前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的电气专业论文主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
近几年,随着我国经济的快速发展、高科技技术的浸透,电气专业的基础知识以及专业知识结构发生了很大变化,多学科融合、国外先进技术、计算机控制系统和PLC的广泛应用使我们压力倍增,对相关技术工人的需求与日俱增。学生毕业后,不仅需要教育部颁发的学历证明,还要有劳动部颁发的电工证。但是传统的教学方式下培养出的学生,会出现学生理论精通,但实际技能缺失的情况,不能适应未来社会产业结构和就业市场变化的需要。大批电气应用型人才的短缺,对职业技术教育提出更高要求(学生不仅具有扎实的理论基础,还要具备一定的专业技能),高职院校必须适应社会发展的需要,以市场经济对人才的需求的变化为导向,不仅要培养学生的基本知识技能,还要培养学生从事电气自动控制系统、工业或工矿电气控制设备的安装、调试、维护、技术管理等实际工作能力。教学体系改革是培养实用技术的应用型专门人才的根本途径,只有改变传统电气专业的培养方式,优化课程体系,分层教学,才能使学生适应未来就业市场和产业结构的变化。高职院校电气专业注重培养该领域内的设计制造、科技研究、设备管理和销售等方面的应用型人才。高职院校电气专业的教学方式、培养模式、课程体系改革可以推动高职院校电气专业课程改革的研究,解决长期以来高职教学内容难以摆脱传统教育的枷锁、学生的实际水平不能满足要求等问题;加强高职教育中双证书教育模式的推行,把职业认证与专业课程相结合,课程内容与职业标准相结合,教学过程与生产过程相结合,把教育和就业联系在一起,个人和联系在一起;构建系统化的课程体系,促进高职院校教学内容改革,推动教学质量的提高;院校与企业合作开发课程,建立新的课程标准,加强职业教育培训,规范教学基本要求,提高课程教学质量;对构建有中国特色的高职业教育体系起到引导作用。总之,课程的选择及培养方式将直接影响培养目标的实现,电气专业课程体系改革势在必行。
二、因材施教及分层教学
1科学分层
对于成绩优异、能力较强的优等生,要在夯实专业基础知识的基础上,加强对其实践动手能力的开发与培养和理论探究方面的引导,完善他们对于电气学科的理解,使他们最终朝着综合型人才方向发展,成为社会建设的主干力量;理论水平较弱,操作能力强中等生,教师要监督他们的课堂理论学习,在课堂上重点提问这类学生。相反,对理论学习比较擅长,实践方面较薄弱的学生,教师应采取有效的引导,多组织实践活动,为学生提供操作机会,通过重点培养提高中等生的实践水平;学困生一般对学习没有兴趣、没有自信,对于这部分学生,教师首先要对他们进行思想教育,让学生对学习有正确的认识,即从电气方面的基础知识入手,让学生掌握其中的基础的理论与技能性知识。为了能让学困生积极探究、主动学习,实现积极教育,教师平时多鼓励性学生,让学生有学习的自信。
2制订科学的教学计划
分层教学的主要环节就是制订教学计划,培养目标的多元化与分层教学紧密相连。根据教学大纲,制订出合理的教学计划,争取实现学生的多元化培养。
3分层备课,分类指导
在教学过程中,要参照教学大纲和教学计划备课,对教学目标进行分层,区别基本要求和较高要求,设计分层教学的过程,落实分层教学目标;在因人而异、因材施教的教学原则基础上,根据学生层次的差异采取不同方法进行有效的帮助和指导,把握好授课的起点,做好知识衔接过程,让不同层次学生都能学习,都会学习;也可以成立课外学习小组,加强对不同层次学生的引导,尤其照顾好学困生,促进学生由学困生向学优生的转化,整体提高学生素质,使学生特长得以发挥。
4制定不同教学目标
对准备深造的学生,依据升学考试制度和考试大纲,加强语数外等文化基础课的学习;准备就业的学生,教师需要加强职业技能训练。针对不同的教学目标、教学方法、考试标准,教师要为学生的发展创造尽可能多的条件,让学生能明确自己的发展方向,对自己作出客观认识。
5动态管理
为了保证学生最佳发展,学生层次确定好后,不能让学生一直停留在一个层次上,因为部分学生对自己的学习能力的把握不准确。学校可通过适时调整,允许学生根据实际情况在合适的阶段重新定位,最终让学生选择最适合自己的学习方法。
三、课程改革的探讨
1明确课程改革的目标
电气专业高职教育培以社会需求为依据确定培养目标,使课程内容符合社会的发展,结合生产,满足经济发展需要;培养出的学生要具备熟练的职业技能、认真的工作态度、创新精神、扎实的专业知识,是面向生产建设和管理服务第一线的应用型人才;提高学生的学习兴趣、教学效率适应社会发展和就业市场的需要;高职院校的学生要掌握专业知识操作技能,在获取学历证书的同时拿到一个或多个职业资格证书。
2建设专业核心课程,构建模块化课程体系
打破传统课程模式,转变为以项目为主体建设专业核心课程,学生在完成项目的同时,相关理论知识和职业能力也得以加强。应对现有的电气专业课程结构进行梳理,重新调整专业课程的结构,依据职业技能来确定课程内容,即根据课程内容改革的需要将核心课程体系划分为基本素质、基本能力、核心能力三大模块。校方和企业共同确立电气专业专门化方向,开发相应岗位的模块课程,课程内容突出对学生职业能力的训练,理论知识结合职业资格证书的要求,围绕工作需要进行。例如电气核心课程“可编程逻辑控制器控制技术”的教学过程中,可以以恒压供水系统为教学载体,将控制对象分为九个学习模块。
3确定课程改革的后的教学内容
高职院校电气专业课程设置必须从岗位需求出发,要以工作任务为引领;通过课程实现以就业为导向的培养目标,课程结构要求更注重应用实践以及创新能力的培养,要同时满足教育发展规律和职业教育的特征;从岗位需求出发,培养理论知识和实践能力相结合的应用型人才。例如,在必修课设置实用性强的课程,强化学以致用的思想,如电气CAD、电机与拖动、PLC及应用、单片机原理及应用等课程。
4师资力量的建设
教师要改变传统的教学观念,重视实践,联系实际,保证教学向健康的建设方向发展,了解当前社会对电气专业的需求,根据需求重新结合电气专业的教学内容进行优化,理论联系实际。为提高学校的师资力量,加强专业师资队伍的发展,可以重点引进电气专业知识扎实且精通实际操作的人才,并鼓励在职教师进修;引进企业高级技术人才,对其进行教学培训。
5考核方式的改革
电气专业可以制定理论与实践成绩考核表,教师依据理论、实验和实习考核细则,评定出学生综合成绩。理论考核注重过程考核,将平时、其中、期末综合考核三个阶段相结合,考虑课后作业、课堂表现、出勤情况等因素,考核会从知识能力和态度两个方面进行评定,并按一定权重计入课业考核成绩;实践考核以实训成果、报告质量、设备操作按一定比例相加计算。考核工种有电工和无线电装接工,学生可以根据喜好和自身实际选择1~2个工种进行职业技能鉴定考核。职业技能鉴定考核通过国家职业技能鉴定计为满分,未通过或者不参加的不计分。
四、结语
1.1授课理论性较强授课理论性强不利于培养理论联系实际的科学观点,不利于提升学生对专业的学习兴趣。为保证控制理论的完整性和透彻性,若教师在授课过程中把过多时间和精力集中于原理讲解和公式推导上,就很难有充分的时间将理论知识与系统应用实例相结合,造成很多学生误认为该课程是一门应用数学课程,容易产生畏难心理。另外,定单班的学生面临毕业即就业,没有升学再深造的压力,他们所关心的是所学知识是否会用到将来的工作岗位中。因此,课堂上讲授过多或过深的理论知识不利于提升学生对专业的学习兴趣。
1.2缺少煤矿电气背景的相关实例通过与工作后的毕业生交流,发现有一条信息非常突出:大部分毕业生很难将自动控制原理中所学的分析与设计方法应用到工程实践中。这主要是因为所学课程大部分实例与学生所学专业相关性不强,多数学生对案例中涉及的专业背景不熟悉,导致学生对学习课程的必要性、重要性和实用性认识模糊,学习兴趣不高,学习“自动控制原理”死搬硬套,应付考试的现象严重,缺少灵活运用和开拓创新的思路。上述这些问题直接弱化了“自动控制原理”作为专业基础课程的作用。
2“自动控制原理”授课内容调整
为顺应煤炭电气化发展需求和人才培养定位,突出煤矿电气特色教学目标,从课程教学内容、教学实例等方面进行研究和探索,对课程的基础理论与实践教学进行优化。
