电气控制设计论文模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇电气控制设计论文，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

1.体育场照明的重要性

对于一座现代化的体育场，不但要求建筑外形美观大方、各种体育设备齐全完善，而且要求有良好的照明环境，即要求有合适、均匀的照度和亮度、理想的光色，有立体感及无眩光等。除保证满足观众良好的视看效果外，还必须保证裁判员、运动员和比赛项目所需的照明要求以及应保证有良好的电视转播效果。

照明是依靠光线的功能，保证灯光作用于运动员、裁判员、观众的眼睛、产生视觉，才能看见体育场地上的一切，如场地环境的明暗、物体建筑、器具及服装等表面的颜色、观看目标的形状和大小、深度、立体感及运动员运动时的状态和体育场的气氛等等。所以，良好的照明在现代体育场中占有重要地位。

一般，在一个体育场的照明设计中，应考虑以下三方面的因素：

1满足运动比赛时运动员的视觉要求，并且使灯光对比赛的客观影响降到最低程度。

2满足观众的视觉要求，使灯光对观看比赛时所引起的不适感觉降低到最低程度。

3满足彩电转播的照明要求，尽可能提高转播质量。

总之，照明与运动项目的比赛要求密切相关，与观众视看效果密切相关，没有良好照明设施的体育场是不完整的体育场，必将严重影响它的使用功能。

2.体育场照明设计标准

为了得到良好的照明设计方案，合理利用光线的分布来满足运动员、观众、裁判员视觉以及良好的电视转播效果的要求，必需先确定照明标准，包括照度标准和照明质量标准。照明质量标准，其中包括眩光、光源色温有显色性要求，光的方向性、节能要求等。

2.1照度标准

根据国际体联第83号推荐照度要求及《民用建筑照明设计标准》GBJ133－90中第2.2.9条中的规定，提出以下照度标准推荐值见表1。几点说明：

1根据《民用建筑照明设计标准》GBJ133－90中第2.2.9－1条中规定：足球场比赛照度标准值：当观看距离为120m时，为150～200～300lx；观看距离为160m时，为200～300～500lx；观看距离为200m时，为300～500～750lx.观看距离指观众席最后一排到场地边线的距离。

2根据《民用建筑照明设计标准》GBJ133－90中第2.2.9－2条中规定：电视转播需要的垂直照度：最大拍摄距离分为三组，①对于足球项目而言，最在拍摄距离为25m时平均垂直照度应为750lx；最大拍摄距离为75m时平均垂直照度应为1000lx；最大拍摄距离为150m时平均垂直照度为1500lx；②对于田径项目而言，最大拍摄距离为25m时平均垂直照度应为500lx；最大拍摄距离为75m平均垂直照度应为750lx；最大拍摄距离为150m时平均垂直照度为1000lx.上述每个垂直照度用于一个给定的运动等级和给定的最在拍摄距离相对于1.0m垂直面的值，各照度值的中间值用于其它拍摄距离。

3上述照度指体育场的最终平均照度，设计时选取的初始照度必须计入维护系数，一般可采用0.7～0.8的数值。

4水平照度的均匀度：照度均匀度一般用最小照度与最大照度之比表示，也可用最小照度与平均照度之比表示，最小照度与最大照度的比值应大于0.5.

5垂直照度的均匀度：最小照度与最大照度的比值应大于0.4，才能满足主电视摄像的要求。

2.2照明质量标准

1眩光

体育照明的关键除提供足够的水平和垂直照度以外，还需要减少眩光，从而达到亮而无眩光的效果。眩光是影响照明质量的最重要因素之一。根据CIENO.83出版物“彩电系统的体育场地照明”，场内最大眩光指数GRmax应小于50.眩光额定值GR愈小，眩光限制愈好，眩光额定值为50时。眩光额定值GR由下列公式算出：

GR=27＋24LgLvl/Lve0.9

1式中，Lvl是灯具产生的光幕亮度，Lve是环境产生的光幕亮度。一般在计算照度时，应计算不同方向的眩光额定值GR，在GR<50时，即可行。眩光的限制除了合理确定灯具的选型，安装高度和排列方式外，还可以采取提高赛场背景照度的方法。

2光源色温及显色性要求

为达到良好的彩电转播效果，体育场的照明质量不但与照度有关，而且与照明光源的色温及显色性有紧密关系。我国《民用建筑照明设计标准》GBJ133－90中第3.3.2条中规定：彩电转播用一般光源显色指数Ra不应小于65.依据CIENO.83号出版物及国际足联的要求，光源相关色温Tc大于5000K和光源显色指数Ra大于等于80，以达到最佳的现场照明效果及彩电转播效果。

3光的方向性

灯具的俯角不仅影响垂直照度，同时也对运动员、观众和裁判有可能产生较大眩光影响。对地体育场照明设计，应选择好灯具的瞄准方向。另外，主摄像机与另一侧过来的光线之比例应控制在一定范围内，而照明的最重点是在足球场的中央及设置。

4节能要求

照明节能重在采用合理的照明方案和高效的照明装置，降低线路损耗及良好的照明控制。体育建筑属照明用电较大的建筑项目，从节能意义上讲，仅比较初始投资费用，而不以最低运行成本为基础选择得出的照明设计不是合理的设计，应根据具体情况，将初始投资及运行成本综合加以考虑。

应选择高效率的光源和灯具，采用能耗较低的镇流器等附件，并加补偿电容，提高系统的功率因数。照明设计应有多种开灯模式及对应的控制方案。可以通过调节灯具数量，为不同需要的比赛和活动提供合适的照明，控制方案要简单、实用，并具有较强的灵活性。

3.体育场照明设计的计算

体育场照明设计的照度计算通常有三种方法：一是单位面积容量估算法；二是平均照度计算法，用以计算被照面上的平均照度；三是逐点计算法，可以精确的计算出某一点的照度。

1单位面积容量估算法基本公式：

N=P×A/PL2

式中：N—泛光灯灯数；PL—每台泛光灯功率W；P—单位面积功率W/m2；A—被照面积m2。

m=1/η×η1×U×U1×K3

式中：m—简化系数；η—灯具效率；η1—光源效率，1m/W；U—利用系数；U1—照度均匀度；K—灯具维护系数，一般取0.7～0.8.

为简化计算，按照η=0.6、U=0.75、U1=0.7、K=0.7给出不同光源的m值见表2.

P=m×E4

式中E为最小照度，lx.

2平均照度计算法，运用以下公式可以计算出灯具的数量。

N=E×A/η×F×K5

式中：N—灯具的数量个；E—表面平均照度lx，由表1查得：A—被照面面积m2；η—灯具的效率；F—光通量1m；K—维护系数，取0.7～0.8.以上两种照度计算法应用较普遍，主要用于照度的估算，比较适合方案和初步设计阶段。

3点光源逐点计算法

采用计算机软件进行逐点计算。泛光灯的尺寸与其照射的距离相比要小的多，因此泛光灯可被当作点光源，一盏灯具照度计算的数学模型如公式6所示。

EΦcosα±D/h×sinαEh=ΨEh

6式中，Eh：一盏灯照射到垂直立面上产生的平均照度lx，Eh用公式7计算：

Eh=Iθ×cosθ/R27

Iθ—θ角照射方向的光强cd；R—光源至被照面间的距离m；h—光源至垂直立面的垂直计算距离m；D—R在垂直立面上的投影m；α—斜面与水平面的夹角，单位为度；θ—灯具光束中心与水平面的夹角，单位为度；Ψ—系数，Ψ=cosα±D/h×sinα。

4.体育场照明灯具分类与布置方式

4.1照明灯具分类

体育场照明灯具按其光束形状可分为A、B、C三类，如表3所示。

在照明设计中，应根据具体情况选择合适的灯具。通常对于侧面布灯方式，采用光束为扇形B或C型泛光灯的利用系数要高于圆柱对称光束A型泛光灯。对于四塔布灯方式，采用圆柱对称光束A型泛光灯的利用系数要高于扇形B或C型泛光灯。

4.2灯具的布置方式

为有效地利用光源的光通量，还应根据投射距离选择泛光灯光束角的大小。按光束角的大小可分为7类，如表4所示。

1四塔式布灯

①四角灯塔位置应选在球门中线民地底线成15°角、半场中心线与边线成5°角的两线相交后延长线所夹得空间范围，并宜将灯塔设置在场地的对角线上。将泛光灯安装在4个高塔上，这种布置型式适用于没有挑棚的体育场，其照明利用率较低；而且要解决好灯具的维护检修问题。

②灯塔的高度应使最低一排泛光灯至场地中心与场地水平地面的夹角在20°～30°，超过这一范围，不仅使灯塔的造价大大提高，同时也会降低垂直照度与水平照度的比例，影响物体造型的立体感和降低识别运动物体的速度。

灯塔最低一排泛光灯至场地水平面的垂直高度可由式8确定：

H≥L×tan25°或H≥0.4663L

8式中：H—灯塔最低一排泛光灯至场地水平面的垂直高度m；L—场地中心点至灯塔座的水平距离m。

上式中的L与H关系还可以采用下列比值确定：与场地水平面夹角为25°时，LH=2.1451；与场地水平面夹角为20°时，LH=2.7471

③灯塔顶部应装置防雷接地设施，接地电阻不大于10Ω。灯塔顶部应设置红色高度标志灯，且不少于2台。灯塔上安装的接线端子箱、敷设的电缆及线醴均由灯塔厂配套提供。

④灯塔设置位置及塔上最低一排泛光灯投射角度及高度应满足以下要求：α>5°，β>15°，20°<γ<30°，45°<θ<70°

2混合式布灯

①将灯带式与灯塔式有机地组合在一起的布灯方法。一般大型综合性体育场解决照明技术效果比较好的一种布灯型式。

②混合布置，灯塔的投射角和方位布置可以适当灵活处理，光带的长度可以适当缩短，光带的高度也可适当降低。

5.体育场照明供电设计

1体育场的照明供电，一般由低压配电室引来两路电源供给，互为备用，手动与自动投切，平时两路电源各带50％左右的负荷，且均匀分布，以便任何一路断电，熄灭了的灯光尚未点燃时，场地内仍能保持均匀的照度分布，使一般性比赛仍可进行。另外，由于气体放电灯的启动时间约为4～8min，再启动时间约为10～15min，因此，即使采用两种电源自投，也无法使熄灭了的灯光立即点燃，故对有人值班的控制室，可采用两种电源手动互投的切换方式。对无人值班的控制室则应采用两路电源自投不自复的切换方式，保证比赛的正常进行，延长光源的使用寿命。

①此种供电方式可不再另外考虑场地的应急照明，而且当电源转换时仍能基本保证比赛的正常进行。

②配电系统设计相对较为复杂，造价亦相应较高。

③采用四塔式照明时，将电源柜放在灯塔底部内侧，电源线沿灯塔内壁敷设，灯具的镇流器箱放在塔的顶部，这种配电方式较为合理。

④采用光带式照明时，将电源直接送到挑棚马道上的配电柜台，配电的分支线路可以采用沿马道旋转的金属线槽敷设方式。

2比赛灯的开关，主要靠交流接触器或无触点的晶闸管可控硅实现。用交流接触器控制，简单可靠，也较经济；用晶闸管控制，技术先进，但价格较贵。为了便于维护和灯光方案的变化，宜采用单灯单控，也可一个开关控制2～3个灯，以不超过3个灯为宜。

3气体放电灯点燃时，冲击电流很大，开启灯光时，单灯宜间隔0.5s；组控时，宜间隔10～30s.另外，气体放电灯的频闪效应对照明质量的影响很大。由交流电源供电的气体放电灯有二倍于电源频率的周期性频闪。频闪会使迅速运动的物体，出现幻影，这种效应对于摄像，尤其是慢动作摄像影响很大，放映时，会显示出一种令人难以忍受的闪动，频闪还会造成视觉疲劳。通常用光通量的波动深度Fbd来衡量。

Fbd=Fmax－Fmin/2Fav×100％

9式中：Fmax—光通量的最大值；Fmin—光通量的最小值；Fav—光通量的平均值。只要将波动深动降至25％以下，人的视觉对频闪将不产生疲劳效应。这可通过改变配电方式来实现。例如：将相邻的气体放电灯接在不同相位的电源上；在方案设计时，还可考虑氢不同相位的气体放电灯所发出的光通量相到重叠等。总之，在大量使用气体放电灯的体育场照明设计中必须考虑频闪对照明质量的影响。

6.体育场照明控制

体育场及观众席照明控制主要形式为在专设的灯光控制室采用计算机控制台集中控制。计算机控制台为人机对话形式，设有灯位布置模拟盘、灯光单控、组控开关等，灯光单控开关的布置应与灯位布置模拟盘相对应。可以自动控制，也可以手动控制，计算机可以模拟现场开灯状态，自动控制及检测灯具是否正常工作，并反馈显示故障灯组位置，可根据实际需要设置不同的控制方案，以满足不同比赛内容及活动对照度的不同要求及同一体育项目不同比赛级别对照度的不同需要。预先确定若干种开灯方案，编程后存入计算机内，根据不同的需要调用相应的开类方案。

7.结束语

良好的体育场照明环境的实现，主要取决于正确地确定照明设计方案，同时依赖于使用性以面优异的照明设备的选取及照明电气控制系统。这里所谈的仅是一些粗浅的认识，有待于在今后的照明设计中深入探讨，摸索出其内在的规律，使之进一步理论化、系统化，从而更有利于指导实践工作。

