第一篇：基于OMRON PLC與HMI的青藏鐵路客車電氣控制系統(tǒng)解決方案

基于OMRON PLC與HMI的青藏鐵路客車電氣控制系統(tǒng)解決方案

摘 要：本文闡述了以O(shè)MRON的CPM2A系列PLC及其擴展模塊、NT系列可編程終端HMI為控制核心的青藏鐵路客車電氣控制系統(tǒng)的典型應(yīng)用案例，詳細分析了上述OMRON自動化產(chǎn)品在青藏鐵路客車電氣控制屏柜中的設(shè)計工藝原理、編程與調(diào)試技巧、故障處理方法等典型應(yīng)用解決方案。

關(guān)鍵字：青藏鐵路 電氣控制 低壓電氣屏柜 PLC HMI觸摸屏 引言

舉世矚目的青藏鐵路以其特殊的地理環(huán)境條件，給鐵道客車電氣系統(tǒng)的設(shè)計帶來了許多新的課題，如青藏鐵路高海拔、低氣壓、環(huán)境溫度低、溫差變化大等環(huán)境地理條件將對核心控制部件、低壓電器部件等的絕緣與介電強度、電氣間隙與爬電距離、溫升等性能參數(shù)產(chǎn)生一定的影響。

對青藏鐵路客車電氣系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、可靠性等產(chǎn)生重要影響的低壓電氣屏柜控制系統(tǒng)面臨著以上問題，設(shè)計過程中根據(jù)對控制系統(tǒng)的分析與研究，遵循低壓電器控制系統(tǒng)的安全設(shè)計、可靠性設(shè)計、節(jié)能設(shè)計等設(shè)計原則，采取合理對策，歷經(jīng)多次試驗驗證，解決了青藏鐵路特殊環(huán)境條件對電氣控制系統(tǒng)的影響，設(shè)計開發(fā)了以PLC與觸摸屏（或稱“HMI”）為控制核心的青藏鐵路客車電氣綜合控制柜（以下簡稱“控制柜”）。

新型青藏鐵路客車電氣控制系統(tǒng)，將客車老式電氣控制系統(tǒng)的各個電氣監(jiān)控部分進行了優(yōu)化整合，集成到統(tǒng)一的低壓電氣屏柜內(nèi)?？刂乒癫捎靡設(shè)MRON的PLC（CPM2A-CPU61）、PLC的I/O擴展模塊CPM1A-20EDR1、RS232通訊適配器CPM1-CIF01、NT系列可編程終端NT31等為基礎(chǔ)架構(gòu)的控制核心，實現(xiàn)了以下以幾點主要設(shè)計工藝：

① 客車供電電源的選擇、轉(zhuǎn)換、故障判斷保護等自動控制、手動控制。

② 客車空調(diào)機組的工況選擇、轉(zhuǎn)換、故障判斷保護等自動控制、手動控制。

③ 客車制氧系統(tǒng)的配電控制與監(jiān)控。

④ 客車應(yīng)急供電電源的監(jiān)控保護、轉(zhuǎn)換控制。

⑤ 客車照明系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換控制。

⑥ 客車車載網(wǎng)絡(luò)智能監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)。

控制柜的PLC（CPM2A-CPU61）通過RS232-C端口實現(xiàn)與觸摸屏NT31（以下簡稱HMI）通訊，接受HMI發(fā)送的各種指令并自動執(zhí)行相應(yīng)的操作步驟，對電氣系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的各種故障及時進行診斷、指示并保護，控制柜具有檢測、控制、診斷保護、信息提示、聯(lián)網(wǎng)通訊功能，實現(xiàn)電氣系統(tǒng)的綜合控制。PLC通過外圍端口的RS232-C適配器與車載網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行串行通訊，實現(xiàn)與本車裝備的智能電氣設(shè)備的通訊及實現(xiàn)客車與客車之間的相互聯(lián)網(wǎng)通訊，并為逐步實現(xiàn)車對地、地對車的計算機聯(lián)網(wǎng)通訊打下了技術(shù)基礎(chǔ)。青藏鐵路客車電氣控制系統(tǒng)應(yīng)用方案簡介

青藏鐵路客車電氣控制系統(tǒng)設(shè)計選型

1.1 控制系統(tǒng)設(shè)計更新必要性

老式的鐵路客車電氣控制系統(tǒng)采用普通的繼電接觸控制系統(tǒng)，各個電氣監(jiān)控部分分散獨立，如供電電源控制部分、空調(diào)機組控制部分、客車照明轉(zhuǎn)換控制部分、應(yīng)急電源控制部分等都是獨立的低壓電氣屏柜，布線量大，走線復雜，電磁兼容性差，自動化程度低，空調(diào)控制精度不高，系統(tǒng)集成度差、生產(chǎn)成本高、操作不便、維護困難等，已無法滿足青藏客車電氣控制系統(tǒng)的需要，新型青藏鐵路客車電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計勢在必行。

