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江苏十一选五遗漏号码:基于ABB電力傳動試驗室的應用型人才培養模式

江苏十一选五号码遗漏 www.pypna.com 來源:UC論文網2015-11-07 16:26

摘要:

摘要:依托山東工商學院ABB電力傳動實驗室,以培養具有創新能力的工程應用型專業技術人才為目標,將課堂理論教學與實際工業控制系統相結合,走一條課堂理論教學,實驗仿真驗證

   摘要:依托山東工商學院ABB電力傳動實驗室,以培養具有創新能力的工程應用型專業技術人才為目標,將課堂理論教學與實際工業控制系統相結合,走一條課堂理論教學,實驗仿真驗證,工業設備現場操作相結合的新型人才培養模式。
  關鍵詞:電力傳動;工業設備;實踐教學;人才培養

  隨著我國制造業由勞動密集型向知識密集型的轉變,膠東半島制造業基地不斷升級與擴建,社會對電力傳動領域的應用型技術人才需求急劇增加。與此同時,對應聘者的綜合素質要求也不斷提高,不僅要求應聘者具備扎實的專業理論基礎,更重要的是具有一定的工程實踐操作能力和開拓創新意識。
  山東工商學院作為一所省屬院校,秉著服務社會主義市場經濟、支持膠東半島企業發展,培養具有創新能力的應用型人才的辦學理念,大力支持電氣工程及其自動化專業的發展,在大力提高師資隊伍水平的同時,積極引進國內外先進的工業技術設備。為增強學生工程實踐能力、創新意識與創新能力,為了提高我校畢業生在電力傳動領域的競爭力,特創建了ABB電力傳動實驗室。
  一、實驗室和專業課程的地位
  “電力拖動自動控制系統”是電氣工程及其自動化專業的一門核心專業課程,是“電機及拖動基礎”、“電力電子技術”、“自動控制理論”和“可編程控制器”等幾門專業基礎課程綜合運用的體現。[1,2]通過該課程的學習,學生對各類交、直流電機調速系統的調速原理有比較全面的了解。但是,現有的教材為了便于闡述清楚各種調速系統的構成及原理,通常采用傳統的模擬檢測裝置與控制器,與現在工業上普遍采用的全數字控制系統有很大的區別。[3]
  ABB電力傳動實驗室采用的是工業現場設備,是一種全數字控制電力傳動系統,通過對該傳動系統的學習,不但可以加深學生對交、直流調速系統的理解,還能將枯燥的理論學習與工業現場設備的實際操作相結合,極大地調動了學生學習的積極性,變被動學習為主動學習。更重要的是通過對現場設備的認識和了解,熟悉工業現場的傳動系統的構成與操作,能幫助即將步入工作崗位的畢業生盡快掌握工業現場電力傳動系統的操作與控制,并具有一定的系統設計能力,大大減少用人單位的崗前培訓時間。
  因此,“電力拖動自動控制系統”的理論教學與實驗室的調速系統的實踐操作是促使學生全面掌握調速系統的不可或缺的兩個方面,理論學習指導實踐操作,實踐操作反過來加深對理論的認識。通過對工業設備的現場操作大大提高學生的實踐動手能力,對工業調速系統有一個系統的、具體的認識,為今后的工作打下了堅實的基礎。
  二、實驗室建設
  實驗室建設包括兩個部分,一部分是基于天煌教儀的電力電子與電機控制實驗室,另一部分是ABB電力傳動實驗室。由于課堂教學主要偏重于調速系統結構和運行理論,為實驗和實踐提供理論指導。電力電子與電機控制實驗室主要是用于開設一些驗證性實驗,加深對交、直流調速系統運行原理的理解。ABB電力傳動實驗室主要是讓學生熟悉各種工業現場設備及傳動系統的構成,培訓學生對工業現場常用的交、直流調速系統的操作,在此基礎上實現一些較簡單控制系統設計,培養學生的創新能力。
  1.電力電子與電機控制實驗室建設