以上是笔者对于体育场照明及电气控制设计的一些粗浅认识，不当之处请读者指正。

参考文献

1.《民用建筑照明设计标准》GBJ133－90

2.《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16－92

3.日本照明学会编。《照明手册》。中国建筑工业出版社。1995

4.李恭慰等。《体育建筑照明设计手册》。原子能出版社。1993

篇2

二、设计的目的

11）掌握机械手动作流程。

2）掌握电气控制元件的选择与计算方法。

3）掌握PLC选择与应用。

三、设计要求

两条传送带分别由电动机驱动，机械手有液压缸驱动上下左右旋转两个方向运动，液压系统是1000W电机。设计要求

1）机械手由原位下降抓物上升右转下降放物上升左旋原位结束。

2）用常用的电气元件控制。

3）有工作状态指示及照明。

4）有必要的电气保护和联锁。

四、完成的任务

要求说明详细，字迹工整，原理正确，元件选择有理。图纸规范，图形清晰，符号标准，线条均匀。

（1）设计与绘制电气控制原理图，元件安装布置图、接线图。

（2）毕业设计说明书（8000以上）

1）设计题目

2）控制原理说明设计方案论证

3）主要器件选择依据与计算

4）元件明细表

5）设计总结及改进意见

6）主要参考资料

五、 工厂电气控制技术 机械工业出版社 主编 方承远

工厂电气控制设备 机械工业出版社 主编 许廖

机床电气控制技术 机械工业出版社 主编 王炳实

可编程序控制器的应用技术 机械工业出版社 主编 王兆义

可编程序控制器的原理及程序设计 电子工业出版社 主编 崔亚军

前言

由于可编程序控制器具有可靠性高、通用性强、程序设计简单及便于安装调试等优点，它在工业控制的各个领域发挥着越来越重要的作用。社会对可编程序控制器技术人员的需长也越来越迫切。

可编程控制器的机型较多，但其基本结构和工作原理相同，基本指令、控制功能和编程方法类似。本设计书以是用最广泛的德国西门子可编程控制器为核心，主要介绍了可编程控制器的基础知识、基本结构、指令系统、程序设计、控制系统以及可编程序控制器在逻辑控制系统的模拟量控制系统中的应用等知识。本设计书结合了大量的图形，使设计一目了然。并给出了程序调试，最后给出了主要的流程图、梯形图、详细注释及助记符语言等。

本设计书参考了众多可编程序控制器教学用书，结合自己所掌握的知识，并由指导教师田林红老师的指导下完成。在此真诚的衷心的感谢田老师的指导帮助。

由于本人水平有限，错误和不妥之处再所难免，敬请各位老师及各位读者批评指正。

目 录

前言...................................................（）

摘要...................................................（1）

一、电器控制技术的发展状况.............................（3）

二、PLC的基本结构和工作原理...........................（3）

1、PLC的基本结构...................................（ ）

2、PLC的工作原理...................................（ ）

三、可编程控制器的特点及基本功能.......................（）

1、PLC的特点.......................................

2、PLC的基本功能...................................

四、PLC的应用领域和发展趋势...........................（3）

五、PLC应用中应注意的若干问题.........................（4）

六、机械手移动工件的控制系统

1、机械手移动工件控制系统的基本机构................（5）

2、机械手移动工件的控制要求与工作流程..............（6）

3、操作面板布置....................................（6）

4、控制系统构成....................................（6）

七、梯形图设计.........................................（6）

1、梯形图的整体设计................................（6）

2、各部分梯形图的设计..............................（8）

3、机械手的PLC控制梯形图..........................（8）

4、程序语言............................... ........（8）

八、总结... ...........................................（26）

）

附录...............................................

摘 要

在工业生产和其他领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气，增加了工人的劳动强度，甚至于危机生命。机械手就在这样诞生了,机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。机械手的机械结构采用滚珠丝杆、滑杆、气缸等机械器件组成；电气方面有步进电机、驱动模块、传感器、开关电源、电磁阀、等电子器件组成。该装置涵盖了可编程控制技术，位置控制技术、气动技术、检测技术等，是机电一体化的典型代表仪器之一。本文介绍的机械手是由PLC输出两路脉冲，分别驱动横轴、竖轴步进电机驱动器，控制机械手横轴和竖轴的精确定位，微动开关将位置信传给PLC主机；直流电机拖动手爪和底盘旋转，位置信号由旋转码盘和接近开关反馈给PLC主机；电磁阀控制气开阀的开关来控制机械手手爪的张合，从而实现机械手精确运动的功能。本课题拟开发的物料搬运机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业，并可根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数。

关键字：

可编程控制器PLC；

机械手；

脉冲；

步进电机驱动器；

步进电机；

直流电机；

传感器；

限位开关；

电磁阀。

一、电气控制技术的发展状况

在现代工业中,为了实现各种生产工艺过程的要求,驱动生产机械的工作机构运动的电器机械装置称为电力动。在电力拖动中，电动机是生产机械的原动力。必须根据生产工艺的要求，通过各种控制电器，自动实现其启动、制动、反转及调速等控制，从而产生了电气自动控制技术。

20世纪20—30年代，人们采用继电器及接触器等元件控制电动机的运行，这种制动系统称为继电器—接触器控制系统。这类系统结构简单、价格低廉、维护方便，因此被广泛应用于各类机床和机械设备中。采用这种系统不但可以方便地实现生产过程自动化，而且还可以实现集中控制。目前，我国的大部分机床和其他机械设备仍旧采用继电器—接触器控制系统。由于该系统是固定接线形式，故在改变生产工艺时需要重新布线，控制的灵活性较差。另外，该系统采用有触点元件控制，动作频率低，触点易损坏，系统的可靠性差。

20世纪40年代，世界上出现了交磁放大机—电动机控制，这是一种闭环反馈系统，它利用输出量与给定量的偏差进行自动控制，其控制精度和快速性都有了提高。20世纪60年代出现了晶体管—晶闸管控制，到了70年展成为集成电路—晶闸管控制。由晶闸管供电的直流调速系统和交流调速系统不仅调速性能大为改善，而且减少了机电设备和占地面积，耗电少、效率高，已完全取代了交磁放大机—电动机系统。

在实际生产中，由于大量存在一些由开关量控制的简单程序控制过程,而实际生产工艺和流程又是经常变化的,因此需要一种能灵活改变程序的次新型控制器.于是,在20世纪60年代出现了一种能够根据生产需要方便的改变控制程序,而又比电子计算机结构简单、价格低廉的自动化装置—顺序控制.它是通过组合逻辑元件插接或编程来实现继电器—接触器控制线路功能的装置,能满足程序经常改变的控制要求,使控制系统具有较大的灵活性和通用性,但它使用的依然是硬件手段,装置体积大,功能也受到一定的限制.随着大规模集成电路和微处理技术的发展和应用,上述控制技术也发生了根本变化,在20世纪70年代出现了以微处理器为核心的、用软件手段来实现各种控制控制功能的新型工业控制器—可编程序控制器(PLC).它不仅充分利用了微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求,而且还照顾到了现场电气操作维护人员的技能和习惯,摒弃了微机常用的计算机程序语言的表达形式,独具风格地形成了一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构,使用户程序的编制清晰直观,方便易学,更容易调试和查错.它已经取代了继电器—接触器控制系统,被广泛应用于大规模的生产过程控制中,具有通用性强、程序可变、编程容易、可靠性高、使用维护方便等优点,故目前世界各国已将它作为一种标准化通用设备普遍应用于工业控制中.

电气控制技术是随着科学的不断发展、生产工艺的不断提高儿讯发展的。在控制方法上，它手动控制到自动控制；在控制功能上，它是从简单到复杂；在操纵上，它笨重到轻巧;在控制原理上,它从由单一的有触点接线的继电器—接触器控制系统,到以微处理器为中心的软件控制系统.随着新的控制理论和新型电器及电子元件的出现,电气控制技术还将不断得到发展.

二、 PLC的基本结构和工作原理

1、 PLC的基本结构

PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。根据结构形式的不同，PLC的基本结构分为整体式和模块式结构两类。

1）.整体式结构的PLC

整体式结构的PLC由中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）单元、电源电路和通信端口等组装在一起组成。

2）.模块式结构的PLC

模块式结构的PLC是将中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）单元、电源电路和通信端口等分别做成相应的模块，应用时将这些模块根据控制要求插在机架上，各模块间通过机架上的总线相互联系。

3）.PLC各组成部分介绍

（1）、中央处理器（CPU）

中央处理器（CPU）是PLC的核心部分，相当于PLC的“大脑”。它通过系统总线与用户存储器、输入/输出、通信端口等单元相连。通过制造厂家预制在系统存储器内部的系统程序完成各项任务。其主要功能是由编程器写入控制程序和数据到存储器、检验用户程序、从存储器上读取和执行程序，还可以进行PLC内部故障的诊断等。

（2）、存储器

根据存储器存储内容的不同，我们把存储器分为系统程序存储器、用户程序存储器和数据存储器。

系统程序存储器：用来存放系统软件的存储器。系统程序相当于计算机操作系统。是PLC厂家根据选用的CPU的指令来编写的，并固化到ROM里，用户不能修改其内容。

用户程序存储器：用来存放用户根据控制要求编制的程序。不同类型的PLC，其存储容量也不一样。

数据存储器：用以存放PLC运行中的各种数据的存储器。因为运行中数据不断变化，所以这种存储器必须可读写。

（3）、输入/输出（I/O）单元

输入/输出（I/O）单元是PLC与此同时外部设备连接的纽带。输入单元接收现场设备向PLC提供的开头量信号，经过处理后，变成CPU能够识别的信号。输出单元将CPU的信号经处理后来控制 外部设备的。

（4）、电源部分 （5）、通信端口

PLC的CPU模块上至少有一个通信端口。通过这个通信端口PLC可以直接和编程器或上位机相连。

（6）编程器

几乎每个PLC厂家都有自己的编程器。用户通过编程器来编写控制程序，并通过编程器接口将自己的控制程序输入到PLC。它还可以在线检测程序的运行情况。在出现故障时，通过编程器可以很方便的找出错误。

（7）特殊功能单元

主要包括模拟量输入/输出单元、远程I/O模块、通信模块、高速计数模块、中断输入模块和PID调解模块等。随着PLC的进一步发展，特殊功能单元的应用也越来越多。

2、PLC的工作原理

PLC的工作原理与继电器构成的控制装置一样，但是工作方式不太一样。继电器控制是并行方式，即如果输出或电，该线圈的触点立即动作。而PLC则不同，它采用循环扫描技术，只是该线圈通电或断电，并且必须当程序扫描到该线圈时，该线圈触点才会动作。也可以说，继电器控制装置是根据输入和逻辑控制结构就可以直接得到输出，而PLC控制则需要输入传送、执行程序、输出3个阶段才能完成控制过程。

PLC采用循环扫描技术可以分为3个阶段：输入阶段（将外部输入信号的状态传送到PLC）、执行程序阶段和输出阶段（将输出信号传送到外部设备）。

1)、输入阶段

在这个阶段中，PLC读取输入信号的状态和数据，并把它们存入相应的输入存储单元。

2)、执行程序阶段

在这个阶段中，PLC按照由上到下的次序逐步执行指令。从相应的输入存储单元读入输入信号的状态和数据，然后根据程序内部继电器、定时器、计数器数据寄存器的状态和数据进行逻辑运算，得到运算结果，并将这些结果存入相应的输出存储单元。这一阶段执行完后，进入输出阶段。在这个程序执行中，输入信号的状态和数据保持不变。

、输出阶段

在这个阶段中，PLC将相应的输出存储单元的运算结果传送到输出模块上，并通过输出模块向外部设备传送输出信号，开始控制外部设备。

三、 PLC的特点及基本功能

1、PLC的特点

1）、编程简单，易于掌握，PLC的设计者充分考虑到现场技术人员的技能和习惯，经常采用的是梯形图方式的编程语言，它与继电器控制原理图相似，具有直观，清晰、修改方便，易掌握等优点，即便未掌握专门计算机的人也能很快熟悉，因而受到了广大现场技术人员的欢迎。

2）、可靠性高，抗干扰能力 PLC是专为工业控制而设计的，由于采了一系列的措施，使之在恶劣的工业环境下仍能保证很高的可靠性，一般平均无故障时间可达到4-5万小时，远远超过以往电器控制系统和计算机控制系统。

3）、通用性能好，PLC品种多，档次高，同一以PLC可适用于不同的控制对象或同一对象的不同控制要求，同一档次，不同机型的功能也能方便地相互转换。

4）、功能强，PLC运用了计算机、电子技术和集成工艺的最新技术，在

硬件和软件两方面不断发展，使菘具备很强的信息处理能力，可进行逻辑、定时，计数和步进等控制，能完成A/D与D/A

5）、开发周期短 PLC在许多方面是以软件编程来取代硬件接线实现控制功能，大大减轻了繁重的安装接线工作，且编程简单，程序设计和高度修改也很方便安全，因此，大大缩短了PLC控制系统的开发周期。

6）、体积小，使用方便，由于PLC采用了半导体集成电路，其体积小，重量轻，结构紧凑，功耗低，是机电技术的理想控制器，PLC编程简单，自诊断能力强，能判断和显示自身故障，使操作人员检查判断故障方便迅速，而且接线少，维修时只需更换插入式模块，维护方便，修改程序和监视运行状态也容易。

2、PLC的基本功能

1）、逻辑控制 PLC具有逻辑运算功能，它设置有“与”、“或”、“非”等逻辑指令，能工巧匠够描述继电器触点的串联、并联、串并联等各种连接。因此它可以代替继电器进行组合逻辑与顺序逻辑控制。

2）、定时控制 PLC具有定时控制功能。它为用户提供了若干个定时器并设置了定时指令。定时值可由用户在编程时设定，并能在运行中被读出与修改，使用灵活，操作方便。

3）、计数控制 PLC还具有计数功能。它为用户提供了若干个计数器并设置了计数指令，计数值可由用户在编程时设定，并可在运行中被读出与修改，使用与操作都很灵活方便。

4）、步进控制 PLC能完成步进控制功能。步进控制是指在完成一道工序以后，再进行下一步工序，也就是顺序控制。PLC为用户提供了若干个移位寄存器，或者直接有步进指令，可用于步进控制，编程与使用很方便。

5）、A/D、D/A转换 有些PLC还具有“模数”转换（A/D）和“数模”（D/A），功能，能完成对模拟量的控制与调节。

6）、数据处理 有的PLC还具有数据处理能力，并具有并行运算指令，如两个数据并行传送、比较和逻辑运算，进行数据检索、比较、数制转换等操作。

7）、通信与联网 有些PLC采用了通信技术，可以进行远程I/O控制，多台PLC之间可以进行同位链接，计算机作为上机可对其命令并返回执行结果，这种采用一台计算机，多台PLC组成的颁式控制网络可完成圈套规模的复杂控制。

