電機裝配與運行檢測技能教學分析

電機裝配與運行檢測賽項（各組別）有統一的參賽要求，選手要在規定時間內，根據競賽時發給的工作任務書，完成電機的選型與繞組檢測、線路安裝、驅動器參數的設置、運行性能參數測量等任務，并按工作任務書的要求編寫PLC控制程序和觸摸屏監控界面。
該項目的比賽時間是四個小時，在四個小時的比賽時間里，參賽選手要完成這么多的任務，確實不容易。每個選手即使精神飽滿，積極投入，但也都面臨著時間緊、任務重的實際情況。比賽時爭分奪秒，精心操作自然是不必說的，但是比賽中仍出現選手來不及編程、來不及測參數等問題現狀，也因此沒能取到好成績，無緣獎牌。
比賽時間大家都是一樣的，能讓各電動機按要求運轉起來是硬道理，每一個選手比的不僅是技術水平更是速度和效率。如何在教學中幫助學生在每一步操作上提率呢？除了從熟悉操作流程，減少誤操作上提率，優化PLC 編程也是提率的關鍵，是一個值得探討的問題。為了實現同一個任務由于選用不同的指令和設計不同的編程思路可以編寫出來多個不同的程序，這些程序的繁簡程度和用時長短自然就大不一樣。在YUYDJ-01電機裝配技能實訓裝置技能教學中，我們進行了步進電機和三相異步電動機轉速控制的PLC 編程的優化，以提高編程效率。“電機的控制”是《電機技術與應用》課程里的內容，電氣與自動化專業的學生在職高二年級的時候已經學過。其教學目標是，學生通過學習能夠正確理解電機的工作過程，并掌握三菱FX3u-32M 系列PLC 指令及編程，不僅學過ADDP 加法指令、SUBP 減法指令、MULP 乘法指令；還學過MOVP 數據傳送指令、ZRST 區間復位指令、PLSY：16 位連續執行型脈沖輸出指令等。下面例舉兩臺電動機優化后的編程實例。
1、步進電機的轉速控制PLC編程

1.1 設計要求：
系統有8 種速度可以選擇。步進電機在靜止不動且KM1 不吸合時為系統處于原點（或稱初始狀態）。當按下啟動按鈕時KM1吸合、電動機不轉只有再按下速度選擇按鈕電動機才會根據所選擇的速度轉動。（速度1 為90r/min、速度2 為120r/min、速度3 為150r/min、速度4 為180r/min、速度5 為210r/min、速度6為240r/min、速度7 為270r/min、速度8 為300r/min、）。當按下停止按鈕KM1 釋放電動機停止轉動。再一次按下啟動按鈕時KM1 吸合、電動機不轉只有再按下速度選擇按鈕電動機才會根據所選擇的速度轉動。（可以進行循環）


1.2 設計目標：
用四則邏輯運算指令（加減乘除）編程。并總結出這種方法編程方法的特點。
1.3 實踐任務與要求：
根據設備工藝要求，制定合理的改造方案；確定輸入、輸出設備，正確選用PLC；正確計算選擇電器元件，列出電器元件一覽表；PLC I/O 地址分配，并繪制I/O 接線圖；設計梯形圖并模擬調試。
梯形圖工作過程分析: 該系統的初始化程序用來設置初始狀態和原點位置條件。當系統回到S20（系統初始位時），這時按下啟動按鈕（M101）就執行下一步S21，在S21步中交流繼電器KM1 吸合，在S21 步中按下速度1（這里的速度1 就是觸摸屏中的D100，Set-Value D100 是按一下自動加一）D100 等于1 的時候步進電機以速度1 的方式轉動，D100 等于2 的時候步進電機以速度2 的方式轉動，D100等于3 的時候步進電機以速度3 的方式轉動，當D100 等于9 的時候D100 自動還回到D100 等于1 的狀態。在S2 中KM1 斷開（復掉KM1）同時返回到S20 步進行循環。同時在S21 步中按下M102( 停止) 返回到S20 步中。
2、三相異步電動機轉速控制PLC編程
（1） 設計要求：
系統有8 種速度可以選擇。步進電機在靜止不動且KM1 不吸合時為系統處于原點（或稱初始狀態）。速度1（5HZ)、速度2（10HZ)、速度3（15HZ)、速度4（20HZ)、速度5（25HZ)、速度6（30HZ)、速度7（35HZ)、速度8（40HZ)。
當按下停止按鈕KM1 釋放電動機停止轉動。再一次按下啟動按鈕時KM1 吸合、電動機不轉只有再按下速度選擇按鈕時電動機才會根據你選擇的速度轉動。（可以進行循環）
（2）設計目標：
用特殊的運算指令(MOV 指令）編程，并總結出這種方法編程方法的特點。
（3）實踐任務與要求：
根據設備工藝要求，制定合理的改造方案；確定輸入、輸出設備，正確選用PLC；正確計算選擇電器元件，列出電器元件一覽表；PLC I/O 地址分配，并繪制I/O 接線圖；設計梯形圖并模擬調試。
（4）元件清單、PLC I/O點分配、I/O接線圖、順序功能圖（同上）。
梯形圖工作過程分析: 該系統的初始化程序用來設置初始狀態和原點位置條件。當系統回到S20（系統初始位時），這時按下啟動按鈕（M101）就執行下一步S21，在S21 步中交流繼電器KM1吸合（這里的KM1 以一種置位的方式運行下去），當按下按鈕M21 時執行到S22 步中，在S22 中電機以速度1 的形式轉動。當按下按鈕M22 時執行到S23 步中，在S23 中電機以速度2 的形式轉動。當按下按鈕M23 時執行到S24 步中，在S24 中電機以速度3 的形式轉動。當按下按鈕M24 時執行到S25 步中，在S25 中電機以速度4 的形式轉動。當按下按鈕M25 時執行到S26 步中，在S26 中電機以速度5 的形式轉動。當按下按鈕M26 時執行到S27步中，在S27 中電機以速度6 的形式轉動。當按下按鈕M27 時執行到S28 步中，在S28 中電機以速度7 的形式轉動。當按下按鈕M28 時執行到S29 步中，在S29 中電機以速度8 的形式轉動。當按下按鈕M102 時執行到S29 步中，在S29 中KM1 斷開（覆蓋掉KM1）同時返回到S20 步進行循環。

3、教學效果分析
步進電動機和三相異步電動機的兩個案例的分析結果如下表格：

從表格中可以看出，選用普通指令編程用時較長，內容繁瑣，且編完后由于程序太多不易在監控狀態全屏操作，監控時要用鼠標來回上下移動進行監控，麻煩又浪費時間。而選用特殊指令編程，從編程步數、編程用時上，都得到了大大的縮減了，達到了優化的目的，提高工作效率。從編程程序上看也是簡單明了，出錯率降低，即使出錯也容易檢出，編程過程中不需要重復插入新的行，所用指令大大減少。從程序所配套的觸摸屏上來說，其設置也比較簡單，不需要重復的設置參數。因而在今后的技能實踐中，要取得更好的教學效果和比賽成績，優化程序，提高編程效率尤為重要。