技術說明書、電氣電路圖、線路接線圖、電氣元件明細表、PLC程序等交給客戶。教師在這個環(huán)節(jié)要教授技術文件撰寫技能。學生通過這個環(huán)節(jié)，既掌握了技術文件的撰寫，同時也提高了他們的寫作能力，為他們日后寫作論文打下基礎。

三、可編程控制器系統(tǒng)設計與調試課程實施項目

以項目—退火爐傳輸輥道PLC控制系統(tǒng)設計為例。傳輸輥道是在生產企業(yè)中最常見、使用最廣的設備之一；它用來傳送物料，節(jié)省人力、提高生產效率；傳輸系統(tǒng)即可實行簡單控制，也可實施復雜的全自動控制。該項目可根據學生對知識的掌握程度設置難易度，但都可實際運用在生產中，使學生掌握生產工藝和電氣設備設計技巧。設計任務書內容為：1.設計題目退火爐物料輸送輥道PLC控制系統(tǒng)設計2.設計要求（1）設計基本要求。①退火爐物料輸送輥道控制主線路由一臺1.5kW的Y系列三相交流異步電機及其控制元件組成。②爐門的升降和輥道的運行之間的配合和聯(lián)鎖必須符合工藝要求。③控制系統(tǒng)應能滿足全自動循環(huán)加工工藝和手動調整工藝的需求。④輸送輥道按順序一個物料進入退火爐，滿足一定條件后，再把物料輸送出退火爐，完成了一次輸送任務。再接著第二次工作。⑤本系統(tǒng)主電路供電系統(tǒng)電壓為交流380V、控制電路為交流220V、PLC控制電路為直流24V、指示燈為直流24V。⑥進行系統(tǒng)設計時，要注意安全措施設計、硬件聯(lián)鎖設計、電壓等級設計、PLC程序聯(lián)鎖設計等方面。（2）技術改造要求（可任意選擇其中的一項或多項）。①在不同的區(qū)域實施多段變頻速度控制。②根據爐溫實施自動控制。③使用觸摸屏實行人機對話。④實行電腦監(jiān)控。（3）設計技術參數。①輥道電機：Y112M-1.51.5kW1440r/min2.2A380V②爐門升降電機：Y112M-1.51.5kW1440r/min2.2A380V（4）設計內容。①根據退火爐物料輸送輥道運行工藝和控制流程設計功能圖表。②根據設計要求，選擇控制方案。③進行PLC選型，設計PLC硬件系統(tǒng)，畫出相應的PLC接線圖。④選擇PLC控制系統(tǒng)元件，并列出元件明細清單。⑤控制柜的設計及元件的設計。⑥設計PLC控制梯形圖。⑦編寫設計說明書。（5）所需元件。①三菱PLC：FX2N-48MR-001②三菱溫度模塊：FX2N-4AD-TC③熱電偶：K型④三菱變頻器：FR-D740-3.7K-CHT⑤三菱觸摸屏：GT1100-Q-C⑥電箱：800X800X500（底板、面板可更換）⑦按鈕開關、指示燈、行程開關、光電開關、接近開關⑧220V交流接觸器、24V直流中間繼電器、DC24V電源⑨控制導線、電纜、線號管、線槽、卡軌（6）所需工具。①電鉆、開孔器、絲錐、鉆頭②萬用表、電工工具等。

篇7

作者簡介：李自成（1970-），男，四川資陽人，成都理工大學工程技術學院自動化系，副教授。（四川?樂山?614000）

中圖分類號：G642.0?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）20-0086-02

電氣工程及其自動化專業(yè)在電氣信息領域起著十分重要的作用，主要研究電能的產生、傳輸、轉換、控制、儲存和利用，同時有關電能的轉換及使用的控制在該專業(yè)所占的地位也日益重要。[1，2]它和人們的日常生活及工業(yè)生產聯(lián)系越來越緊密，因而發(fā)展迅速，已經成為高新技術產業(yè)的重要組成部分，并成為很多高校的一門重要學科。而成都理工大學工程技術學院在2005年成立了電氣工程及其自動化專業(yè)，在專業(yè)發(fā)展過程中注重實踐課程體系的建立。為了適應當今社會關于應用型人才的培養(yǎng)要求，加強學生的動手能力和實踐技能，突出工程能力和工程素質的培養(yǎng)，結合電氣工程及其自動化專業(yè)的人才培養(yǎng)方案制訂了電氣專業(yè)工程訓練教學計劃，形成了科學的電氣工程實訓課程體系。體系以培養(yǎng)學生在電機及其電力拖動技術、電力電子與電氣傳動技術、電氣控制技術、電力系統(tǒng)自動化技術等方面的工程技能為基本目標，旨在提升學生在電氣領域的知識應用水平和綜合創(chuàng)新能力，構建起理論知識學習與實際技能訓練、單項能力培養(yǎng)與綜合素質提升之間的橋梁。