8）、监控控制 PLC具有较强的监控功能。在控制系统中，操作人员通过监控命令可以监视有关部分的运行状态，可以调整定时或计数设定值，因而高度、使用和维护都很方便。

四、PLC的应用领域和发展趋势

目前，PLC在国内已得到了广泛的应用。利用PLC最基本的逻辑运算、定时、记数等功能进行逻辑控制，可以取代传统的继电器控制系统，广泛用于机床、印刷机、装配生产线、电镀流水线及电梯的控制等。

较高档次的PLC具有位置控制模块，特别适用于机床控制。大、中型PLC具有多路模拟量输入输出和PID控制，可构成模拟量输入输出的闭环控制系统，用于过程控制。

随着计算机控制技术的发展，国外近几年兴起自动化网络系统，PLC与PLC之间，PLC与上位机之间连成网络，通过光缆传递信息，构成大型的多级分布式控制系统（集散控制系统）。PLC具有可靠性高、使用方便、编程简单、体积小、重量轻等特点。目前，全世界PLC生产厂家约200多家，生产300多个品种。作为控制装置，它在许多工业控制领域都得到了广泛的应用。随着微处理器技术的发展，PLC也得到了迅速的发展，其技术和产品日趋完善。

& nbsp;PLC的主要发展趋势主要表现在以下几个方面。

1、高速度、高I/O容量、功能强大

随着CPU处理速度的提高，PLC程序执行的速度也越来越快；在规模和超大规模集成电路的发展，相应地使I/O的容量也得到增加；智能模块的啬，使PLC能够实现的功能越来越多。

2、强大的PLC联网能力

随着人们对工业自动化的要求越来越高，人们已经不再满足对几个设备、几条生产线的PLC控制，而是要求实现对全工厂的自动化 ，所以提高PLC控制系统的网络功能成为PLC的发展趋势。以后人们不公能通过通信模块进行PLC与PLC、PLC与上位机之间的连接，还能通过拨号或者无线的方式使PLC联网。

3、编程软件多样化

PLC的梯形力语言、助记符语言和功能模块语言虽然使用方便，而且也能很好的实现控制要求，倡在处理一些高级功能（复杂运算、报表生成和打印等功能）时存在明显的不足，所以就要求高级语言（BASIC、C、FORTRAN等）、图形语言、汇编语言兼容。这样不公可以通过梯形图语言、助记符语言和功能 模块语言来编写程序，也可以通过高级语言来编程。

五、 PLC应用中应注意的若干问题

本节主要介绍PLC在应用过程中经常遇到的一些对PLC的某些输入信号的处理问题。

1、PLC输入信号抖动的消除

在实际应用中，有些开关输入信号在接通过程中，由于外界干扰会出现时通时断的“抖动”现象。这种现象在继电器系统中由于继电器的电磁惯性一般不会造成误动作，没什么影响。但在PLC应用系统中，PLC是不断扫描工作，扫描周期一般比继电器动作时间短得多，抖动信号很可能被PLC检测到，造成错误的结果。所以，必须对这些“抖动”进行处理，已保证系统正常工作。

2、两线式传感器输入的处理

如果PLC输入设备采用两线式传感器（如接近开关、光电开关等）时它们的漏电电流较大，可能会出现错误的输入信号。为了避免这种现象，可在输入端并联输入电阻R，

旁路电阻R的阻值由下式确定：

I（Um∕InUn）∕（R+Un∕In）∕≤UL

式子中，I为传感器的漏电流；Un、In分别是PLC的额定输入电压和额定电流；Um是PLC输入电压低电平的上限值。

3、 由晶体管提供输入信号的处理

如果PLC输入信号由晶体管提供，则要求晶体管的截止电阻应大于10千欧姆，导通电阻应小于800欧姆。

六、机械手移动工件的控制系统

1、机械手移动工件的基本机构

机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。机械手可以完成许多工作，如搬物、装配、切割、喷染等，应用非常广泛。应用PLC控制机械手实现各种规定的工序动作，可以简化控制线路，节省成本，提高劳动生产效率。

如图 [1] 所示，是一台工件传送机械手的动作示意图。

其作用是将工件从A位置传送到B位置。其上升、下降和左移、右移动作由双线圈的两位式电磁阀驱动气缸来控制完成，一旦电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动直到相对的线圈通电为止。另外夹紧、放松的动作由只有一个线圈的两位式电磁阀驱动的气缸控制完成，线圈通电，夹住工件，线圈断电，放松工件（若担心停电时的工件跌落，可选用通电时松开、断电时夹紧的夹具）。

图 [1]

2、机械手移动工件的控制要求与工作流程

机械手的全部动作由气官缸驱动，而气缸又有相应的电磁阀控制。其中，上升/下降和左移/右移分别由双线圈两位电磁阀控制。例如，当下降电磁阀通电时，机械手下降；下降电磁阀断电时，机械手下降停止。只有当上升电磁阀通电时，机械手才上升；当上升电磁阀断电时，机械手上升停止。同样，左移/右移分别由左移电磁阀和右移电磁阀控制。机械手的放松/夹紧由一个单线圈两位置电磁阀（称为夹紧电磁阀）控制。当该线圈通电时，机械手夹紧；当该线圈断电时，机械手放松。

当机械手右移到位并准备下降时，为了确保安全，必须右工作台无工件时才允许机械手下降。也就是说，若上一次搬运到右工作台上的工件尚未搬走时，机械手应自动停止下降，用光电开关进行无工件检测。

机械手的动作过程如图 [2] 所示。

图 [2]

从原点开始，按下起动按钮，下降电磁阀通电，机械手下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止；同时接通加紧电磁阀，机械手夹紧。夹紧后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通右移电磁阀，机械手右移。右移到位时，碰到右限位开关，右移电磁阀断电，右移停止。若此时右工作台上无工件，则光电开关接通，下降电磁阀通电，机械手下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止；同时夹紧电磁阀断电，机械手放松。放松后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止，同时接通左移电磁阀，机械手左移。左移到原点时，碰到左限位开关，左移电磁阀断电，左移停止。至此，机械手由原位下降抓物上升右转下降放物上升左旋原位结束。经过八步动作完成了一个周期的动作。

3、操作面板布置

如图 [3] 是可编程控制器控制盘面板布置图

  ; 图 [3]

机械手的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式。

手动操作：就是用按钮操作对机械手的每一步运动单独进行控制。例如，当选择上/下运动时，按下启动按钮，机械手下降；按下停止按钮，机械手上升。当选择左/右运动时，按下启动按钮，机械手右移。当选择夹紧/放松运动时，按下启动按钮，机械手夹紧；按下停止按钮，机械手放松。

自动操作方式又分为步进、单周期和连续操作方式。

步进操作：每按一次启动按钮，机械手完成一步动作后自动停止。

单周期操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手自动完成一个周期的动作后停止（如果在操作过程中按下停止按钮，机械手停在该工序上，再按下启动按钮，则又从该工序继续工作，最后停在原位）。

连续操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手的动作将自动地、连续地不断地周期性循环。在工作中若按一下停止按钮，则机械手将继续完成一个周期的动作后，回到原点自动停止。

4、控制系统构成

（1）控制系统图

机械手移动工件控制系统图如图 [4] 所示

图 [4]

（2）输入/输出端子地址分配

该机械手控制系统所采用的可编程控制器是由德国西门子公司生产的S7－200CPU214。如图 [5] 是可编程控制器输入输出端子地址分配图。

图 [5]

该机械手控制系统共使用了14个输入量，6个输出量。

七、梯形图设计

机械手的控制属于顺序控制，采用步进指令，根据说明机器工作状态转换的图形，进行程序设计。

1.梯形图的整体设计

根据机械手的工作方式情况，在选择“单步操作”时，应执行“单步操作”程序；在选择“自动”方式时，应执行“自动程序”，故梯形图的总体构成应如图 [6] 所示。其中，自动程序要在启动按钮按下时才执行。

图 [6]

2.各部分梯形图的设计

1）通用部分梯形图设计

（1）状态器的初始化：

初始状态器S600在手动方式下被置位、复位。当方式选择开关处于“返回原位”（X501接通）时，按下返回原位按钮（X505）时被置位；在“单步操作”（X500接通）时，S600复位。处于中间工步的状态器用手动动作复位操作，即在方式选择开关位于“单步操作”或“返回原位”时，中间状态器同步复位，故初始化梯形图如图 [7] 所示（如果状态器要在供电时从断电前条件开始继续工作，则不需要M71）。

图 [7]

（2）状态器转换启动：

若机械手工作在自动工作方式下，当初始状态器S600被置位后，按下起动按钮，辅助继电器M575工作，状态器的状态可以一步步向下传递，即可以进行转换。在执行“连续操作”程序时，转换启动继电器M575一直保持到停机按钮按下为止。另一方面，采用M100检查机器是否处于原位。当M575和M100都接通时，从初始状态器开始进行转换，其梯形图如图 [8] 所示。

图 [8]

（3）状态器转换禁止梯形图：

激活特殊辅助继电器M574，并用步进指令控制状态器转换时，状态器的自动转换就被禁止。

在“单周期”工作期间，按下停止按钮时，M574应被激励并自保持，操作停止在现行工步。当按下启动按钮时，从现行工序重新开始工作，M574应复位，即重新允许转换。

图 [9]

在“步进”工作方式时，M574应始终工作，此时，禁止任何状态转换。但每按下一次启动按钮时，M574断开一次，允许状态器转换一步。

在“手动”工作方式（单一操作，返回原位）情况下，禁止进行状态转换。在手动方式解除之后，按下启动按钮，则状态转换禁止解除，M574复位。

PLC在启动时，用初始化脉冲M71使M 574自保持，以此禁止状态转换。直到按下启动按钮。状态器转换禁止体形图如图 [9] 所示。

通过对图 [8]、图 [9] 分析可得出：在执行“单步操作”和“返回原位”程序时，M575一直不能被接通，而M574长期被接通（按下启动按钮时除外）；执行“步进”程序时，每按一次启动按钮，M574断开一次，M575接通一次，状态器转换一次；在执行“单周期操作”程序时，按下启动按钮，M574断开，M575接通，状态器的状态可一步一步向下转换，直至按下停止按钮时，M574自锁，状态器的状态转换被禁止，操作停止现行工序（再次按下启动按钮时从现行工序开始工作）；在执行“连续操作：程序时，M575一直接通到按下停止按钮，此时M574一直不能接通。

2）单步操作梯形图 ：

图 [10]

3）返回原位梯形图 ：

在“返回原位”状态下，“夹紧”与“下降”动作应被停止，上限位未动作时应进行“上升”；上限位动作时，“右行”动作应停止，并左行至左限位位置。返回原位梯形图如图 [11] 所示。

图 [11]

4）“自动”状态流程图 ：

如图 [12] 所示

图 [12]

图 [12] 表示了机械手自动工作时执行各工步的情况。表明了各工步的实现以及各工步的转换条件。在第一次下降工步中，下降电磁阀Y430接通。自下限位置时，X401接通，转化为“夹持”过程。在夹持工步中，夹持电磁阀Y731置位，同时驱动T450。T450接通后，转化为第一次上升。此后执行类似的操作，完成由初始条件到下一个初始条件的一系列操作。在夹持输出Y431置位后，保持夹持，直到夹持输出复位松开。如上所述一步一步按顺序驱动各个负载动作，称为顺序控制或过程步进型控制。这种控制过程用继电器符号程序很难实现程序设计。

用状态器替代自动工作流程图中的各个工步，可得到图 [13] 所示的功能表图。初始状态在图中用双线框表示。

图 [13]

根据图 [13] 的功能表图，可设计出自动操作时的梯形图，

如图 [14]所示。

图 [14]

3.绘制机械手PLC控制梯形图 &n bsp; 图 [15-1]

该机械手在自动工作时，应先将其工作方式选择开关放在“返回原位”，并按下返回原位按钮，对状态器进行置位，然后再将工作方式选择开关放至自动工作方式下。若自动工作状态解除，则应将工作方式选择开关放至“单步操作”位置 。

4、程序语言：

0 LD X501 30 AND X503

1 AND X505 31 OR X502

2 S S600 32 OR X500

3 LD X500 33 OR X501

4 R S600 34 OR M71

5 LD X500 35 OR M574

6 OR X501 36 ANI M101

7 OR &nbs 陈立定、吴玉香、苏开才 编

7.《电器及PLC控制技术》 机械工业出版社 主编 黄净

8.《机床电器与PLC 》 西安电子科技大学出版社 主编 李伟

9.《PLC应用开发技术与工程实践》 人民邮电出版社 求是科技

10.《PLC实验实训指导书》 河南工业职业技术学院 主编 路剑

11.《可编程控制器的原理与应用》 北京希望电子出版社 主编 史增芳

附录：

表1 数字量输入地址定义

地 址 符 号 定 义 备 注

I0.0 启动按钮

I0.1 下限位 下限位开关

I0.2 上限位 上限位开关

I0.3 右限位 右限位开关

I0.4 左限位 左限位开关

I0.5 无工件检测 无工件检测开关

I0.6 停止按钮

I0.7 单操作 单步方式开关

I1.0 步进操作 步进方式开关

I1.1 单周期操作 单周期方式开关 I1.3 左与右

I1.4 上与下

I1.5 夹与松

表2 数字量输出地址定义

地址 符 号 定 义 备 注

Q0.0 下降电磁阀 下降电磁阀线圈

Q0.2 夹紧电磁阀 松开/夹紧线圈

Q0.1 上升电磁阀 上升电磁阀线圈

篇3

可编程序控制器（PLC）是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用了可编程序的存储器是将逻辑运算、顺序控制时序、计数以及算术运算等控制程序 ，用一串指令形式存放到存储器中，然后根据存储的控制内容，经过模拟、数字等输入输出部件，对生产设备与生产过程进行控制的装置。随着大规模集成电路的发展，可编程序控制器得到了迅速发展，并广泛应用于各种领域中，以满足现代化大生产的高效、高可靠性、高难度的自动化要求。

现代机器向着高速度高效率高精度方向的发展，对机器制造业也提出了新的要求：机器零件的精度越来越高。同时，结构也日趋复杂，特别是箱体零件具有孔系多的特点，它的加工除了本身又尺寸精度的要求外，还有形状精度和孔系之间相对位置精度的要求。

