摘要：本文就當前高職院校自動化技術類專業實訓教學的狀況做了分析，并且對實訓教學設備短缺現象進行了剖析，指出了當前實訓教學設備不適宜教學的原因和存在的主要問題。在此基礎上介紹了一種新穎、可操作性強的實訓裝置．對該裝置的構成、結構特點及應用價值做了詳細論述。
關鍵詞：PLC；自動控制；實訓裝置；教學設備
近年來我國制造業、加工業迅速發展，企業對自動化應用人才需求量不斷上升，對人才的質量要求也越來越高。因此。對高職院校自動化技術類專業教學要求越來越高。然而。目前高職院校自動化技術類專業開設的相關專業課程，大多仍停留在理論教學層面上。由于實訓教學設備的短缺，實訓教學很難落實到實處。與自動控制技術緊密相關的可編程控制器(PLC)、變頻器、步進電機、傳感器、觸摸屏、氣動控制等重要技術幾乎沒有實訓設備與之相配合。實訓教學設備的缺乏，直接影響了人才的培養質量。為解決實訓教學設備的短缺問題，我院成立了課題組，研制出一種適于自動化技術類專業的實訓裝置。該裝置的方案論證、前期研制已經結束。已著手批量生產。本文期望通過對該裝置的介紹。引起更多專家和教師關注實訓教學設備。共同推進高職院校的發展。
一、本課題的研究意義
實訓教學是高職院校實踐教學環節中一個重要組成部分，為理論教學所不能替代。實訓教學對學生素質及能力培養具有極其重要的作用，是學生謀職就業的重要保證。既具有極強動手能力，又有一定理論知識的學生，才能夠滿足企業的要求。
近年來高等職業教育明確提出了人才培養目標是高技能型人才。落實這一辦學理念就要大力加強實踐教學，重視專業技術、技能的培養。提高學生實際操作能力。目前在高職院校辦學中加強實訓基地建設已經受到重視，為學生提供一個充分體現職業性的實踐場所，配備操作性強的實訓設備，已成為衡量高等職業教育辦學的重要標準，也是專業建設中重要的組成部分。本文所涉及的關于自動化實訓設備的研究，既是在落實這～ 辦學思想，也是通過實際來充實和完善這一辦學理念。
二、當前自動控制實訓教學設備的現狀
近年來我國一些教學設備生產企業已開發了一些以PLC為核心、以實踐教學為目的的自動控制設備。但是，這些設備在教學中還存在一些問題。
1．技術單一、涉及領域狹窄
目前使用的實踐性的自動控制教學設備，通常是根據某一自動控制系統，在滿足基本教學要求下而仿制的。由于設備的針對性強，使得所涉及的技術領域狹窄，存在著技術單一的局限。比如一只機械手，它的基本功能就是抓緊、松開和旋轉。因此，決定了所用電器類型有限，執行機構單一，控制方式固定，沒有涉及更寬泛的技術如觸摸屏技術、變頻調速技術、氣動控制技術以及組態監控技術等．不能幫助學生從更廣泛的意義了解和認識工業自動化。
2．實際操作機會有限
目前使用的實訓教學設備，一般結構固定，選用的電器類型固定、接線固定，不允許學生隨意拆卸或組合，否則設備將無法正常工作。這樣，學生在實訓時不能真正動手操作，影響技能的提高。
3．品種少、價格昂貴
將一真實的自動控制系統按一定比例縮小，仿制成相同的小系統，會受到技術保密和專利保護的限制。因此�，F在開發出來的品種非常有限。又由于仿真產品成本高，使得售價昂貴。
三、研制的實訓裝置的構成及應用
1．實訓裝置的基本構成
在一個有限大的平臺(基板)上，集成若干種能夠涵蓋一般工業控制所必需的電氣設備。將它們按照類型或工程上常用的組合方式構成不同的模塊，在考慮控制要求、電磁干擾，操作方便以及一些布線的特殊要求下，將模塊合理地固定在乎臺上。平臺通過安全連接插件直接與三相電源相接，并設置必要的保護電路，以保障操作者和設備的安全。該裝置主要包括以下模塊：PLC模塊、傳感器檢測模塊、繼電－接觸器控制模塊、電機及控制模塊、觸摸屏、傳送帶模塊、氣動單元模塊、電源模塊等。
傳感器檢測模塊由電容、電感、顏色、光柵傳感器、旋轉編碼器等組成。繼電一接觸器控制模塊由三相四線斷路器、熔斷器、交流接觸器、按鈕、行程開關、指示燈等低壓電器組成。電機及控制模塊由三相交流電機和變頻器及步進電機和驅動器組成。傳送帶模塊由皮帶傳動機構、皮帶運行自動校正裝置、皮帶松緊裝置組成。氣動單元模塊由二聯體帶氣壓表、圓柱氣缸、電磁閥、磁性開關等組成。電源模塊采用開關型電源。向整個實訓平臺提供24V(5A)、±12V、+5V三種DCOUT。以上電器設備均采用端口開放形式，并設置接線端子，走線線槽。學生可以在這個集多項技術的平臺上，通過動手操作進行硬件設計、軟件設計、系統布線以及系統調試，實現多種形式的工業自動控制。實訓裝置的核心模塊為PLC，在PLC 的協調和控制下完成系統控制。
