论文部分内容阅读
摘要 随着社会对应用型大学生要求的改变,课程设置也逐步趋于理论与实际应用相结合。电机驱动控制课程也改变原来理论偏离实际的教学方法,课堂教学结合实验,并将电机驱动控制实训作为其后续课程,以巩固学生的理论知识和实际应用能力。就行为导向教学方法在电机及驱动技术实训中的应用进行探讨,提出较适合的具体实施方法以共享。
关键词 实训;行为导向;电机及驱动技术;项目教学
中图分类号:G642.44 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2010)03-0072-02
Motor Drive Control Training Reform//Wang Shufang, Chen Ruiyang, Zheng Yeming
Abstract With the request changing to the application-oriented college students, the curriculum in college gradually become integrated theory and practical application. Motor drive control course has also changed the original theory teaching methods, classroom instruction integrates with experiment. Moreover, motor drive control training is taken as its follow-up practical courses in order to consolidate the students the theoretical knowledge and practical application ability. In this paper, action-oriented teaching methods, training in the motor and drive technology in the application was discussed and put forward the concrete implementation methods more suitable for sharing.
Key words training; behavior-oriented; motor and drive technology; project teaching
Author’s address Electrical and Mechanical College of Beijing Union University, Beijing, China 100020
作为应用型大学,北京联合大学的校训是学以致用。如何做到活教,使学生能够活学活用已成为教师安排教学活动的宗旨。电机驱动控制实训作为电机控制技术理论课程的延伸与扩展,实训内容与理论课程衔接。为便于学生在实际应用的基础上掌握电机驱动控制技术,特别安排4周的实训。实训内容包括:电机基础知识的巩固与加强;直流电动机驱动项目;三相异步电动机的变频调速控制;变频调速电梯驱动与控制。用一周的时间完成他励直流电动机降压起动以及调速控制电路的接线以及线路调试,通过该项目使学生掌握导线的制作方法和接线原则——接线时做到上进下出、左进右出、横平竖直、中间走线槽,并会一些简单的线路调试工作。在此基础上使学生通过三相异步电动机正反转电路的设计与完成,完全掌握继电接触器控制系统的设计思路和方法。
现代工业控制领域到处用电动机作为被控对象拖动各种各样的负载,从数控机床到工业生产线,甚至航空航天领域。因此,实训要把电机的驱动控制与实际工业背景相结合,让学生从一个真实而完整的工业项目入手,逐步学会工业设计的方法,这才是学习这门课程的真正目的。
实训步骤分为项目背景描述、项目任务书、项目分步、背景知识、项目评估。通过项目式教学步骤,让学生具备与上级、客户、同事交流沟通的能力,培养学生拿到项目知道如何规划、分步完成的能力。
1 项目描述
项目描述要将整个项目背景完整呈现给学生,同时要求学生在此基础上进行资料的查阅与收集工作。该步骤模拟学生以后工作时项目经理交待项目,自己要在初步了解的基础上进行深入的资料收集与整理,以得到自己的工作思路的过程。
本文实训项目名称是四层电梯控制系统的设计与实现,项目描述为:“城市建设的不断发展,高层建筑不断增多,电梯作为高层建筑中垂直升降的交通工具,已和人们的日常生活密不可分。随着智能建筑的出现,对电梯的控制也有了更高的要求。电梯已逐渐由单一控制电梯发展为双联电梯,乃至群控电梯,并且与智能建筑内的其他安全控制系统联动,可在监控室内进行监视以及操作。电梯的机械结构包括曳引系统(由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮、反绳轮组成)、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统和安全保护系统等8部分。电梯控制系统可分为调速控制部分和逻辑控制部分。调速控制部分对电力拖动系统进行设计,其性能对电梯运行时乘客的舒适感有着重要影响。而逻辑控制部分则是对电梯的电气控制系统进行设计和实现,是电梯安全可靠运行的关键。”
2 项目任务书
通过项目任务书,学生要能充分了解客户的意图以及希望得到什么样的产品和结果。该步骤描述交待项目,自己要在初步了解的基础上进行深入的资料收集与整理,以得到自己的工作思路的过程。