  電力電子與電機控制實驗室擁有10臺天煌教儀的DJDK-1型實驗裝置。該實驗裝置采用掛件結構,可根據不同實驗內容進行自由組合,故結構緊湊、使用方便;其次,實驗連接線采用強、弱電分開的手槍式插頭,兩者不能互插,避免強電接入弱電設備,造成該設備損壞;另外,該裝置的控制屏供電采用三相隔離變壓器隔離,設有電壓型漏電?;ぷ爸煤偷緦饜吐┑綾;ぷ爸?,切實有效?;げ僮髡叩娜松戇踩?,為開放性的實驗室創造了前提條件。通過該實驗室,可以比較輕松地實現交、直流電機的各種控制策略。當前該實驗室所開的實驗有:單閉環不可逆直流調速系統、邏輯無環流直流調速系統、雙閉環三相異步電機調壓調速系統和SPWM變頻變頻調速實驗等。這些實驗對于加深學生對各類調速系統原理的理解具有十分重要的意義,但對于提高學生的實踐動手能力和培養創新意識沒有太大的幫助,因此有必要組建另外一個培養工程實踐能力的實驗室。
  2.ABB電力傳動實驗室的建設
  ABB電力傳動實驗室采用的是瑞典ABB公司為工業傳動而生產的成熟產品。由于該實驗室采用與工業應用完全一致的產品線和設計結構,確保教學實驗與實際工業應用的無縫連接,有助于解決電氣傳動的課堂教學與實踐相脫節的問題??悸塹降鼻骯ひ檔緦Υ刂?,既有高性能的交流傳動控制,也有傳統的直流傳動控制,因此我們采購的控制系統有交流傳動的ACS800標準低壓DTC變頻調速系統、ACS800 IV象限DTC變頻調速系統、ACS550風機/水泵專用變頻調速系統,直流傳動的DCS800 12脈直流調速系統。ABB電力傳動實驗室所開出的實驗涵蓋了一些常見的工業應用領域,學生通過對該系統的實際操作,能夠了解和掌握目前工業領域,尤其礦山領域中絕大多數變頻調速系統的工藝和操作,很好地解決了當前畢業生普遍缺乏工程實踐動手能力的問題。
  三、教學內容和體系的完善
  由于專業課的授課課時和實驗課時均很有限,而各種新的控制思想和控制方法不斷出現,并且社會對人才培養提出了更高的要求,在這種情況下,如何提高課程的教學質量和有效利用實驗課時已成為“電力拖動控制系統課程”教學任務中不容回避的重要問題。[4]
  1.修改教學大綱,增加現代調速內容
  隨著電力電子技術的發展,全數字的PWM交流控制系統已成為當前工業控制主流,而教科書中的直流調速、基于晶閘管的交流控制仍然占據很大的篇幅,因此有必要修改教學大綱。修訂后的教學大綱減少直流調速的內容,保留原有的交流電機變頻調速的基本原理、感應電動機變頻調速的機械特性以及感應電動機變頻調速系統,重點分析基于轉子磁場定向的矢量控制(VC)和基于定子磁場定向的直接轉矩控制(DTC),最后介紹自控變頻同步電動機控制系統、無刷直流電動機和永磁同步電動機的自控變頻控制系統。
  2.強化實驗環節,深化對調速系統的理解
  實驗是學好電力傳動不可缺少的一個環節,根據實際情況將實驗課分為兩個部分,一部分實驗課是隨著課程教學進度而開設的驗證性實驗,該實驗在電力電子與電機拖動控制實驗室進行。此類實驗的目的是加深學生對各類調速系統的調速原理的理解。另外一部分實驗課時是安排在學期末為期一周的課程設計??緯躺杓頻哪康氖竊諮緣緦ν隙遠刂葡低騁丫辛吮冉先媼私獾幕∩?,對矢量控制系統和直接轉矩控制系統進行仿真。由于電機拖動實驗室的實驗平臺不能滿足這類實驗的要求,因此將此課程設計安排在裝有MATLAB軟件的計算機房。MATLAB是工業控制領域常用的仿真軟件,其中Simulink\SimPowerSystems工具箱為搭建電力拖動控制系統提供豐富的模型。[5]利用軟件提供的電機模型、逆變器模型等,按照矢量控制策略和直接轉矩控制策略分別搭建控制系統模型,并進行仿真。[5]利用軟件仿真還有一個優點就是可以很方便地修改參數和查看仿真結果。例如在矢量控制器設計過程中,需要反復修改PI控制器參數,直到系統滿足各項指標。
   這個課程設計的目的有兩個:一是讓學生學會運用MATLAB搭建電力拖動控制系統模型;二是要了解交流調速系統的矢量控制和直接轉矩控制的結構和原理,為下一階段的交流調速系統的操作打下堅實的基礎。
  3.加強實踐環節,培養實際操作能力和創新能力