一、課程目標定位

課程體系反映了應用型本科對知識能力方面的要求。應用型本科同一般普通本科的培養(yǎng)體系是平行的，相比具有鮮明的技術應用性特征。[3]在培養(yǎng)規(guī)格上，應用本科培養(yǎng)的不是學科型、學術型、研究型人才，而是培養(yǎng)適應生產、建設、管理、服務第一線需要的高等技術應用型人才；在培養(yǎng)模式上，應用本科以適應社會需要為目標，以培養(yǎng)技術應用能力為主線設計學生的知識、能力、素質結構和培養(yǎng)方案，以“應用”為主旨和特征構建課程、教學內容體系，重視學生技術應用能力的培養(yǎng)。基于應用型本科的性質，為了加強對學生實踐能力的培養(yǎng)，使學生盡快掌握本專業(yè)領域的技能，因此整個體系強調建立一個系統(tǒng)化的實訓過程，通過實訓，學生應該具備以下技能：

掌握電機和電力拖動技術，熟悉變壓器、直流電機、交流電機的結構，通過實訓熟悉電機運行原理和調速原理。

掌握電力電子與電氣傳動技術，熟悉各種電力電子器件的應用，能正確使用變頻器，并能初步進行電機調速電路的設計和調試。

掌握電力系統(tǒng)自動化技術，通過實訓熟悉繼電保護基本原理，利用MATLAB進行潮流計算，并能進行初步的短路分析。

熟練掌握工廠電氣控制、電氣設計軟件等開發(fā)平臺和應用技術，能夠進行系統(tǒng)控制程序設計或者利用軟件進行電路的設計。

掌握電氣系統(tǒng)或者控制程序的調試方法，能通過實際操作較好地判斷出電氣系統(tǒng)或者控制程序的缺陷，并進行改進。

為了節(jié)約成本，加快開發(fā)過程，能夠用仿真軟件對電路進行仿真，熟練使用各種仿真軟件，包括Protel DXP等。

能熟練使用各種檢測工具，具備對低壓電器的認知和感性認識，熟悉每種低壓電氣的正確用法，能進行初步的設計，選擇出滿足要求的電器。

二、課程體系的構成原則

實訓基于各課程各章節(jié)內容或者課程之間聯(lián)系，以實訓項目為主體和載體，以程序或者電路系統(tǒng)設計作為驅動，實現知識、技術、能力和素質的全面提高。以實訓課程體系作為實訓目標的基礎，制訂完善的實訓計劃體系，同時堅持了以下原則：

以就業(yè)實際需求為導向，以能力培養(yǎng)為核心，以學生適應就業(yè)崗位為目標，以崗位技能為重點，兼顧長遠發(fā)展。

注重知識、技術、能力、素質的協(xié)調發(fā)展，使學生通過實訓既鞏固了所學的知識和技術又提高了應用知識、技術的能力，使素質得到升華。

以實踐能力和工程訓練為重點，突出技術應用能力培養(yǎng)，強調在應用中創(chuàng)新，通過解決問題綜合運用所學的知識。

課程體系體現了開放性、靈活性，及時反映了新能源技術的發(fā)展以及新技術的應用。

課程體系與人才培養(yǎng)方案的課程體系銜接，分別針對電氣技術、電力系統(tǒng)自動化、電力電子等方向設立實訓課程。

三、分層次模塊化實訓教學體系的設立

電氣工程及其自動化專業(yè)主要是研究電能應用的專業(yè)。近幾十年來，有關電能的轉換、控制在該專業(yè)所占的地位日益重要，專業(yè)名稱中的“及其自動化”反映了科學技術的這種發(fā)展和變化。電氣工程及其自動化專業(yè)的專業(yè)范圍主要包括電工基礎理論、電氣裝備制造和應用、電力系統(tǒng)運行和控制三個部分。[4，5]因此實訓課程的設立也應該反映這些專業(yè)范圍。首先，電工理論是電氣工程的基礎，主要包括電路理論和電磁場理論。這些理論是物理學中電學和磁學的發(fā)展、延伸。而電子技術、計算機硬件技術等可以看成是由電工理論的不斷發(fā)展而誕生，電工理論是它們的重要基礎。電氣裝備制造主要包括發(fā)電機、電動機、變壓器等電機設備的制造，也包括開關、用電設備等電器與電氣設備的制造，還包括電力電子設備的制造、各種電氣控制裝置、電子控制裝置的制造以及電工材料、電氣絕緣等內容。電氣裝備的應用則是指上述設備和裝置的應用。電力系統(tǒng)主要指電力網的運行和控制、電氣自動化等內容。制造和運行不可能截然分開，電氣設備在制造時必須考慮其運行，如電力系統(tǒng)由各種電氣設備組成，其良好的運行必然要依靠良好的設備。

針對專業(yè)范圍，電氣工程及其自動化專業(yè)工程訓練在學院工程訓練中心進行。訓練內容劃分為工程認知訓練、專業(yè)技能訓練和綜合創(chuàng)新訓練三個層次。由于我院從專業(yè)建立初期就注重實驗室的建設。目前訓練條件優(yōu)良，已建有電氣技術實訓室、電機及拖動實驗室、電力自動化及繼電保護實驗室、電力電子及傳動控制實驗室等專業(yè)實驗室。同時，學院工程訓練中心為進一步提升學生在電氣工程領域的綜合創(chuàng)新能力，建設了數控加工中心、基于先進控制技術的運動控制實驗室和柔性制造中心，突出真實的工業(yè)應用環(huán)境，突出強化學生在系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設計、系統(tǒng)開發(fā)等方面的工程訓練，有利于高水平應用型人才的培養(yǎng)。