2.1优化授课的内容体系、深度和广度研究各章节基本内容的联系,调整课程授课体系,以系统建模、分析和综合设计为主,突出煤炭行业背景,注重基础知识的灵活运用。“自动控制原理”在传统教学上一直沿用自动化专业的授课体系,造成“自动化类”和“非自动化类”的界限模糊。对于定单班该课程学时数少的情况,若按“自动化类”体系授课,只能加大课时信息量,造成学生对教学内容难以及时有效消化,影响教学效果。研究如何在有限学时内让学生熟练掌握控制原理的基本理论,并突出煤炭电气工程实践能力培养,成为构建定单班授课体系的关键。参照培养定位,结合后续的相关控制理论的专业课程,从课程体系出发,以系统建模、系统分析和综合设计为主线,调整授课知识点深度和广度。如在讲述建立数学模型基本内容时,应选取有一定煤矿工程背景的系统,给模型赋予形象的物理意义,使学生正确理解实际模型与抽象模型的区别与联系,并从不同的角度对系统进行建模,加深对实际系统建模的理解。系统分析方法是控制系统综合设计的基础,这部分内容主要包括时域分析法、根轨迹法、频域响应法,这些是控制理论教学的重点,应保留原有知识点的深度。抓住采用时域分析法、根轨迹法和频域响应法分析系统的稳定性、快速性和准确性的特点,加深学生对不同方法的理解,这是系统分析的关键。对于离散系统、非线性系统和现代控制理论,由于培养计划中后续课程相关性较小,可以降低这部分知识的深度和广度。
2.2增加煤炭电气控制系统实例系统设计对培养学生的分析、综合能力及创新能力十分重要,也是教学的难点。在授课过程中,要注意研究与选取煤矿电气工程中的典型范例,如矿井提升机控制系统、掘进机控制系统、通风机控制系统以及排水设备控制系统等,突出煤炭行业背景,从实例分析中去了解系统的结构特征、工作原理和设计要求。生动的工程实例可大大激发学生的学习兴趣,引导学生感受控制理论的魅力,深刻理解“学以致用”的意义,使学生对课程的学习达到知识和能力的双重提升。
3实施案例
矿井提升机调速系统要求平滑调速且调速精度较高。提升机电气传动系统的加、减速过程要平稳(无超调)。控制系统应保证在额定速度时有±1%的精度。
3.1准确性分析假设提升系统采用恒速控制,选单位阶跃函数作为典型的外作用。由一阶系统分析方法可知,一阶系统完全可以跟随阶跃信号,且稳态误差为零,所以提升系统±1%的控制精度是可以保证的。
4结语
虽然与教师的教学能力和自身的素质有关,但更为重要的是目前中等职业学校电气专业的人才培养模式落后,已不适应目前电气行业的社会需求,由于人才培养模式的落后,导致课程体系的落后,特别是专业核心课程结构和教学模式不适合现代职业能力的培养要求。为此,从中等职业教育出发,把电气专业“阶梯式”人才培养模式探究与实践作为一个课题,目的是通过研究创新电气专业人才培养模式,将“阶梯式”培养模式用于实践中,改进理论教学和实践教学模式,推广一体化教学和项目教学,并为中等职业学校电气专业撰写数套实用的校本教材,具有很深的现实意义。确立适应社会人才需求的“阶梯式”专业人才培养模式,将社会的需求与学生的学习需求有机统一,激发学生的学习积极性,使学生掌握电气行业相关知识技能;主干学科编撰以职业岗位能力培养为核心的校本教材,提高学生的专业技能与从业能力;采用一体化教学模式,强化学生技能操作,加大学生实习力度,让学生通过探索操作,将理论知识灵活运用,提高学生的自主性与创新能力。
二、成果
1.形成了电气专业“阶梯式”的人才培养模式对接产业(行业),参照职业岗位要求,制定了0.5+1+0.5+1的“阶梯式”人才培养模式,充分利用企业教学资源和网络资源,创新教学和学习方式,实行分学期、阶梯式的教学组织形式,将学校的教学活动与企业的生产过程进行紧密结合,从基础知识和技能开始,逐步实现了从生手到硬手,再到高手的过程。创新了人才培养评价方式,形成学校、行业部门、用人单位等共同参与评价的多主体评价模式。
2.校本教材的开发校本教材开发、研究,要坚持以人为本,强化“以就业为导向、以服务为宗旨,以职业能力为本位、以职业实践为主线”的职业理念,校本教材的开发体现了“阶梯式”,结合电工职业标准,开发初级工教材、中级工教材和高级工教材,合理整合了专业课程,形成了模块化的组合课程,增强了专业课程教材的实用性和适应性,实现培养目标与社会对人才要求的对接。
3.“阶梯式”实习计划及考核标准实现就业学生与企业对接的“零距离”接轨,就必须加大学生的实习力度,提高学生的专业技能,为此制订“阶梯式”实习计划和考核标准。实习项目由易到难,从初级到中级逐渐提高难度。技能考核标准实现“周过关、月过关、学期过关、学年过关”。我们正在实施与完善中,而且初见成效,学生反映较好。
4.教学模式和教学方法为了实现人才培养的目标,教师要不断更新自己的知识水平,还要寻求一种新的更适合学生学习与提高的教学模式,能够学为所用。要进行探索和改革,将一体化教学、项目教学模式,贯穿于整个教学活动中。将教材内容与实践需求结合起来,形成技能导向,模拟现实,突出实用,恰当地运用到平时的教学中,能促进学生综合素质的提高,为日后学生走上工作岗位,奠定坚实的基础。
三、结语
1.优化教材为了便于学生对电能生产、输送、分配和消费的过程有清晰全面的了解,本书由电力系统的组成开始,详细地介绍了电能的生产过程、电力系统负荷的分类及相关计算;对一次设备及主接线进行细致地讲解,详细阐述了输电线路及变压器的参数计算及等值电路,重点针对开式电力网及闭式电力网的电压和功率分布计算进行了论述,并介绍了电力系统的频率调整及电压调整;在对电力系统的短路故障分析中,针对网络的复杂性介绍了网络的等值变换和简化,就无限大容量系统及有限容量系统进行了三相短路分析,对不对称短路电流计算进行了阐述,在这部分内容中尤其注重与工程实际的结合,列举了多个实例进行计算;系统地介绍了电气设备的发热和电动力、电气设备选择的一般条件及常用电气设备的选择;针对发电厂和变电所的二次系统,介绍了断路器控制回路、信号回路及继电保护,重点对线路电流保护进行了讲解,并举例进行整定计算;最后对接地与防雷进行了详细地论述。
2.注重特色本教材在对电力系统的基本概念、电能的产生及电力系统负荷进行介绍的基础上,首先讲解发电厂和变电所的一次系统,其中着重讲解一次设备及主接线的基本形式,然后讲解系统的稳态分析、短路故障的短路电流分析及计算。由于有了前面的相关分析及计算,接着进行电气设备的选择及发电厂和变电所的二次系统地讲解,最后进行接地与防雷的讲解。有效地避免了以往学生在学习中由于章节安排的内容不连贯性而感到杂而乱的问题,使学生在后续的学习中能够对课程有不断加深及全面的了解和掌握。对基础内容进行优化和整合,突出电力系统的基本理论知识和基本计算方法。如在“电力系统稳态分析”中,以往学生感觉掌握起来有难度。针对潮流计算,本教材在对重点输电线路及变压器的参数及等效电路进行讲解的基础上,就开式电力网的电压和功率分布的经典算法进行讲解,举出典型例题,使学生在学习中能够明确算法,清楚要掌握的重点内容。力求理论知识与工程设计紧密联系,教材内容注重电力工程技术的实际应用,通过典型例题,介绍电力工程计算的基本方法,附录中给出了工程设计常用的一些技术数据,方便学生学习,使学生通过本课程的学习,掌握电力工程的相关概念、理论及应用,提高解决工程实际问题的能力。
二、深化教学改革
随着电气专业人才的需求不断地扩大,对电气专业人才的工程能力、创新能力提出了更高要求。为适应社会对电气专业人才的需求,我国高等院校对学生工程能力的培养已日渐重视。为加强对学生工程实践能力的培养,针对“电力工程”课程教学中存在的问题,以培养学生的综合能力为目标,将学生所学理论知识转换为工程实际能力,为此对工程能力的培养进行了探讨及研究。
1.精化授课内容,进行启发式教学由于“电力工程”课程内容涉及面较广,对教学的组织要求较高,因此授课时应注意与基础课和其他专业课程的衔接与配合,着重讲清基本原理,减少繁琐的理论推导。在基本概念的阐述中,采用比较容易接受的方法,进行讨论和说明,力求做到严格、简明、清晰。针对重要、有难度的章节要进行细致的讲解,而对于学生容易理解的内容,根据学生课堂反映和表现,适当增减内容,灵活调整,使学生获得充足、有效的课堂时间。改变传统教学中“老师讲,学生听”的教学方式,采用启发式教学。点明教材中的重点和难点内容,讲清关键问题,注意启发、诱导、激发学生思维,活跃课堂气氛,可采用提问、介绍一些实例等方式。如在讲解“雷与防雷”中,通过列举一些实际的雷电事故,启发学生对雷电的进一步认识,调动学生学习的积极性,让学生参与防雷的讨论中,使学生不仅感到雷害的危险性,而且自觉地激发学生获得相关知识的渴望。
2.加强实例讲解,扩充新知识在课堂上讲解工程实际问题,能够激发工科类学生的积极思维。通过课堂上多给学生讲解实际工程中的例子,能够使学生对所学的课程有更深的认识,进而培养学生的实际观察能力和创造性思维能力;针对学生看到繁琐的数学推导会产畏惧感这一问题,注重问题思路分析,重点强调结论与方法,公式推导详略得当,把重点放在公式的应用上,将一些实例作为例题讲解,归纳这类问题的解题方法。在有限的学时内,为了使学生了解电力系统发展前沿的有关知识,在相应教学环节中应穿插能够反映电力系统的新知识、新技术及新方法等教学内容。对于教材中所没有提到的新知识、新技术、新设备及学科前沿问题,则适当补充,达到开阔学生的视野,丰富学生知识的目的。充分利用多媒体,让学生对所涉及到的知识应用有立体化的认识,使教学效果得到进一步提高。
