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关于变送器的实际应用升级改造与实训项目设计浅析

作时间:2019-07-18  来源:  编辑:
   
摘要 :变送器实训室是机电一体化技术专业重点建设自主研发的实训室,在现有的实现电气控制、PLC 控制、变送器调速的基础上,对变送器实训台进行升级改造,通过引入触摸屏可实现人机对话。
 
1 变送器实训台现状
1.1 变送器实训台的开发背景
近几年,教学仪器厂家生产出的实训设备,大多缺乏职业教育理念,由于生产厂商的出发点与我院实际不同,往往在设备上要加上一些不必要的仪表和过度装饰,构成卖点的地方但并不实用,表面看起来很先进,但对学生的实践教学起不到真正的锻炼效果,却又增加了成本。因此我院由专业教师和学生共同研发变送器实训台,充分体现“工学结合”、“做中学、做中教”职业教育特色[1]。
 
1.2 现有设备完成的实训项目
学生可以在实训台上了解变送器的结构、安装及接线的基本常识,进而学会使用变送器的基本技能,包括参数设定和操作方法,控制回路接线端子的设置,接线及智能化功能,功能参数的设置,变送器的维护等进行实际操作培训。还可以完成变送器与 PLC 联机控制,模拟实际工业控制系统,以满足社会生产实践的需要,真正实现学生与企业的零距离就业。本实训台还可以完成《电气控制技术》、《机床电路》等课程的实践教学,以及维修电工的实操考核等。面向电气自动化技术、铁道通信信号、机电一体化技术、数控设备应用与维护、机械制造与自动化、铁道供电和铁道车辆等专业的相关课程的实训及相关课程的理实一体化教学。
 
2 变送器实训台二次开发与研究方案
变送器技术课程是机电专业的一门核心课程,变送器实训室目前可以实现电气控制、PLC 控制、变送器调速、变送器与PLC的综合应用等方面的实践教学。工业触摸屏,是通过触摸式工业显示器把人和机器连为一体的智能化界面。它是替代传统控制按钮和指示灯的智能化操作显示终端。它可以用来设置参数,显示数据,监控设备状态,以曲线 / 动画等形式描绘自动化控制过程。更方便、快捷、表现力更强,并可简化为 PLC 的控制程序,功能强大的触摸屏创造了友好的人机界面。触摸屏作为一种特殊的计算机外设,它是目前非常简单、方便、自然的一种人机交互方式。它赋予了多媒体以崭新的面貌,是极富吸引力的全新多媒体交互设备。变送器实训室引入触摸屏,增加人机交互管理与控制,考虑从以下几个方面进行实训台的设计。
(1)选用不同型号的触摸屏,让学生熟悉不同型号触摸屏的画面设计和与 PLC 的通讯方式,初步选定西门子和 MCGS两种品牌触摸屏。(2)系内教师和学生设计触摸屏支架,由校工厂完成制作。(3)安装WINcc和MCGSApp,进行画面设计和与PLC通讯。(4)现有实训台可以实现《机床电路》、《电气控制与 PLC》、《恒压供水》、《变送器技术及应用》等课程的实践教学,升级改造后可实现《工业组态与现场总线控制》课程实践教学以及通过触摸屏监控 PLC 与智能差压变送器的综合应用。
 
3 变送器实训台升级研制
3.1 触摸屏安装支架设计
为了方便触摸屏的操作,将触摸屏放置在实训台顶部,设计了MCGS触摸屏和西门子触摸屏的安装支架,设计图如图1 和图 2 所示。
 
3.2 设备清单
根据现有实训设备需要,选用制作支架的器件如表1所示。
组装结构对比
3.3 触摸屏和支架的制作与安装
触摸屏安装支架由机电专业教师根据选用触摸屏屏幕大小量身定制,由学院院办工厂加工制成,双面实训台的正面安装西门子触摸屏,反面安装 MCGS 触摸屏,选用两类不同型号的触摸,强化学生对不同型号触摸屏的实践应用。
触摸屏支架的制作和安装主要由机电专业学生利用课余时间,在老师的引导下,从型材的截取、脚件的固定到触摸屏支架的制作都由学生来完成,锻炼了学生实践动手能力。 
 
4 App的安装与设计
针对西门子触摸屏和 MCGS 触摸屏,变送器实训室计算机安装了WINccApp和MCGSApp,可以在App上根据控制现场需要设计画面如图 3 和图 4 所示,与 PLC 通讯实现控制和监视。
 
5 升级后的实训台可完成的实训项目
变送器实训台二次开发后主要增加了触摸屏功能,该功能可以结合原有的 PLC、差压变送器设备实现各种典型工业控制过程,在课程的教学过程中采用基于工作工程的项目教学方法,以任务为驱动,工学结合、分层次完成多任务教学,满足了学生在学中做,在做中学,极大的培养了学生的职业能力。
目前,该实训台增加了 15 个以上综合型、设计型、创新型实训项目,这些项目都可以由学生自主在实训台上完成,同时学生还可以根据自己对常识的掌握程度,完成难易适中的操作,完全符合实际工程项目的演练。
主要项目有 :(1)西门子 WinCC 组态App的 MCGS 工业组态App运行操作;(2)基于组态的走马灯控制系统;(3)基于组态的机器手控制系统;(4)电机转速监控控制系统;(5)电梯轿厢开关门变频监控控制系统设计 ;(6)交通灯实时监控系统;(7)恒压供水系统控制系统;(8)啤酒灌装生产线变频控制系统 ;(9)锅炉鼓风机变频控制系统 ;(10)PLC 与变送器联机的离心机控制系统 ;(11)料车卷扬机调速控制系统;(12)工业洗衣机变频控制系统;(13)自动立体库的监控系统;(14)加料传送带控制监控系统;(15)新能源汽车配件检测监控系统。
 
6 结束语
目前变送器实训台升级改造已完成,并且已投入使用,本学期机电 17-1、机电 17-2 和智能控制 17-1 班级《工业组态与现场总线》课程已经在该实训室实施,升级改造后的实训室不仅为学生提供了技术应用创新的实践平台,而且满足了不同教学对象的差异化学习需求。教师可根据教学对象的学情设计难易程度不同的实训教学项目,非常大限度地激发学生的学习兴趣和创新思维,该实训室锻炼了学生的硬件接线能力,学生对触摸屏App的应用能力的有效提高能够满足学生实践教学和实训教学的需要,教师和学生反馈效果良好。实训台的升级改造不仅仅是设备仪器的更新换代,还应进行与之相关的教学配套建设,如开发建设实训教学资源(微课、教学视频、实训引导书等),构建合理的实训教学管理制度,探索切实有效的教学模式,把实训室建成能够服务地方经济的重要基地。
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