我院電氣工程及其自動化專業(yè)課程體系設立了三個方向：電氣技術方向、電力電子技術方向、電力系統(tǒng)及其自動化。針對不同方向和實訓層次設立不同的課程。如圖1所示。

首先，工程認知訓練是電氣工程及其自動化專業(yè)整個教學過程中一個重要的實踐性環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)包括生產實習等內容，使學生在生產實際或者科研中驗證從課本上學到的理論知識，加深對知識的理解和認識，從而鞏固所學知識并體會知識的應用價值；培養(yǎng)學生綜合運用所學的理論知識去觀察、解釋并進一步嘗試解決生產實際或者科研過程中發(fā)生的問題，提高分析問題與解決問題的能力；使學生了解企業(yè)的生產工序、工藝流程、管理制度，從而獲得與本專業(yè)有關的實際生產知識，并擴大專業(yè)知識面；培養(yǎng)學生從事技術專題調查、搜集資料和進行研究的能力，并為即將進行的畢業(yè)設計和論文打下良好的基礎。其后是專業(yè)技能訓練，針對專業(yè)應用領域設置模塊，包括電機、電力電子技術、電力系統(tǒng)自動化、電氣傳動自動控制系統(tǒng)、PLC、電氣CAD等。而學生專業(yè)技能是一個復雜的技能系統(tǒng)，諸多技能之間既相互關聯(lián)又相互影響，其訓練途徑及實施辦法亦多種多樣，同時必須具備整體性、科學性和互動性。因此，專業(yè)技能訓練方案的制訂，內容上密切結合學科和緊扣本專業(yè)的培養(yǎng)目標，與專業(yè)培養(yǎng)方案一致，注重能力的提高和知識的應用，注重開放性和拓展學生的思維空間構建與理論教學相輔相成、以能力培養(yǎng)為主線的技能訓練方案，為專業(yè)培養(yǎng)方案的貫徹執(zhí)行服務，以適應教育教學改革發(fā)展的需要，全面提高人才培養(yǎng)質量。最后是綜合創(chuàng)新訓練，為實現個性化培養(yǎng)提供先進的創(chuàng)新設計、制作的環(huán)境與條件。通過綜合創(chuàng)新訓練為學生創(chuàng)造一個能培養(yǎng)興趣、產生好奇心的環(huán)境，使他們在這里自己動手創(chuàng)新制作、激發(fā)創(chuàng)造力。以創(chuàng)新思維和創(chuàng)新制作能力的訓練為核心，充分發(fā)揮學生的自主能力和綜合運用所學知識的能力，培養(yǎng)更多高素質、復合型、應用型人才。綜合創(chuàng)新訓練不但能夠培養(yǎng)學生的綜合素質，增強學生的工程實踐能力，而且還有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新思維，起著其他課程不能替代的作用。

整個課程體系對應于工程素質訓練、金工實習、電機及拖動技術實訓、控制理論和控制系統(tǒng)實訓、PLC與變頻器應用技術實訓、單片機技術工程訓練、CAD實訓、電力系統(tǒng)自動化實訓、電力電子與電氣傳動實訓、自控系統(tǒng)綜合實習、調速系統(tǒng)綜合設計、供配電系統(tǒng)綜合設計等實訓。同時為了突出應用型本科的特點，增加了“Protel DXP實用教程”和“電氣工程CAD”與實訓環(huán)節(jié)聯(lián)系緊密的課程。實訓課內容如表1所示。

通過該課程體系使學生能夠初步了解機電工程的基本研究領域，具備電氣基本操作技能，掌握電機及拖動系統(tǒng)的類型、組成和控制方法，掌握控制理論及自動控制系統(tǒng)的組成，具備對一般機電控制系統(tǒng)的安裝、分析和維護技能，掌握常用電力電子器件的特性，并能根據要求設計出實用電路，掌握可編程控制器和變頻器的使用方法，具有一定的電氣控制系統(tǒng)開發(fā)能力，在本專業(yè)領域內具備一定的科學研究、科技開發(fā)和組織管理能力，具有較強的工作適應能力。

四、結論

電氣工程及其自動化專業(yè)自2005年在成都理工大學成立以來，針對本學校學生的入學基礎和就業(yè)的實際情況對實踐方面的教學課程體系不斷調整，增加了“Protel DXP實用教程”和“電氣工程CAD”與實訓環(huán)節(jié)聯(lián)系緊密的課程，增加了綜合創(chuàng)新訓練課程，已經形成了完整、科學的實訓體系。從目前的實際運行情況來看，通過實訓，學生的就業(yè)率得到提高，同時學生到企業(yè)后熟悉崗位的時間縮短，得到了用人單位的好評。

參考文獻：

[1]賈文超.電氣工程導論[M].西安:電子科技大學出版社,2007.