镗床主要用于加工精确的孔和各孔间的距离要求较为精确的零件。目前国内使用镗床90%都是使用继电器-接触器传统的控制方式，这种方式使机械震动噪声大，接线复杂，维修工作量大。

孔加工一般可在钻床、车床、镗床、拉床、内圆磨床上进行，有些工件也在镗床上加工。镗床加工的特点是：主运动由刀具作旋转来完成，而进给运动是由主轴或工作台的移动来达到，并且可以通过镗床工作台的三个方向移动，很方便、准确地调整切削刀具与工件的相对位置。因此在镗床上进行钻孔、铰孔和镗孔也是一种重要的加工方法。

本书选用日本三菱公司生产的FX2N—48MR PLC可编程序控制器对T68卧式镗床的电器控制进行设计。在编写过程中得到了许多同学们和老师的帮助和大力支持，并提出了许多宝贵意见和建议，在此向他们表示衷心的感谢。由于时间仓促，加上编写经验不足，书中还难免有存在缺点和错误，在此恳切的希望指导教师提出批评和指正，以便进一步修改和完善。

目录

第一章 可编程序控制器的介绍----------------------5 1-1 可编程序控制器的概述------------------5 1-3 PLC的工作过程-------------------------9

1-4 PLC的主要技术指标---------------------9

第二章 T68型卧式镗床的电气控制线路分析

一、主要结构和运动形式----------------------11

二、电力拖动方式及电气控制要求--------------11

三、T68型镗床的电气控制线路分析------------12

第三章 T68卧式镗床的PLC控制

一. 梯形图编程语言--------------------------20

二. 助记符语言------------------------------21

三. PLC对T68卧式镗床梯形图的绘制----------21

四. PLC状态表------------------------------22

五. 汇编语言--------------------------------25

元件明细表----------------------------------------28

总结 --------------------------------------29

毕业设计任务书（四）

指导教师：田林红

一、设计题目用PLC对专用镗孔机床的电气控制设计（二）

二、设计的目的

1）掌握镗孔机床加工动作流程。

2）掌握机床电气控制元件的选择与计算方法。

3）掌握PLC选择与应用。

三、设计要求

一台机床用于零件的镗孔与铰孔两种工序加工，进给速度分为快进和一次和二次工进，进给采用液压控制。主轴采用1500W电机，液压系统是1000W电机。设计要求

1）主轴双向运转，停车采用反向制动。

2）主轴加工采用两地控制，必须液压泵电动机才能启动主轴电动机。

3）有工作状态指示及照明。

4）有必要的电气保护和联锁。

四、完成的任务

要求说明详细，字迹工整，原理正确，元件选择有理。图纸规范，图形清晰，符号标准，线条均匀。

（1）设计与绘制电气控制原理图，元件安装布置图、接线图。

（2）毕业设计说明书（8000以上）

1）设计题目

2）控制原理说明设计方案论证

3）主要器件选择依据与计算

4）设计总结及改进意见

5）主要参考资料

第一章 可编程序控制器的介绍

1.1 可编程序控制器的概述

可编程序控制器（Programmable Logical Controller,简称PLC)是在继电器控制和计算机控制的基础上，以微机处理器为核心，引入微电子技术、自动控制技术而形成的一代新型工业控制装置。可编程序控制器在系统结构、硬件组成、软件结构、输入/输出（I/O）接口以及用户界面等方面都有独特性。目前，可编程序控制器不仅具有继电器控制系统所能完成的逻辑运算、定时、记数等控制功能，同时还可以进行数据处理、模拟量控制、过程控制、通信联网等功能。

. 图2 PLC控制系统的基本结构框图 1.2.1. 可编程控制器的基本结构

世界各国生产的可编程控制器外观各异，但作为工业控制计算机，其硬件结构大体相同，主要由中央处理器、存储器

、I／O接口、电源及编程设备几大部分构成。PLC的硬件结构框图2-1所示

1.中央处理器（CPU） 2.存储器

存储器是可编程控制器的存放系统程序、用户程序及运算数据的单元。和一般计算机一样，可编程控制器的存储器有只读存储器(ROM)和随机读/写存储器（RAM）两大类。只读存储器是用来保存那些需永久保存的程序的存储器，即使机器掉电后其保存的数据也不会丢失，一般为掩膜只读存储器和可编程电擦写只读存储器。只读存储器用来存放系统程序。随机读/写存储器的特点是写入与擦除都很容易，但在掉电情况下存储的数据就会丢失，一般用来存放用户程序及系统运行中产生的临时数据。

3.输入/输出接口

输入/输出接口是可编程控制器和工业控制现场各类信号连接的部分。输入口是用来接受生产过程的各种参数。输出口是用来送出可编程控制器运算后得出的控制信号，并通过机外的执行机构完成工业现场的各类控制。主要有以下几中：

⑴ 开关量输入接口。

（2）开关量输出接口。

（3）模拟量输入接口。

（4）模拟量输出接口。

（5）智能输入/输出接口。

4．电源

可编程控制器的电源包括可编程控制器各工作单元供电的开关电源及为掉电保护电路供电的后备电源，后者一般为电池。

5.外部设备

(1) 编程器。可编程控制器的特点是它的程序是可变更的，能方便的加载程序，也可方便地修改程序，因此编程设备就成了可编程控制器工作中不可缺少的部分。可编程控制器的编程设备一般有两类，一类专用编程器，有手持的，也有台式的，还有的可编程控制器机身上自带编程器，其中手持式的编程器携带方便适合工业控制现场应用；另一类是个人计算机，在个人计算机上运行可编程控制器相关的编程软件即可完成编程任务，借助软件编程比较容易，一般是编好了以后再下载到可编程控制器中去。

（2）其他外部设备。PLC还可能配设其他一些外部设备。

①盒式磁带机，用以记录程序或信息。

②打印机，用以打印程序或制表。

③EPROM写入机，用以将程序写入用户EPROM中。

④高分辨率大屏幕彩色图形监控系统，用以显示或 监视有关部分的运行状态。 与普通微机类似，PLC也是由硬件和软件两大部分组成的。在软件的控制下，PLC才能正常地工作。软件分为系统软件和应用软件两部分。

PLC的基本工作如下:

(1)输入现场信息:在系统软件的控制下，顺次扫描各输入点的状态;

(2)执行程序:顺次扫描用户程序中的各条指令，根据输入状态和指令内容进行逻辑运算:

(3)输出控制信号:根据逻辑运算的结果，输出状态寄存器向各输出点并行发出相应的控制信号，实现所要求的逻辑控制功能。

上述过程执行完后，又重新开始，反复地执行。每执行一遍所需的时间称为扫描周期。PLC的扫描周期通常为几十毫秒。

PLC就这样不断反复循环，实现对机器的连续控制，直到接收到停机命令，或因停电、出现故障等才停止工作。

1-3、PLC的工作过程

图4 PLC的工作过程

1.4 PLC的主要技术指标

1. I/O(输入/输出)点数

如前所述，输入/输出点数是PLC组成控制系统时所能接入的输入/输出信号的最大数量，表示PLC组成系统时可能的最大规模。这里有个问题要注意，在总的点数中，输入点与输出点总是按一定比例设置的，往往是输入点数大于输出点数，且输入和输出点数不相互代替。

2.应用程序的存储容量 3.扫描速度 另外，可编程控制器的可扩展性、可靠性、易操作性及经济性等 指标也是用户关心的问题。

第二章 T68型卧式镗床的电气控制线路分析

一、主要结构和运动形式

镗床的床身是一个整体铸件，在它的一端固定有前立柱，在前立柱的垂直导轨上又安装有镗头架，镗头架可沿垂直导轨上下移动。在镗头架里集中里装有主轴、变速箱、进给箱和操纵机构等部件。切削刀具一般安装在镗轴前端的锥形孔里，或安装在花盘的刀具溜板上。在切削过程中，镗轴一面旋转，一面沿轴向作进给运动，而花盘只能旋转，装在他上面的刀具溜板可作垂直主轴轴线方向的径向进给运动，镗轴和花盘轴分别通过各自的传动链传动，可以独立转动。后立柱位于镗床床身的另一端 ，后立柱上的尾座用来支撑装夹在镗轴上的镗杆末端，它与镗头架同时升降，两者的轴线始终在同一水平直线上。根据镗杆的长短，可通过后立柱沿床身水平导轨的移动来调整前、后立柱之间的距离。

有以上分析可知，T68型卧式镗床运动形式为：

（1）主运动 镗轴和花盘的旋转运动

（2）进给运动 镗轴是轴向进给、花盘上刀具的径向进给、镗头架的垂直进给、工作台的横向和纵向进给。

（3）辅助运动 工作台的回转、后立柱的轴向水平移动、尾座的垂直移动及各部分的快速移动。

二、电力拖动方式及电气控制要求 T68型卧式镗床的电气控制要求如下：

（1）为了扩大调速范围和简化机床的传动装置，本机采用机电联合调速，使用双速笼型异步电动机M1作为主拖动电动机，其绕组接法为/YY。

（2）主轴或进给变速时，为了便于齿轮之间的啮合，要有变速冲动。

（3）为了适应调整的需要，要求主轴电动机能够进行正、反向旋转及点动操作

（4）为了快速准确地停车，要求主轴电动机具有制动过程，本机床采用反接制动方式。

（5）快速移动电动机M2应能进行正、反转及点动操作。

（6）工作台或镗头架的自动进给与主轴或花盘刀架的自动进给不能同时进行，两者之间应有连锁保护。

三、T68型镗床的电气控制线路分析

T68镗床的电气控制原理图如下图所示。

(一)主电路分析 快速电动机M2由接触器KM6和KM7控制其正、反转，用熔断器FU2作其短路保护。

（二）控制电路分析

1.主轴电动机M1的正、反转起动控制 当要求主轴低速运行时，将速度选择手柄置于低速挡，此时与速度选择手柄有关联的行程开关SQ不受压，SQ触头断开。若使主轴电动机M1正向运行，可按下正转起动按钮SB2，此时，中间继电器KA1通电并自锁，KA1常开触头闭合，使接触器KM3通电，短接电阻R，KA1常开触头闭合，使得接触器KM1，KM4相继通电。主轴电动机M1在接法下全压起动并运行（低速）。此时，KA1，KM1，KM3，KM4通电。 KM4线圈的通电电流线路为：1FU3（1－2）2FR（2－3）常闭触点3SQ5（3－4）常闭触点4KM1（4－14）常开触点14KT（14－23）常闭触点23KM5（23－24）常闭触点24KM4线圈PE。 若要求主轴高速运行时。将速度选择手柄置于高速挡，此时行程开关SQ压下，使SQ触头（12－13）闭合。这样，在接触器KM3通电的同时，时间继电器KT也通电。于是，主轴电动机M1在低速挡起动并经过一段延时后，时间继电器通电延时时常闭触头KT（14－23）断开，通电延时闭合触头KT（14－21）闭合，分别使接触器KM4断电，接触器KM5、KM8通电。从而使主轴电动机M1由低速接法自动切换成高速YY接法。构成了双速电动机按低速挡起动再自动切换成高速挡运行的自动控制环节。正向高速运行时，KT,KA1,KM1,KM3,KM5,KM8通电。KM5,KM8线圈的通电电流通路为： 2.主轴电动机的点动控制 正转点动时，按SB4,KM1,KM4接通，接触器KM1线圈的通电电流通路为：1FU3（1－2）2FR（2－3）常闭触点3SQ5（3－4）常闭触点4SB1（4－5）常闭触点5SB4（5－15）常开触点15KM2（15－16）常闭触点16KM1线圈PE。 3.主轴电动机的停车与制动

主轴电动机M1在运行中，可以通过按下停止按钮SB1来实现主轴电动机M1的自然停止或反接制动（将SB1按到底）。

以主轴电动机M1运行在低速正转状态为例，此时中间继电器KA1、接触器KM3,KM1,KM4均通电吸合，速度继电器的常开触头KS1-1（14－19）闭合，为正转反接制动作准备。

当需要自然停止停车时，轻按下停止按钮SB1（4－5），其常开触头断开，使中间继电器KA1、接触器KM3,KM1,KM4相继断电释放，切断了主轴电动机M1正向电源。主轴电动机M1自然停止。 此 时，KM4线圈通电电流通路为：1FU3（1－2）2FR（2－3）常闭触点3SQ5（3－4）常闭触点4KM2（4－14）常开触点14KT（14－23）常闭触点23KM5（23－24）常闭触点24KM4线圈PE。 若主轴电动机M1已运行在高速正转状态下，按下停止按钮SB1,可实现自然停车和反接制动停车，反接制动时，SB1（4－5）断开，中间继电器KA1、接触器KM3、时间继电器KT、接触器KM1、接触器KM5,KM8相继断电，SB1（4－14）闭合则使接触器KM2通电，接触器KM4通电。于是主轴电动机M1串入反接制动电阻，绕组接成接法，进行低速反接制动，直至速度继电器常开触头KS1-1（14－19）释放，反接制动结束。电流通路同上。要注意的是：在进行制动停车操作时，应该将停止按钮SB1按到底，否则将无法接通反接制动回路，只能实现自然停车。

4.主运动和进给运动的变速控制

T68型卧式镗床主运动和进给运动的变速，是通过变速操纵盘实现的。他急既可以在主轴和进给电动机未起动前预选速度，也可以在运行中进行变速。 若主轴在正转运行中需要变速，可将主轴变速操纵手柄向外拉出，这时行程开关SQ1不在受压，其常开触头SQ1（5－10）断开接触器KM3,KM1,接触器KM2经行程开关SQ1（4－14）的常闭触头、速度继电器常开触头KS1-1（14－19）而通电吸合，使主轴电动机M1定子串入电阻R进行反接制动。接触器KM2线圈的通电电流通路为：1FU3（1－2）2FR（2－3）常闭触点3SQ5（3－4）常闭触点4SQ1-1（4－14）常开触点14KS1-1（14－19）常开触点19KM1（19－20）常闭触点20KM2线圈PE。若主轴电动机M1原来运行在低速挡，则此时接触器KM4仍保持通电，接触器KM3,KM1断电，接触器KM2通电，主轴电动机M1接成，串入电阻R进行反接制动。若主轴电动机M1原来运行在高速挡，则此时有时间继电器KT的触头将绕组YY接自动切换成接法，低速串入电阻R进行反接制动。随后转动变速盘，选择所需要的速度，最后将变速操纵手柄推回原位。