四层电梯控制系统的设计与实现项目任务书内容包括设计要求。其中运行控制包括电梯的启动/停止、电梯上下行、根据外呼和内选信号进行定向和选层、电梯门的开启/关闭、电梯的速度以及各种报警和保护,以保证电梯安全、可靠、高效地运行。电梯控制系统采用S7-300PLC作为控制器,通过变频器实现对三相异步电动机的速度控制,利用ProfiBus-DP网络可以方便地实现电梯的双联、群控以及与智能建筑的其他控制联网。还可以通过监控室内的上位监控系统对电梯进行操作控制,以满足现代智能建筑对电梯安全、舒适、监控的要求。电梯的控制主要是指通过层站外呼信号和轿厢内选信号对电梯电动机的起动、加速、匀速运行、减速、停止以及换向进行管理控制。其次还包括开门电机的控制,轿厢内的层显示控制和各种安全保护控制。为了在监控室监控电梯的运行情况,要求用上位监控软件进行组态以及制作画面,使控制过程可视化。
3 项目分步
为了使电梯设计项目与课程知识点相配合,随着课题的深入,经历由简到难、由手动到自动的步骤。按照此原则,将电梯的变频调速控制分成2步:S7-300CPU通过ProfiBus-DP与变频器联网,实现对电机的变频调速;上位监控。最后要对系统进行完善,实现任务书要求。
要求学生学会接到一个课题之后,分析项目要求,并将项目分成几大部分,然后继续细分成可完成的部分,最后实施。
4 项目实施
4.1 S7-300CPU通过ProfiBus-DP与变频器联网实现对电机的变频调速1)对外呼信号和内选信号进行I/O分配。提示:一定要填写I/O分配表,以便自己调试程序用。如有修改一定要有记录。2)完成系统实际接线。提示:接线完成一定要用万用表检查,且接线一定要与I/O分配表一致。3)CPU硬件组态和变频器参数设置。为了完成S7-300CPU通过PROFIBUS-DP与变频器通信,对S7-300CPU进行硬件组态,并设置变频器的参数,填写表。4)编程以及调试。提示:程序正常则会按照要求运行,重量传感器、超速传感器、烟雾传感器等数值,超过给定值则报警,且系统停止运行。
4.2 上位监视与控制1)上位系统与PLC通信连接。提示:接线完成要用万用表检查。2)设置通信参数。提示:设置参数正确则触摸屏可正常通信。3)定义变量。4)组态监控画面(根据《西门子自动化实践项目》完成)。5)模拟调试。
5 项目评估
项目完成过程中,教师起观察和指导作用,但不能把自己的设计思路强加给学生。一定要学生将所学的知识学会应用。项目完成,教师可以根据观察学生平时表现以及最后的成果综合评价学生的工作,给学生成绩。同时学生可以给自己成绩,以体现自己的重要性,并且把自己的成果展示给同学,锻炼学生的口头表达能力,以培养以后在岗位上时描述自己工作的能力。同学可根据其表达能力和成果展示给他成绩。最后,学生的成绩由教师的成绩、自己的成绩和同学的成绩综合决定。
经过这样详细地将项目分成学生完全可以胜任的工作、经过努力可以胜任的工作2大部分,学生学起来不觉很困难,而且还有挑战性,可以增强学习的兴趣。而且交代给学生学习知识的项目背景,一方面可以让学生了解自己所学知识的重要性;另一方面也能拓展其知识面,遇到不同的项目背景也能很容易完成知识迁移,自动将其分块、逐项完成。这样的学生一定会受到用人单位的欢迎。
参考文献
[1]刘静.以工作过程为导向项目式教学探讨[J].黑龙江农业工程职业学院学报,2008(1):17-18
[2]姜大源.职业教育学研究新论[M].北京:教育科学出版社,2006
[3]杨正民.基于“行动导向”教学的课程改革[J].科技资讯,2009(1):210-211
[4]许晓峰.电机及拖动[M].第2版.北京:高等教育出版社,2004
[5]顾绳谷.电机与拖动基础[M].北京:机械工业出版社,2007
[6]王冰峰.关于“电机与拖动”课程教学的几点思考[J].高等教育研究,2002(4):82-84
[7]李夙.异步电动机直接转矩控制[M].北京:机械工业出版社,1999
关键词 实训;行为导向;电机及驱动技术;项目教学
中图分类号:G642.44 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2010)03-0072-02
Motor Drive Control Training Reform//Wang Shufang, Chen Ruiyang, Zheng Yeming
Abstract With the request changing to the application-oriented college students, the curriculum in college gradually become integrated theory and practical application. Motor drive control course has also changed the original theory teaching methods, classroom instruction integrates with experiment. Moreover, motor drive control training is taken as its follow-up practical courses in order to consolidate the students the theoretical knowledge and practical application ability. In this paper, action-oriented teaching methods, training in the motor and drive technology in the application was discussed and put forward the concrete implementation methods more suitable for sharing.
