本文作者：金鑫 周明 單位：江蘇師范大學 江蘇省電工電子實驗教學示范中心

實驗內容研究

采用觸摸屏作為數字給定，通過PLC及D/A模塊送模擬量給變頻器，由變頻器驅動三相異步電動機，構建一交流開環調速系統；在上述開環調速系統基礎上加入直流測速發電機結合A/D模塊構成一交流閉環調速系統，采用數字PID控制實現閉環調速。

教學方法研究

以系統的觀點，引導啟發式教學。從實驗內容的展開情況可以看出，整個訓練過程是以一個實際系統為載體，由淺入深、循序漸進的過程。首先，以最基本的三相異步電機正、反轉和星三角啟動等簡單系統，練習PLC基本指令的使用及主回路和控制回路的設計和接線。在此基礎上聯系現場情況，啟發學生采用按鈕、開關和指示燈等主令和顯示電器也可以用觸摸屏來實現，然后引導學生學習觸摸屏的軟件開發和硬件通信。然后，在上述電氣控制系統的基礎上自然過渡到調速系統，并通過調速方法的比較引入目前應用較為廣泛的變頻調速，進而引導學生如何使用變頻器，常規變頻器的輸入多為模擬量，如果用PLC控制，學生自然想到需要采用D/A模塊。

再聯系觸摸屏的使用，學生就有能力設計一個采用觸摸屏給定數字轉速再通過PLC及D/A模塊控制變頻器的開環調速系統。再通過改變系統負載大小，觀察開環情況下電機轉速的變化，引導出對閉環系統的需求，那么速度反饋環節采用測速發電機是模擬量輸出，學生在掌握了D/A模塊的基礎上很快就能掌握A/D模塊的使用。這樣學生就逐漸掌握了如何構建交流閉環調速系統的實際方法。以理論指導實踐，以實踐驗證理論，側重實踐能力培養。截止到PLC實訓之初，學生已經對電氣工程及自動化專業的理論知識部分有了一定的認識，但尚未和現場實際情況建立起必要的條件反射，比如學生雖然大部分學過三相電動機正、反轉，也都做過實驗，而且在PLC控制時也看見輸出繼電器動作，但電機真正要運行，主電路是必不可少的，所以學生需要補充工廠電氣的相關知識和技術，親自動手將三相交流電經過熔斷器、接觸器主觸點、熱繼電器送入三相電動機。

在構建開環系統之前，學生需要復習電力電子技術及電機學等理論，然后才能具體實現異步電動機的變頻調速。再隨著開環系統負載的變化，開環機械特性的缺點又顯現出來，這就用到了自動控制原理，指導學生構建閉環調速系統，再加上同樣的負載，比較開環和閉環的輸出變化情況。學生也可以通過改變PID參數觀察系統穩定性、快速性和準確性的變化規律。這樣學生就掌握了改善交流調速系統性能的調試方法。

教學實踐及效果

本PLC實驗教學平臺，目前已經在我校電氣工程及自動化專業的實踐環節中開展了三年，所搭建的教學平臺和電力拖動控制系統課程進行組合已經被評為校級精品課程，并被批準為省級精品課程重點建設項目。已經有相當一部分學生經過訓練，在理論聯系實際的能力和動手能力上有了顯著的提高，并在求職過程中表現出色，先后有幾十個學生被多家國內知名企業錄用，而且從單位反饋的信息來看，學生的理論知識和專業技能都有著很強的競爭力。徐州人力資源和社會保障局也組織業內專家對此平臺進行了評估和鑒定，專家對此實訓平臺給予了充分的認可，并批準為國家三級PLC系統設計師考核平臺。綜上所述，本文介紹了以PLC為自動控制系統控制器，從系統的角度入手進行PLC實驗的方法，方法注重理論和實踐的聯系，將PLC知識融入自動控制系統，使學生在進行一門課程實驗的同時綜合運用了多門專業課程。目前準備繼續擴大系統的容量，將計算機網絡技術、現場總線技術及組態軟件等課程內容進一步集成一個完整的自動化課程實訓內容，為學生打造一個更為綜合的動手能力訓練平臺，提高學生運用所學理論知識分析、解決實際問題的能力。