PLC接受輸入信號，在編制好的程序控制下，對輸入信號進行處理，并輸出相應的信號。PLC的輸出信號可以通過繼電器或接觸器直接控制電動機。也可以通過PLC發出的控制脈沖。經電機驅動器控制步進電動機，實現轉速變化�；蛲ㄟ^變頻器平滑地改變電動機的轉速。PLC的輸入信號可以是開關信號。如按鈕、行程開關、觸摸屏及各種傳感器信號。通過擴展A／D、D／A模塊，PLC也可以接受和輸出模擬信號。例如：接受以電壓(O一5v)或電流(4—20m~)表示的壓力、溫度模擬信號控制空壓機、水泵，用于冷庫恒溫制冷、紡織行業紗線烘干．完成典型的變頻調速系統控制。
2．實訓裝置的應用
(1)實圳目標。
① 了解自動化系統先進理論與技術；② 掌握自動控制現代器件與設備的使用；③ 了解自動控制的實施方法和步驟；④ 初步建立自動控制系統的方案論證以及自動控制系統的工程化設計；⑤掌握簡單的自動控制系統硬件設計；⑥掌握自動控制系統的編程；⑦掌握自動化系統集成、聯調方法。
(2)掌握的技能。
①擬定總體設計方案；② 進行硬件設計(原理圖、PCB圖)；③軟件設計(編程及仿真)；④ 系統制作(電氣設備選擇、系統布線、)；⑤ 系統調試(硬件調試、軟件調試、綜合調試)。
(3)實訓內容
由于實訓裝置采用模塊式結構設計．因此通過對模塊的適當組合，可以構成不同的控制系統，可大可小、可簡可繁。在觸摸屏技術訓練中利用觸摸屏的顯示功能，測試PLC各個I／0點是否正常。利用觸摸屏作為輸入模塊控制步進電機完成速度控制和位置控制。利用觸摸屏控制變頻器。
在變頻器技術訓練中學習設置頻率范圍，設定上升、下降時間，將自控改為外控。最大輸出電壓與低速轉矩設置；PLC控制變頻器實現PWM 調速訓練。變頻器的多級速運行訓練。在組態軟件訓練中利用組態軟件上位機編程�？刂破魉图白冾l調速；PLC編程利用組態軟件進行上位機監控。
在傳感器檢測技術訓練中進行電感、電容、顏色、光柵等傳感器的檢測訓練；旋轉編碼器反饋速度控制、定位檢測訓練。貨物傳送輸送訓練。微動開關控制訓練。
在電機控制訓練中進行步進電機速度控制、位置控制訓練。在PLC、變頻器與電機控制訓練中進行正反轉運行、組合運行、多段速度運行、多級加減速設置操作以及PLC控制變頻器啟動、停止、訓練。
在氣動控制中學習氣壓傳動系統的組成，學習氣源裝置以及氣缸、閥門的使用．在PLC控制下進行氣動裝置自動啟動和停止訓練。此外，在繼電一接觸式控制實訓中還可以進行電動機按鈕聯鎖正反轉、電動機接觸器聯鎖正反轉、電動機雙重聯鎖正反轉控制訓練、工作臺自動往返控制、Y一△降壓啟動控制以及其他復雜的控制線路的設計、安裝與調試。
該裝置可以將諸多電氣設備集合一起。構成復雜的控制系統，并且實現多臺裝置的聯網和通信。形成集散控制系統。
學生在這個集多項技術的平臺上，通過動手操作實現各種自動控制。并通過光亮、聲音以及物體的運動方向、運動速度以及運動位置去體驗工程實踐，感受工業現場。
3．應用價值
(1)該裝置的設計在貫穿傳統專業技術理論的同時，融合了最新的現代技術，充分體現了寬視野、高起點、新知識、應用性強的特點。這種“寬”、“高”、“新”、“用”的設計思想，為高校研發實訓教學設備提供了～ 種借鑒，并具有一定指導意義。
(2)該裝置涉及的控制技術寬泛，集繼電一接觸器控制技術、PLC技術、變頻器技術、傳感器技術、電機控制技術、氣動控制技術、觸摸屏技術及計算機組態軟件監控技術于一身，幾乎涵蓋了各種加工業、制造業以及其地領域的自動控制技術，是工業自動控制的綜合載體。
(3)由于采用了模塊方式，具有任意組合性。因此，可以構成幾十種工程訓練題目，成為一套融合實驗、實訓及綜合開發的培訓系統。
(4)學生從設計、布線，到系統調試，在動手的過程中體驗工程實踐，從中獲得對抽象概念的理解和具體的應用經驗，構建起完整的理論+實踐的知識體系。
(5)該裝置在培養學生提高理論知識和動手能力的同時，也向教師提出了更高的要求，教師應具有很強的現場排除故障能力和課堂組織能力。因此，這一裝置對培養雙師型教師隊伍、提高教師實踐能力方面也能發揮重要作用。
(6)如果充分利用該裝置，不僅可以改進課程設置、教學內容和教學方法的改革，而且將推動自動化類專業人才培養模式的創新。