如果变速齿轮不能啮合而造成变速手柄推不动，则此时行程开关SQ2受压，其常开触头SQ2（17－15）闭合，接触器KM1经速度继电器常闭触头KS1-1（14－17）、行程开关SQ1常闭触头（4－14） 接通电源，同时接触器KM4通电，使主轴电动机M1定子串入电阻R,绕组接成在低速挡起动。接触器KM1线圈的通电电流通路为： 当转速升到速度继电器KS1的动作值时，其常闭触头KS1-2（14－17）断开，使接触器KM1断电释放；另一速度继电器常开触头 KS1-1（14－19）闭合，使接触器KM2通电吸合，对主轴电动机M1进行反接制动，使转速下降。当到达速度继电器KS1的释放值时，其常开触头KS1-1（14－19）断开，常闭触头KS1-2（14－17）闭合，反接制动结束。 2. 在进给变速时，首先将进给变速操纵手柄向外拉出，然后转动进给变速盘，选择所需要的进给速度，最后将变速操纵手柄推回原位。在拉出变速操纵手柄时，行程开关SQ3释放，而行程开关SQ4受压。推回手柄时的压合情况正好相反。如果变速齿轮不能啮合而造成进给变速手柄推不动，则主轴电动机M1处于间歇起动和制动状态，获得变速时的低速冲动，直到变速操纵手柄能推回原位为止。整个过程和主轴变速控制相同，其控制电路不再另行分析。由于变速过程中KA1或KA2一直保持自锁，从而记忆了变速前的主轴方向，保证变速后M1仍按原来的方向起动运转。

5.镗头架、工作台快速移动的控制

镗头架和工作台等部件各方向的快速移动由快速移动电动机M2拖动，通过快速移动操作手柄来控制，而移动方向则由位于工作台前方的操作手柄进行预选。当扳动快速操作手柄时，行程开关SQ7或SQ8被压合，接触器KM7或KM6通电，使快速移动电动机M2旋转而实现快速移动。当快速操作手柄复位时，行程开关SQ7或SQ8不再受压，接触器KM7或KM6断电释放，快速移动电动机M2停止旋转，快速移动过程结束。

第三章 T68镗床的PLC控制

PLC的编程语言有梯形图语言、助记符语言、流程图语言、布儿代数语言等。其中前两种语言用得较多，流程图语言也在许多场所被采用。本章仅介绍梯形图语言和助记符语言的编程及特点。

一. 梯形图编程语言

1.梯形图与继电控制的区别

梯形图结构沿用继电控制原理图的形式，采用了常开触点、常闭触点、线圈和功能块等结构的图形语言。对于同一控制电路，继电 控制原理图和梯形图的输入/输出信号基本相同，控制过程等效。二者的区别在于继电控制原理图使用的是硬件继电器和定时器，靠硬件连接组成控制线路，而PLC梯形图使用的是内部继电器、定时器和计数器，靠软件实现控制。

因此，PLC的使用具有很高的灵活性，程序修改过程非常方便。图3-1所示是一个继电器线路图和与其等效的PLC梯形图 二. 助记符语言

助记符语言是PLC的命令语句表达式。用梯形图编程虽然直观、简便，但要求PLC配置较大的显示器方可输入图形符号，这在有些小型机上常难以满足，故需借助助记符语言。应该指出的是，不同型号的PLC其助记符语言也不相同，但其基本原理相近的。编程时，一般先根据要求编制梯形图，然后再根据梯形图转换成助记符语言。

三. PLC对T68镗床梯形图的绘制

四. PLC状态表

分类 用途及名称 元件代号 PLC数据 备注

输

入

信

号

正转启动按钮

反转启动按钮

正转点动按钮

反转点动按钮

停止按钮 SBI 1101 按钮在设计中选用了“11”通道继电器 SB3 1103

SB4 1104

SB5 1105

高低速转换限位开关

主轴变速限位开关

主轴变速限位开关

进给变速限位开关

进给变速限位开关

快移电动机正转限位开关

快移电动机反转限位开关

速度继电器正向触点

速度继电器反向触点 SQ 1000 限位开关和速度继电器在设计中选用了PLC“10”通道输入继电器

SQ1 1001 SQ3 1003

SQ4 1004

SQ7 1007

SQ8 1008

KV1 1011 主轴箱与工作台进给互锁限位开关

主轴箱与工作台进给互锁限位开关

热继电器常闭触点 SQ5 - 未进PLC

SQ6 -

FR1 -

主轴电机正转起停接触器 KM2 2002 输出信号选用的是“20”通道的输出继电器

输

出

信

号

主轴电机低速转动接触器

主轴电机高速转动接触器

主轴电机高速转动接触器

短接限流电阻接触器

快速电动机正转接触器

快速电动机反转接触器 KM6 2006

KM7 2007

KM8 2008

KM3 2003

KM4 2004

KM5 2005

中

间

继

电

器 主电机正转中间继电器

主电机反转中间继电器

PLC内部辅助继电器

PLC内部辅助继电器

PLC内部辅助继电器

PLC内部辅助继电器

PLC内部辅助继电器

PLC内部辅助继电器 KA1 3001 中间继电器选用了“30”通道和“40”通道

KA2 3002

- 3005

- 4000

- 4001

- 4002

- 4003

- 4004

时间继电器 主电机高速延时启动时间继电器联结防电弧延时时间继电器 KT1

- 5000

5001 延时5S

延时1S

五 汇编语言：

序号 指令 代号 序号 指令 代号 002 IL 023 OR 1103 004 OR 3001 025 LD 2003

005 ANI 3002 026 AND 3002 007 LD 1102 028 OUT 4001

008 OR 3002 029 ILC

009 ANI 3001 030 LD 1105 011 LD 3001 032 ORI 1003 013 AND 1003 034 OR 2002

014 AND 1001 035 OUT 3005

015 MPS 036 LD 3005 017 MPP 038 OUT 4002

018 AND 1000 039 LDI 1004 020 #0050 041 AND 3005 043 OUT 4003 064 LD 4001

044 LD 3005 065 OR 4004 046 OUT 4004 067 OUT 2002

047 LD 3005 068 LDI 1007

048 ANI 5000 069 AND 1008

049 ANI 2007 070 ANI 2005 051 LD 3005 072 LD 1007

052 AND 5000 073 ANI 1008 054 #0010 075 OUT 2005

055 LD 5001 END

056 ANI 2006

057 OUT 2007

058 OUT 2008

059 LD 4000

060 OR 4002

061 OR 4003

062 ANI 2002

063 OUT 2001

元件明细一览表

符号 数量 名称及用途

M1 1 主电动机，拖动主运动和进给运动

M2 1 快速移动用电机

Q 1 空气开关，限流、欠压保护 KM3 1 限流电阻短路用接触器

KM4、KM5 2 快速电机正反转用接触器

KM6、KM7 3 主电动机高低速转换用接触器 SB3、SB4 2 主电动机正反转点动按钮

SB5 1 主电动机停止用按钮

Kn 1 主电动机反转制动用速度继电器

总结

随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。 在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。

我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于 做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。 在此要感谢我的指导老师田林红对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。

1、《工厂电气控制技术》机械工业出版社 主编 方承远

2、《工厂电气控制设备》机械工业出版社 主编 许廖

3、《机床电气控制技术》机械工业出版社 主编 王炳实

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目前在启动资金方面由于没有比较好的策略来约束部门经理，而且无法正常考核业务经理的约束和监督作用，导致有的部门对资金使用过于随意，经常出现不必要的浪费现象，无形中增加了电力企业的经济压力，导致某些电力企业发生严重亏损。

（二）存在严重的资产流失

相当一部分的电力企业对于自己物资购销的情况不了解，原因在于对这一方面的管理计划性不强，也没有对关于物资采购、运输、验收等流程方面建立相关的制度，导致职责没有得到有效界定，所以导致关于出入库方面的手续显得非常复杂、混乱，而且会计工作方面一来核对工作经常不到位，无法对此做好监督工作，二来记账方式沿用传统的，所以极易出现资产短缺、流失等。

（三）会计信息失真

首先是部分电力企业的会计核算工作没做好，账目非常混乱，核算也不规范，导致资金与账目不符合，这样一来会计工作所得出来的数据信息就无法正常地反映出企业的开支情况。其次是对于电力企业的固定资产和存货没能做好清点工作，难免致使其资产管理混乱。然后是有些电力企业的管理者出于某种私利，指使会计做假账或者擅自修改业绩等，使得企业的资金体外循环，不利于电力企业的发展。

（四）会计监督不足

会计监督作用没有发挥出来主要体现在：（1）没有做好财务收支的控制工作，使得某些电力企业趁此机会偷偷设立"小金库"；（2）会计工作混乱，数据缺失、不准确，导致财务报表无法真实反映出问题；（3）会计工作得不到重视，缺乏独立性和权威性；（4）部分会计人员综合素质不高，存在为了一己私利而对会计数据进行篡改现象。

2关于电力企业会计内部控制体系建设的几个建议

（一）建立健全电力企业会计内部控制体系

电力企业应当结合自身特点，对各部门明确其职权范围以及利益关系，对会计内部控制体系进行构建、完善。一般来说，会计内部控制体系可分为事前、事中、事后三个阶段，主要内容为：（1）事前建立监控防线，确保对企业管理的各个部门以及岗位实行深入的财务控制手段，当然这也包括对生产业务的整个过程；（2）事中建立监督防线，以"堵"为主，基于常规会计核算方法来对企业会计部门的日常业务进行核查工作；（3）事后建立检查防线，可以企业内部组成一个管理委员会，来对会计内部控制的具体落实情况进行定期的核查和评价。

（二）对电力企业经营状况进行全过程控制

首先对于采购环节应当严格根据企业库存量的情况来规定合理的采购量，避免出现浪费现象。比如，采购大宗材料时应以订单形式为主，对供货商采取公开招标形式，确保在公正公平公开的条件下进行择优考虑；在货物入库时做好把控工作，确保手续齐全；在货物销售的时候应当制定好销售计划，做好内部管理工作，确保经营过程均在计划管理范围内。此外，电力企业应当重视对货币资金的控制工作，不但要求会计人员对所有的付款业务进行审核，还要主管人员对审核后的业务报表进行签章之后，才能让出纳员允许付款。

（三）提高电力企业会计人员的综合素质

要建设好一支强有力的电力企业会计人员队伍，必须要紧抓综合素质方面。首先，应当重视并加强会计人员的业务考核，范围包括财经法规、会计基础以及制度等方面的知识点，对参与考核后的人员进行优胜劣汰，增强人员之间的竞争意识，使队伍结构得到最大优化。再者，注重对人才的培养工作，尤其是复合型管理人才，电力企业应当重视选的人才，并为其提供足够多的学习、深造机会，比如让计算机基础比较好的人员参与会计师的培训，或者让会计基础比较好的人员学习好计算机基础知识，以便培养掌握现代化计算机基础的专业会计人才。然后，还可以鼓励会计人员多学习，使得他们的专业基础得以巩固并及时补充新的会计知识，比如可以鼓励他们去上进修或者参加继续教育，使得他们接触更多的新知识、新事物，像现代化企业管理理论或者方法之类。

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【中图分类号】G【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2014）08B-0058-03

电气控制线路安装与检修课是电气工程及自动化类专业一门重要的专业课，与生产实际联系紧密，实践性强，知识覆盖面较宽，与信息化技术关系密切。利用信息技术建立起来的电气控制线路安装与检修教学资源库，就好比一间理实一体化实训室和资料室的结合体，它配备了各种设备和元器件，以及可随时查阅的资料。它除了连接外网，还连接本校的教学资源库。利用其齐全的信息化功能，教师可以开展丰富多彩的教学活动，学生可以查询到各种数据。在此介绍我们在这方面的研究结果，供同行参考。

一、建设中职电气控制线路安装与检修教学资源库的目的

电气控制线路安装与检修课是由学科体系下的电气控制技术课发展而来的，与原来的教学模式不同，现在的电气控制线路安装与检修课依托信息化教学手段，采用行动导向教学法组织教学。过去一段时间里，学校的许多老师尝试用“行动导向教学法”进行教学设计，在课前准备课件的时候，他们需要找许多动画、视频、图片等，工作量很大、很辛苦。尽管如此，经过辛苦劳动做成的课件，教学效果也不是很理想。再者，对学生来说，教师布置学习任务以后，学生主要依靠课本和教师提供的课件来收集信息，范围比较狭窄。如果想上网查找有关资料，又不易找到合适的，因为网上的资源虽然很多，但太散，很难归整。如果能建成电气控制线路安装与检修教学资源库，把现有的教学资源整理、排序存放到库里，教师之间就能共享教学资源，同时，教师只要告诉学生查询的路径，学生就可以自主查询，寻找到所需。这样不仅可以减少教师的工作量，还能方便学生学习使用。还有，课堂上，教师交代学习任务以后，学生根据自己对任务的理解情况，针对自己的薄弱环节，通过查询电气控制线路安装与检修教学资源库，自主探究、寻求、交流问题的答案或解决办法，学习效率必将得到大幅度提高。

为了能满足教师和学生的需要，真正成为教师和学生的工具，电气控制线路安装与检修教学资源库需要具备一定的的灵活性和可重组性，应该按积件来做，实现为教学和学习服务的目的，更便捷地服务教学与学习。

二、电气控制线路安装与检修教学资源库的制作原则与办法

对教学资源库，目前国家还没有统一的标准和技术规范，电气控制线路安装与检修教学资源库所做的是小范围的积件库。为了方便教师在自己的教学中用PowePoint和Authorware去组合运用资源库里的素材，真正做到以不变（积件）应万变（教学实际）。积件素材不与教学思想、教学方法、学习理论发生联系，并以此作为制作原则。本资源库主要利用文本类应用软件（如Word）、图形加工类软件（如Photoshop、Animator、3DS）、声音加工类软件（Wave Studio、Cakewalk）和一些实用工具软件。这些软件无需程序设计就可方便地组合积件库中的各种积件来为自己所用，因此要求这种多媒体资源应具备易学易用等基本特点。