[2]范瑜.電氣工程概論(第1版)[M].北京:高等教育出版社,2012.

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由于技術等方面的制約，我國目前大多數船舶設計軟件在電氣設計方面僅具備繪圖功能。而船舶的電氣系統(tǒng)設計是一個需要多專業(yè)協(xié)作的復雜過程，涉及到大量的設計方案的確定、分析模型的建立、各種設備的評價選優(yōu)等工作，若靠人工的操作不僅消耗大量的時間而且工作精度不高，嚴重影響設計的效率和質量，本文主要是介紹了船舶信息數字化、功能模塊參數化等關鍵技術在船舶電氣系統(tǒng)智能化設計中的應用。

一、船舶電氣系統(tǒng)設計

船舶的電氣系統(tǒng)是一個復雜的系統(tǒng)，各個電氣系統(tǒng)規(guī)律性不統(tǒng)一，而且現在的新的電氣控制系統(tǒng)更新?lián)Q代速度快，所以在設計中要考慮到系統(tǒng)能實現常規(guī)計算機輔助設計功能以及資料管理，具有計算生成、自動校驗、數據交換等智能化功能的基礎。綜合上述要求，船舶電氣系統(tǒng)設計主要是通過調用第三方繪圖軟件和Windows 應用程序的技術方案來實現系統(tǒng)需求，主體框架分操作界面、主程序、參數繪圖模塊、數據庫、資料庫五個部分。

（1）操作界面：主要有項目管理、圖紙管理、計算書生成、材料報表生成、電氣繪圖、標準圖框生成、標準符號生成、三維模型生成、數據交換以及幫助十個

主界面。對于功能和需求比較復雜的主界面，為了進一步的實現系統(tǒng)的功能需求，配有子界面，例如電氣繪圖主界面配有頁面管理、設計布置、參數繪圖、對象編輯四個子界面。

（2）主程序：指為了實現操作界面的相關操作，主要是為了實現項目、圖紙管理，計算書、材料報表生成，電氣繪圖，輔助設計模塊的相關程序以及接口程序。

（3）數據庫：數據庫是整個系統(tǒng)的核心部分，主要保存著零件及設備的參數、項目信息等，主要分為管理數據庫和項目數據庫管理。而且在系統(tǒng)中，每個項目都有自己的項目數據庫，用于存儲其所有電氣系統(tǒng)、電氣設備以及資料信息.

（4）資料庫：保存所有船舶電氣設計過程中涉及產生的圖紙和文檔資料.

（5）參數繪圖模塊：目前的船舶電氣系統(tǒng)中，主要包括電力一次系統(tǒng)圖、廣播系統(tǒng)圖、照明系統(tǒng)圖以及照明布置圖四個部分。

二、船舶電氣智能設計對象分析

為了更好的實現電氣設計的智能化，本文對設計過程中涉及的對象進行了簡單的分析。設計對象主要分為船體背景、電氣器材和設計管理信息三大類。

1、船體背景

在船舶的電氣化設計，船體背景是一個必須要考慮的重要因素，主要是指甲板的環(huán)境變量和設備所在的區(qū)域屬性。即在電氣系統(tǒng)圖設計時，需要在圖紙上按照設備所處甲板對設備進行劃分，確定每個設被的準確位置；再對設備進行布置時，需要考慮設備所處區(qū)域的環(huán)境變量。

2、電氣器材

這里的電氣器材主要是指電纜和電氣裝備。在電氣系統(tǒng)的設計需要對電氣器材的屬性有具體的了解。對于電纜的屬性主要是型號、規(guī)格以及和前后設備的拓撲關系。而電氣裝備的屬性則想多比較具體，主要有二維符號、三維模型、名稱、代碼、額定功率、功率因數等。

3、設計管理信息

主要是在設計過程中，為了方便管理，將設計管理分作船舶項目、系統(tǒng)、子系統(tǒng)和功能模塊四級，并建立結構樹，進行相關的屬性信息管理。

三、船舶電氣智能設計系統(tǒng)關鍵技術分析

船舶電氣智能設計系統(tǒng)中，運用到的高新技術眾多，本文主要是介紹了船舶信息數字化、功能模塊參數化兩種關鍵技術。

1、 信息數字化技術

信息數字化技術在船舶電氣智能設計系統(tǒng)中，主要將設計中設計到的對象進行相關的數字化信息處理，即根據相關定義原則，將約束條件和屬性采用相關的數字代替具體的信息，然后對上述船舶電氣設計中需要設計的對象采用相關的數字描述，建立船舶電氣數字化模型。數字化過程中主要采用面向對象方法學，將船舶看作由各種“對象”組成的整體，然后根據相關的約束條件對各對象的歸類、設計以及定義屬性、方法以及響應的事件，使其能滿足計算機的識別和處理功能。

2、 參數化方法

在船舶電氣設計中，比較常用的方法就是查詢修改母型船。但是該方法在查找過程中需要進行大量的信息處理，本文針對該特點采用了參數化方法。參數化方法主要是對電氣系統(tǒng)圖紙采用參數進行量化和識別和相關功能模塊的描述。主要進行參數化的因素有船舶類型、裝載（工作能力）、航區(qū)、自動化標志、電力推進、主機、主電源和大型機械設備等。參數化模塊主要是指描述描述系統(tǒng)功能的特征項，包括圖面需要表達、繪圖需要的各方面。