隨著工控自動化水平的飛速發(fā)展，PLC與HMI在各個工控行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，PLC以其方便易掌握的編程指令及可擴展的輸入/輸出模塊、成熟的抗干擾技術(shù)而深受廣大工程設(shè)計人員歡迎，故擬設(shè)計由PLC與HMI構(gòu)成基礎(chǔ)控制架構(gòu)的青藏鐵路客車電氣控制系統(tǒng)。

1.2 可編程序控制器PLC的發(fā)展與現(xiàn)狀

1968年美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，使得電氣控制功能實現(xiàn)程序化，這就是第一代可編程序控制器，英文名字叫Programmable Controller（PC）。上世紀80年代，個人計算機發(fā)展起來，也簡稱為PC，為了方便，也為了反映或可編程控制器的功能特點，美國A-B公司將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器Programmable Logic Controller（PLC）。

上世紀80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30～40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，現(xiàn)在已有第五代PLC產(chǎn)品了。

目前，世界上有200多廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品，按地域分成三大系列：一是美國系列，一是歐洲系列，一是日本系列。美國和歐洲的PLC技術(shù)是分別獨立研究開發(fā)的，因此二者的PLC產(chǎn)品有明顯的差異性，而日本的PLC技術(shù)是由美國引進的，對美系PLC產(chǎn)品有一定的繼承性，但日本的主推產(chǎn)品定位在小型PLC。日本的小型PLC最具特色，在小型機領(lǐng)域中頗具盛名，某些用歐美的中型機或大型機才能實現(xiàn)的控制，日本的小型機就可以解決。在開發(fā)較復雜的控制系統(tǒng)方面明顯優(yōu)于歐美的小型機，所以格外受用戶歡迎。日本有眾多PLC制造商，如歐姆龍、三菱、松下、日立、富士、東芝等，在世界小型PLC市場上，日系產(chǎn)品約占70%左右的市場份額。

1.3 控制系統(tǒng)核心選型原則

我們經(jīng)仔細分析控制系統(tǒng)的功能要求，首先確定小型PLC就能滿足控制需求，經(jīng)對比世界著名的幾個PLC品牌，由于日系PLC在編程語言方面更適合亞洲人的邏輯思維方式，所以首選日系PLC。在日本眾多PLC制造商中，歐姆龍自動化集團的PLC是引領(lǐng)工業(yè)自動化產(chǎn)品和應(yīng)用先進技術(shù)的代表，其進入中國市場的時間早、產(chǎn)品性能可靠穩(wěn)定、編程簡易、調(diào)試方便、現(xiàn)場監(jiān)控能力出色，是自控領(lǐng)域的領(lǐng)跑者。歐姆龍在中國有遍布全國的物流、銷售和技術(shù)支持，可及時為客戶提供最直接的服務(wù)?；谝陨显颍覀兪走x了日本歐姆龍公司的PLC與HMI及其擴展模塊、附件等為青藏鐵路客車電氣控制柜的控制核心部件。

青藏鐵路客車電氣控制核心硬件系統(tǒng)構(gòu)成

青藏鐵路客車電氣控制系統(tǒng)以O(shè)MRON的CPM2A-CPU61可編程控制器、12/8點的I/O擴展模塊（CPM1A-20EDR1）、觸摸屏（NT31-ST123-EV3）、通訊適配器CPM1-CIF01等組成控制核心架構(gòu)，由供電電源控制部分、空調(diào)機組控制部分、制氧系統(tǒng)配電控制部分、應(yīng)急電源控制部分、照明控制部分、聯(lián)網(wǎng)通訊部分等幾大功能單元有機結(jié)合而成，其青藏鐵路客車電氣系統(tǒng)功能框圖如圖1-a所示，控制核心部分示意圖如圖1-b所示，青藏鐵路客車電氣控制柜外形圖如圖1-c所示，各個功能單元的控制方案分析如下：

PLC主機CPM2A-CPU61

CPM2A系列是OMRON公司在CPM1A基礎(chǔ)上推出的升級換代產(chǎn)品，它與CPM1A相比，在程序容量、指令種類、指令執(zhí)行時間、數(shù)據(jù)存儲、定時器/計數(shù)器數(shù)量諸方面都有明顯進步，并新加了RS232通訊端口，支持Host Link、無協(xié)議、1：1NT鏈接、1:1PC鏈接等通訊方式，特別是高速計數(shù)器、脈沖輸出和同步脈沖控制功能的增加給設(shè)備的自動化控制提供了很大便利。

