实训设备的二次开发与项目设计研究

田景峰

（辽宁轨道交通职业学院机电工程系机电教研室，辽宁 沈阳110036）

0 引言

当前制造业向消费市场提供的机床、装备机械、电气设备及各种含有电力拖动与电气控制元件的产品中，其电气系统都占有很大的分量，起着关键作用。随着现代科学技术的不断发展，电机应用越来越普遍，种类也越来越多。在原先三相异步电机、单相异步电机、直流电机、同步电机的基础上，步进电机、伺服电机和直线电机等特种电机应用也越来越广泛。我们学院机电专业有电机控制实训室，该实训室主要完成通过接触器、继电器等电气元件控制三相异步电机的启动、停止、速度和方向控制等内容。依据目前社会生产生活对各种电机广泛应用的需求，我们急需培养能够控制各种电机的高级技能人才。正是在这种背景下，我们机电专业建设了电机控制实训室，开展了电机控制实训设备开发与项目设计研究。

1 研发电机控制实训设备是专业培养所需

机电一体化技术专业人才培养目标是培养具有电梯、自动化生产线及通用机电设备等的安装、调试、运行、维护及管理能力的高技能人才，重点培养锻炼学生的实践动手能力。实训室实训设备为学生锻炼动手操作能力提供了有力保障，因此实训室建设至关重要。实训基地以生产、教学、科研相结合的机制运行，以生产促进教学质量的不断提高；以科研不断增加产品的技术含量，加速产品的更新换代；以教学逐步提升学生的综合素质。三者有机结合是实训基地服务能力的完美展现，要充分利用实训基地的先进技术与设备、优秀教师和技术人员，通过开展应用项目研究、科技成果推广、生产技术服务和开发等科技工作，形成教学、科研和生产紧密结合的良性运行机制，充分发挥基地在装备制造行业技术成果开发与转化方面的功能。实训基地秉承学院的育人模式，按照自主研发与二次开发结合的原则进行建设，目前机电专业校内实训基地包括机电工程训练中心和电机电梯控制工程训练中心，其中电机电梯控制工程训练中心包括电机控制实训室和电梯控制实训室。电机控制实训室将秉承“以不同种类电机控制方式为核心，以多种机械传动结构的被控对象模型为载体，以真实的自动控制开合屋顶为特色”的理念，打造成既能进行电气控制技术项目、机电设备装调与维护项目等课程的实训教学，又能进行自动控制开合屋顶的实训的综合场所。建设完成的电机控制实训室能够为学生提供很好的实训条件，学生通过学习不同种类电机的控制方法，具备控制不同种类电机的应用技能，真正实现机电专业的人才培养目标。

2 电机控制实训设备开发与项目设计

电机控制实训室建设思路：（1）升级真实开合屋顶的控制系统。需要设计制作控制系统，在原先手动控制的基础上实现自动控制功能，并能根据需要进行速度调节。（2）设计制作被控对象。电机控制实训室的被控对象之一是开合屋顶实物及开合屋顶模型，利用不同的电机控制方式实现操作，包括三相异步电机、单相电机、交流伺服电机、直流电机、步进电机等。（3）自主设计制作实训台。电机控制实训室能够为电气控制技术项目、PLC应用与运行维护项目、电力电子与变频器项目以及机电设备装调与维护项目等课程提供教学基地。

2.1 实训台设计制作

自主研发制作电机控制实训台，整体框架用铝型材搭建，每组实训台由实训桌面、垂直放置的接线盘和可移动的电脑桌组成，实训桌面上布置各种不同类型的电机，接线盘上布置各种电气元件，电脑桌底脚安装可移动地脚万向轮，便于进行移动，如图1所示。

图1 单组实训控制台

实训室实训台按照每3组一个学习区域以正三角形摆放，如图2所示。

图2 单元实训控制台

这样摆放的好处：（1）节省空间。在实训台旁边放置电脑，按正常的摆放方法，所占空间会很大，但若按照图2所示摆放，就能节省空间。（2）3组实训台所用电源可以集中布置。（3）以3个小组组成一个学习区域，也就是组成一个学习单元，每个学习单元都设计制作有不同的被控对象。

2.2 被控对象模型设计制作

电机控制实训室设计有多种被控对象，例如开合屋顶模型、三向可控行走车模型等。我院新校区拟建立开合屋顶网球馆，我们就利用这个平台自主设计制作开合屋顶模型，如图3所示，通过电机驱动、钢丝绳牵引，实现顶层屋顶开合动作。

图3 开合屋顶模型

为了学习伺服电机的控制应用，设计三向可控行走车，如图4所示，由伺服电机驱动，分别带动同步齿形带和减速器来实现相应动作。

图4 三向可控行走车模型

通过设计制作多种被控对象模型，每一个学习单元控制一个被控对象，使学生真正具备控制不同电机的应用能力。

3 结语

根据我院“以服务轨道交通业为特色、服务装备制造业为主体”的办学定位，实训室建设以自主研发和二次开发相结合为原则，进行电机控制实训设备研发。机电专业教师专门成立课题小组，按照培养目标，深入研究电机控制实训室的建设内涵，秉承“以不同种类电机控制方式为核心，以多种机械传动结构的被控对象模型为载体”的建设理念，使学生通过学习实训，真正具备能够控制不同种类电机的应用技能，做到“学校育人即企业所需”。实践证明，电机控制实训设备能真正锻炼学生的实践技能。

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［2］李海峰.现代电工实训系统的开发与应用［D］.西安：西安工业大学，2014.

［3］韩林，柳鹏，赵荣祥.触摸屏结合PLC在变频电源中的应用［J］.电机电器技术，2003（3）.