三、培养实践能力
1.培养学生创新性的思维方法,自主学习的能力在教学中,应把教师的相关科研课题引入教学中,让学生深刻理解理论知识与实际应用的有机结合,这样不仅提高课程教学质量,而且能够使学生清楚社会需求。注意在课后给学生提出一些现实中需要解决的问题,让学生积极地思考,查阅相关资料,丰富自己的学科知识,在学生积极地思考和开拓思维的同时,能够使学生的学习自觉性大幅度提升,进而提高学生自主学习的能力,有利于适应当前人才市场对学生的要求,提高学生的工作竞争力。科技活动对提高学生的学习兴趣、激发学生的思维、培养学生的创新意识具有很好的作用,鼓励学生参与科技活动,从而提升学生的学习兴趣,提高学生知识创造和终身学习的能力。这样不仅能够提高学生素质、实践能力和创新能力,而且在更大程度上满足个性化培养的需求。
2.注重实践环节,进一步提高学生工程能力为加强学生工程实践能力的培养,应强化教学过程中的实践环节。实践教学是高等学校教育体制中必不可少的教学环节,它与理论教学环节的有机衔接至关重要。尤其在生产实习中,实习环节使学生有机会站在工程实际的角度来审视所学内容。由于在课程安排上,本课程结束后,学生就进入生产实习,在这个环节中,一方面使学生加深对课堂所学知识的理解,对常用的电气设备的结构、工作原理、接线方式等有更深的认识;另一方面使学生增进对电力系统的全面了解,为以后的工作打下坚实基础。充分利用实习环节,采用布置相应企业实际问题,让学生带着问题参与实习,增强了学生的感性认识,提高了实习效果。让学生与工人师傅们多交流,对常用的设备不仅仅有直观认识,而且清楚它的实际使用,掌握对部分故障事件的处理方法。鼓励学生针对实际问题,大量查阅相关设计手册和资料,针对实习地的具体设备结构及使用情况,结合所学习到的专业知识,提出对应的改进方法,使学生能够将所学到的理论知识和生产实践有机结合起来,从而不仅进一步增强学生对专业知识的综合运用,而且能够进一步提高学生的实践能力及创新能力。
四、结束语
前言
可编程序控制器(PLC)是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计,它采用了可编程序的存储器是将逻辑运算、顺序控制时序、计数以及算术运算等控制程序 ,用一串指令形式存放到存储器中,然后根据存储的控制内容,经过模拟、数字等输入输出部件,对生产设备与生产过程进行控制的装置。随着大规模集成电路的发展,可编程序控制器得到了迅速发展,并广泛应用于各种领域中,以满足现代化大生产的高效、高可靠性、高难度的自动化要求。
现代机器向着高速度高效率高精度方向的发展,对机器制造业也提出了新的要求:机器零件的精度越来越高。同时,结构也日趋复杂,特别是箱体零件具有孔系多的特点,它的加工除了本身又尺寸精度的要求外,还有形状精度和孔系之间相对位置精度的要求。
镗床主要用于加工精确的孔和各孔间的距离要求较为精确的零件。目前国内使用镗床90%都是使用继电器-接触器传统的控制方式,这种方式使机械震动噪声大,接线复杂,维修工作量大。
孔加工一般可在钻床、车床、镗床、拉床、内圆磨床上进行,有些工件也在镗床上加工。镗床加工的特点是:主运动由刀具作旋转来完成,而进给运动是由主轴或工作台的移动来达到,并且可以通过镗床工作台的三个方向移动,很方便、准确地调整切削刀具与工件的相对位置。因此在镗床上进行钻孔、铰孔和镗孔也是一种重要的加工方法。
本书选用日本三菱公司生产的FX2N—48MR PLC可编程序控制器对T68卧式镗床的电器控制进行设计。在编写过程中得到了许多同学们和老师的帮助和大力支持,并提出了许多宝贵意见和建议,在此向他们表示衷心的感谢。由于时间仓促,加上编写经验不足,书中还难免有存在缺点和错误,在此恳切的希望指导教师提出批评和指正,以便进一步修改和完善。
目录
第一章 可编程序控制器的介绍----------------------5 1-1 可编程序控制器的概述------------------5 1-3 PLC的工作过程-------------------------9
1-4 PLC的主要技术指标---------------------9
第二章 T68型卧式镗床的电气控制线路分析
一、主要结构和运动形式----------------------11
二、电力拖动方式及电气控制要求--------------11
三、T68型镗床的电气控制线路分析------------12
第三章 T68卧式镗床的PLC控制
一. 梯形图编程语言--------------------------20
二. 助记符语言------------------------------21
三. PLC对T68卧式镗床梯形图的绘制----------21
四. PLC状态表------------------------------22
五. 汇编语言--------------------------------25
元件明细表----------------------------------------28
总结 --------------------------------------29
毕业设计任务书(四)
指导教师:田林红
一、设计题目用PLC对专用镗孔机床的电气控制设计(二)
二、设计的目的
1)掌握镗孔机床加工动作流程。
2)掌握机床电气控制元件的选择与计算方法。
3)掌握PLC选择与应用。
三、设计要求
一台机床用于零件的镗孔与铰孔两种工序加工,进给速度分为快进和一次和二次工进,进给采用液压控制。主轴采用1500W电机,液压系统是1000W电机。设计要求
1)主轴双向运转,停车采用反向制动。
2)主轴加工采用两地控制,必须液压泵电动机才能启动主轴电动机。
3)有工作状态指示及照明。
4)有必要的电气保护和联锁。
四、完成的任务
要求说明详细,字迹工整,原理正确,元件选择有理。图纸规范,图形清晰,符号标准,线条均匀。
(1)设计与绘制电气控制原理图,元件安装布置图、接线图。
(2)毕业设计说明书(8000以上)
1)设计题目
2)控制原理说明设计方案论证
3)主要器件选择依据与计算
4)设计总结及改进意见
5)主要参考资料
第一章 可编程序控制器的介绍
1.1 可编程序控制器的概述
可编程序控制器(Programmable Logical Controller,简称PLC)是在继电器控制和计算机控制的基础上,以微机处理器为核心,引入微电子技术、自动控制技术而形成的一代新型工业控制装置。可编程序控制器在系统结构、硬件组成、软件结构、输入/输出(I/O)接口以及用户界面等方面都有独特性。目前,可编程序控制器不仅具有继电器控制系统所能完成的逻辑运算、定时、记数等控制功能,同时还可以进行数据处理、模拟量控制、过程控制、通信联网等功能。
. 图2 PLC控制系统的基本结构框图 1.2.1. 可编程控制器的基本结构
世界各国生产的可编程控制器外观各异,但作为工业控制计算机,其硬件结构大体相同,主要由中央处理器、存储器
、I/O接口、电源及编程设备几大部分构成。PLC的硬件结构框图2-1所示
1.中央处理器(CPU) 2.存储器
存储器是可编程控制器的存放系统程序、用户程序及运算数据的单元。和一般计算机一样,可编程控制器的存储器有只读存储器(ROM)和随机读/写存储器(RAM)两大类。只读存储器是用来保存那些需永久保存的程序的存储器,即使机器掉电后其保存的数据也不会丢失,一般为掩膜只读存储器和可编程电擦写只读存储器。只读存储器用来存放系统程序。随机读/写存储器的特点是写入与擦除都很容易,但在掉电情况下存储的数据就会丢失,一般用来存放用户程序及系统运行中产生的临时数据。
3.输入/输出接口
输入/输出接口是可编程控制器和工业控制现场各类信号连接的部分。输入口是用来接受生产过程的各种参数。输出口是用来送出可编程控制器运算后得出的控制信号,并通过机外的执行机构完成工业现场的各类控制。主要有以下几中:
⑴ 开关量输入接口。
(2)开关量输出接口。
(3)模拟量输入接口。
(4)模拟量输出接口。
(5)智能输入/输出接口。
4.电源
可编程控制器的电源包括可编程控制器各工作单元供电的开关电源及为掉电保护电路供电的后备电源,后者一般为电池。
5.外部设备
(1) 编程器。可编程控制器的特点是它的程序是可变更的,能方便的加载程序,也可方便地修改程序,因此编程设备就成了可编程控制器工作中不可缺少的部分。可编程控制器的编程设备一般有两类,一类专用编程器,有手持的,也有台式的,还有的可编程控制器机身上自带编程器,其中手持式的编程器携带方便适合工业控制现场应用;另一类是个人计算机,在个人计算机上运行可编程控制器相关的编程软件即可完成编程任务,借助软件编程比较容易,一般是编好了以后再下载到可编程控制器中去。