CPM2A-CUP61主機對整個電氣系統(tǒng)進行自動控制，實時監(jiān)測電氣系統(tǒng)運行過程中的參數(shù)并對其進行分析，對故障自動處理，通過顯示觸摸屏NT31實現(xiàn)人機對話，響應(yīng)顯示觸摸屏輸入的命令、參數(shù)，將故障信息、運行記錄通過顯示觸摸屏顯示等。其硬件配置情況如下：

模擬量輸入點： 17點（0～10V）

溫度輸入點： 1點（PT100）

開關(guān)量輸入點： 12點（直流24V，8mA），開關(guān)量輸出點： 16點（繼電器輸出）

輸出端最大開關(guān)能力：2A，250VAC（cosφ=1）;2A，24V

輸出端最小開關(guān)能力：10mA，5VDC

值得稱道的是CPM2A-CUP61主機集成了多達17路模擬量輸入點（0～10V），1路溫度輸入點（PT100），這在各個世界著名PLC廠商提供的小型機中是獨一無二的（其他廠商多為提供模擬量擴展模塊），極大的縮減了控制核心的安裝體積、提高了控制系統(tǒng)的性價比。

圖1-a：青藏鐵路客車電氣控制系統(tǒng)功能框圖

圖1-b：青藏鐵路客車電氣控制系統(tǒng)控制核心架構(gòu)示意圖

圖1-c：青藏鐵路客車電氣控制柜外形圖 HMI主機NT31-ST123-EV3

NT31-ST123-EV3采用全中文液晶顯示觸摸屏（帶背光），具有字符類型和圖象類型顯示，由RS232通訊接口和PLC的RS232接口進行通訊。主要功能是現(xiàn)場參數(shù)設(shè)定，電源轉(zhuǎn)換、空調(diào)機組等功能單元運行工況的人為控制，運行工況狀態(tài)與電氣參數(shù)的顯示與記錄，實時報告各功能單元的故障現(xiàn)象、記錄故障參數(shù)等。其技術(shù)規(guī)格如下:

字符、圖象類型顯示：20×15個漢字

液晶顯示器規(guī)格： 320×240點

有效顯示面積： 122×92mm

開關(guān)量擴展I/O單元CPM1A-20EDR1

CPM1A-20EDR1可提供12點的開關(guān)量輸入點、8點的繼電器輸出點，可擴展系統(tǒng)的控制點數(shù)，根據(jù)不同客車類型可選擇一塊或兩塊。

適配器CPM1-CIF01

CPM1-CIF01是RS232通訊轉(zhuǎn)換模塊，實現(xiàn)PLC與車載網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的串行通訊。

青藏鐵路客車電氣控制核心軟件編程

1.PLC主機CPM2A-CPU61應(yīng)用程序編制

應(yīng)用CX-Programmer軟件對CPM2A-CPU61進行應(yīng)用程序編制，CX-Programmer軟件在指令編寫、地址搜索、條文注釋、軟件保護、功能塊編制、多種編程語言、調(diào)試監(jiān)控等方面為用戶提供了高水平的應(yīng)用平臺，尤其是功能塊的調(diào)用及多種編程語言的靈活性給方案設(shè)計提供了極大的便利。

PLC的軟件編制中，根據(jù)需要將供電電源轉(zhuǎn)換控制、空調(diào)機組控制、制氧系統(tǒng)配電控制、應(yīng)急電源轉(zhuǎn)換控制、照明控制、車載網(wǎng)絡(luò)通訊等功能單元分不同的程序段進行編制。供電電源轉(zhuǎn)換控制部分程序示例見圖2，其他功能單元的程序不再羅列。

CX-Programmer軟件的一個突出特點是具有“顯示地址引用工具”工具欄，可在程序段下方同時顯示某變量在程序中的所有應(yīng)用，極大地方便了程序編制與調(diào)試?！帮@示地址引用工具”工具欄應(yīng)用示意見圖3。

2圖2：供電電源轉(zhuǎn)換控制部分程序示例

圖3：“顯示地址引用工具”工具欄應(yīng)用示例

2.HMI主機NT31-ST123-EV3應(yīng)用程序編制

應(yīng)用NT系列支持工具軟件對NT31-ST121-EV3進行應(yīng)用程序編制，NT系列支持工具軟件在固定顯示、圖像和庫數(shù)據(jù)支持、燈對象、觸摸開關(guān)、數(shù)字顯示、字符串顯示、曲線圖、報警列表、報警歷史、數(shù)字值輸入、字符串輸入等方面為用戶提供了友好的應(yīng)用平臺。