本文以船舶電氣智能設計系統(tǒng)中數字化、參數化設計方法為基礎，介紹了AutoCAD中的ActiveX技術及XData技術，詳細探討了使用該技術對船舶電氣AutoCAD圖紙（.dwg）的識別與再設計方法，并給出使用VB語言實現船舶電氣再設計功能的關鍵源代碼.該技術在船舶電氣智能設計系統(tǒng)中的應用解決了AutoCAD圖形與數據庫關聯(lián)的問題及其圖形對象難以被計算機識別的問題。該技術的應用能夠大大縮減母型船轉化的速度，提高設計效率，縮短設計周期。同時，該技術對基于AutoCAD平臺設計的其它專業(yè)也有參考價值。

總而言之，隨著我國科技的日新月異，計算機技術的快速發(fā)展，我國的船舶電氣智能化設計將會有很大的進步，步入真正的智能化階段，將大大的縮短設計成本以及設計周期。

參考文獻：

[1]紀卓尚，王言英，林焰，戴寅生，馬坤，劉玉君.船舶CAD/CAM在大連理工大學的研究與進展[J]，大連理工大學學報，1995年06期

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機電類畢業(yè)設計是高等職業(yè)教育過程中的重要環(huán)節(jié)之一,對提高學生的全面素質、技能水平和創(chuàng)新能力都具有深遠的影響和重要的意義。在具備基礎課、專業(yè)基礎課、專業(yè)課等理論知識后,用近一個學期的時間,學生要結合實際課題和所學的書本理論,自己動手分析問題、解決實際問題,得到理論與實踐的基本訓練,將所學的知識融會貫通。

畢業(yè)設計環(huán)節(jié)不僅是對學生綜合能力、分析問題能力、解決問題能力和動手能力的一次全面訓練,也是對學生克服困難的毅力、嚴謹求實的工作作風、創(chuàng)新思維和科學態(tài)度的一次培養(yǎng)。所以,畢業(yè)設計環(huán)節(jié)是以往其他教學環(huán)節(jié)的繼續(xù)、補充和深化,是培養(yǎng)學生工作能力的重要途徑。多年來的教學實踐證明,畢業(yè)設計是實現培養(yǎng)應用型技術人才目標的重要教學環(huán)節(jié),因為學生在設計過程中必須綜合運用所學的知識和技能去分析和解決工程實際問題,學會檢索資料、收集信息、樹立工程與經濟觀念、圖文處理和文字表達能力也會有明顯提高,在畢業(yè)后就能夠較快地適應工作需要。

高等教育進入市場化運作以來,各院校的招生人數大大增加,但是由于教師資源有限,畢業(yè)設計指導教師心有余而力不足。近幾年,由于用人單位招聘時間不斷提前,學生就業(yè)壓力越來越大,在畢業(yè)前要參加很多的社會活動,一部分學生提前工作,在校內進行畢業(yè)設計的有效時間相當有限。而學生缺乏工程實踐經驗,要在較短的時間里完成一個設計課題確有困難,因而畢業(yè)設計成了最薄弱的環(huán)節(jié)。如何根據目前的實際情況安排、指導學生的畢業(yè)設計,確保畢業(yè)設計的質量,是我們面臨的緊迫任務。針對上述新的情況,我們在廣泛收集往屆機電類專業(yè)畢業(yè)學生對畢業(yè)設計的意見和建議的基礎上,對機電專業(yè)畢業(yè)設計進行了一定的改革和探索。

一、根據高職教育人才培養(yǎng)方案要求,明確人才培養(yǎng)目標

目前,社會對人才的需求是全方位、多層次的。作為高職學院的機電類專業(yè)應加強調查研究,分析社會人才需求,結合自身發(fā)展歷史和辦學實際,找準自己的位置,辦出具有特色的高水平的專業(yè),才能在日趨激烈的社會競爭中立于不敗之地。經過長期的社會調查和反復論證,我們明確地把具有專業(yè)基礎理論、實踐技能和綜合素質的創(chuàng)造性復合型應用人才作為培養(yǎng)目標。學生畢業(yè)后,既能從事機電一體化產品的設計和開發(fā),現代加工設備的安裝、調試、維護、運行和管理等方面工作,也能從事數控設備的使用、維護及電氣控制系統(tǒng)設計、調試等工作和從事現代化工廠自動化生產。

二、根據頂崗實習工作特點,確定畢業(yè)設計課題的選題原則

高職教育的最大特點是學用結合、學以致用。畢業(yè)設計應根據頂崗實習的工作情景來確定畢業(yè)設計課題,具體原則如下:

