电气控制实训教学探索

    王淑伟 陈小勤 周丹

    

    

    

    摘? 要 概述电气控制实训，分析电气实训存在的问题，提出电气实训问题解决方案，以期提高学生的动手能力和电气类的基本专业素养。

    关键词 工程训练中心;电气控制;实训教学;PLC编程仿真设备;综合电气柜

    中图分类号：G642? ? 文献标识码：B

    文章编号：1671-489X（2020）05-0130-03

    1 前言

    西南交通大学工程训练中心是学校本科教育教学的工程实践教学基地和创新实践基地，为本科生的工程实践提供动手训练平台，并为校内各个院系学生的科技创新活动服务。进入21世纪以来，教育部启动了高等学校教学质量与教学改革工程。西南交通大学提出“以学生的成长和发展为中心”的教育教学理念，工程训练中心以此为引领，树立了以“学生为本、工程为重、创新为魂”的实践教学观念，构建了以机械加工为主、机—电—信息—控制结合，常规制造技术与先进制造技术、基础训练与综合训练、课内实训与课外实践相结合的多层次、多模块工程训练教学体系[1-2]。

    基础工程训练以培养学生的初步工程能力和基本工艺技能为主要目标，培养学生熟悉或掌握基础工程制造技术的基本能力。电气控制实训是基础工程训练课程中一个重要的组成部分[3-4]。

    2 电气控制实训概述

    电气控制实训项目硬件设备包括综合电气柜、PLC编程仿真设备。综合电气柜如图1所示，柜体有仪表、电源开关等电气元件，可进行电气设备控制电路相关的实训项目。PLC编程仿真设备为台式电脑，安装有STEP7-Micro/WIN编程软件，每组电气柜配一套PLC编程仿真设备。电气控制实训让学生通过综合电气柜实现常见的控制电路、用PLC进行编程控制仿真，培养学生的电气基础素质，提高学生的动手能力。

    3 电气控制实训存在的问题

    学生的专业基础不同? 电气控制实训的对象是全校学生，授课对象既有电类学生，也有非电类工科学生，还有文科学生。学生专业基础不同，在实训项目开设时要考虑差异，要区分电类和非电类。对学生构建不同的实训项目，既能提高学生的学习兴趣，又能锻炼学生动手能力，体现专业的差异，这就成为实训教师面临的最关键的任务。

    如何确保实训用电安全? 综合电气柜采用380 V三相交流电，在高校开设的实训中是相当危险的，如何确保实训过程中的用电安全，成为实训教学的重中之重。

    如何确保接线的规范性? 电气控制实训需要学生进行接线，如何保证学生线路连接的规范性，接出的线路规范、合理、有效，成为在实训过程中需要重点关注的内容。

    实训评价? 如何根据实训内容，构建实训综合评价体系，在学生完成实训后给出合理的成绩，也是确保实训质量的重要环节。

    4 电气控制实训问题解决方案

    根据学生专业不同对项目进行差异化设置? 根据实训学生专业基础不同，构建不同的实训项目：对文科非电类专业学生，结合家庭日常用电，开设单开双控电灯电路;对电类学生，开设三相异步电机的自锁电路并用PLC梯形图编程实现。

    文科非电类专业学生用单刀双掷开关在两地控制同一个灯泡，并且练习连接电度表，电路原理图如图2、图3所示。

    电类专业学生要求了解三相异步电机的基本原理，掌握电气原理图的分析方法，掌握理解自锁触点和互锁触点，掌握常用电工仪表和电工工具的使用方法、PLC梯形图编程方法。三相异步电机自锁控制电路如图4所示。PLC编程仿真实现自锁控制电路原理如图5所示[5-6]。

    根据学生的专业基础不同，选取以上不同的实训内容。对电类学生在PLC编程仿真上进行弹性化设置，对专业基础比较好的学生要求高点儿，比如实现点动、长动，或是更改常开按钮为常闭等;对专业基础比较差的学生只要求PLC实现控制三相异步电机的基本功能。如此既体现了专业上的差异化，又体现了同专业不同专业能力的差异化，使实训项目能满足全校不同专业学生的需求。

    多措施并举，确保实训用电安全? 综合电气柜使用

    380 V的三相交流电，存在很大的安全隐患，应在实训过程中采用多重措施，确保实训用电安全。实训明确规定：

    1）实训指导教师配两名，全程监控学生用电情况;

    2）学生不得随意操作课程要求以外的其他电器，如果在实训过程中发现安全隐患，需要及时向教师汇报;

    3）学生只有在断电的情况下，方可用万用电表Ω档来检查线路的接线正确与否;

    4）学生只有在断电状态下，才可以接线和拆线，严禁带电操作;

    5）学生通电检查要在教师指导下进行，严禁私自通电;

    6）学生在主线路接线时一定要注意各相之间的连线不能弄混淆，不然会导致相间短路;

    7）学生操作时要胆大、心细、谨慎，尤其上电后禁止用手触及各电器元件的导电部分及电动机的转动部分，以免触电及意外损伤。

    线路接线规范，严格要求? 在实训项目开始之前，把线路接线基本要求，包括如何实现接线规范、电工接线规范等相关视频、PPT资料先给学生，讓其进行自学，并撰写自学报告。

    实训开始时，指导教师先讲解接线规范要求，比如接线时合理安排布线，保持走线美观，接线要求整齐、清楚、安全可靠等;然后示范接线线路的基本要求，学生通过规范性接线方可进行下一步实训。

    构建实训操作评价体系? 在学生完成实训后，要对学生的实训过程进行综合评价打分，打分主要依据以下几项内容。

    1）实训项目的完成度：该亮的灯亮了没有？电机的运转是否合乎要求？编程仿真是否实现了相应的功能？

    2）接线的规范性：线路接线是否美观规范？电路连接是否正确？

    3）上电之后是否出现故障？出现故障能否自己独立排查？

    4）实训过程中是独立完成还是在同学帮助下完成等？

    5）实训报告的撰写情况。

    6）预习报告情况等。

    5 结语

    电气控制实训对低年级大学生来说是非常重要的一个锻炼动手能力的环节，能提高学生的动手能力和电气类的基本专业素养。在实训开设过程中遇到多个难题，为确保实训项目高效高质完成，实训指导教师在现有实训条件下构建不同的实训项目，规范实训过程，确保实训项目较好地达到实训目的。

    参考文献

    [1]李力，赵敏.电气控制智能化实训系统研究与设计[J].长沙航空职业技术学院学报，2019（3）：75-78.

    [2]王贤成，陈俊华，黄方平，等.基于项目的PLC机电控制系统设计能力培养教学模式探索[J].教育教学论坛，

    2017（25）：164-165.

    [3]宋璐雯，高瑜.电气工程及其自动化专业实践教学的探索与创新[J].高校实验室工作研究，2017（3）：119-120.

    [4]李祥瑞.利用计算机软件技术促进电机学实训课程的改革[J].中国电力教育，2012（22）：100-101.

    [5]张涛，李喜红.电气控制综合实训课程改革探索[J].南方农机，2019（5）：215，236.

    [6]姜银秀.电气控制PLC实训平台的设计和实现[J].机电工程技术，2018（5）：148-149，226.

    项目来源：西南交通大学2019本科教育教学研究与改革项目“电气控制基础实训开发研究”。

    作者：王淑伟，西南交通大学工程训练中心，讲师，主要从事电气控制相关理论及实践教学工作;陈小琴、周丹，西南交通大学工程训练中心（6100097）。