NT31的軟件編制中，根據(jù)需要將供電系統(tǒng)信息、空調(diào)制氧系統(tǒng)信息、應(yīng)急電源信息、照明控制信息、車載網(wǎng)絡(luò)通訊信息等功能單元分不同的畫面進行編制。應(yīng)用了數(shù)字、字符串顯示與輸入對象、圖像與庫數(shù)據(jù)對象、觸摸開關(guān)控制對象、報警列表、報警歷史、窗口鍵盤等編制了友好的人機操作界面，顯示直觀、操作方便。應(yīng)用畫面部分數(shù)據(jù)示例見圖4-a、4-b、4-c、4-d、4-e、4-f、4-g。

圖4－a：青藏客車電氣控制柜HMI主畫面

控制核心PLC、HMI等的應(yīng)用設(shè)計、程序編制調(diào)試技巧總結(jié)

青藏鐵路客車電氣控制系統(tǒng)設(shè)計選型和成本估算時，詳細分析了應(yīng)用環(huán)境要求、工藝過程的特點、控制要求，明確了控制任務(wù)和范圍，確定了所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC、HMI的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。根據(jù)青藏鐵路的特殊應(yīng)用環(huán)境要求，OMRON的CPM2A-CPU61及NT31等控制產(chǎn)品正是以其強大的功能性、成熟穩(wěn)定的可靠性、出色的性價比等特點才從眾多同類控制產(chǎn)品中脫穎而出被選用。

控制柜的PLC、NT31等在程序編制調(diào)試過程中，積累總結(jié)的心得體會介紹如下：

l 應(yīng)先規(guī)劃各個功能單元的程序流程圖，使功能單元的程序設(shè)計思路清晰，同時根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的總體控制邏輯，將各個功能單元的程序流程圖有機的結(jié)合在一起，仔細處理功能單元之間的聯(lián)系點。

l 編程方法上應(yīng)充分運用子功能模塊的子程序模式化。通過調(diào)用子程序?qū)崿F(xiàn)相同或類似子功能模塊的程序編制，增強了程序的可讀性與可移植性，減小了程序大小，提高了程序的運行效率。

l 編程方法上還應(yīng)充分考慮尋址方式的選用，例如在編制空調(diào)控制程序的壓縮機與空氣預熱器的運行時間記錄子程序時，合理運用了間接尋址方式操作數(shù)據(jù)區(qū)，節(jié)約了大量的程序步數(shù)。

l 編程過程中對模擬量的處理應(yīng)多考慮應(yīng)用一些軟件濾波方法，尤其在電磁干擾嚴重的環(huán)境中應(yīng)用更應(yīng)注意模擬量采集的軟件濾波處理。

l 可編程終端的界面程序編制應(yīng)注意庫、圖像燈、間接字符串、窗口鍵盤等對象的應(yīng)用，界面要編制的清晰簡潔、邏輯合理、易于操作，對于復雜或重要操作盡量提供操作幫助說明界面。

l 調(diào)試過程中應(yīng)對各功能單元控制邏輯理解透徹，盡量模擬實際運用中所有可能出現(xiàn)的工況，查找程序錯誤時要縱觀應(yīng)用程序整體，仔細分析所有相關(guān)點，認真參閱相關(guān)產(chǎn)品的操作手冊，注意相關(guān)編程操作注意事項等。

青藏客車電氣控制系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新

青藏鐵路客車電氣控制屏柜與老型的相比，從單純的繼電接觸控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐設(shè)MRON高功能性、高可靠性的PLC、人機界面觸摸屏NT31等為控制核心的自動控制系統(tǒng)，主要解決的技術(shù)難題與實現(xiàn)的技術(shù)創(chuàng)新如下：

1.綜合控制柜實現(xiàn)了電氣控制系統(tǒng)的小型化、智能化、集成化和系統(tǒng)化。

2.綜合控制柜根據(jù)預設(shè)參數(shù)實現(xiàn)自動控制，減輕了操作人員的工作強度，最大限度的避免由于人為誤操作引起的事故，便于操作和維護。