1.要加強選題的科學性、新穎性、創(chuàng)造性,同時還要考慮學生畢業(yè)設計能否順利進行和完成,使學生具有足夠的信心和動力,真正發(fā)揮學生的專業(yè)特長和運用綜合知識的才能以及潛在的創(chuàng)造力。選題應由實習指導教師確定,因為學生還不具備確定選題的能力。選題要充分考慮訓練對象剛完成五個學期的課程學習這一因素,但不能完全受這一因素的限制,還應通過這一實踐環(huán)節(jié)讓一部分學生接觸本專業(yè)領域的前沿,因此選題范圍包括兩方面:(1)是充分考慮學生目前的基礎,所選課題主要應用學生已學過的知識;(2)是為了激發(fā)學生掌握新知識的積極性,部分選題可以是本專業(yè)的前沿領域,甚至是多專業(yè)交叉的領域。

2.確定選題的原則是盡可能地選擇實際項目中的內容,充分兼顧學生已有的理論基礎,適當接觸前沿課題。應符合教學要求,面向經濟建設,盡量結合實際生產、科研任務,也可結合實驗室建設,實驗項目改造進行。畢業(yè)設計課題的選擇可以給學生較大的自由度,學生可根據社會的需求和自己的意愿與興趣選擇畢業(yè)設計課題,充分調動學生學習的主動性。

3.按照工作崗位實際的課程設計,強調畢業(yè)設計課題來自企業(yè)工作崗位,采用某些公司的部分項目或產品作為設計的課題。因為這樣的畢業(yè)設計題目不但可以在技術上緊跟當代工程技術水平的發(fā)展,而且做到有的放矢,能激發(fā)學生極大的興趣。堅持畢業(yè)設計面向實際,面向生產中需要解決的技術性題目是高質量畢業(yè)設計的保證。學生通過這樣的畢業(yè)設計可得到綜合訓練,工程實際能力會產生質的飛躍。

三、發(fā)揮實習指導教師的導航作用,以Internet為媒體,提高學生的信息素質

實習指導教師向學生介紹了解本課題的相關國際國內主要學術刊物、國際國內主要知名專家、知名的論著和文獻以及著名的公司和企業(yè),將相關網站全部告訴學生,并簡單向學生介紹一些如何從網上獲取信息的方法,介紹一些比較好的搜索網站和搜索工具。讓學生在畢業(yè)設計的過程中學會主動地去獲取信息、加工信息、解決問題的能力。教師主要起導航的作用,并采取一些好的措施,不斷激發(fā)學生的求知欲和好奇心,使學生有主動學習的動力。同時,在畢業(yè)設計的過程中,通過因特網實現學生與學生之間和教師與學生之間的互動交流,也便于實習指導教師能夠及時輔導學生。

四、加強畢業(yè)設計環(huán)節(jié)的教學工作,采用新的畢業(yè)設計形式并提高質量

采取畢業(yè)設計與科研相結合、與用人單位相結合。充分利用社會資源,提高畢業(yè)設計質量和水平。

1.提前就業(yè)的學生可以在就業(yè)單位尋找適合自己興趣的課題,指導教師可以是本校教師,也可以是外單位工程技術人員,由教研室對畢業(yè)設計題目和外單位導師資格進行審查并進行輔導和論文評審。要求學生做開題報告,指導教師對設計題目進行嚴格審核,檢查學生資料檢索情況,要求學生制定畢業(yè)設計的計劃和進度安排,每周與指導教師聯(lián)系一次,匯報進度、解答疑難問題,答辯在校內進行。

2.教師的科研課題對學生有很強的吸引力和成就感,用這樣的畢業(yè)設計課題吸引學生留校在校內完成畢業(yè)設計。

3.采用多個已在實際工程應用的實例,完成應屆機電班的課程設計和畢業(yè)設計工作,學生對設計的興趣和設計質量比往屆有明顯提高。不僅有選用教師的科研課題上的實例,還有學生在工作單位帶來的項目、工廠實際的供配電系統(tǒng)、教師正在研究的產品設計,都是已成功的項目或正在研究的產品,與社會的聯(lián)系非常緊密。

4.通過答辯培養(yǎng)學生的口頭表達能力,以答辯的方式按組進行開題報告有助于訓練學生的口頭表達能力。在以往的畢業(yè)答辯中,較普遍地存在這樣的問題,有的學生畢業(yè)設計完成的較好,但答辯時不能突出重點、不能很好地表達所完成的工作,說明在校期間缺乏這方面的訓練。因此我們認為在科技方法訓練這一實踐環(huán)節(jié)中,應訓練學生的口頭表達能力。在進行答辯之前,教師都具體指導學生應該如何在有限的時間內,將開題報告的內容表述清楚的方法。

五、加強畢業(yè)設計環(huán)節(jié)的教學管理

加強畢業(yè)設計環(huán)節(jié)管理,檢查學生資料檢索情況,要求學生作開題報告;同時,加強對畢業(yè)設計的管理,對指導教師的資格、設計題目將進行嚴格審核,對指導教師的職責、進度安排、答辯、成績評定等環(huán)節(jié)提出具體要求。