Key words training; behavior-oriented; motor and drive technology; project teaching
Author’s address Electrical and Mechanical College of Beijing Union University, Beijing, China 100020
作为应用型大学,北京联合大学的校训是学以致用。如何做到活教,使学生能够活学活用已成为教师安排教学活动的宗旨。电机驱动控制实训作为电机控制技术理论课程的延伸与扩展,实训内容与理论课程衔接。为便于学生在实际应用的基础上掌握电机驱动控制技术,特别安排4周的实训。实训内容包括:电机基础知识的巩固与加强;直流电动机驱动项目;三相异步电动机的变频调速控制;变频调速电梯驱动与控制。用一周的时间完成他励直流电动机降压起动以及调速控制电路的接线以及线路调试,通过该项目使学生掌握导线的制作方法和接线原则——接线时做到上进下出、左进右出、横平竖直、中间走线槽,并会一些简单的线路调试工作。在此基础上使学生通过三相异步电动机正反转电路的设计与完成,完全掌握继电接触器控制系统的设计思路和方法。
现代工业控制领域到处用电动机作为被控对象拖动各种各样的负载,从数控机床到工业生产线,甚至航空航天领域。因此,实训要把电机的驱动控制与实际工业背景相结合,让学生从一个真实而完整的工业项目入手,逐步学会工业设计的方法,这才是学习这门课程的真正目的。
实训步骤分为项目背景描述、项目任务书、项目分步、背景知识、项目评估。通过项目式教学步骤,让学生具备与上级、客户、同事交流沟通的能力,培养学生拿到项目知道如何规划、分步完成的能力。
1 项目描述
项目描述要将整个项目背景完整呈现给学生,同时要求学生在此基础上进行资料的查阅与收集工作。该步骤模拟学生以后工作时项目经理交待项目,自己要在初步了解的基础上进行深入的资料收集与整理,以得到自己的工作思路的过程。
本文实训项目名称是四层电梯控制系统的设计与实现,项目描述为:“城市建设的不断发展,高层建筑不断增多,电梯作为高层建筑中垂直升降的交通工具,已和人们的日常生活密不可分。随着智能建筑的出现,对电梯的控制也有了更高的要求。电梯已逐渐由单一控制电梯发展为双联电梯,乃至群控电梯,并且与智能建筑内的其他安全控制系统联动,可在监控室内进行监视以及操作。电梯的机械结构包括曳引系统(由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮、反绳轮组成)、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统和安全保护系统等8部分。电梯控制系统可分为调速控制部分和逻辑控制部分。调速控制部分对电力拖动系统进行设计,其性能对电梯运行时乘客的舒适感有着重要影响。而逻辑控制部分则是对电梯的电气控制系统进行设计和实现,是电梯安全可靠运行的关键。”
2 项目任务书
通过项目任务书,学生要能充分了解客户的意图以及希望得到什么样的产品和结果。该步骤描述交待项目,自己要在初步了解的基础上进行深入的资料收集与整理,以得到自己的工作思路的过程。