3.綜合控制柜對整車電氣系統(tǒng)參數(shù)進行實時監(jiān)測，出現(xiàn)故障時及時進行保護動作，避免了由于保護不及時而引起的嚴重后果。

4.綜合控制柜可對軸溫、煙火報警器、車門等智能電氣設(shè)備的狀態(tài)進行監(jiān)視和顯示。

5.綜合控制柜充分考慮了整車各個電氣功能部件的協(xié)調(diào)工作，使整個電氣系統(tǒng)工作更加安全可靠。

6.綜合控制柜根據(jù)電氣系統(tǒng)布線的有關(guān)規(guī)范和實際存在的問題，不同系統(tǒng)、不同電壓等級、不同電流類別的導線盡量相互隔離，簡化了配線復雜度，節(jié)約了大量導線，結(jié)構(gòu)設(shè)計上盡量減少相互間的電磁干擾。

7.綜合控制柜的控制方案以自動為主，同時考慮控制系統(tǒng)故障的應(yīng)急措施，包括極端情況下的手動應(yīng)急措施。

8.控制柜減少了原有客車電氣監(jiān)控系統(tǒng)的電器元件，簡化了調(diào)試流程，功能得以提升，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)制造成本。

青藏客車電氣控制系統(tǒng)的推廣運用

青藏鐵路客車電氣控制系統(tǒng)從2006年投入實際運用2年多以來，裝車300余套，經(jīng)受住了青藏鐵路特殊運用環(huán)境的考驗，運行安全、穩(wěn)定、可靠，操作維護方便，功能完善強大，得到最終用戶的一致好評，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，在將來會有更廣闊的應(yīng)用空間，整體運用情況見表1。

結(jié)束語

以O(shè)MRON自動化產(chǎn)品為控制核心的青藏鐵路客車電氣控制系統(tǒng)是我國鐵道客車電氣技術(shù)領(lǐng)域的一次重大技術(shù)革新，是我國自主研發(fā)的鐵道客車電氣技術(shù)的先進代表，為保證舉世矚目的青藏鐵路的順利開通做出了卓越貢獻，推動了鐵道客車電氣行業(yè)的發(fā)展進步，具有非常廣闊的推廣運用前景。

在工業(yè)自動化領(lǐng)域日新月異的飛速發(fā)展中，希望歐姆龍自動化集團等工控自動化產(chǎn)品制造商在保持產(chǎn)品兼容性的基礎(chǔ)上不斷推陳出新，不斷應(yīng)用先進技術(shù)提升PLC、HMI等工控產(chǎn)品的產(chǎn)品性能、提高產(chǎn)品的性價比，為工控領(lǐng)域的技術(shù)進步提供有力支撐。參考文獻

1、OMRON公司的CPM2A編程手冊、CPM2A操作手冊

2、OMRON公司的NT31/NT31C操作手冊

3、宮淑珍等.可編程控制器原理及應(yīng)用.北京：人民郵電出版社，2002

第二篇：教改總結(jié) 機床電氣控制系統(tǒng)運行與維護

《機床電氣控制系統(tǒng)運行與維護》課程教學改革總結(jié)

機電教研室 張月華

隨著電力拖動實訓室和機床電氣控制實訓室的建設(shè)并完善，本學期《機床電氣控制系統(tǒng)運行與維護》課程在課程內(nèi)容、教學方法、組織形式、考核方式等方面都進行了改革，取得了一定的成效，具體表現(xiàn)在以下幾方面：

一、教學內(nèi)容

教學內(nèi)容上改變了以前的學科型教學內(nèi)容，將整門課程劃分為12個學習任務(wù)，將教學內(nèi)容分別融入到12個教學任務(wù)當中，這樣學生邊學習、邊操作，實現(xiàn)教學做一體化，使實踐反饋到理論當中，并反過來用理論來指導實訓，使整個的教學環(huán)節(jié)中學生比較容易接受，并對知識能夠更加系統(tǒng)化的學習，且最終反饋教學效果較好。

二、教學實施

在為期一年的項目教學法研究過程中，收效顯著，學生的學習積極性有了較大提高，自學能力大大增強，綜合能力得到了明顯的提升，本專業(yè)學生參加高級電工考核，考證通過率為90%。另外，在教學的過程中，我也深切地體會到“《機床電氣控制系統(tǒng)運行與維護》課程項目教學法”要注意以下幾個方面的問題：（1）在確定項目任務(wù)時應(yīng)注意汲取傳統(tǒng)教學法的長處，把總?cè)蝿?wù)細分成一個個小模塊，每個模塊分為若干個目標并體現(xiàn)在項目中的任務(wù)上，從而讓學生建構(gòu)一個系統(tǒng)全面的知識框架。（2）學生分組時，注意合理搭配，把后進生平均分配到各組中，利用傳、幫、帶的方式，讓全體學生都能夠共同提高。（3）在項目實施過程中應(yīng)注意培養(yǎng)學生吃苦耐勞的品質(zhì)和團隊精神。（4）在教學過程中應(yīng)以學生為中心，充分發(fā)揮教師的協(xié)助指導作用。（5）在項目評價過程中不應(yīng)只重視結(jié)果，也要看完成項目的整個過程。因為學生是在項目實踐過程中理解和把握了課程要求的知識和技能，體驗了創(chuàng)新的艱辛與樂趣，培養(yǎng)了分析問題和解決問題能力。