六、開設畢業(yè)設計專題講座以及新產品的巡回展

1.邀請實踐經驗非常豐富的專家和教授給機電類專業(yè)畢業(yè)班學生進行電氣控制系統(tǒng)設計入門講座,為學生講授進行電氣控制系統(tǒng)設計所必須的理論知識,以若干設計項目作為示范,說明設計過程如何進行,應該完成的設計圖樣及文字資料,等等。介紹近年來已在企業(yè)生產現場成功應用的項目中選出的多個范例,它們各具特色;既有傳統(tǒng)的繼電器、接觸器控制裝置,又有采用PLC、變頻器、工控機和組態(tài)軟件等較為復雜的控制系統(tǒng);有的項目相當簡單,可用作設計入門,大部分項目能夠用作畢業(yè)設計課題。這些項目適用的領域很寬,包括汽車制造、冶金、礦山、化工、環(huán)保、城鎮(zhèn)建設等行業(yè)。對擴展學生的知識面有非常大的幫助,學生走上工作崗位之后還有一定的參考價值。

2.為了配合教學,豐富電機系學生的專業(yè)知識,我們聯(lián)系“西門子全集成自動化(TIA) 卡車巡展”,在學院內進行,向學生展示全球工業(yè)自動化領域最新的應用實例和技術。并邀請名牌大學的教授座談如何利用世界著名的自動化公司來促進高校相關專業(yè)的教學建設,學生反映良好。

畢業(yè)設計是學生兩年多來首次進行實際課題的方案調研和設計工作,盡管根據選題的不同要求,有的主要是綜合運用所學知識進行方案設計,有的側重新知識的學習,需查閱較多國內外文獻資料,但要完成開題報告,都需要涉及很多原來在課程學習中沒有遇到過的新知識、新方法。

七、實施效果

高職類學生在這一實踐環(huán)節(jié)中都表現出了很大的學習熱情和工作積極性,從完成情況看,學生有了較強的自學能力,在實習教師的指導下能較快地掌握新的知識。教學實踐證明,這些改革措施使學生有了主動權,不僅提高了畢業(yè)設計質量,而且提高了學生的獨立工作能力,對他們畢業(yè)后求職上崗都有幫助,學生反映非常好。

參考文獻:

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0 引言

課程考核是教學管理過程和課程開展的一個重要環(huán)節(jié)，也是評價教學、檢驗教學目標達到的程度和改進教學的重要依據[1]。

傳統(tǒng)的課程考核形式以筆試為主，通常是閉卷答題，部分課程也可使用開卷形式。

以北京聯(lián)合大學機械工程及自動化本科專業(yè)為例，自動化控制方向的課程主要包括電氣控制與PLC、工業(yè)自動化技術及工程技術應用等課程，這些課程均為實踐性很強的課程。這些課程的教學最初采用傳統(tǒng)式考核方式，學生通常為應付考試，經常死記硬背，考前突擊，考后所能掌握的知識所剩無幾；考核內容受考核形式限制，容易偏重理論，高分低能的學生大有人在，因此不能反映學生的真實水平；同時，考核角度缺乏全面性，大部分缺少工程意識。

目前，各高等教育學校意識到考核改革的必要性，陸續(xù)出現了半閉卷考試、開卷考試、上機考試、撰寫論文、筆試與實驗報告相結合[2]、答辯等形式。這些考試形式，各有利弊，具體選擇哪種考試形式，關鍵是根據課程特點來決定。

1 考核改革方法

為了尋找適合北京聯(lián)合大學機械工程及自動化專業(yè)應用性本科學生在自動化控制方向專業(yè)課程的考核方式，克服以往傳統(tǒng)閉卷考核方式的弊端，以學生為中心[3]，培養(yǎng)真正適應社會發(fā)展的工程創(chuàng)新人才，近年來，本教學團隊不斷地對機類自動化控制方向的三門課程（《電氣控制與PLC》、《工業(yè)自動化技術》和《工程技術應用》）進行了考核方式的改革，改革以學生為中心，以提高學生學習的積極性和主動性為目的，以培養(yǎng)機類行業(yè)應用和創(chuàng)新型自動化人才為目標進行展開。具體采取以下措施。

（1）為避免與工程實際脫節(jié)，通過調研和企業(yè)實踐的方式，了解相關的實際工程項目內容，確定考核的素材。

（2）根據教學大綱的要求和工程實際，設計考核項目庫，所設計的項目具有層次分明和系統(tǒng)性的特點，以便于適合不同程度的學生。

（3）開放實驗室，充分利用現有實際設備，提高設備重復利用率；同時還為學生提供各種電路設計、編程調試等仿真軟件，方便在實驗室外進行仿真調試項目。所有這些，均為學生提前進行考核項目的設計和調試提供有利條件。

（4）根據應用性人才的培養(yǎng)目標，制定考核評分標準，不僅注重培養(yǎng)學生的專業(yè)水平，也注重培養(yǎng)學生的工程意識，提高學生靈活應用、動手操作、圖紙規(guī)范、文檔整理、團隊合作等綜合能力水平。