(2)其他外部设备。PLC还可能配设其他一些外部设备。
①盒式磁带机,用以记录程序或信息。
②打印机,用以打印程序或制表。
③EPROM写入机,用以将程序写入用户EPROM中。
④高分辨率大屏幕彩色图形监控系统,用以显示或 监视有关部分的运行状态。 与普通微机类似,PLC也是由硬件和软件两大部分组成的。在软件的控制下,PLC才能正常地工作。软件分为系统软件和应用软件两部分。
PLC的基本工作如下:
(1)输入现场信息:在系统软件的控制下,顺次扫描各输入点的状态;
(2)执行程序:顺次扫描用户程序中的各条指令,根据输入状态和指令内容进行逻辑运算:
(3)输出控制信号:根据逻辑运算的结果,输出状态寄存器向各输出点并行发出相应的控制信号,实现所要求的逻辑控制功能。
上述过程执行完后,又重新开始,反复地执行。每执行一遍所需的时间称为扫描周期。PLC的扫描周期通常为几十毫秒。
PLC就这样不断反复循环,实现对机器的连续控制,直到接收到停机命令,或因停电、出现故障等才停止工作。
1-3、PLC的工作过程
图4 PLC的工作过程
1.4 PLC的主要技术指标
1. I/O(输入/输出)点数
如前所述,输入/输出点数是PLC组成控制系统时所能接入的输入/输出信号的最大数量,表示PLC组成系统时可能的最大规模。这里有个问题要注意,在总的点数中,输入点与输出点总是按一定比例设置的,往往是输入点数大于输出点数,且输入和输出点数不相互代替。
2.应用程序的存储容量 3.扫描速度 另外,可编程控制器的可扩展性、可靠性、易操作性及经济性等 指标也是用户关心的问题。
第二章 T68型卧式镗床的电气控制线路分析
一、主要结构和运动形式
镗床的床身是一个整体铸件,在它的一端固定有前立柱,在前立柱的垂直导轨上又安装有镗头架,镗头架可沿垂直导轨上下移动。在镗头架里集中里装有主轴、变速箱、进给箱和操纵机构等部件。切削刀具一般安装在镗轴前端的锥形孔里,或安装在花盘的刀具溜板上。在切削过程中,镗轴一面旋转,一面沿轴向作进给运动,而花盘只能旋转,装在他上面的刀具溜板可作垂直主轴轴线方向的径向进给运动,镗轴和花盘轴分别通过各自的传动链传动,可以独立转动。后立柱位于镗床床身的另一端 ,后立柱上的尾座用来支撑装夹在镗轴上的镗杆末端,它与镗头架同时升降,两者的轴线始终在同一水平直线上。根据镗杆的长短,可通过后立柱沿床身水平导轨的移动来调整前、后立柱之间的距离。
有以上分析可知,T68型卧式镗床运动形式为:
(1)主运动 镗轴和花盘的旋转运动
(2)进给运动 镗轴是轴向进给、花盘上刀具的径向进给、镗头架的垂直进给、工作台的横向和纵向进给。
(3)辅助运动 工作台的回转、后立柱的轴向水平移动、尾座的垂直移动及各部分的快速移动。
二、电力拖动方式及电气控制要求 T68型卧式镗床的电气控制要求如下:
(1)为了扩大调速范围和简化机床的传动装置,本机采用机电联合调速,使用双速笼型异步电动机M1作为主拖动电动机,其绕组接法为/YY。
(2)主轴或进给变速时,为了便于齿轮之间的啮合,要有变速冲动。
(3)为了适应调整的需要,要求主轴电动机能够进行正、反向旋转及点动操作
(4)为了快速准确地停车,要求主轴电动机具有制动过程,本机床采用反接制动方式。
(5)快速移动电动机M2应能进行正、反转及点动操作。
(6)工作台或镗头架的自动进给与主轴或花盘刀架的自动进给不能同时进行,两者之间应有连锁保护。
三、T68型镗床的电气控制线路分析
T68镗床的电气控制原理图如下图所示。
(一)主电路分析 快速电动机M2由接触器KM6和KM7控制其正、反转,用熔断器FU2作其短路保护。
(二)控制电路分析
1.主轴电动机M1的正、反转起动控制 当要求主轴低速运行时,将速度选择手柄置于低速挡,此时与速度选择手柄有关联的行程开关SQ不受压,SQ触头断开。若使主轴电动机M1正向运行,可按下正转起动按钮SB2,此时,中间继电器KA1通电并自锁,KA1常开触头闭合,使接触器KM3通电,短接电阻R,KA1常开触头闭合,使得接触器KM1,KM4相继通电。主轴电动机M1在接法下全压起动并运行(低速)。此时,KA1,KM1,KM3,KM4通电。 KM4线圈的通电电流线路为:1FU3(1-2)2FR(2-3)常闭触点3SQ5(3-4)常闭触点4KM1(4-14)常开触点14KT(14-23)常闭触点23KM5(23-24)常闭触点24KM4线圈PE。 若要求主轴高速运行时。将速度选择手柄置于高速挡,此时行程开关SQ压下,使SQ触头(12-13)闭合。这样,在接触器KM3通电的同时,时间继电器KT也通电。于是,主轴电动机M1在低速挡起动并经过一段延时后,时间继电器通电延时时常闭触头KT(14-23)断开,通电延时闭合触头KT(14-21)闭合,分别使接触器KM4断电,接触器KM5、KM8通电。从而使主轴电动机M1由低速接法自动切换成高速YY接法。构成了双速电动机按低速挡起动再自动切换成高速挡运行的自动控制环节。正向高速运行时,KT,KA1,KM1,KM3,KM5,KM8通电。KM5,KM8线圈的通电电流通路为: 2.主轴电动机的点动控制 正转点动时,按SB4,KM1,KM4接通,接触器KM1线圈的通电电流通路为:1FU3(1-2)2FR(2-3)常闭触点3SQ5(3-4)常闭触点4SB1(4-5)常闭触点5SB4(5-15)常开触点15KM2(15-16)常闭触点16KM1线圈PE。 3.主轴电动机的停车与制动
主轴电动机M1在运行中,可以通过按下停止按钮SB1来实现主轴电动机M1的自然停止或反接制动(将SB1按到底)。
以主轴电动机M1运行在低速正转状态为例,此时中间继电器KA1、接触器KM3,KM1,KM4均通电吸合,速度继电器的常开触头KS1-1(14-19)闭合,为正转反接制动作准备。
当需要自然停止停车时,轻按下停止按钮SB1(4-5),其常开触头断开,使中间继电器KA1、接触器KM3,KM1,KM4相继断电释放,切断了主轴电动机M1正向电源。主轴电动机M1自然停止。 此 时,KM4线圈通电电流通路为:1FU3(1-2)2FR(2-3)常闭触点3SQ5(3-4)常闭触点4KM2(4-14)常开触点14KT(14-23)常闭触点23KM5(23-24)常闭触点24KM4线圈PE。 若主轴电动机M1已运行在高速正转状态下,按下停止按钮SB1,可实现自然停车和反接制动停车,反接制动时,SB1(4-5)断开,中间继电器KA1、接触器KM3、时间继电器KT、接触器KM1、接触器KM5,KM8相继断电,SB1(4-14)闭合则使接触器KM2通电,接触器KM4通电。于是主轴电动机M1串入反接制动电阻,绕组接成接法,进行低速反接制动,直至速度继电器常开触头KS1-1(14-19)释放,反接制动结束。电流通路同上。要注意的是:在进行制动停车操作时,应该将停止按钮SB1按到底,否则将无法接通反接制动回路,只能实现自然停车。
4.主运动和进给运动的变速控制
T68型卧式镗床主运动和进给运动的变速,是通过变速操纵盘实现的。他急既可以在主轴和进给电动机未起动前预选速度,也可以在运行中进行变速。 若主轴在正转运行中需要变速,可将主轴变速操纵手柄向外拉出,这时行程开关SQ1不在受压,其常开触头SQ1(5-10)断开接触器KM3,KM1,接触器KM2经行程开关SQ1(4-14)的常闭触头、速度继电器常开触头KS1-1(14-19)而通电吸合,使主轴电动机M1定子串入电阻R进行反接制动。接触器KM2线圈的通电电流通路为:1FU3(1-2)2FR(2-3)常闭触点3SQ5(3-4)常闭触点4SQ1-1(4-14)常开触点14KS1-1(14-19)常开触点19KM1(19-20)常闭触点20KM2线圈PE。若主轴电动机M1原来运行在低速挡,则此时接触器KM4仍保持通电,接触器KM3,KM1断电,接触器KM2通电,主轴电动机M1接成,串入电阻R进行反接制动。若主轴电动机M1原来运行在高速挡,则此时有时间继电器KT的触头将绕组YY接自动切换成接法,低速串入电阻R进行反接制动。随后转动变速盘,选择所需要的速度,最后将变速操纵手柄推回原位。