總之，項目教學法突破了傳統(tǒng)的教學模式，推動了教學革新，為學生提供了更加有效學習的良好環(huán)境，在整個教學過程中既發(fā)揮了教師的主導作用又體現(xiàn)了學生的主體作用，充分地展示現(xiàn)代職業(yè)教育“以能力為本”的價值取向，使課堂教學的質(zhì)量和效益得到更大幅度的提高。項目教學法有其獨特的優(yōu)勢，這種方法不但適合《電氣控制系統(tǒng)運行與維護》課程的教學，而且在機電類專業(yè)中諸多應(yīng)用性較強的課程中是值得推廣應(yīng)用的。

提高項目式的一體化教學效果，增強學生的動手能力和崗位適應(yīng)能力，不是一朝一夕就能做好的，需要多方而共同的努力才能實現(xiàn)，其中激發(fā)學生的學習興趣是基礎(chǔ)，把握好實習教學的各個環(huán)節(jié)是關(guān)鍵，提高一體化教師素質(zhì)是重要保證。不斷地總結(jié)教學經(jīng)驗，探討和研究教學方法，全而提高《機床電氣控制系統(tǒng)運行與維護》的教學質(zhì)量。

三、考核方式

根據(jù)高級維修電工崗位職業(yè)能力及職業(yè)資格標準要求，制定了本課程的教學評價方案：采取過程評價與終結(jié)評價以及教師評價相結(jié)合的方式。在課程考核中，平時占20%，過程性評價占60%，終結(jié)評價占20%。

四、教學存在的不足與改進的想法

1.大部分學生學習態(tài)度端正，能夠自主學習，按時完成各項任務(wù)，對知識的掌握較好，因為是兩個人一組進行學習并進行實訓實施（在小組分配上考慮理論強的學生加實踐能力強的學生相互結(jié)合為一組的原則），有的組里的學生不積極參與討論、不重實訓操作，學習效果不理想。

2.在以后的教學實施過程中逐步完善過程考核內(nèi)容，調(diào)動每位同學積極性，全面提高學生綜合分析解決問題能力。

3.實訓項目設(shè)計有待改進，采用一小組一題方式，也可以采用同學根據(jù)對電氣控制的理解自己設(shè)計電路來實現(xiàn)電動機控制，以提高同學創(chuàng)新精神。

2012.1

第三篇：認識與維護數(shù)控機床的電氣控制系統(tǒng)教案

【課題編號】 — 項目四 【課題名稱】

認識與維護數(shù)控機床的電氣控制系統(tǒng) 【教學目標與要求】

一、知識目標

1.了解數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的各組成單元，及數(shù)控系統(tǒng)、電氣元件和伺服電動機的種類和功能。

2.熟悉常用數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的維護和保養(yǎng)方法。

二、能力目標

1.能認識數(shù)控電氣控制系統(tǒng)的組成單元。

2.從銘牌上能分清不同的數(shù)控控制系統(tǒng)及常用元器件，了解各元器件的功能。

3.熟悉數(shù)控電氣控制系統(tǒng)的工作環(huán)境要求。

三、素質(zhì)目標

1.能分清各種不同的數(shù)控機床控制系統(tǒng)。2.初步了解各種電氣元件在數(shù)控機床中的作用。

3.掌握數(shù)控機床的工作環(huán)境要求，熟悉電氣控制系統(tǒng)的操作規(guī)程。

四、教學要求

1.了解數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的組成單元。

2.能夠認識各種常用數(shù)控系統(tǒng)和常用電氣元件的功能。3.熟悉電氣控制系統(tǒng)的操作規(guī)程及工作環(huán)境?！窘虒W重點】

