摘要 ：變送器實(shí)訓室是機電一體化技術(shù)專(zhuān)業(yè)重點(diǎn)建設自主研發(fā)的實(shí)訓室，在現有的實(shí)現電氣控制、PLC 控制、變送器調速的基礎上，對變送器實(shí)訓臺進(jìn)行升級改造，通過(guò)引入觸摸屏可實(shí)現人機對話(huà)。

 

1 變送器實(shí)訓臺現狀

1.1 變送器實(shí)訓臺的開(kāi)發(fā)背景

近幾年，教學(xué)儀器廠(chǎng)家生產(chǎn)出的實(shí)訓設備，大多缺乏職業(yè)教育理念，由于生產(chǎn)廠(chǎng)商的出發(fā)點(diǎn)與我院實(shí)際不同，往往在設備上要加上一些不必要的儀表和過(guò)度裝飾，構成賣(mài)點(diǎn)的地方但并不實(shí)用，表面看起來(lái)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(zhuān)業(yè)教師和學(xué)生共同研發(fā)變送器實(shí)訓臺，充分體現“工學(xué)結合”、“做中學(xué)、做中教”職業(yè)教育特色[1]。

 

1.2 現有設備完成的實(shí)訓項目

學(xué)生可以在實(shí)訓臺上了解變送器的結構、安裝及接線(xiàn)的基本知識，進(jìn)而學(xué)會(huì )使用變送器的基本技能，包括參數設定和操作方法，控制回路接線(xiàn)端子的設置，接線(xiàn)及智能化功能，功能參數的設置，變送器的維護等進(jìn)行實(shí)際操作培訓。還可以完成變送器與 PLC 聯(lián)機控制，模擬實(shí)際工業(yè)控制系統，以滿(mǎn)足社會(huì )生產(chǎn)實(shí)踐的需要，真正實(shí)現學(xué)生與企業(yè)的零距離就業(yè)。本實(shí)訓臺還可以完成《電氣控制技術(shù)》、《機床電路》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、機電一體化技術(shù)、數控設備應用與維護、機械制造與自動(dòng)化、鐵道供電和鐵道車(chē)輛等專(zhuān)業(yè)的相關(guān)課程的實(shí)訓及相關(guān)課程的理實(shí)一體化教學(xué)。

 

2 變送器實(shí)訓臺二次開(kāi)發(fā)與研究方案

變送器技術(shù)課程是機電專(zhuān)業(yè)的一門(mén)核心課程，變送器實(shí)訓室目前可以實(shí)現電氣控制、PLC 控制、變送器調速、變送器與PLC的綜合應用等方面的實(shí)踐教學(xué)。工業(yè)觸摸屏，是通過(guò)觸摸式工業(yè)顯示器把人和機器連為一體的智能化界面。它是替代傳統控制按鈕和指示燈的智能化操作顯示終端。它可以用來(lái)設置參數，顯示數據，監控設備狀態(tài)，以曲線(xiàn) / 動(dòng)畫(huà)等形式描繪自動(dòng)化控制過(guò)程。更方便、快捷、表現力更強，并可簡(jiǎn)化為 PLC 的控制程序，功能強大的觸摸屏創(chuàng )造了友好的人機界面。觸摸屏作為一種特殊的計算機外設，它是目前#簡(jiǎn)單、方便、自然的一種人機交互方式。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備。變送器實(shí)訓室引入觸摸屏，增加人機交互管理與控制，考慮從以下幾個(gè)方面進(jìn)行實(shí)訓臺的設計。

（1）選用不同型號的觸摸屏，讓學(xué)生熟悉不同型號觸摸屏的畫(huà)面設計和與 PLC 的通訊方式，初步選定西門(mén)子和 MCGS兩種品牌觸摸屏。（2）系內教師和學(xué)生設計觸摸屏支架，由校工廠(chǎng)完成制作。（3）安裝WINcc和MCGS軟件，進(jìn)行畫(huà)面設計和與PLC通訊。（4）現有實(shí)訓臺可以實(shí)現《機床電路》、《電氣控制與 PLC》、《恒壓供水》、《變送器技術(shù)及應用》等課程的實(shí)踐教學(xué)，升級改造后可實(shí)現《工業(yè)組態(tài)與現場(chǎng)總線(xiàn)控制》課程實(shí)踐教學(xué)以及通過(guò)觸摸屏監控 PLC 與智能差壓變送器的綜合應用。

 

3 變送器實(shí)訓臺升級研制

3.1 觸摸屏安裝支架設計

為了方便觸摸屏的操作，將觸摸屏放置在實(shí)訓臺頂部，設計了MCGS觸摸屏和西門(mén)子觸摸屏的安裝支架，設計圖如圖1 和圖 2 所示。

 

