摘要 ：變送器實(shí)訓(xùn)室是機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)重點(diǎn)建設(shè)自主研發(fā)的實(shí)訓(xùn)室，在現(xiàn)有的實(shí)現(xiàn)電氣控制、PLC 控制、變送器調(diào)速的基礎(chǔ)上，對變送器實(shí)訓(xùn)臺(tái)進(jìn)行升級(jí)改造，通過引入觸摸屏可實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話。

 

1 變送器實(shí)訓(xùn)臺(tái)現(xiàn)狀

1.1 變送器實(shí)訓(xùn)臺(tái)的開發(fā)背景

近幾年，教學(xué)儀器廠家生產(chǎn)出的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，大多缺乏職業(yè)教育理念，由于生產(chǎn)廠商的出發(fā)點(diǎn)與我院實(shí)際不同，往往在設(shè)備上要加上一些不必要的儀表和過度裝飾，構(gòu)成賣點(diǎn)的地方但并不實(shí)用，表面看起來很先金，但對學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)起不到真正的鍛煉效果，卻又增加了成本。因此我院由專業(yè)教師和學(xué)生共同研發(fā)變送器實(shí)訓(xùn)臺(tái)，充分體現(xiàn)“工學(xué)結(jié)合”、“做中學(xué)、做中教”職業(yè)教育特色[1]。

 

1.2 現(xiàn)有設(shè)備完成的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

學(xué)生可以在實(shí)訓(xùn)臺(tái)上了解變送器的結(jié)構(gòu)、安裝及接線的基本知識(shí)，進(jìn)而學(xué)會(huì)使用變送器的基本技能，包括參數(shù)設(shè)定和操作方法，控制回路接線端子的設(shè)置，接線及智能化功能，功能參數(shù)的設(shè)置，變送器的維護(hù)等進(jìn)行實(shí)際操作培訓(xùn)。還可以完成變送器與 PLC 聯(lián)機(jī)控制，模擬實(shí)際工業(yè)控制系統(tǒng)，以滿足社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐的需要，真正實(shí)現(xiàn)學(xué)生與企業(yè)的零距離就業(yè)。本實(shí)訓(xùn)臺(tái)還可以完成《電氣控制技術(shù)》、《機(jī)床電路》等課程的實(shí)踐教學(xué)，以及維修電工的實(shí)操考核等。面向電氣自動(dòng)化技術(shù)、鐵道通信信號(hào)、機(jī)電一體化技術(shù)、數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護(hù)、機(jī)械制造與自動(dòng)化、鐵道供電和鐵道車輛等專業(yè)的相關(guān)課程的實(shí)訓(xùn)及相關(guān)課程的理實(shí)一體化教學(xué)。

 

2 變送器實(shí)訓(xùn)臺(tái)二次開發(fā)與研究方案

變送器技術(shù)課程是機(jī)電專業(yè)的一門核心課程，變送器實(shí)訓(xùn)室目前可以實(shí)現(xiàn)電氣控制、PLC 控制、變送器調(diào)速、變送器與PLC的綜合應(yīng)用等方面的實(shí)踐教學(xué)。工業(yè)觸摸屏，是通過觸摸式工業(yè)顯示器把人和機(jī)器連為一體的智能化界面。它是替代傳統(tǒng)控制按鈕和指示燈的智能化操作顯示終端。它可以用來設(shè)置參數(shù)，顯示數(shù)據(jù)，監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，以曲線 / 動(dòng)畫等形式描繪自動(dòng)化控制過程。更方便、快捷、表現(xiàn)力更強(qiáng)，并可簡化為 PLC 的控制程序，功能強(qiáng)大的觸摸屏創(chuàng)造了友好的人機(jī)界面。觸摸屏作為一種特殊的計(jì)算機(jī)外設(shè)，它是目前#簡單、方便、自然的一種人機(jī)交互方式。它賦予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。變送器實(shí)訓(xùn)室引入觸摸屏，增加人機(jī)交互管理與控制，考慮從以下幾個(gè)方面進(jìn)行實(shí)訓(xùn)臺(tái)的設(shè)計(jì)。

（1）選用不同型號(hào)的觸摸屏，讓學(xué)生熟悉不同型號(hào)觸摸屏的畫面設(shè)計(jì)和與 PLC 的通訊方式，初步選定西門子和 MCGS兩種品牌觸摸屏。（2）系內(nèi)教師和學(xué)生設(shè)計(jì)觸摸屏支架，由校工廠完成制作。（3）安裝WINcc和MCGS軟件，進(jìn)行畫面設(shè)計(jì)和與PLC通訊。（4）現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)《機(jī)床電路》、《電氣控制與 PLC》、《恒壓供水》、《變送器技術(shù)及應(yīng)用》等課程的實(shí)踐教學(xué)，升級(jí)改造后可實(shí)現(xiàn)《工業(yè)組態(tài)與現(xiàn)場總線控制》課程實(shí)踐教學(xué)以及通過觸摸屏監(jiān)控 PLC 與智能差壓變送器的綜合應(yīng)用。

 

3 變送器實(shí)訓(xùn)臺(tái)升級(jí)研制

3.1 觸摸屏安裝支架設(shè)計(jì)

為了方便觸摸屏的操作，將觸摸屏放置在實(shí)訓(xùn)臺(tái)頂部，設(shè)計(jì)了MCGS觸摸屏和西門子觸摸屏的安裝支架，設(shè)計(jì)圖如圖1 和圖 2 所示。