1.變頻器的作用。數(shù)控系統(tǒng)的種類。伺服電動機與步進電動機的區(qū)別。

2.數(shù)控電氣控制系統(tǒng)的操作規(guī)程和工作環(huán)境要求?！倦y點分析】

1.各電氣元件在數(shù)控機床中的作用。2.電氣控制系統(tǒng)工作環(huán)境的要求?！痉治鰧W生】

1.對工作環(huán)境學生不重視，沒有認識到工作條件對電氣元件的影響，會縮短工作壽命或者使元件失效而導致機器無法工作。

2.對各種系統(tǒng)的特點不理解，因此對系統(tǒng)的選擇沒有興趣?！窘虒W思路設(shè)計】

以理論教學為主，配備多媒體教學手段，將各種元件通過電化設(shè)備展示給學生。此外，注意例舉重視維護數(shù)控機床對延長機器使用壽命的實例?！窘虒W安排】

4學時 【教學過程】

一、認識數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng) 1.數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的組成單元 1）數(shù)控單元

由系統(tǒng)主機和附加面板組成 2）電氣控制單元

含數(shù)控系統(tǒng)、變頻器、PMC模塊、開關(guān)電源放大器。見圖4—4.3）執(zhí)行元件

見圖4—5 4）主軸單元

由變頻器、編碼器、三相異步電機組成，見圖4—6。

5）刀架單元

常用立式、臥式電動刀架，見圖4—7。6）元器件

見表4—1。

2.控制系統(tǒng)

常用有FANUC、SINUMERIK、華中數(shù)控系統(tǒng)和凱恩帝數(shù)控系統(tǒng)。見表4—

4、5。

3.常用電氣元件

見表4—6 4.伺服電動機

常用有FANUC和西門子系列，見表4—8。

二、熟悉數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)常用元件功能

1.數(shù)控系統(tǒng)

是數(shù)控機床的核心。由硬件和軟件兩部分組成。將各種控制指令通過可編程邏輯控制器控制驅(qū)動系統(tǒng)。

2.常用電氣元件

1）低壓斷路器

又稱漏電開關(guān)，見圖4—10。2）熔斷器

斷路和過載保護，見圖4—11。

3）接觸器

接通或斷開負載電器，常用交流接觸器，見圖4—12。

4）繼電器

按信號的變化接通或斷開電路，見圖4—13。5）開關(guān)電源

將交流電變成直流電，供數(shù)控系統(tǒng)使用。6）變壓器

將380V工業(yè)電壓變成數(shù)控機床電壓。7）驅(qū)動器

又稱伺服放大器，放大指令信息，驅(qū)動機床進給軸，見圖4—15。

8）變頻器

模擬控制主軸電壓，見圖4—16。

9）I/O模塊

CNC與機床之間的信息傳遞和變換的中轉(zhuǎn)站。3.電動機

常用有主軸電動機，進給軸電動機和冷卻電動機，是動作指令的執(zhí)行單元，見圖4—

19、20。

三、維護保養(yǎng)數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng) 1.電氣元件使用環(huán)境與要求

1）運行環(huán)境

防過熱、過潮、粉塵、腐蝕氣體、振動。2）電源要求

電壓波動小于10%。3）操作規(guī)程。2.維護與保養(yǎng)要點 1）嚴格遵循操作規(guī)程。2）定期清理通風散熱系統(tǒng)。

3）監(jiān)護電網(wǎng)電壓波動，保養(yǎng)與維護電源。4）防塵。

5）定期更換存儲器電池。

四、小結(jié)

1.數(shù)控機床電氣控制部分是數(shù)控機床的重要組成部分，而數(shù)控系統(tǒng)是核心部分。

2.要認識各電氣元件的名稱、功能及在數(shù)控機床中的作用。3.做好電氣控制的維護和保養(yǎng)，保證數(shù)控機床正常工作和延長使 用壽命的重要措施，嚴格執(zhí)行數(shù)控機床電氣控制的操作規(guī)程要求。

第四篇：純電動客車高壓電氣安全技術(shù)與使用規(guī)范

高壓電氣安全技術(shù)與使用規(guī)范

高壓電氣系統(tǒng):

包括—動力電池組、電機與控制器、動力轉(zhuǎn)向油泵電機、空氣壓縮機電機、空調(diào)壓縮機電機、車廂電暖氣、暖風除霜器、電源變換器等。

動力電池組分別采用鋰電池和鉛酸電池。額定電壓:388V, 鋰電池容量:360Ah，單只電池3.6V/90Ah，3只并聯(lián)為一組，104組串聯(lián)。鉛酸電池容量:255Ah,由32只12V/85Ah鉛酸電池串聯(lián)為一組;3組并聯(lián)。全車電器的輸入電源均為動力電池組 安全措施與安全裝置： 一．安全措施：