3.2 設備清單

根據現有實(shí)訓設備需要，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電專(zhuān)業(yè)教師根據選用觸摸屏屏幕大小量身定制，由學(xué)院院辦工廠(chǎng)加工制成，雙面實(shí)訓臺的正面安裝西門(mén)子觸摸屏，反面安裝 MCGS 觸摸屏，選用兩類(lèi)不同型號的觸摸，強化學(xué)生對不同型號觸摸屏的實(shí)踐應用。

觸摸屏支架的制作和安裝主要由機電專(zhuān)業(yè)學(xué)生利用課余時(shí)間，在老師的指導下，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(lái)完成，鍛煉了學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力。 

 

4 軟件的安裝與設計

針對西門(mén)子觸摸屏和 MCGS 觸摸屏，變送器實(shí)訓室計算機安裝了WINcc軟件和MCGS軟件，可以在軟件上根據控制現場(chǎng)需要設計畫(huà)面如圖 3 和圖 4 所示，與 PLC 通訊實(shí)現控制和監視。

 

5 升級后的實(shí)訓臺可完成的實(shí)訓項目

變送器實(shí)訓臺二次開(kāi)發(fā)后主要增加了觸摸屏功能，該功能可以結合原有的 PLC、差壓變送器設備實(shí)現各種典型工業(yè)控制過(guò)程，在課程的教學(xué)過(guò)程中采用基于工作工程的項目教學(xué)方法，以任務(wù)為驅動(dòng)，工學(xué)結合、分層次完成多任務(wù)教學(xué)，滿(mǎn)足了學(xué)生在學(xué)中做，在做中學(xué)，極大的培養了學(xué)生的職業(yè)能力。

目前，該實(shí)訓臺增加了 15 個(gè)以上綜合型、設計型、創(chuàng )新型實(shí)訓項目，這些項目都可以由學(xué)生自主在實(shí)訓臺上完成，同時(shí)學(xué)生還可以根據自己對知識的掌握程度，完成難易適中的操作，完全符合實(shí)際工程項目的演練。

主要項目有 ：（1）西門(mén)子 WinCC 組態(tài)軟件的 MCGS 工業(yè)組態(tài)軟件運行操作；（2）基于組態(tài)的走馬燈控制系統；（3）基于組態(tài)的機器手控制系統；（4）電機轉速監控控制系統；（5）電梯轎廂開(kāi)關(guān)門(mén)變頻監控控制系統設計 ；（6）交通燈實(shí)時(shí)監控系統；（7）恒壓供水系統控制系統；（8）啤酒灌裝生產(chǎn)線(xiàn)變頻控制系統 ；（9）鍋爐鼓風(fēng)機變頻控制系統 ；（10）PLC 與變送器聯(lián)機的離心機控制系統 ；（11）料車(chē)卷?yè)P機調速控制系統；（12）工業(yè)洗衣機變頻控制系統；（13）自動(dòng)立體庫的監控系統；（14）加料傳送帶控制監控系統；（15）新能源汽車(chē)配件檢測監控系統。

 

6 結束語(yǔ)

目前變送器實(shí)訓臺升級改造已完成，并且已投入使用，本學(xué)期機電 17-1、機電 17-2 和智能控制 17-1 班級《工業(yè)組態(tài)與現場(chǎng)總線(xiàn)》課程已經(jīng)在該實(shí)訓室實(shí)施，升級改造后的實(shí)訓室不僅為學(xué)生提供了技術(shù)應用創(chuàng )新的實(shí)踐平臺，而且滿(mǎn)足了不同教學(xué)對象的差異化學(xué)習需求。教師可根據教學(xué)對象的學(xué)情設計難易程度不同的實(shí)訓教學(xué)項目，#大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣和創(chuàng )新思維，該實(shí)訓室鍛煉了學(xué)生的硬件接線(xiàn)能力，學(xué)生對觸摸屏軟件的應用能力的有效提高能夠滿(mǎn)足學(xué)生實(shí)踐教學(xué)和實(shí)訓教學(xué)的需要，教師和學(xué)生反饋效果良好。實(shí)訓臺的升級改造不僅僅是設備儀器的更新?lián)Q代，還應進(jìn)行與之相關(guān)的教學(xué)配套建設，如開(kāi)發(fā)建設實(shí)訓教學(xué)資源（微課、教學(xué)視頻、實(shí)訓指導書(shū)等），構建合理的實(shí)訓教學(xué)管理制度，探索切實(shí)有效的教學(xué)模式，把實(shí)訓室建成能夠服務(wù)地方經(jīng)濟的重要基地。