如果变速齿轮不能啮合而造成变速手柄推不动,则此时行程开关SQ2受压,其常开触头SQ2(17-15)闭合,接触器KM1经速度继电器常闭触头KS1-1(14-17)、行程开关SQ1常闭触头(4-14) 接通电源,同时接触器KM4通电,使主轴电动机M1定子串入电阻R,绕组接成在低速挡起动。接触器KM1线圈的通电电流通路为: 当转速升到速度继电器KS1的动作值时,其常闭触头KS1-2(14-17)断开,使接触器KM1断电释放;另一速度继电器常开触头 KS1-1(14-19)闭合,使接触器KM2通电吸合,对主轴电动机M1进行反接制动,使转速下降。当到达速度继电器KS1的释放值时,其常开触头KS1-1(14-19)断开,常闭触头KS1-2(14-17)闭合,反接制动结束。 2. 在进给变速时,首先将进给变速操纵手柄向外拉出,然后转动进给变速盘,选择所需要的进给速度,最后将变速操纵手柄推回原位。在拉出变速操纵手柄时,行程开关SQ3释放,而行程开关SQ4受压。推回手柄时的压合情况正好相反。如果变速齿轮不能啮合而造成进给变速手柄推不动,则主轴电动机M1处于间歇起动和制动状态,获得变速时的低速冲动,直到变速操纵手柄能推回原位为止。整个过程和主轴变速控制相同,其控制电路不再另行分析。由于变速过程中KA1或KA2一直保持自锁,从而记忆了变速前的主轴方向,保证变速后M1仍按原来的方向起动运转。
5.镗头架、工作台快速移动的控制
镗头架和工作台等部件各方向的快速移动由快速移动电动机M2拖动,通过快速移动操作手柄来控制,而移动方向则由位于工作台前方的操作手柄进行预选。当扳动快速操作手柄时,行程开关SQ7或SQ8被压合,接触器KM7或KM6通电,使快速移动电动机M2旋转而实现快速移动。当快速操作手柄复位时,行程开关SQ7或SQ8不再受压,接触器KM7或KM6断电释放,快速移动电动机M2停止旋转,快速移动过程结束。
第三章 T68镗床的PLC控制
PLC的编程语言有梯形图语言、助记符语言、流程图语言、布儿代数语言等。其中前两种语言用得较多,流程图语言也在许多场所被采用。本章仅介绍梯形图语言和助记符语言的编程及特点。
一. 梯形图编程语言
1.梯形图与继电控制的区别
梯形图结构沿用继电控制原理图的形式,采用了常开触点、常闭触点、线圈和功能块等结构的图形语言。对于同一控制电路,继电 控制原理图和梯形图的输入/输出信号基本相同,控制过程等效。二者的区别在于继电控制原理图使用的是硬件继电器和定时器,靠硬件连接组成控制线路,而PLC梯形图使用的是内部继电器、定时器和计数器,靠软件实现控制。
因此,PLC的使用具有很高的灵活性,程序修改过程非常方便。图3-1所示是一个继电器线路图和与其等效的PLC梯形图 二. 助记符语言
助记符语言是PLC的命令语句表达式。用梯形图编程虽然直观、简便,但要求PLC配置较大的显示器方可输入图形符号,这在有些小型机上常难以满足,故需借助助记符语言。应该指出的是,不同型号的PLC其助记符语言也不相同,但其基本原理相近的。编程时,一般先根据要求编制梯形图,然后再根据梯形图转换成助记符语言。
三. PLC对T68镗床梯形图的绘制
四. PLC状态表
分类 用途及名称 元件代号 PLC数据 备注
输
入
信
号
正转启动按钮
反转启动按钮
正转点动按钮
反转点动按钮
停止按钮 SBI 1101 按钮在设计中选用了“11”通道继电器 SB3 1103
SB4 1104
SB5 1105
高低速转换限位开关
主轴变速限位开关
主轴变速限位开关
进给变速限位开关
进给变速限位开关
快移电动机正转限位开关
快移电动机反转限位开关
速度继电器正向触点
速度继电器反向触点 SQ 1000 限位开关和速度继电器在设计中选用了PLC“10”通道输入继电器
SQ1 1001 SQ3 1003
SQ4 1004
SQ7 1007
SQ8 1008
KV1 1011 主轴箱与工作台进给互锁限位开关
主轴箱与工作台进给互锁限位开关
热继电器常闭触点 SQ5 - 未进PLC
SQ6 -
FR1 -
主轴电机正转起停接触器 KM2 2002 输出信号选用的是“20”通道的输出继电器
输
出
信
号
主轴电机低速转动接触器
主轴电机高速转动接触器
主轴电机高速转动接触器
短接限流电阻接触器
快速电动机正转接触器
快速电动机反转接触器 KM6 2006
KM7 2007
KM8 2008
KM3 2003
KM4 2004
KM5 2005
中
间
继
电
器 主电机正转中间继电器
主电机反转中间继电器
PLC内部辅助继电器
PLC内部辅助继电器
PLC内部辅助继电器
PLC内部辅助继电器
PLC内部辅助继电器
PLC内部辅助继电器 KA1 3001 中间继电器选用了“30”通道和“40”通道
KA2 3002
- 3005
- 4000
- 4001
- 4002
- 4003
- 4004
时间继电器 主电机高速延时启动时间继电器联结防电弧延时时间继电器 KT1
- 5000
5001 延时5S
延时1S
五 汇编语言:
序号 指令 代号 序号 指令 代号 002 IL 023 OR 1103 004 OR 3001 025 LD 2003
005 ANI 3002 026 AND 3002 007 LD 1102 028 OUT 4001
008 OR 3002 029 ILC
009 ANI 3001 030 LD 1105 011 LD 3001 032 ORI 1003 013 AND 1003 034 OR 2002
014 AND 1001 035 OUT 3005
015 MPS 036 LD 3005 017 MPP 038 OUT 4002
018 AND 1000 039 LDI 1004 020 #0050 041 AND 3005 043 OUT 4003 064 LD 4001
044 LD 3005 065 OR 4004 046 OUT 4004 067 OUT 2002
047 LD 3005 068 LDI 1007
048 ANI 5000 069 AND 1008
049 ANI 2007 070 ANI 2005 051 LD 3005 072 LD 1007
052 AND 5000 073 ANI 1008 054 #0010 075 OUT 2005
055 LD 5001 END
056 ANI 2006
057 OUT 2007
058 OUT 2008
059 LD 4000
060 OR 4002
061 OR 4003
062 ANI 2002
063 OUT 2001
元件明细一览表
符号 数量 名称及用途
M1 1 主电动机,拖动主运动和进给运动
M2 1 快速移动用电机
Q 1 空气开关,限流、欠压保护 KM3 1 限流电阻短路用接触器
KM4、KM5 2 快速电机正反转用接触器
KM6、KM7 3 主电动机高低速转换用接触器 SB3、SB4 2 主电动机正反转点动按钮
SB5 1 主电动机停止用按钮
Kn 1 主电动机反转制动用速度继电器
总结
随着毕业日子的到来,毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验,而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多,以前老是觉得自己什么东西都会,什么东西都懂,有点眼高手低。通过这次毕业设计,我才明白学习是一个长期积累的过程,在以后的工作、生活中都应该不断的学习,努力提高自己知识和综合素质。 在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了,同学之间互相帮助,有什么不懂的大家在一起商量,听听不同的看法对我们更好的理解知识,所以在这里非常感谢帮助我的同学。
我的心得也就这么多了,总之,不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多,真是万事开头难,不知道如何入手。最后终于 做完了有种如释重负的感觉。此外,还得出一个结论:知识必须通过应用才能实现其价值!有些东西以为学会了,但真正到用的时候才发现是两回事,所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。 在此要感谢我的指导老师田林红对我悉心的指导,感谢老师给我的帮助。在设计过程中,我通过查阅大量有关资料,与同学交流经验和自学,并向老师请教等方式,使自己学到了不少知识,也经历了不少艰辛,但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西,也培养了我独立工作的能力,树立了对自己工作能力的信心,相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力,使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好,但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富,使我终身受益。
1、《工厂电气控制技术》机械工业出版社 主编 方承远
2、《工厂电气控制设备》机械工业出版社 主编 许廖