  具有創新能力的應用型人才培養,不僅要使學生具有較扎實的調速理論知識,同時還要有系統思維、工程實踐能力和創新意識。而電力電子與電機拖動實驗室的現有的教學儀器和MATLAB軟件顯然不能完全滿足我們的人才培養要求,因此ABB電力傳動實驗室的建設就顯得很有必要。工程實踐能力和創新意識的培養主要安排在大四第二學期,此時學生的理論學習已基本完成。接下來將電氣工程及其自動化專業的學生分為兩個方向:一個是電力傳動及其自動化方向,一個是電力系統及其自動化方向。電力傳動及其自動化方向的學生必須要參加ABB電力傳動實驗室的培訓。這一階段的培訓按調速系統的構成分為三個??椋篋CS800直流調速系統;ACS550變頻調速系統;ACS800變頻調速系統。在進行操作之前要對各調速系統的硬件、軟件作一個詳細的介紹。這里以DCS800直流調速系統為例,其硬件包括DCS800 12脈串聯直流傳動系統、12脈移相變壓器、ABB AC800M PLC系統和ABB Panel PP836四個部分。軟件包括DCS800直流傳動系統固件、AC800M PLC編程軟件CBM和PP836編程軟件Panel Builder 800。在對系統的各部分有了充分了解的基礎上,就可以開始進行現場操作培訓。操作控制包括用操作面板操作變流器、用DriveWindow操作變流器、用柜門按鈕操作變流器、用PLC和PP836操作變流器,在掌握好這四種現場操作的基礎上接下來再進行通信方式切換操作、12脈傳動系統和6脈傳動系統的切換操作、再生制動現場操作等。通過這種循序漸進的培訓,學生基本上掌握了工業現場直流調速系統的構成和操作,其實踐動手能力有了顯著提高。由于有了這一階段的培訓,大大節省了用人單位的崗前培訓時間,提高了畢業生實踐動手能力。
  創新能力的培養主要通過學生的畢業設計來實現。首先,為了讓學生更好地了解工業現場情況和一些常見的控制系統要求,ABB電力傳動實驗室提供了一些視頻資料供學生們學習,并給出了部分控制工程的解決案例。這些資料對于今后從事電力傳動的學生具有十分重要的參考意義。電力傳動控制畢業設計的被控對象一般為實驗室的30kW的電機,根據控制要求設計一套合適的控制程序,在實驗室完成對這個被控對象的控制。例如:要求學生按照控制要求要求編寫一套PLC控制程序,包括起、制動時間的限制,按要求加減速等。畢業答辯時需要把該程序下載到AC800M PLC,檢驗該控制系統能否達到預先給定的要求。
  通過對電力傳動系統為期一年的學習,學生們基本上掌握了交、直流傳動的運行原理及其特性、調速系統的構成以及工業調速系統的操作和開發,大大增強了學生的實踐動手能力和創新意識,為今后的工作打下了堅實的基礎。
  四、結束語
  以“ABB電力傳動實驗室”為依托,以“電力拖動自動控制系統”為理論指導,以培養具有創新意識的應用型人才為目標。這種基于工業現場設備的人才培養模式,不但可以極大地提高學生的學習積極性,同時也能更有針對性地促進教學改革,將各專業基礎課有效地結合起來,形成一個有機的整體。這種新的人才培養模式對于緩解半島制造企業和礦山企業所需的大批電力傳動專業技術人才緊缺,提高當前畢業生解決實際工程問題的動手能力都具有十分重要的意義,同時也為學校贏得了較好的聲譽。

  參考文獻:
  [1]阮毅,陳伯時.電力拖動自動控制系統運動控制系統(第4版)[M].北京:機械工業出版社,2010.
  [2]王成元,夏加寬,楊俊友,等.電機現代控制技術[M].北京:機械工業出版社,2008.
  [3]曾岳南,鄧則名,章云,等.電力電子與電力傳動實驗教學[J].實驗室研究與探索,2005,(24):141-142.
  [4]錢曉耀,陳衛民,蔡慧.“電力拖動自動控制系統”課程教學改革探討[J].中國電力教育.2009,(13):61-63.
  [5]木合亞提·伊克山."電力拖動自動控制系統"課程實驗的改革[J].實驗室研究與探索,2010,12(29):131-133.

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