1.堅持以人為本，安全第一的原則。

電動車與其他乘用車一樣，同是運送乘客的交通工具。但是，電動車的安全問題更為重要。他關(guān)系到電動車的命運。其它很多車輛同樣存在安全問題，例如 ：內(nèi)燃機車輛的油箱和氣罐、天然氣瓶；無軌電車、地鐵、輕軌的供電系統(tǒng)和控制器，都存在人命關(guān)天的安全問題。關(guān)鍵是如何防范。如何將危險程度降至最低。那些已經(jīng)形成產(chǎn)品的車輛，他們是在生產(chǎn)和使用過程中，不斷完善安全措施；而且仍在不斷改進。電動車若想與其它車輛并駕齊驅(qū)，安全問題必須從源頭做起，提高設(shè)計質(zhì)量、完善工藝流程，處處體現(xiàn)安全第一的原則。2.確保人身安全與系統(tǒng)安全：

電動車的安全包括人身安全與系統(tǒng)安全。在制定安全防范措施時，人身安全是優(yōu)先級的。即使發(fā)生不可預見的事故、系統(tǒng)崩潰，也要保證人身安全。系統(tǒng)安全也很重要，沒有一個安全可靠的系統(tǒng)支持；電動車還不如一駕馬車。因此，建立健全一整套閉環(huán)監(jiān)測控制系統(tǒng)是完全必要的。有條件時可配置備用系統(tǒng)，發(fā)生故障可以自動切換。使系統(tǒng)安全處于萬無一失。

3． 參照有關(guān)電動車的國家標準和國際標準，從系統(tǒng)設(shè)計到部件選型、加工工藝、質(zhì)量檢驗；都按相關(guān)標準執(zhí)行。

二.安全裝置：

1.蓄電池分組串聯(lián)，每組電壓≯96V并配有熔斷器，發(fā)生意外短路，可切斷電池之間的連接。

2.動力電池組的輸出端裝有直流接觸器，受控于駕駛員和安全檢測訊號。發(fā)生故障時，可手動或自動切斷動力電源。

3.車用電器與電池組之間有過流自動分斷的快速開關(guān)，駕駛員也可以執(zhí)行手動閉合與分斷的操作。當負載電流大于快速開關(guān)的設(shè)定電流時，可自動切斷電源。

4.各分路用電器分別串聯(lián)快速熔斷器和接觸器，用電器發(fā)生過流或短路時，熔斷器自動分斷。駕駛員不直接操作高壓電器，所有開關(guān)均為低壓控制。

5.無論是鋰電池和鉛酸電池都安裝了信息采集和冷卻風扇自動控制系統(tǒng)。每只電池電壓、每個電池箱溫度、總電壓、總電 流、剩余電量均可通過儀表板顯示器隨時顯示上述信息。電池組采取雙線制連接。無論是用電器還是電纜與車身之間是絕緣的。所有用電器的工作狀態(tài)均通過CAN總線輸入整車控制器，通過顯示器分級顯示和報警。提示駕駛員執(zhí)行安全操作指令。

6.充電安全裝置：

當充電插頭插入車載充電插座時，可自動閉鎖電機控制器，使車輛不能開動。

7.控制電源故障監(jiān)測：

低壓電源由24V蓄電瓶和DC-DC變換器組成。為全車低壓電器和電機控制器提供電源，一旦發(fā)生故障會造成車輛停駛。所以，隨時監(jiān)測其工作狀態(tài)十分重要。故障監(jiān)測通過多能源管理系統(tǒng)顯示器，聲光報警；提示司機及時采取措施。

8．制定了鋰離子電池安全操作規(guī)范、鉛酸電池管理規(guī)范、電動車電氣部分檢驗方法和檢驗標準、電動車使用維護保養(yǎng)規(guī)范、外購與自制高壓電器的檢測標準等工藝文件。

三．整車安全 解決方案：

1.主動防撞：在電池箱位置預留緩沖空間、安裝防撞立柱；箱門內(nèi)側(cè)粘附絕緣層。即使發(fā)生嚴重碰撞，可防止電瓶短路。

2.被動防范：電池箱必須實現(xiàn)快速拆裝。電池箱周邊必須使用阻燃材料。在電池箱內(nèi)安裝“紅外傳感器”、“煙霧報警器”，當發(fā)生火災(zāi)時，溫度過高或煙霧太大都能顯示報警。3.車身安裝“加速度傳感器”，當發(fā)生意外碰撞時，“傳感器”信號經(jīng)“多能源管理系統(tǒng)”自動切斷動力電源；并聲光報警，提示駕駛員迅速停車，打開客門疏散乘客。

4.動力電池漏電檢測報警裝置：

分別監(jiān)測動力電池組的正負極對車身的絕緣和漏電電流。超過設(shè)定值可通過多能源管理系統(tǒng)顯示器報警。