四层电梯控制系统的设计与实现项目任务书内容包括设计要求。其中运行控制包括电梯的启动/停止、电梯上下行、根据外呼和内选信号进行定向和选层、电梯门的开启/关闭、电梯的速度以及各种报警和保护,以保证电梯安全、可靠、高效地运行。电梯控制系统采用S7-300PLC作为控制器,通过变频器实现对三相异步电动机的速度控制,利用ProfiBus-DP网络可以方便地实现电梯的双联、群控以及与智能建筑的其他控制联网。还可以通过监控室内的上位监控系统对电梯进行操作控制,以满足现代智能建筑对电梯安全、舒适、监控的要求。电梯的控制主要是指通过层站外呼信号和轿厢内选信号对电梯电动机的起动、加速、匀速运行、减速、停止以及换向进行管理控制。其次还包括开门电机的控制,轿厢内的层显示控制和各种安全保护控制。为了在监控室监控电梯的运行情况,要求用上位监控软件进行组态以及制作画面,使控制过程可视化。
3 项目分步
为了使电梯设计项目与课程知识点相配合,随着课题的深入,经历由简到难、由手动到自动的步骤。按照此原则,将电梯的变频调速控制分成2步:S7-300CPU通过ProfiBus-DP与变频器联网,实现对电机的变频调速;上位监控。最后要对系统进行完善,实现任务书要求。
要求学生学会接到一个课题之后,分析项目要求,并将项目分成几大部分,然后继续细分成可完成的部分,最后实施。
4 项目实施
4.1 S7-300CPU通过ProfiBus-DP与变频器联网实现对电机的变频调速1)对外呼信号和内选信号进行I/O分配。提示:一定要填写I/O分配表,以便自己调试程序用。如有修改一定要有记录。2)完成系统实际接线。提示:接线完成一定要用万用表检查,且接线一定要与I/O分配表一致。3)CPU硬件组态和变频器参数设置。为了完成S7-300CPU通过PROFIBUS-DP与变频器通信,对S7-300CPU进行硬件组态,并设置变频器的参数,填写表。4)编程以及调试。提示:程序正常则会按照要求运行,重量传感器、超速传感器、烟雾传感器等数值,超过给定值则报警,且系统停止运行。
4.2 上位监视与控制1)上位系统与PLC通信连接。提示:接线完成要用万用表检查。2)设置通信参数。提示:设置参数正确则触摸屏可正常通信。3)定义变量。4)组态监控画面(根据《西门子自动化实践项目》完成)。5)模拟调试。
5 项目评估
项目完成过程中,教师起观察和指导作用,但不能把自己的设计思路强加给学生。一定要学生将所学的知识学会应用。项目完成,教师可以根据观察学生平时表现以及最后的成果综合评价学生的工作,给学生成绩。同时学生可以给自己成绩,以体现自己的重要性,并且把自己的成果展示给同学,锻炼学生的口头表达能力,以培养以后在岗位上时描述自己工作的能力。同学可根据其表达能力和成果展示给他成绩。最后,学生的成绩由教师的成绩、自己的成绩和同学的成绩综合决定。
经过这样详细地将项目分成学生完全可以胜任的工作、经过努力可以胜任的工作2大部分,学生学起来不觉很困难,而且还有挑战性,可以增强学习的兴趣。而且交代给学生学习知识的项目背景,一方面可以让学生了解自己所学知识的重要性;另一方面也能拓展其知识面,遇到不同的项目背景也能很容易完成知识迁移,自动将其分块、逐项完成。这样的学生一定会受到用人单位的欢迎。
参考文献
[1]刘静.以工作过程为导向项目式教学探讨[J].黑龙江农业工程职业学院学报,2008(1):17-18
[2]姜大源.职业教育学研究新论[M].北京:教育科学出版社,2006
[3]杨正民.基于“行动导向”教学的课程改革[J].科技资讯,2009(1):210-211
[4]许晓峰.电机及拖动[M].第2版.北京:高等教育出版社,2004
[5]顾绳谷.电机与拖动基础[M].北京:机械工业出版社,2007
[6]王冰峰.关于“电机与拖动”课程教学的几点思考[J].高等教育研究,2002(4):82-84
[7]李夙.异步电动机直接转矩控制[M].北京:机械工业出版社,1999