 

3.2 設(shè)備清單

根據(jù)現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)設(shè)備需要，選用制作支架的器件如表1所示。

3.3 觸摸屏和支架的制作與安裝

觸摸屏安裝支架由機(jī)電專業(yè)教師根據(jù)選用觸摸屏屏幕大小量身定制，由學(xué)院院辦工廠加工制成，雙面實(shí)訓(xùn)臺(tái)的正面安裝西門子觸摸屏，反面安裝 MCGS 觸摸屏，選用兩類不同型號(hào)的觸摸，強(qiáng)化學(xué)生對不同型號(hào)觸摸屏的實(shí)踐應(yīng)用。

觸摸屏支架的制作和安裝主要由機(jī)電專業(yè)學(xué)生利用課余時(shí)間，在老師的指導(dǎo)下，從型材的截取、腳件的固定到觸摸屏支架的制作都由學(xué)生來完成，鍛煉了學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力。 

 

4 軟件的安裝與設(shè)計(jì)

針對西門子觸摸屏和 MCGS 觸摸屏，變送器實(shí)訓(xùn)室計(jì)算機(jī)安裝了WINcc軟件和MCGS軟件，可以在軟件上根據(jù)控制現(xiàn)場需要設(shè)計(jì)畫面如圖 3 和圖 4 所示，與 PLC 通訊實(shí)現(xiàn)控制和監(jiān)視。

 

5 升級(jí)后的實(shí)訓(xùn)臺(tái)可完成的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

變送器實(shí)訓(xùn)臺(tái)二次開發(fā)后主要增加了觸摸屏功能，該功能可以結(jié)合原有的 PLC、差壓變送器設(shè)備實(shí)現(xiàn)各種典型工業(yè)控制過程，在課程的教學(xué)過程中采用基于工作工程的項(xiàng)目教學(xué)方法，以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，工學(xué)結(jié)合、分層次完成多任務(wù)教學(xué)，滿足了學(xué)生在學(xué)中做，在做中學(xué)，極大的培養(yǎng)了學(xué)生的職業(yè)能力。

目前，該實(shí)訓(xùn)臺(tái)增加了 15 個(gè)以上綜合型、設(shè)計(jì)型、創(chuàng)新型實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，這些項(xiàng)目都可以由學(xué)生自主在實(shí)訓(xùn)臺(tái)上完成，同時(shí)學(xué)生還可以根據(jù)自己對知識(shí)的掌握程度，完成難易適中的操作，完全符合實(shí)際工程項(xiàng)目的演練。

主要項(xiàng)目有 ：（1）西門子 WinCC 組態(tài)軟件的 MCGS 工業(yè)組態(tài)軟件運(yùn)行操作；（2）基于組態(tài)的走馬燈控制系統(tǒng)；（3）基于組態(tài)的機(jī)器手控制系統(tǒng)；（4）電機(jī)轉(zhuǎn)速監(jiān)控控制系統(tǒng)；（5）電梯轎廂開關(guān)門變頻監(jiān)控控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ；（6）交通燈實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)；（7）恒壓供水系統(tǒng)控制系統(tǒng)；（8）啤酒灌裝生產(chǎn)線變頻控制系統(tǒng) ；（9）鍋爐鼓風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng) ；（10）PLC 與變送器聯(lián)機(jī)的離心機(jī)控制系統(tǒng) ；（11）料車卷揚(yáng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)；（12）工業(yè)洗衣機(jī)變頻控制系統(tǒng)；（13）自動(dòng)立體庫的監(jiān)控系統(tǒng)；（14）加料傳送帶控制監(jiān)控系統(tǒng)；（15）新能源汽車配件檢測監(jiān)控系統(tǒng)。

 

6 結(jié)束語

目前變送器實(shí)訓(xùn)臺(tái)升級(jí)改造已完成，并且已投入使用，本學(xué)期機(jī)電 17-1、機(jī)電 17-2 和智能控制 17-1 班級(jí)《工業(yè)組態(tài)與現(xiàn)場總線》課程已經(jīng)在該實(shí)訓(xùn)室實(shí)施，升級(jí)改造后的實(shí)訓(xùn)室不僅為學(xué)生提供了技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新的實(shí)踐平臺(tái)，而且滿足了不同教學(xué)對象的差異化學(xué)習(xí)需求。教師可根據(jù)教學(xué)對象的學(xué)情設(shè)計(jì)難易程度不同的實(shí)訓(xùn)教學(xué)項(xiàng)目，#大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維，該實(shí)訓(xùn)室鍛煉了學(xué)生的硬件接線能力，學(xué)生對觸摸屏軟件的應(yīng)用能力的有效提高能夠滿足學(xué)生實(shí)踐教學(xué)和實(shí)訓(xùn)教學(xué)的需要，教師和學(xué)生反饋效果良好。實(shí)訓(xùn)臺(tái)的升級(jí)改造不僅僅是設(shè)備儀器的更新?lián)Q代，還應(yīng)進(jìn)行與之相關(guān)的教學(xué)配套建設(shè)，如開發(fā)建設(shè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源（微課、教學(xué)視頻、實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書等），構(gòu)建合理的實(shí)訓(xùn)教學(xué)管理制度，探索切實(shí)有效的教學(xué)模式，把實(shí)訓(xùn)室建成能夠服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)的重要基地。