电气控制线路安装与检修积件库的开发在学校内实现，由熟悉计算机应用软件的于正宁老师和机电技术应用专业的李静老师一起合作进行编制。两位教师首先收集了过去使用的教学课件，把课件中适用于某一具体的教学情境的部分（一张图片、一段视频或动画）经过适当的加工后，纳入教学资源库，比如电梯的上行、下行视频，可用于解释电动机正反转控制电路的作用。其次根据目前行动导向教学设计的需要，拍摄了大量的视频、图片，比如机床主轴箱的移动，可用于解释电动机点动控制电路的作用。第三针对部分难以解释的现象和抽象的原理，补充动画，比如将电动机控制电路的电路图和接线图联系起来的“电路图与接线图的联系”动画。第四将现有纸张载体的资源（图、文）进行数字化处理（扫描、重新录入）后纳入，比如教师发表的相关论文及本课程相关的一些国家标准（GB4728-85《电气图常用图形符号》）。

三、电气控制线路安装与检修教学资源库的组成形式

电气控制线路安装与检修教学资源库以网站的形式呈现，分为三大区域：一基本信息区域，包含网站首页、课程介绍、教师队伍、技能认证、实训天地和相关论文。二课程教学区域，包含了必知必会、能力提升、电路应用视频和在线测试。三网络服务区域，包含在线辅导、网络资源和推荐网站。

因篇幅的关系，在此以“必知必会”“能力提升”和“在线测试”三个频道为例，略作说明如下。“必知必会”频道，内设实验“实习需知”“电工岗位相关”“认识6S管理”“电工岗位对身体的要求”“上课前的准备”“电工安全操作规程”“实训室电气灭火处理方法”“课程相关的工作岗位”内容。“能力提升”频道包括“低压元器件”“组合开关”“行程开关”“熔断器”“按钮”“交流接触器”“热继电器”“时间继电器”“电路安装与检修”。“在线测试”频道包括“安全试题”“电路检查试题”“元件安装”“布线工艺选择题”。各频道由若干功能项组成，攮括了电气控制线路安装与检修教学资源所需的内容。整个网站如下表所示。

库里积件素材中所选取的内容，都不进行太多的加工，基本保持它的基元性。师生在教学过程中，可根据实际需要把素材进行组合，体现了可积性。积件素材是以知识点为分类线索，无论教材课程体系如何变化，教材版本如何变化，积件素材都可被师生应用于当前的教学活动中。

四、电气控制线路安装与检修教学资源库的使用

电气控制线路安装与检修教学资源库建成以后，已经试用了几个月，主要用于一些课程的信息化教学。下面简单分述。

（一）信息化教学简述

信息化教学，是在信息化环境下对传统教学的继承，是将各类教学模式的结构成分与信息技术进行融合的一种教学形式，以信息技术的支持为显著特征。信息化教学设计的基本原则可以归纳为以下几点：（1）以学生为中心，注重学习者学习能力的培养，教师是学习的促进者，引导、监控和评价学生的学习情况。（2）充分利用各种信息资源来支持学习。（3）以“任务驱动”和“问题解决”为学习和研究活动的主线，在相关的有具体意义的情境中确定和教授学习策略与技能。（4）强调“协作学习”，这种协作不仅是指学生之间、师生之间的协作，也包括教师之间的协作，如实施跨学科和跨年级的基于资源的学习等。（5）强调针对学习过程和学习资源的评价。

（二）电气控制线路安装与检修教学资源库的具体使用说明

电气控制线路安装与检修教学资源库建成后，为这门课程的信息化教学创造了有利条件。在信息化教学设计中，教师不再扮演“讲”的角色，而是担任引导和指导的角色。通过帮助学生获得、解释、组织和转换大量的信息来促进学习，完成学习任务。比如在“电动机连续运行控制电路的安装与检修”教学任务中，教师由机床钻头对零件的加工视频引入，布置学生“用电动机拖动钻头”的学习任务，学生依托电气控制线路安装与检修教学资源库，经过“资讯、计划、决策、实施、检查、评价”等环节，开展自主学习。在这种模式中，学生承担着自我学习的责任，通过协同作业、自主探索的方式进行主动的知识建构。因此，这种学习模式同时解决了班级授课制之中的分层次教学问题、个性化教学问题。允许一部分同学先行一步，使得对学生实施因材施学成为可能。网站还特设“在线测试”，每完成一次学习任务，学生都可以通过“在线测试”来检测自己的学习情况，检查自己的掌握情况。

本教学资源库的素材都是以基本元为单位，以单元件及其组件为主，可以根据需要进行重组。例如，一段“用万用表检查交流接触器”的视频，仪表老师可用来讲解万用表的作用，机床检修老师可用来解释元器件的检查方法，电气控制线路安装与检修的老师可以用来检修线路。学生可利用电气控制线路安装与检修教学资源库，开发更多的具有创意的学习和实验项目，充分发挥他们的聪明才智。目前，这个网站不仅有电气控制线路安装与检修课程的教师使用，而且其他专业的教师也纷纷点击使用，如，电工上岗证培训、维修电工中级工等级证、PLC控制技术及电机与变压器等课程的老师也都使用了这个资源库。老师们用了以后都评价说，电气控制线路安装与检修教学网站上的资源很实用，为教学活动提供了极大的便利。

五、电气控制线路安装与检修教学资源库的改进

电气控制线路安装与检修教学资源库虽然得到了肯定，但是还有许多需要不断改进的地方。目前其存在的不足之处主要表现在两点，一是资源库的结构不够完善，微教学单元库及教与学策略库等还没有建立起来，需要补充完善；二是教学资源还不够丰富，原因有二，一是我们老师现有的许多资源还没有来得及放上去，二是由于网站是静态的，添加素材不够方便，应改为动态形式。

现代职业人需要终生学习，信息时代的到来让这个终生学习有了更方便的渠道，中职电气控制线路安装与检修教学资源库的建成和使用不但对在校学生的学习和教师的教学起到积极的推进作用，而且还可以为学生以后的继续教育提供可靠的学习资源，值得不断探究。

【参考文献】

[1]黄艳芳.职业教育课程与教学论[M].北京师范大学出版社，2010

[2]赵志群.职业教育工学结合一体化课程开发指南[M].北京：清华大学出版社 ，2009

篇6

电气控制及PLC应用课程是电气控制及自动化专业的主干课程，其内容与工程应用紧密结合，在工业自动化控制、智能仪器仪表、精密加工、数控机床以及机电一体化技术等领域中得到日益广泛的应用。本课程是浙江工业大学（我校）电气工程及自动化教育专业和机械工程及自动化教育的专业必修课。通过本课程的学习，除了让学生学习电气控制和可编程控制器应用技术基本知识外，还以提高学生的素质和全面能力为宗旨。具体教学要求是熟悉常用低压电器的结构、工作原理、特性及应用，掌握继电接触器控制系统基本分析和设计能力，掌握典型电气控制电路的分析和设计方法，掌握可编程控制器的工作原理及结构特点，熟练掌握基本逻辑指令的应用，掌握步进顺控指令编程方法及应用，了解PLC网络及通讯基本知识，继电接触器控制系统基本分析能力，特别是掌握典型电气控制电路的分析能力，重点是S7-224/S7-300可编程序控制器的编程技术、通信模式及调试技巧。

项目教学是以项目实施为主线有效组织理论和实践知识，师生共同实施并完成一个“项目”为主要学习方式的教学活动，是建立在建构主义和情景学习理论基础上体现行动导向教育理念的教学方法，将传授知识为主的传统教学转变为以完成项目、职业体验和解决问题为主的多维互动式的教学模式，在职业教育的专业课程教学中得到越来越广泛的应用。通过项目实施过程，让学生学习必要的理论知识及掌握必备的专业技能，突出知识的学习服务于职业能力的建构。

一、电气控制及PLC应用项目教学模块

实施项目教学，项目的选取要具有典型性、代表性和全面性，以往的教学选取的项目经常基于小项目来教学，仅能说明一个知识点或某个问题，综合知识无法体现，这样各知识点之间彼此孤立，章节的联系比较匮乏，彼此的知识点无法连贯，逻辑关系无法得到梳理，不能对学生的综合能力进行锻炼。然而学生毕业后往往面对的是比较综合的工程项目，而他们的知识结构是孤立的，面对综合设计一个项目不知道从何处下手，尤其是既需要分析、设计又要安装调试的复杂的项目无从下手了。学生不能立即投入到生产实践中，无奈还要从头学起。

基于以上的问题，在展开项目教学法实施过程中，选取一个比较综合典型的真实项目——节能环保中水回用水处理厂智能控制系统来进行教学设计。参照教学大纲和紧扣教材内容，根据项目组成设计以下主要教学模块：（1）项目教学实施前准备工作及模拟招投标介绍；（2）中水回用水厂供配电介绍及用电安全；（3）中水回用水厂的用到的低压电器设备教学及知识点学习；（4）提升泵房、反冲滤池、加矾加氯、送水泵房仪器仪表的电气控制原理图、元器件布置图及施工图纸设计；（5）提升泵、鼓风机、反冲泵、送水泵的不同启动形式设计；（6）S7-200（含7个从站）和S7-300（含2个主站）PLC设计及编程；（7）主站PLC与各从站的Proface-Bus及中控制室的通信实现；（8）主站PLC触摸屏编程及中控室的主机系统组态；（9）整个中水回用系统与Intenet通信；（10）项目的竣工及验收—课程总结。随着自动化生产的发展，该课程涉及到许多新知识、新技术领域。我们以加强实践教学为突破口，以创新为契机，构建以项目为载体的理论实践一体化教学模式，符合技术师范本科专业的培养特点和定位，既要具备工程性，又要具备师范性，通过课程和专业训练使学生成为具有“讲师”、“工程师”等知识和能力结构的“双师型”人才。

二、项目教学设计

1.项目教学设计

（1）选择合适的配套教材。我们将电气工程及自动化教育和机械工程及自动化教育的专业岗位对电气方面的知识和技能需求为目标，以就业单位人才需要为基准，结合技术师范培养标准选择教材。以现行主流PLC为参考，以必需、实用知识为主，加强学生电气控制技能的培养，教材的内容包括常用低压控制电器、电气控制线路的基本原则和基本环节、可编程控制器基础、S7-200PLC的系统配置及质量系统、SETP7-Micro/WIN32编程软件、S7-300和S7-400PLC系统配置与编程及通信及网络等；被选取的项目与教材结合紧密，涵盖的知识比较吻合，也是现在自动化行业及大学竞赛的主流技术。

（2）项目实施前，先完成模拟投标及中标过程，让学生明白项目实施过程中必经的流程和步骤，体会真实项目的投标中标和方案实施的过程。标书设计就是按项目模块来分类，每进行一个模块就是完成标书方案中的一部分。 　（3）项目教学模块借助组态软件给出系统结构组态图，标出了每个模块应完成的项目任务，根据模块工作量和知识的多少合理安排课时。每个模块预先提出问题，让学生先思考，鼓励学生发挥与创新，根据学生人数，恰当分组，每组模拟为一个施工团队，选出队长，由其对整个组的人员进行协调分工，课前每组先设计一套实施项目模块的方案，课间展开讨论，老师甄别或指出最佳方案及实施方法，课后留给学生扩展的空间。

（4）对要完成的项目教学任务要提出具体要求。如基本的工厂供配电；常用的低压电器；基本的电气控制及启动方式；电气原理图、元器件图、施工图绘制；PLC编程、通信、组态等。课后要求学生提交项目教学实训报告，电子图纸，学生团队自己评价，教师讲评验收。

（5）师生共要明确项目教学过程中要重点锻炼和加强的知识点。力求既全面又重点突出，能最大限度的锻炼技能；对于项目实施过程中可能遇到的难点，要及时为学生重点讲解及辅助突破。

（6）每个项目模块怎么实施，什么时间实施计划要详尽、人员分工要明确。帮助学生完成各个项目模块的实施内容及计划表，开学二周制定好计划，同时要及时拓展学生视野，项目团队制定良好激励机制和完善的管理制度，立争协调高效的完成项目任务。

三、项目教学具体实施

（1）在理论教学中，引导学生运用电机拖动及自动控制原理的基础知识，分析PLC专业课程编程内容，强化闭环控制模型知识的掌握，使学生能在项目实施过程中体会PLC的智能控制思路。

（2）强化实践教学，以实际的节能环保中水回用水厂电气设备的基本功能、结构组成及电路工作原理的分析为重点，让学生学会分析复杂的实际电气设备的工作原理，具备识读电路图、绘制电路图、设计电路图的能力。在此基础上培养学生安装、调试、维修及维护自动化常用电气设备的能力。对重点应用知识在实训室训练，学生自评，教师严格考评，直到达到教学目标为止。

（3）教师将自动化现场实际搜集的智能电气设备及相关资料补充到课堂中，并从网络搜索相关智能电气控制系统新技术，利用组态软件做成展示项目，利用虚拟现实技术展示工程项目的技术细节，如煤矿绞车提升系统、远程恒压供水系统、电厂脱硫智能控制系统等，使学生直观、方便地学到先进的专业技术知识。

（4）将计算机辅助软件的使用引入教学中，如Pro/e绘制电气原理图，SETP7-Micro/WIN32编程软件、组态6.53的使用、GP-2500触摸屏的软件编程等，使学生既学到知识的理论知识也拓展了知识面，使他们明白现代化的电气控制系统是很多先进技术协调服务和集成的综合效果。

四、教学考评方法

（1）设置学生自我评价机制，其包括学生自我评分，也包括组长对每个成员的打分。

（2）设计项目教学验收表格，细化子项目注意事项的考评。

（3）每人必须对项目调试通过，并撰写实验报告。

篇7

斗轮堆取料机是一种广泛应用于钢厂、电厂、港口、码头等地的大型散料连续输送机械，用于物料（矿石、煤、焦碳、砂石）的堆取[1]。斗轮机构是整个机器的核心部件，其稳定性直接影响机器的安全可靠性。本文分析了目前斗轮机构电气控制方法，发现其在使用的过程中的不足，对其进行了改进。

