现场总线与控制系统工程实训在教学中的应用.doc
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1、现场总线与控制系统工程实训在教学中的应用 自动化专业是一门实践性很强的专业,实践教学课程是提高学生专业技能的重要教学环节。在实践教学课程的实际运行中,由于条件限制,存在着综合实践课程与生产实际脱节,实习过程中严禁学生操作而导致实习效果欠佳等问题。为了提高实践教学效果,该校建设了现场总线与控制系统工程实训中心,将实训逐渐融入课堂教学、认识实习、生产实习、课程设计和毕业实习中,增强了课程教学效果,较好地解决了学生在校期间理论与实践相脱节的问题,提高了学生的综合设计能力。 随着当代科学技术的迅速发展,自动化控制手段不断更新、自动化对象不断扩大、自动化控制理论不断发展,企事业单位对自动化专业毕业生提出
2、了更高的要求。高等院校正积极探索,把大学生培养成工程型、应用型和创新型人才以满足社会的需求。自动化专业是一门实践性很强的专业,实践教学是培养学生实践技能和独立工作能力,提高学生综合设计能力的重要环节,因此备受关注。该校自动化专业实践教学环节主要有认识实习、生产实习、相关课程设计以及毕业设计等。但是,在实践教学课程的实际运行中,由于条件限制,存在着综合实践课程与生产实际脱节,生产实习严禁学生操作而导致实习效果欠佳等问题。为解决实践教学欠佳的问题,探索实践环节的创新内容,该校建设了现场总线与控制系统工程实训基地,不断将实训融入教学以增强课程教学效果,为学生尽快适应实际工作奠定了坚实基础。 1 实训
3、中心概况 现场总线与测控系统工程实训中心包括自动灌装生产线和化工过程控制装置两部分。总站采用操作站、可编程控制器(PLC)、自动灌装生产线和化工过程控制系统网络总线连接单元构成基于Profibus现场总线标准的网络结构。将化工生产过程控制的模拟量与供配电控制的开关量、流水线传动控制的数字量有机结合起来。实现PLC与计算机之间、PLC与PLC之间、PLC与其它厂家可通信的低压电器间、化工仪表间的控制和通信,达到信息的集中管理、功能的分散控制。PLC采用德国西门子S7-300系列产品。监控级的主要设备有学生操作站(35点)、教师工作站(工程师站)。监控组态软件采用德国西门子WINCC产品。教师工作
4、站可对该测控系统进行配置、组态、调试、维护所设置的工作站,通过控制组态可将不同的控制算法下载到不同的控制回路中,完成对不同对象的精确控制。学生操作站是学生与整个系统相互交换信息的人机接口设备。学生通过操作站来监视和控制整个生产过程,并且可以调整控制量以实现对生产过程的干预。通过操作组态,不同的操作站完成不同的控制任务,实现不同的实验过程。控制级采用二个PLC控制站,即自动灌装生产线控制站和过程控制站,可以实现灌装线和过程控制系统的总体控制和单独控制。总体控制时,总线连接过程控制装置和自动灌装生产线设备,过程控制系统的产品液可通过自动灌装线自动灌装、检测、加盖、包装、储存,达到总体控制的效果。单
5、独控制时,断开过程控制系统和自动灌装生产线;过程装置和自动灌装线都可通过单独控制界面单独控制。 2 自动灌装生产线 自动生产线减少生产过程的人力,降低了生产成本,而且提高了产品质量,在现代工业中应用很广泛。该文以自动灌装生产线控制站为例来介绍实训中心在教学中的应用。灌装生产线是利用多种机械传动方式模拟完成液体灌装过程的系统,展现了实际工业的典型部分,如Profibus总线、PLC、触摸屏、传感器(包含光电传感器、压力变送器、温度变送器、液位传感器、电磁阀等)等。 自动灌装生产线共包括独立的10个分站,分别是自动上瓶机械手、高压洗瓶机、视觉检测系统、烘干单元、灌装机构、液位检测单元、加盖单元、喷
6、码单元、自动下瓶机械手、存储单元(码垛和仓储)。各个分站有各自的PLC控制系统,各个分站间由现场总线连接控制。上瓶机械手将空瓶从箱子中取出,由传送带送到高压洗瓶单元进行清洗。清洗干净的瓶子由视觉检测单元检测合格后,送烘干单元烘干,不合格为废品。然后灌装机构灌装产品液,再进行液位检测,不合格为废品,合格加装瓶盖,之后由喷码单元喷上生产日期。最后下瓶机械手将产品取出,由码垛单元送仓库存储。 学生通过自动灌装生产线可以深入地学习各种机械传动、电气传动、工业现场总线、PLC控制、传感器、触摸屏、变频器、气动等技术,并可通过系统提供的稳压电源及波形发生器进行电子课程的实验及检测。 3 主要应用 灌装生产
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