3、《机床电气控制技术》机械工业出版社 主编 王炳实
4、《可编程序控制器的应用技术》机械工业出版社 主编 王兆义
关键词:卓越工程师教育培养计划;实践教学;实习
作者简介:卢均治(1980-),男,广东高州人,广东石油化工学院计算机与电子信息学院,讲师;刘美(1967-),女,广东廉江人,广东石油化工学院计算机与电子信息学院,教授。(广东茂名525000)
基金项目:本文系广东省高等教育教学改革工程项目(项目编号:BKZZ2011041)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)11-0095-02
改革开放以来,我国高等工程教育取得了很大发展,为工业化的发展培养了大量的工程技术人才。但随着近年我国高等教育招生规模不断扩大,相应的教学质量却不尽如人意。同时,国家作出了走中国特色新型工业化道路、建设创新型国家、建设人才强国等一系列重大战略部署,这些都对高等工程教育改革发展提出了迫切要求。
为此,教育部在2010年启动了“卓越工程师教育培养计划”。“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”)是在总结我国工程教育历史成就和借鉴先进国家成功经验的基础上,以走中国特色新型工业化道路为契机,以行业企业需求为导向,以工程实际为背景,以工程技术为主线,通过密切高校和行业企业的合作、制订人才培养标准、改革人才培养模式、建设高水平工程教育师资队伍、扩大对外开放,着力提升学生的工程素养,重点培养学生的工程实践能力、工程设计能力和工程创新能力。[1]
广东石油化工学院是以工为主、石油化工特色鲜明的省属高校。电气工程及其自动化专业(简称“电气专业”)作为广东石油化工学院特色专业已经加入“卓越计划”试点行列。
在新形势、新要求下如何深化作为“卓越计划”中一个重要内容的实践教学环节的改革是面临的重要课题。
本文根据实践教学存在的一些问题和不足以及电气专业加入“卓越计划”后的发展要求,对广东石油化工学院实践教学的改革进行了有益的探索。
一、实践教学的现状
这里把实践教学从总体上分为三个方面进行讨论。第一是实验教学,包括理论课程的实验和独立开设的实验等;第二是实习教学,包括认识实习、生产实习和毕业实习;第三是毕业论文(设计)。
在实验教学方面,平时教学中普遍存在重理论、轻实验的问题,在实践教学过程中存在着验证性实验和演示性实验多、自主设计实验少和单科性实验多、综合性实验少的情况。轻实验的观念也使学生存在不爱动手做实验、抄袭实验报告等现象,使得实验效果大打折扣。
在实习教学方面,无论是认识、生产实习还是毕业实习,其实习时间都较短,企业普遍认为接收学生来实习会干扰企业的正常生产和管理;另外,在高等学校与企业之间没有国家层面相应的学生实习制度的规范与保障,也没有相关的鼓励政策,造成很多企业都不愿接纳太多的学生实习,就算接纳了也没有安排足够的技术指导。因此学生实习如走马观花,流于形式;再加上有些学生思想上的不重视,整个实习结束后学生收获不大。
对于毕业论文(设计)环节,由于指导教师缺少工程背景与项目经验以及学校实验场地和设备的不足,选题缺少挑战性和创新性,并且大多与生产现场、工程实际的问题脱节。在大环境下,很多学生对毕业论文(设计)不够重视,认为毕业论文(设计)没有多少实际意义,把时间精力用在复习考研、找工作等方面。
二、卓越工程师计划下的实践教学探索
“卓越计划”采用“3+1”培养模式,其中一年为企业学习阶段,校内学习时间相应减少。为实现卓越工程师培养目标,除了对理论教学做出相应的调整与改革外,对实践教学同样也要进行改革。本文根据实践教学的现状,对广东石油化工学院电气专业在“卓越计划”计划下的实践教学进行了一些探索。
1.实验课
要改变重理论、轻实践的观念,使教育回归到工程教育的理念上来。同时,通过整合有限的实验教学资源,优化实验课程教学内容,提高综合性、设计性、创新性、开放性实验的比例。延长实验室的开放时间,设置开放实验室,让学生不受时间和空间的限制充分使用实验室,从而达到提高学生动手操作能力、设计能力及发现问题、分析问题和解决问题的实践能力的目标。
2.实习教学
“卓越计划”采用“3+1”培养模式,相应的教学计划要进行较大调整,以满足一年企业学习要求。广东石油化工学院电气专业实习教学在原计划里就是在企业中进行,较容易整合到“卓越计划”中去。但这个整合是要满足“卓越计划”具体要求为前提,因此,新的实习教学有很多问题值得探讨。
首先,教育部已经联合多个有关部门研究制订实习安全与保险政策、联合培养企业的财税政策等,提高企业参与“卓越计划”的积极性。在这些不断完善的政策与措施下,学校要建立校企联动、多层次协调的组织体系,[2]精简办事程序,满足企业高效率要求,保障试点专业与企业合作的顺畅。学校要重视企业培养方案的制订与实施。选好合作企业,要求企业有实施保障措施,包括建立专门的组织机构,制订相应的规章制度,配备经验丰富的工程师作为指导教师,提供教学、实践、科研场所和设备以及可能的参与实践的机会,安排好学生在企业学习的生活,并提供充足的安全和劳动保护等等。[3]
其次,学生到企业实习前要求先完成实习计划。学生在实习之前,根据企业的生产内容,通过查找、查阅相关的资料和教材,自主完成实习计划。在这一过程中使学生对实习内容所要涉及的知识有大概的了解;对专业课程所学过的相关知识进行较为全面、有针对性的复习。这样就可以使学生重视实习,认真严肃对待实习安排,也避免学生进到企业后对实习内容与专业课程产生脱节感,对整个实习产生游离感,影响实习效果。根据已经完成实习教学学生的反馈,可以知道在实习前做了相关准备的学生要比毫无准备的学生收获大得多。这也进一步说明了实习计划的重要性。
再者,实行集中学习、分散跟岗的模式。“卓越计划”要求参与学生在企业累计学习一年,在这一年中学生通过参与企业运行的各项活动达到“卓越计划”的培养要求。目前,广东石油化工学院的实习企业主要有中石化茂名分公司、茂名自来水公司、茂名热电厂、供电局变电站等企业。其中,中石化茂名分公司是最主要的实习基地。然而,由于石化企业的特殊性,其运行要求的安全性非常高,顶岗实习和参与故障维修的机会很少。为了满足“卓越计划”的培养要求,可以实行集中学习、分散跟岗的模式。
(1)集中学习。“卓越计划”中的实习内容包括在企业接受培训。因此,面对人数不算少的实习学生,可以让企业安排相应的技术人员讲解企业制度、生产流程、技术规范等内容。此外,还可以加入到新入职员工的集体培训,使学生接受最真实的企业培训。
(2)分散跟岗。目前,广东石油化工学院电气专业的学生实习时是以7~8个人为一个小组,分配到一个生产班组中,再由班组指定一位技术人员进行带队实习。为了遵循企业的生产、安全要求和满足“卓越计划”的培养要求,可以进一步把小组细分为1~2个人一组,每组配备一个技术人员,然后以跟岗的形式进行实习。这里的跟岗是指每个小组的指导工程师上班在岗时全程带着所指导的学生。当工程师进行班组例会、查看技术图纸及手册、在岗巡查等一系列生产活动时,跟岗的学生都能深度参与其中。而且,当涉及到现场动手操作时,工程师也可以在评估安全性是否满足的前提下指导学生进行操作。
这样,一方面学生能深入参与到企业活动中去,同时能保证一定的动手操作量。这些情况在多个学生为一小组时,相应的安排就不易实现。另一方面,可以保障企业运行高安全性的要求。对工程师来说,学生跟岗并没有额外增加太多工作量,而且,由于学生人数较少,也可以对学生进行较多一对一的交流与指导。
3.毕业论文(设计)
首先,毕业论文(设计)是学生在校学习期间一个重要的实践性教学环节,要让学生认识到这个环节的重要性,意识到这是对其大学四年学过知识的一次全面总结和深化。认真做好毕业论文(设计),对继续深造和走上工作岗位都有很大的益处。[4]
其次,利用电气专业加入“卓越计划”试点的契机,选派相关教师到合作企业中锻炼,加强教师的工程素养。建立一支“双师型”指导队伍,联合指导学生的毕业论文(设计)。在选题方面,根据学校应用型人才培养的目标,选取学生在企业中实习所遇到的工程问题或者所参与完成的工程项目作为选题内容,让学生能够“真刀真枪”完成毕业论文(设计)。
三、结束语
“卓越计划”的实施是一项系统工程。加入“卓越计划”试点行列对广东石油化工学院电气专业的发展来说既是机遇也是挑战。深化实践教学改革有利于全面完成“卓越计划”的培养要求,有利于进一步提高工程教育质量,应该不断进行探索和思考。
参考文献:
[1]刘文清.基于“卓越工程师教育培养计划”的我校工程教学改革构想[J].内蒙古财经学院学报(综合版),2010,(5):2.
[2]汪泓.更新人才培养观念,创新人才培养模式[J].上海工程技术大学教育研究,2010,(3):4.