1 斗轮机构传统电气控制方法

斗轮机构驱动方式一般有两种：液压马达-斗轮轴，液压马达驱动成本高，应用较少，大部分斗轮机构采用电机驱动；电机驱动方式的组成为：电机液力耦合器减速器斗轮驱动轴斗轮机构。驱动的时候直接控制驱动电机，目前斗轮机构工作的时候只能一个方向转动，不能反转。斗轮堆取料机工作是依靠斗轮机构的旋转挖取堆放于料场的物料，物料通过前臂架皮带机运输到料斗系统，最终到达底面皮带输送系统，通过底面皮带输送系统到达物料处理系统。由于多方面的原因料场的料堆形状是不规则的，斗轮机构取料到形状不规则处时，斗轮机构的整个斗子会嵌入料堆里面。这时候操作是先停大车，前臂架水平运动将斗轮机构从料堆里面带出。由于斗轮机构的一个斗子完全嵌入料堆里面，由于斗子嵌入不规则形状物料太深，当斗子从料堆取出的时候，前臂架变形很大，前臂架振动厉害，影响机器的使用寿命，并且料堆可能塌陷。

2 斗轮机构新的电气控制方法

从上面的分析可以看出，目前斗轮堆取料机的的斗轮机构由于不能反转，对斗轮机构的正常使用和寿命造成影响。为此在电器控制系统设计的时候，在原有电路的基础上，增加一个交流接触器KM2，以实现斗轮电机的正反转，如图1所示。在斗子嵌入形状不规则的料堆的时候，先停大车，斗轮机构反转，前臂架水平运动将斗轮机构从料堆里面带出，这样降低前臂架的变形及振动，也可避免料堆的塌陷。

3 结语

对斗轮堆取料机的斗轮驱动电气控制部分进行了分析，使斗轮堆取料机得斗轮机构可以正反转，从而解决了取料时由于料堆形状不规则斗轮嵌入料堆而前臂架需要水平移动带来的振动及对机器结构件造成的损坏。

参考文献：

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在生产中，机械设备的使用效能与其电气自动化的程度有着密切的关系，尤其是机电一体化已成为现代机械工业发展的总趋势，所以要搞好机电工作，就应当掌握生产设备电气控制线路的设计。本论文将主要分析继电器-接触器电气控制线路的设计方法和控制电器的选择原则。

本节以C6132卧式车床电气控制电路为例，简要介绍该电路的经验设计方法与步骤。已知该机床技术条件为：床身最大工件回转直径为160mm，工件最大长度为500mm。

具体设计步骤如下：

（1）车床主运动由电动机M1拖动。液压泵由电动机M2拖动。

（2）冷却泵由电动机M3拖动。

（3）主拖动电动机：P=2.17kW，所以可选择主电动机M1为J02-22-4型，2.2kW，380V、为4.9A、1450r/min。泵、冷却泵电动机M2、M3可按机床要求均选择为JCB-22，380V、为0.125kW，0.43A，2700r/min。

1 主回路

三相电源通过组合开关QS1引入，供给主运动电动机M1、液压泵、冷却泵电动机M2、M3及控制回路。熔断器FU1作为电动机M1的保护元件，FR1为电动机M1的过载保护热继电器。FU2作为电动机M2、M3及控制回路的保护元件，FR2、FR3分别为电动机M2、M3的过载保护热继电器。冷却泵电机由组合开关QS2手动控制，以便根据需要供给切削液。电动机M1的正反转由接触器KM1和KM2控制，液压泵电机由KM3控制。由此组成的主回路见图5.1的左半部分。

2 控制电路

从车床的拖动方案可知，控制回路应有三个基本控制环节，即主轴拖动电动机M1的正反转控制环节；液压泵电动机M2的单方向控制环节；连锁环节用来避免元件误动作造成电源短路和保证主轴箱良好。用经验设计法确定出控制回路电路，见图5.1右半部分。

用微动开关与机械手柄组成的控制开关SA1有三档位置。当SA1在0位时，SA1-1闭合，中间继电器KA得电自锁。主轴电动机起动前，应先按下SB1，使泵电动机接触器KM3得电，M2起动，为主运动电动机起动做准备。

主轴正转时，控制开关放在正转档，使SA1-2闭合，主轴电动机M1正转起动。主轴反转时，控制开关放在反转档，使SA1-3闭合，主轴电动机反向起动。由于SA1-2、SA1-3不能同时闭合，故形成电气互锁。中间继电器KA的主要作用是失压保护，当电压过低或断电时，KA释放；重新供电时，需将控制开关放在0位使KA得电自锁，才能起动主轴电动机。

用微动开关与机械手柄组成的控制开关SA1有三档位置。当SA1在O位时，SA1-1闭和，中间继电器KA得电自锁。主轴电动机启动前，应先按下SB1，使泵电动机接触器KM3得电，M2启动，为主运动电机启动做准备。

主轴正转时，控制开关放在正转挡，使SA1-2闭合，主轴电动机正转起动。主轴反转时，控制开关放在反转档，使SA1-3闭合，主轴电动机反向起动。由于SA1-2、SA1-3不能同时闭合，故形成电气互锁。中间继电器KA的主要作用是失压保护，当电压过低或断电时，KA释放；重新供电时，需将控制开关放在0位使KA得电自锁，才能起动主轴电动机。

局部照明用变压器TC降至36V供电，以保护操作安全。

参考文献

[1]方承远主编.工厂电气控制技术[M].北京：机械工业出版社，1992.

[2]余雷声主编.工厂电气控制设备[M].北京：机械工业出版社，2000.

[3]刘金琪主编.机床电气自动控制[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1999.

[4]许继电气公司.RMS-8011继电保护信息系统子站说明书[Z].2003.

[5]张劲等.220KV继电保护故障信息处理系统的设计[J].电力系统自动化，2003.

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电气火灾高发的严峻形势，使得电气防火的教学工作任重道远随着经济的发展，生产和生活用电量大幅度增加。据《国际能源展望2006》判断，“十一五”期间，中国用电量年均增长约8．0%。至2015年，将达到4．5万亿千瓦时。按此发展计算，至2020年，将达到5．6万亿千瓦时。在用电量快速增长的同时，电气火灾近年来也频繁发生［1］。据消防部门统计，20世纪90年代以来，电气火灾在全国总火灾数中所占的比例一直居高不下。1997年～2007年的十年间，我国共发生重特大电气火灾1324起，直接经济损失156526．2万元，造成1936人死亡、1116人受伤，年均占有比例为31．56%、44．3%、28．3%、28．6%，表明重特大恶性火灾多数为电气火灾［2，3］。由于电气火灾的形势严峻，为了预防电气火灾频发，有必要在消防工程专业开设电气防火类课程，在该类课程中，讲授电气火灾形成机理、从电源供配电、电气设备与线路选择、应急照明与疏散、防爆电气以及防雷防静电等设计源头加强电气防火措施。

火灾监控技术是火灾处置的最佳手段之一，其核心内容必然纳入消防工程专业教学范围火灾监控实际上是火灾探测报警和消防设备联动控制的总称，它是依据主动防火对策，以被监测的各类建筑物、油库等为警戒对象，通过自动化手段实现早期火灾探测、火灾报警和消防设备联动控制。所以，火灾监控主要包括了火灾探测、火灾自动报警系统、自动灭火控制系统等。火灾监控技术的先进性和可靠性一直是消防行业探讨的热门课题。作为火灾处置的最佳手段之一，有关火灾监控技术的核心内容必然纳入消防工程专业教学范围。而火灾监控技术是基于弱电技术，在建筑设计中，归属于电气设置范围，因此，火灾监控技术的内容被纳入电气防火课程群。

开设电气防火类课程已成为全国消防工程专业的共识由于电气火灾高发的形势及火灾监控技术的重要性，大部分地方高校消防工程专业均开设了电气防火类课程［4］－［6］。7所地方高校均开设了电气防火类课程。只是不同学校有不同侧重，如中南大学和中国矿业大学侧重于火灾监控技术，西南林学院注重电气防火技术，而沈阳航空工业学院、华北水利水电学院、南京工业大学对电气防火和火灾监控均开设了相关课程。这从一定程度上反映了电气防火类课程的重要性。

消防工程专业电气防火课程群体系设置及相互关系

与地方大学人才培养目标有所不同，武警学院消防工程专业毕业学员从事的是消防监督管理业务。电气消防审核和电气防火监督检查是消防监督业务的重点和难点。因此，构建以《电气防火及火灾监控》课程为核心的电气防火课程群体系在2010版人才培养方案中得到了充分的重视。电气防火课程群体系如图1所示。在图1所列的课程中，《电气防火及火灾监控》、《消防电气控制技术》为必修课程，其他课程为选修课程。从图1可以看出《电气防火及火灾监控》课程的核心地位，并且该门课程由多门课程支撑，保证了课程间的相互联系和融合，紧密衔接和渐次深化。《电气防火及火灾监控》作为河北省精品课程，其课程体系相对成熟，课程内容完整，课程实践丰富。各门课程围绕该门课程来建设这是由它的主要内容决定的。该门课程的主要内容包括两部分，一部分是电气防火部分，在这部分内容中包括电气火灾原因分析、消防供配电系统、变配电所防火、电气设备及线路防火、防爆电气、防雷及防静电等。围绕其核心内容，必然需要《建筑供配电技术基础》作为第一部分的知识补充。同时，对于电气火灾高发的现状，可以运用先进的电气防火检测技术加以预防，因此，及时补充《建筑电气防火检测技术》选修课作为新技术的介绍。第二部分是火灾监控部分，在部分内容中包括火灾探测与信息处理概述、火灾监控系统组成、火灾监控系统的工程设计等。这部分火灾监控技术知识相对完整，但是，对于不断发展的、新的火灾探测与信息处理技术可以由选修课《火灾探测与信息处理》来完成补充。而对于消防设施的联动控制需要加强专业基础的学习，因此，开设了《消防电气控制技术》必修课程讲授技术的实现，而在《电气防火及火灾监控》课程中的联动控制部分只讲授联动控制要求。同时，作为消防工程专业的学员，有必要加强对建筑消防设施的监管，因此，开设了《建筑消防设施维护与管理》选修课作为有益的必要补充。

电气防火课程群改革的具体内容

近年来，电气防火课程群一直在不断改革。从课程内容、实践环节、教学方式及手段、考核改革等方面作了大量工作。改革始终围绕武警学院人才培养方案进行，按照公安部党委构建“大教育”、“大培训”格局的总要求，遵循高等教育基本规律，突出公安现役教育特色，以改革人才模式为切入点，以优化课程体系、深化教学内容改革为重点，着力培养学员的实践能力和创新精神，积极构建课程教学、实验教学、实战训练、日常练兵有机结合的教、学、练、战一体化教学训练体系，更好地满足公安消防部队对人才培养的新要求、新期待。因此，电气防火课程群的改革目标是培养基础理论扎实，专业知识深厚，实践能力强，富有创新精神，能在公安消防部队从事消防监督检查、建设工程消防设计审核和竣工验收等方面工作的应用型高级专门人才。围绕这一改革目标，电气防火课程群的改革核心是改革教学内容、完善实践教学体系、更新教学方式及手段、改革考核方式等。

贴近消防实际，追踪消防科技前沿，改革教学内容随着经济和科技的发展，新材料、新工艺不断出现，不断有新的标准和规范出台或更新。教学内容必须要紧跟消防形势加以调整。因此，在核心课程《电气防火及火灾监控》课程中，对电气绝缘材料等级，依据最新的规范《电气绝缘耐热等级》进行了重新划分;按2008版《民用建筑电气设计规范》，对消防设备供配电、供配电系统防火等进行了教学内容更新;按防爆电气设备的系列标准GB3836－2010，及时更新了防爆电气设备的选择;依据《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》，及时增加了电气火灾监控技术的相关内容，并且结合工程实例讲解火灾监控系统的工程应用。在选修课程《建筑消防设施维护与管理》、《建筑电气防火检测技术》和《火灾探测与信息处理》课程中，更是强调了与消防科技前沿的结合，根据最新发展科技及时更新讲义，始终带给学员最新的消防前沿知识。课程建设小组2009年完成的学院教学改革项目“《电气防火及火灾监控》课程教学内容改革与实践”获得了专家组的好评。#p#分页标题#e#

突出能力，强化实践，完善实践教学体系在保证学员专业素质的同时，更加突出能力培养，强化实践教学，按照武警学院教、学、练、战一体化思想，将实验、实训、实习、模拟演练和综合演练贯穿于教学活动的全过程。因此，核心课程《电气防火及火灾监控》课程中，开设了电气火灾模拟实验，电气火灾隐患检测实验、火灾监控实训等模块，突出考核学员的动手能力和创新能力，由课程组设计完成的“电气火灾隐患模拟实验台开发与应用研究”获学院教学成果三等奖。在《消防电气防控制技术》课程中，提出了理论与实践一体化的教学模式，搭建了实训平台，强调了学员动手实践能力和解决实际问题的能力。因此，电气防火课程群从基础到专业，均有相关的实验和实训平台，强化学员理论与实践的结合。此外，在毕业前的综合演练中，电气防火消防监督检查和电气防火审核贯穿于整个专业综合演练的全过程，将所学的理论知识运用于消防实践环节，实现了教、练、用的完美统一。

侧重创新，“教”“导”结合，促进能力提高课堂教学应以培养学生创造性思维能力、动手能力等综合能力为出发点。开展教学方法改革，实现教学方法的“四个转变”［7］。即课堂教学从传统灌输向探索性教学转变，实验教学从验证性实验向综合性、设计性实验转变，考试从知识考核向能力考核转变，毕业设计从模拟训练向工程实践转变。

探索性教学的实现。教学方法的改革方向应把传统的重演绎按部就班的教学方法与侧重归纳、分析、渗透、综合有机结合。如在《电气防火及火灾监控》专业课程中的应用“研讨型”教学。讲课重心从“授”转变为“导”，包括引导、指导、诱导、教导等，使学生由传统教学所形成的被动的思维方式向积极主动的思维方式转变。首先紧扣课程重点内容，精心设计每一个教学单元的研讨主题。主题的设计还要能够充分调动学生的能动性，培养其知识的应用能力。提前布置研讨主题，给学生留出查找资料的时间。在课堂上对学生进行分组，设计问题引导学生进行分析和讨论，教师只提供分析的思路，学生自主完成对问题的分析和解答。最后，教师对于整个过程进行讲评和总结，纠正研讨过程中的问题。因此，在消防供配电系统设计、火灾探测器设计和火灾自动报警系统联动设计这几个研讨式教学环节中，针对教学内容所对应的消防部队业务，设置教案和教学方法，增加互动式教学，利用开发的辅助教学软件，调用相关CAD图纸，模拟场景，让学员参与审核。此外，在变配电所防火和爆炸危险环境电气设备选择这两个研讨式教学环节中，将研讨式教学与教学参观相结合，选择变配电所、加油加气站等场所作为实践教学地点，让学生结合实际单位做设计、做审核、做检查。