（5）對考核結果進行橫向和縱向的比較，發(fā)現問題，并將之反饋于下一輪教學和考核。

2 考核改革實施

對于《電氣控制與PLC 》，包含三部分內容：低壓電器及繼電接觸器控制系統(tǒng)、PLC、現代電氣控制系統(tǒng)設計。考慮到該課程內容多，實踐性強，許多內容（如PLC指令）不需要死記硬背，因此將閉卷考試改為上機考試，并對每個學生增加答辯環(huán)節(jié)，以補充機考所未涉及的知識點?？荚嚂r，每位學生從項目庫中隨機抽取不同項目，確定I/O分配，繪制接線圖，上機編程并調試，最后演示功能并上交項目設計文檔。對于2學分的課程，由于學時有限，上機考核的題目稍簡單，分為傳統(tǒng)電氣和PLC 控制兩個小項目進行考核。對于3學分的課程，將學生按2人一組，從試題庫中挑選相對綜合的項目控制任務，在課程結束前兩周按小組發(fā)給學生，學生利用課外的時間充分理解控制任務，并進行控制系統(tǒng)設計和調試；在考試期間，各組學生分工進行演示、每人進行答辯和遞交小組項目報告。

對于《工業(yè)自動化技術》課程，主要考核學生對工業(yè)自動化技術的掌握情況及工程項目設計理念，如果學生在課程結束后自己親自完成一個類似的項目，就可以趁熱打鐵，不僅快速而靈活地掌握本門課程所涉及的技術，而且對工程項目設計的理念也固化成形。因此，本門課程采用完全的項目考核。在《工業(yè)自動化技術》課程開始，介紹完課程內容、應用場合、現狀及今后的發(fā)展方向后，就將項目考核要求發(fā)給學生，學生按小組根據項目任務要求自行調研當前的工業(yè)自動化領域的控制實例，并參照課程中所貫穿的飲料罐裝生產線控制項目設計，選取自己感興趣的自動化控制實例，利用實驗室現有的實驗裝置，進行控制系統(tǒng)和上位監(jiān)控系統(tǒng)進行設計，并應用網絡通信技術。在考試期間，對本組設計的項目進行PPT匯報和實際演示，教師對每人進行答辯，最后小組遞交項目報告。由于各小組所設計的項目不同，每組都愿意把自己最好的一面展示給同學，因此都精心準備自己項目的內容，增加創(chuàng)新點，項目完成的質量得到了提高，學生不僅通過項目考核掌握了專業(yè)知識，更鍛煉了網絡查新、團隊合作、PPT制作和語言表達等方面的能力。

對于《工程技術應用》，則直接對學生所設計的項目進行考核。考核分為項目方案設計、項目硬件設計及施工、項目軟件設計及調試、項目上位監(jiān)控設計及調試、項目驗收五個階段，每個階段都需要制作PPT進行階段進度匯報?？己嗽u分包括每一階段的自評、小組互評和教師評價，針對項目的每一階段所完成的內容和完成的效果進行評價。項目驗收環(huán)節(jié)包含整個項目功能演示、PPT匯報及答辯、項目報告及使用說明等。在這門課程的考核中，由于學生在前兩門課的考核中發(fā)現自己的不足，在這門課考核的每一階段中，教師通過學生PPT匯報的環(huán)節(jié)可以及時發(fā)現學生不足并進行糾正，因此每組學生在這門課程中專業(yè)技能都得到了快速提高；同時，各組學生在互相聽取PPT匯報和進行項目實施中，互相學習，互相促進，加深了對專業(yè)的學習和喜愛，也激發(fā)了各自潛在的創(chuàng)新能力。

上述課程的考核形式，各組項目獨立，考核時間相對寬松，不僅從各方面真實檢驗了學生掌握知識的程度及是否達到教學目標，還促進了學生在考核的過程中加深對專業(yè)知識的理解，鍛煉了學生動手能力、團隊協(xié)作能力、創(chuàng)新能力、文檔制作能力、語言表達能力等各方面綜合能力。

3 結束語

以北京聯(lián)合大學機電學院機械工程及自動化專業(yè)《電氣控制與PLC》課程為例，2003-2006年采用閉卷考試，考試的平均成績基本在70分左右。通過調查問卷，發(fā)現學生通常采用死記硬背的方式應對考試，并不能完全反映學生的真實水平。

將上述的教學及考核改革應用于實際，經過7年的實施，取得了非常好的效果。課堂上，幾乎每一位學生都參與到教學的項目中，逐步實現項目任務；項目引導式教學方式與工程實際緊密結合，大大提高了學生學習興趣，課下答疑的學生增加，對問題的探討有獨立的見解；每年的課程教學調查結果顯示，除了個別學生存在專業(yè)抵觸，95%以上的學生反映喜歡改革后的教學方式和考核形式；各個班級的平均考試成績通常都在80分以上，比以前的平均成績高出10分以上；在本科最后一年選擇自動化控制方向的實踐課程和畢業(yè)設計作為第一志愿的學生人數遠大于計劃人數，從側面說明上述改革完全達到了最終的目的。

目前，自動化控制方向課程的考核項目暫時滿足于使用，但反復應用，學生不可避免地會出現抄襲現象，導致偷懶的學生所學專業(yè)知識及能力培養(yǎng)達不到課程要求，因此需要每年都進行擴展；在改革過程中，發(fā)現大多數學生的文檔功底較差，在其他課程中鍛煉較少，因此可在本方向的課程教學和考核中進行強化。

【參考文獻】