1 南京航空航天大学电气工程专业产学研结合现状
南京航空航天大学电气工程专业为国家级特色本科专业、国防特色重点专业、江苏省品牌特色专业、江苏省“十二五”重点专业以电气工程领域为对象,注重计算机科学、控制理论和信息科学在电气工程各领域中的应用,具有广阔的发展前景,相关研究领域在国内具有重要影响力。该专业设有电力电子与电力传动、电机与电器、电力系统及其自动化三个方向。培养具有电气工程领域较宽广的专业基础知识和工程技术基础,具有较好的电气分析、电气设计、电气系统设计、电气系统运行、科学研究、技术开发和管理工作能力的适应国民经济建设特别是航空航天、国防工业和新能源产业发展的高素质的电气领域的高级工程技术人才。
作为南京航空航天大学这样一所重点大学,重点是培养研究型人才,进行知识创新活动,最终目标是为社会服务,高校通过产学研合作,不仅能够解决学校教育与社会脱节问题,缩小学校和社会对人才培养与需求之间的差距,增强学生在社会的竞争力,而且也能够促进科技发展。近年来,南京航空航天大学开展了较多广泛且有效的产学研合作与实践,尤其在电类领域的合作,效果较为显著。通过合作,实现了将技术攻关、成果转化、平台共建、人才培养、干部交流等全方位的合作,实现了互利共赢,助推了经济发展。以南京航空航天大学与无锡市开展风电领域政产学研合作为例,自合作以来,无锡市委书记杨卫泽率领无锡市党政代表团先后两次访问学校,并就政产学研合作事宜与学校的领导深入交流。而且,学校党委书记崔锐捷、校长朱荻等校领导也多次带领学校相关部门负责同志及部分专家走访无锡市惠山区,实地考察区域经济发展,探索合作模式,推动政产学研合作。②
2 电气专业产学研结合的思考及具体做法
电气专业是电气信息领域的一门学科,由于和人们的日常生活以及工业生产密切相关,成为高新技术产业的重要组成部分,触角伸向各行各业,小到一个开关的设计,大到宇航飞机的研究,都有它的身影。这个专业的学生能够从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验技术、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域的工作,是“宽口径”、“复合型”高级工程技术人才。该领域对高水平人才的需求很大,正是由于社会大量的需求,不言而喻,电气专业培养学生的素质与质量,对该个专业领域,乃至我国国民经济领域的发展影响也是极其重要的。那么,培养出来的学生是否被社会所接纳,被企事业单位所需求,需要我们高校在培养学生时要制定合理的培养目标、培养模式,因此,产学研的结合,为高校的学生培养、学科发展提供了良好的契机。
2.1 产和研的结合
企业有较好的生产能力,但科技含量低,科学研究创新不够,如果要想在激烈的市场竞争中脱颖而出,甚至立于不败之地,需要把高校的知识资源和科技研究成果可以很好地转化,技术上进行创新。而作为高校,是服务发展的主体,是科学知识的生产者和提供者,对科学知识的传播、整合和流通起着重要的推动作用。高校在搞科研的目的也是为生产服务、为社会服务。产学研结合就是充分利用学校与企业、科研单位等多种不同教学环境和教学资源以及在人才培养方面的各自优势,建立良好的互动,把以课堂传授知识为主的学校教育模式与直接获取工程经验、实践能力为主的生产、科研实践有机结合,才能适时调整学生的培养模式,使学生获得良好的实习机会和实习场所,让高校培养出来的学生更容易走上社会,被企业所需求。电气工程专业就是一个实践性很强的专业,能够解决电气工程技术分析与控制等实际生产问题。
但是,在产学研合作中,高校在科研管理机制上存在一些问题,主要表现在:(1)科技成果转移渠道不畅。很多企业拿着大量资金寻找科技创新成果,而高校的科研成果又转移不出去,导致了高校、企业、科研院所等各方科技资源分散,浪费精力、物力和人力。(2)科研人员考核制度不利于成果转化。当前,高校普遍采用职称和职务等级发放科研津贴的,而职称职务的获得,主要是看权威性期刊的数量、申请的项目获得的奖励,专利情况等,对于科技成果能否实现产业化问题很少重视,致使高校老师很多科技项目申请后,过多地偏重于技术与理论,与社会需求脱节,大部分科研成果很多是只申请了专利,或者发表了论文的水平上,实际应用产出的效果不高。另一方面,当前部分教授评职称前,发论文,申报项目,有较多的研究成果,但职称评定后,科研动力不足,研究成果停滞不前,更多的是享受这个教授待遇,从而导致研究资源流失。(3)科技成果推广机制不完善,重视不够。高校由于学科建设发展需求、整体实力提升等众多因素影响,学校科技部和老师的关注点在于国家或省部级重大项目的申报上面,比如国家自然科学基金、国家级973、863等重大项目课题、各项科研成果奖励申报,而对真正获得的科技成果,如何将其转化投入不够,重视不足。
因此,在高度重视产学研合作的同时,更应该要结合学科、科研特色和优势,充分发挥科研管理制度对科技创新的激励、支持和引导作用,要进一步搭建平台,发 挥政府的作用,与政府、企业、科研院所及高校,产业四力强强联合,不断推动产学研协同创新的形成和发展,为科学技术的研究和创新做出贡献。
2.2 学和研的结合
随着电子、计算机、通信和信息等技术在电力行业的广泛应用和发展,给电气专业的学生带来了很好的发展机遇,这就需要高校培养出的电气专业学生,需要具备一定的科研能力,能够独立承担相应研究方向的科研课题。首先,让学生参与到老师的科研当中。从我校电气专业学生培养来看,学生实行“导师制”,对于优秀的学生,从大学开始就跟随导师做相应的课程设计,等到了研究生阶段,不仅能够很早,而且将课题研究有延续性,能更好地做出科研成果,培养科研能力。第二,让学生参与到各种科技创新比赛,老师进行指导,培养了学生的独立科研能力和科技创新能力。
产学研合作教育是培养具有创新精神和实践能力的高素质学生的重要途径。近年来,我校电气工程专业毕业设计课题,以及研究生课题,有80%的题目与产学研基地的实际和教师科研课题紧密结合,有部分学生直接参加教师承担的课题。通过多种渠道,不仅可以使学生更深入接触工程实际,增强实际工程意识,提高综合实践能力,在完成自己学业任务的同时,培养了科研创新能力和实践能力,
2.3 产和学的结合
人才培养是高校教育的发展之路。经济社会的发展对人才的需求是多种多样的,精英教育、大众化教育是高等教育的两个方向。精英教育培养拔尖人才,大众化高等教育培养各级各类专门人才,各具功能,不可替代。学校应根据不同的社会需求进行科学、准确的定位,确立自己的发展方向,形成有特色的人才培养模式、培养目标、培养方法和质量标准。③
电气专业的学生培养,需要保持和加强原有专业特色和优势,培养学生较强的工程实践能力,提高学生的就业竞争力。在实际操作中,学校应因材施教,引入各类培养机制,如结合产学研的合作平台,一是和企业联系,为学生提供相应的实习基地;另一种则是根据企业的需求,企业的科研方向,制定我们培养学生的目标、模式及课程体系。如开设专门的“卓越工程师”班,单独组织学生完成一门企业课程授课,一次企业参观实习,一次“工程技术讲座”。除此之外,每年暑假,我校的电气专业与陕西航空电气有限公司、陕西西航动力股份有限公司、河南许继集团、南京机电液压工程研究中心等多个校外产学研合作教育基地开展合作,这些企业每年为电气专业学生提供实习条件,提供合作科研项目。
3 总结
电气工程专业行业属于高精尖端行业领域,尖端人才的培养十分重要,它的社会需求较广,而培养这样的优秀人才,就需要高校制定适合社会需求的人才培养模式,通过产学研合作的模式,让学生、教师有良性发展,才能促进电气学科的发展,而外部则需要社会与企业的需求,产学研的结合便是达到这一目标的良好途径。
基金项目:南京航空航天大学基本科研业务费青年科技创新基金-高校科研管理中产学研协同创新机制研究(资助编号:NR2013029;项目负责人:李洁)成果之一
注释
关键词: 电气专业英语 多样化教学 教学改革
随着全球信息化的发展,现在电类专业技术资料和大量电子元器件的产品数据手册往往是英文版本的,国内很多企业也运用到了国外先进的工业自动化设备,需要阅读英文说明书和外籍工程师进行交流,为适应这一趋势,学习电气专业英语显得尤为重要。
1.专业英语的特点
科技英语一般都涉及各专业领域的新技术、新发展。针对不同的对象,格式也稍有不同,科普读物专业词汇用到比较少,用到时也尽可能做详细解释;专业论文,则会用到很多专业词汇,叙述客观、正确;专业资料,则比较精炼,总体来看,专业英语有以下的特点。
(1)一般现在时多
科技英语较多地叙述普遍真理、描述某工作过程、某物质特性和功能,在科技文献中使用一般现在时较多。英语代词使用频率高。英语的每个句子、子句都有主语,为了避免重复,主语往往使用代词,表明所属关系,物主代词也用得较多。
(2)专业词汇多
首先,专业英语词汇专业化,其借用英语中原有的普通词,赋予新义,同时专业英语中的单词有不少是多性词,即使是名词,也可作动词、形容词、介词或副词,字形一样,功能各异,阅读时很容易造成曲解的现象。如light,用作名词:safety light(安全灯);用作形容词:light coating(薄涂层);用作动词:light up the lamp(电灯);用作副词:travel light(轻装旅行)。其次,有些英语单词在不同的专业用时有特定的含义,有时翻译时要根据上下文的意思选取词意。如power在数学中为乘方、冥;在物理、电路中为功率;在电力系统中为电力。最后,专业英语大量使用复合词与缩略词,如alternating current(AC)。
(3)被动语态多
科技英语在描述客观事物时,常采用被动语态,通过把所论述的过程或事实放在句子的首位,可突出其重要性。如:The values of the resistor are calculated from the color of the bands.(可以根据色码条的颜色求出电阻的值。)那么,在翻译中可以根据中文的习惯,不一定要译出被动语态。