综合性、设计性实验的实现。在《电气防火及火灾监控》实验与实训环节，设置了电气火灾模拟、电气火灾隐患检测和火灾监控实训。学员不仅能进行验证性实验，更能设计综合性、设计性实验。如有的同学对不同型号的插座进行过载实验，得出与电气线路过载实验不一样的结论;有的同学在对电气线路过载进行测温实验的基础上，对发烟量进行了测定，得出不同过载倍数的电流发烟量不同规律;还有的同学对人体静电在不同情况下的带电量进行测量，得出相应的规律;特别是有同学利用红外成像仪对电气线路进行实地火灾隐患检测，发表了学术论文。在《消防电气控制技术》课程，设置了综合实训平台，教师只讲授基础理论部分，在“教”的同时，更加注重“导”，引导学员在实验室完成对于消防设施的联动控制，这样既加深了学员对专业理论知识的理解，又强化了实践能力的培养。并且，通过实训，变换不同的接线方式，得出不同的控制关系。

能力考核的实现。高等教学要按照知识、能力、素质全面发展的人才培养总体要求，更新课程考核理念，改革课程考核方式。因此，《电气防火及火灾监控》课程考核改革作为专门的教学改革项目进行了立项研究，在全院作为首批示范考核改革课程。在该门课程的考核环节设置了实验实训考核、研讨式教学环节考核、课程设计考核、平时表现考核及课终考核。在《消防电气控制技术》课程考核中，设置了实训考核，强调创新性实验和综合性实验环节。通过过程考核与课终考核、理论考核与实践实训考核的有机结合，促进知识考核向能力考核的转变。

工程实践的毕业设计。近三年，消防工程专业的毕业论文和设计进行了大改革。强调学员的选题必须符合人才培养方案、符合消防部队的需求，满足第一任职需要。再加之电气防火课程群的设置深化了课程内容，为学员进行工程实践的毕业设计奠定了较好的理论基础。学员的毕业设计紧密围绕工程实践这一主题进行毕业论文的撰写，如撰写建筑消防供配电系统设计、电气火灾监控系统设计、火灾自动报警系统设计等论文，本科毕业论文的水平均有所提高。

篇10

中图分类号：G712文献标识码：B文章编号：1006-5962（2013）02-0027-02

高职机电一体化专业课程设置的培养目标是：面向工业企业生产现场，电气控制系统制造公司、机电设备制造公司、机电设备、电气设备、工控设备制造公司或公司、科技开发公司，培养适应社会需要，全面发展，适应本专业相对应职业岗位的高等技术应用性专门人才，主要岗位群定位是自动化设备安装员、自动化设备调试员、中高级维修电工等，本专业有五个主干学科：电气工程、电子工程、机械工程、计算机科学与技术、控制科学与工程，都是为了岗位需要设置的专业知识。其中《自动化生产线安装与调试》作为一门核心专业课在第四学期进行了贯穿和综合。

1自动化生产线的课程设置

机电一体化专业人才培养能力有：识图绘图能力、机电安装调试维修能力、电控系统调试检修能力、自动线调试维护能力、机电设备管理能力及机电产品营销能力等。《自动化生产线安装与调试》前序课程有PLC技术、传感器技术、电机与控制，后序课程有机床维修等。在我们所要实现的教学目标中知识目标涉及到：机械手工作原理、握机械手控制原理、机械手气动原理、熟悉安全操作规程；能力目标有：对已安装的机械手机械部件进行测量；对机械手的气路进行基本调试；根据故障现象判断故障部位；检查分析、找到故障点并分析解决故障；遵守安全操作规程；素质目标有严谨的职业态度、规范的操作习惯、创新精神、团结协作精神、自主学习精神及沟通能力。

此核心课程以项目驱动教学开展课程教学，提升学生的职业能力，以具体自动化生产线为载体，融合认知、安装、调试和检测等内容，实现教、学、做、评一体化教学，突出课程的职业性、实践性和开放性。以学生为主体，采取多样化教学方法。以自动化设备改造为工作过程，涉及电路图分析、电气图设计、程序设计、设备组装、设备运行调试、设备检测、设备维护等行动领域，设置六个学习情境：零配件拆装、传感器检测、气路检测、异步电机检测、步进电机检测、整体检测调试，分成20个任务。

项目一：供料站的安装，有机械拆装、气路拆装、电器拆装三个任务；项目二：加工站的安装，设计任务有加工站组装、光电传感器检测、限位传感器检测三个任务；项目三：装配站的安装，设计任务有装配站组装、电磁阀检测、气缸检测三个任务；项目四 ：分拣站的安装，设计任务有分拣站组装、传送带的检测、异步电机的检测、变频器的检测四个任务；项目五：输送站的安装，设计任务有输送站组装、光纤传感器检测、机械手检测、步进电机的检测、溜板检测四个任务；项目六：整体运行调试，有PLC控制网络构建、程序编写、综合调试三个任务。

2自动化生产线的教学方法与评价设计

2.1教学方法。

（1）讲授法：讲解项目任务，传授项目任务相关的知识点，针对学生实施过程中出现的不足进行知识点的说明。

（2）现场教学法：在符合生产要求的工作环境中进行操作技能和维修应用能力实践，提高职业氛围，在工作过程中提升学生的职业道德、职业素养和岗位适应能力。

（3）任务驱动法：将教学过程融入项目任务中，让学生自主讨论分析实施，学生在工作过程中得到知识。

（4）小组讨论法：学生每六～八人为一个小组，小组讨论分析，讨论解决，分工协作完成项目任务。

六步教学实施：明确任务、讨论分析、制定方案、检测故障、检验效果、总结分析。老师交代目标，注意观察和记录小组对现象分析情况，解答学生提出的问题，对跟主题分析偏离太远的小组予以引导，让学生自行摸索，在后期对学生可能会引起事故或损坏设备和工具的异常操作给予纠正，最后老师组织小组进行故障排除工作汇报，互评，并对每组进行考核评价，再引导学生自行总结。

2.2评价设计。

课程采用过程考核与期终考核相结合、企业考核与校内项目考核相结合、教师考核与学生考核相结合的多元化考核方式，利于理论联系实际，有利于学生的学习创新和思考，更督促他们到实际中去发现和改进，去寻找合适自己的项目和课题。

课程考核为：校内项目，企业，综合实训三大类。当堂课的考核有：教师考核、小组互评、小组自评；教师考核内容为五项：任务分析情况，实施方案制定，任务完成质量、分工协作精神、故障检测手段、安全操作规范、小组总结。

和很多专业课一样，多种教学方法和全面的评价方案，有效保证了教学效果。

3相关课教学

3.1电机与电气控制的教学。

本课程以发电机为主题，以工作任务为导向，以工厂实用型电气控制系统设计、安装、调试与维护情景教学为主线贯穿全课程，用实物进行直观性教学，使学生感性认识强，理性认识够。

典型的教学任务有三相异步电动机全压启动、三相异步电动机长动控制、三相异步电动机正反转控制、三相异步电动机延时启动控制（或三相异步电动机Y-降压启动）、机械手控制等。

课程特色是学生充分利用所学知识、网络资源、闲瑕时间作为期三个月的“继电控制课程设计”。任务书要求能够根据功能要求选择个元器件的类型及其型号；了解个元器件的工作原理和使用方法；把各元器件连接起来实现本课程设计的要求。设计内容和要求：两台电动机都存在重载启动的可能，任何一级传送带停止工作时，其他传送带都必须停止工作，控制线路有必要的保护环节，有故障报警装置。课程设计书要有课题介绍、题目、摘要、总体方案设计、设计目的、控制要求、设计要求、 硬件选型、主电路原理图的设计、 控制电路原理图的设计、重载保护电路设计、欠压保护电路设计、总结。

3.2PLC教学。

PLC是可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller）的简称，早期是一种开关逻辑控制装置，随着计算机技术和通信技术的发展，其控制核心采用微处理器，功能有了极大扩展，除了最广泛的取代传统的继电器-接触器控制的开关量逻辑控制外，还有过程控制，数据处理，通信联网与显示打印，PLC接口采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。

PLC有5种编程语言：

（1）顺序功能图（SFC）。

顺序功能图常用来编制顺序控制类程序，包含步、动作、转换三个要素。顺序功能编程法是将一个复杂的控制过程分解为小的工作状态，这些状态按顺序连接组合成整体的控制程序。

（2）梯形图（LD）。

梯形图沿袭了继电器控制电路的形式，是在常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的，形象、直观、实用，电气技术人员容易接受，要求用带CRT屏幕显示的图形编程器才能输入图形符号，是目前用得最多的一种PLC编程语言。

（3）功能块图（FBD）。

功能图编程语言是用逻辑功能符号组成的功能块来表达命令的图形语言，与数字电路中的逻辑图一样，极易表现条件与结果之间的逻辑功能。

（4）指令表（IL）。

采用经济便携的编程器将程序输入到可编程控制器就用指令表，使用的指令语句类似微机中的汇编语言。指令表程序较难阅读，其中的逻辑关系很难一眼看出，所以在设计时一般使用梯形图语言。如果使用手持式编程器，必须将梯形图转换成指令表后再写入PLC，在用户程序存储器中，指令按步序号顺序排列。

（5）结构文本（ST）是文字语言。

编程语言的学习是PLC教学的一项重要内容，中间加以不同的应用实例：顺序控制电路、常闭触点输入信号的处理，使用多个定时器接力定时的时序控制电路、三相异步电动机正反转控制电路、钻床刀架运动控制系统的设计，LED数码管显示设计，还经常根据继电器电路图设计梯形图。

增加的学习情境还常有如下任务：洗手间的冲水清洗控制、进库物品的统计、竞赛抢答器装置设计、彩灯或喷泉PLC控制；寻找数组最大值并求和运算、电热水炉温度控制等。

3.3单片机。

单片微型计算机就是将CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。用于示波器、报警系统、移动电话、彩电等日常方面，在智能仪器仪表、工业控制、家用电器、计算机网络和通信领域、医用设备领域、工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域也都有广泛应用。

数据大都在单片机内部传送，运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高，微型单片化集成了如看门狗、AD/DA等更多的其它资源。教学内容以80C51为核心讲授单片机的的引脚、存储器组织结构、典型语句，以实例应用为线索：单灯受控闪烁、P1口外接8只LED发光二极管模拟彩灯、单片机做加、减、乘、除运算等项目。各子任务都作硬件电路及工作原理分析、主程序流程图设计、源程序的编辑、编译、下载、单片机的I/O接口分配及连接。

教学采用ISP-4单片机实验开发板，可以完成大量的单片机学习、开发实验，对学习单片机有极大的帮助。该板采用在线可编程的AT89S51单片机，有程序下载功能，可将编辑、编译、调试好的单片机代码下载到AT89S51单片机中。

3.4变频器技术及应用。

变频技术让学生熟练掌握各种电力电子器件的工作原理、主要参数、驱动电路与保护技术；掌握交-直-交变频器、交-交变频器、谐振型变频的工作原理和应用范围；掌握脉宽调制控制、矢量控制和直接转矩控制等先进技术；了解变频器与感应电动机组成变频调速系统、变频器与双馈电机组成调速系统、变频器与同步电动机组成变频调速系统，掌握电力电子电机系统的组成、工作原理、控制方法、运行特性等，是强电应用和现代技术推广的有力体现。

3.5传感器与自动检测技术。

传感器技术代替人的感观，在各种环境下应用，检测技术是一套有效的反应体系，包括信息的获得、测量方法、信号的变换、处理和显示、误差的分析以及干扰的抑制、可靠性问题等。因此掌握常用传感器的工作原理、结构、性能，并能正确选用，了解传感器的基本概念和自动检测系统的组成，对常用检测系统有相应的分析与维护能力。对工业生产过程中主要工艺参数的测量能提出合理的检测方案，能正确选用传感器及测量转换电路组成实用检测系统的初步能力。

教学过程进行小论文制作，让学生提高计算机应用水平，使学生从文字处理水平提高到办公处理水平。对分节、目录、文献标识作严格要求。题目如数字显示电子称、基于霍尔传感器的转速表、单片机电子秤研究、光纤测温仪、烟雾报警器、小车寻迹设计、电熨斗自动恒温系统、电涡流探伤、电感测厚仪等。

4毕业论文指导分析

毕业论文专业联系实际，通常小型自动化系统以单片机为主，大型自动化生产线以PLC为主，系统运行动力离不开电机，观察离不开传感器，调速可用变频器，综合所学，学生的论文涉及广泛，有效教学可对应从如下方面侧重指导。

4.1立意选题。

根据实际和研究方向做好侧重和体现，如“触摸屏控制的碱液配置系统”和“两种液体混合装置的PLC控制系统”的系统性和方向性，“车库自动门的PLC自动控制”和“测速雷达信号处理系统”的检测指标要求等。

4.2材料整合。

在任务要求明确的基础上，首先确定相关技术指标，对应查找并列出论文结构，一份毕业论文至少含有三到五门课的内容，对应于研究方向进行相应编排和取舍。

4.3技术处理。

所搜集图片的背景往往有水印，要去掉，图片按要求进行不同方向的剪切。图表里的文字应是五号或小五，注意表格标题要单独标出等等格式要求。流程图、梯形图的设计与表现。

多种教学方法和理论联系实际教出具有学习能力和创新能力的学生，系统的学习与应用创造练就出具有竞争力的学生，专业课的有效教学和毕业论文的顺利设计将显示本专业沉甸甸的含金量。

参考文献

[1]吕景全.《自动化生产线安装与调试》，中国铁道出版社，2010年7月

[2]马玉春.《电机与电气控制》，北京交通大学出版社，2011年1月