(4)非谓语动词多
在英语语法中,当一个句子有几个动作时,就必须选出主要的动作当谓语,将其余的动作用非谓语动词形式。如:Electrical engineers are usually concerned with using electricity to transmit energy.(电气工程师通常关心电能的传输问题。)这里主要动词是are concerned,using,to transmit都是以非谓语动词形式来描述动作的。
(5)复杂长句多
科技文章要求叙述准确、用词严谨,因此一句话里常常包含多个分句,这种句子成分复杂且很长的句子是阅读科技英语的第一个难点,阅读翻译时要按照汉语习惯加以分析,把句子断开,以短代长,化难为易。在断句时要注意标点符号和一些连接词,可以帮助断句,注意it,that,which等词的指代,联系上下文和结合专业知识理解。在语法上,专业英语倾向于多用名词,采用静态叙述。另外,电气自动化专业英语包括内容广泛,有电工电子技术、电力技术、控制理论、计算机控制技术、电力传动、过程控制等,学习难度加大。
2.专业英语的现状
对于基础英语因为需要过级,学生还能积极学习,对于专业英语,学生还未进入工作岗位,看不到专业英语的用途,觉得可由可无,学习没有动力,没有兴趣,当然就觉得枯燥;一方面,一部分同学的基础英语、专业课也学得很差,专业英语学习起来更是难上加难,另一方面,专业英语的传统教学,往往就是记专业词汇,翻译课文,方法单一,也使得学生学习不积极,觉得枯燥。
对于专业英语的教与学,教师和学生都处于尴尬的境地,一方面教师不知如何教好这门课,找不到有效的教学方法,另一方面学生对这门课不重视,学习没动力。再加上现在某些高校实施双语教学,使得专业英语的教学犹如鸡肋。为改变这种不健康的现状,需要我们对专业英语的各个方面进行革新,从选取教材、引导学生学习到教学方法的运用及考核方式都应有所改变。
3.专业英语教学目标与方向
首先,学习专业英语必须有个明确的目标,使学生明白学习专业英语的目的、重要性及专业英语在工作中的实用性,对专业英语的学习有足够的重视。其次,学习要有规划,明确学完后能达到的学习效果。对于教师来说,教授专业英语最重要的是培养学生逐渐增强学习专业英语的兴趣与积极性;再次,采用多元化的教学模式,使教学过程不显得枯燥。最后,在学完专业英语后,使学生掌握常用的词汇,典型的句型,阅读专业英文书籍、资料,撰写专业相关的科技文献等;提高专业英语的应用水平和进入社会后继续学习的能力。
4.运用适当的教学方法,增强学习成效
针对上述人才培养目标,在电气自动化专业教学体系设置和教学模式上应充分体现其特点。为此,我们通过多门基础、专业课程建设,对电气专业课程体系、课程设置,特别是课程教学改革、实践与创新教学的改革进行了探究和实践,形成了以专业课程群为教学背景,基于“项目导向,任务驱动”的教学组织形式,结合专业技能竞赛的教学新模式,体现了电气专业创新性和实践性人才培养的特点。
1 构建具有创新性的专业课程群体系
电气工程及其自动化专业是一个工程性很强的专业,其专业范围主要包括电工基础理论、电气装备制造和应用、电力系统运行和控制3个部分。因此专业课涵盖的范围比较广,涉及学科较多。在我院,该专业课程体系按照综合教育模块—学科教育模块—专业教育模块—专业实践实训模块的体系设置。其中,综合教育模块和学科教育模块是公共基础课,进行通识性教育;专业教育模块包括专业基础课、专业方向选修课和专业相关选修课,是培养电气专业本科人才的核心课程教育模块;专业实践实训模块包括课程综合实验和专业实践实训两部分,是培养学生实践能力和创新精神的重要部分。专业教育课程设置见表1。
表1 电气工程及其自动化专业课程体系
以往各门课程的讲授都是各位教师孤立授课,授课内容、案例、实验都是各自为政,学生学习结束后无法建立整体观,理论知识无法融会贯通和灵活应用。为了克服这一现象,并适应社会对电气专业人才的需求,培养具有电气专业素养、实践能力强和富于创新的电气人才,需要对专业课程体系结构功能进行进一步的改革和调整。我们根据课程性质以及课程间的联系,将专业课程划分为3个课程群:
(1)电气传动类课程群:由电力系统基础、电机与拖动基础、运动控制系统、电气控制及PLC技术、传感器与现代检测技术和单片机原理及接口技术6门课程组成,是电气自动化的主干课程群,主要教学目的是利用计算机技术和电子技术实现对电力电子电路的控制和电机参数的检测,从而实现交直流电机的调速和控制[1]。
(2)控制类课程群:由自动控制原理、现代控制理论、计算机控制技术、现场总线技术、控制系统仿真5门课程组成。其主要教学目的是培养学生对控制系统中控制理论与方法的掌握。
(3)信号处理类课程群:由信号分析与处理、DSP原理与应用、嵌入式系统3门课程组成。其主要教学目的是培养学生对信息处理和分析方法与实践应用的掌握。
综上可见,每个课程群由多门基于教学内容相互贯通、相互融合的课程构成。课程群中各门课程的理论知识具有较强的衔接性和连贯性,并存在知识点覆盖、重复的现象。因此在进行课程教学过程中,对课程内容的设计应充分考虑课程群教学内容的优化与整合,在教学内容、形式、实践、考核等方面需要体现课程群内部课程的相关性和综合性,充分利用课程内容上的关联性相互支撑和强化,培养学生以工程项目为驱动的学习模式。我们基于电气传动类课程群进行教学新模式探讨。
2 电气传动类课程群教学新模式
2.1 调整并优化课程内容
电气传动类课程群是专业课程体系中的重要组成部分,6门课程覆盖二、三年级,既有专业基础课,也有专业方向选修课和专业相关选修课。其中,电机与拖动技术是专业基础课程,主要讲授电机的基础知识和原理,着重分析三相异步电动机和直流电动机的结构及基础知识,如启动、制动、调速性能及相关的计算;电力电子技术主要讲授电力电子器件制造技术和变流技术,如整流、逆变、斩波、变频、变相等;运动控制系统主要讲授直流调速、交流调速和随动系统;电气控制及PLC技术涉及电气基本控制方法及系统设计、可编程控制器原理及应用等知识,培养学生电气控制分析与设计的能力;单片机技术主要讲授基于微处理器的数据采集、显示、驱动等内容;传感器与现代检测技术主要是对传感器和常见检测手段的介绍。
可见,基于课程群的教学必须具有整体观和统一性,课程教学内容的设计,需要综合考虑各课程内容之间的联系,避免相同内容重复讲授;同时需要注重基础知识与专业知识之间的相互衔接,在教案、案例设计上统一规划,强调知识体系的完整性与系统性。
在课程群课程教学过程中,可以将同一实际项目贯穿于整个课程群教学中,例如围绕交流电机或直流电机的速度控制系统的设计与实现进行举例,不同的课程对应系统实现的不同部分进行知识点讲解:电机与拖动技术、运动控制系统主要围绕电机结构、性能和调速方法设计教学内容;电力电子技术则可着眼于电器原件的选型、主电路的设计、参数的计算等进行讲解;传感器与现代检测技术阐述了速度检测的方法选择、检测电路和具体实现方法;电气控制及PLC技术、单片机技术则解释监控系统可以用两种形式来实现。通过一个实际项目贯穿于多门课程,即实现了从理论分析到具体实现的整个过程。当完成该课程群教学后,学生将建立起一个完整而生动的知识结构,具有较好的教学效果。
2.2 三层次实践教学
课程群的实践教学分成3个层次:基础实验教学、综合实践教学和竞赛创新教学。
2.2.1 基础实验教学
该层次的实践教学主要是对理论教学内容进行验证,让学生加深对课堂教学内容的理解。基础性实验教学除了在实验室中进行外,还根据课程教学内容,在理论课程中引入多种仿真软件,如Simulink,Protus,Multisim对相应控制系统和电路系统进行仿真。让学生 深刻理解理论知识,并适当让学生设计实验,通过实际操作获得实验结果。
2.2.2 综合实践教学
为了体现课程群实践教学的开放性、研究性和创新性[2]。我们在验证性和设计性实验的基础上,针对课程体系特点开发了综合性实验。如在完成检测技术和单片机两门课程的学习后,需要完成大论文的实践训练和基于单片机环境监控系统设计的开放性论题。鼓励学生利用所学知识,完成对某一环境参数的监控设计。
2.2.3 竞赛创新教学
结合课程,鼓励不同年级的学生参加各类学科竞赛,形成课程学习—教学实践—创新竞赛相结合的教学模式,激发学生学习动力。例如:在完成电子技术、电子设计创新(1)学习后,组织学生参加全国电子设计与开发大赛;学习完单片机原理及接口技术、传感器与现代检测技术、电子设计创新(2)后,组织学生参加全国单片机设计与开发大赛;在完成电子设计创新(3)和专业综合实践后,组织学生参加物联网全国创新类大赛。近几年已有多名学生参加了竞赛并获得了佳绩。这一与竞赛相结合的创新实践教学模式激发了学生的兴趣,并加强了学生对本专业的认识,增强了学生创新能力的培养。
2.3 与技能认证相结合
在教学过程中,结合电气工程师类认证考试设置教学知识点和重点,鼓励学生参加各类电工电气类工程师认证,加强学生的实践能力,并且为学生的就业提供保障。
3 结束语
基于课程群的教学模式,可以让学生通过学习将各门专业课程有机地联系起来,增强学生对课程的整体把握、完整理解和综合应用;多层次的实践教学激发了学生学习的兴趣,并锻炼了实际动手能力;教学与技能认证的培养方式提高了学生就业竞争力。我们已经按照该方案在某些课程上进行了改革探索,并取得了一定的效果。但是在具体实施过程中仍存在较多的困难,如课件整体规划存在难度,不同课程教师的配合度以及学生的接受能力和考核方式的具有局限。我们将在后续的课程建设中继续努力,找到一条真正适合的教学之路。
参考文献
[1] 梁永春,刘建业.电气传动课程群开放式课程设计体系研究[J].中国电力教育,2011,21:167-168.