电机装配与运行检测技能教学分析

电机装配与运行检测赛项（各组别）有统一的参赛要求，选手要在规定时间内，根据竞赛时发给的工作任务书，完成电机的选型与绕组检测、线路安装、驱动器参数的设置、运行性能参数测量等任务，并按工作任务书的要求编写PLC控制程序和触摸屏监控界面。
该项目的比赛时间是四个小时，在四个小时的比赛时间里，参赛选手要完成这么多的任务，确实不容易。每个选手即使精神饱满，积极投入，但也都面临着时间紧、任务重的实际情况。比赛时争分夺秒，精心操作自然是不必说的，但是比赛中仍出现选手来不及编程、来不及测参数等问题现状，也因此没能取到好成绩，无缘奖牌。
比赛时间大家都是一样的，能让各电动机按要求运转起来是硬道理，每一个选手比的不仅是技术水平更是速度和效率。如何在教学中帮助学生在每一步操作上提率呢？除了从熟悉操作流程，减少误操作上提率，优化PLC 编程也是提率的关键，是一个值得探讨的问题。为了实现同一个任务由于选用不同的指令和设计不同的编程思路可以编写出来多个不同的程序，这些程序的繁简程度和用时长短自然就大不一样。在YUYDJ-01电机装配技能实训装置技能教学中，我们进行了步进电机和三相异步电动机转速控制的PLC 编程的优化，以提高编程效率。“电机的控制”是《电机技术与应用》课程里的内容，电气与自动化专业的学生在职高二年级的时候已经学过。其教学目标是，学生通过学习能够正确理解电机的工作过程，并掌握三菱FX3u-32M 系列PLC 指令及编程，不仅学过ADDP 加法指令、SUBP 减法指令、MULP 乘法指令；还学过MOVP 数据传送指令、ZRST 区间复位指令、PLSY：16 位连续执行型脉冲输出指令等。下面例举两台电动机优化后的编程实例。
1、步进电机的转速控制PLC编程

1.1 设计要求：
系统有8 种速度可以选择。步进电机在静止不动且KM1 不吸合时为系统处于原点（或称初始状态）。当按下启动按钮时KM1吸合、电动机不转只有再按下速度选择按钮电动机才会根据所选择的速度转动。（速度1 为90r/min、速度2 为120r/min、速度3 为150r/min、速度4 为180r/min、速度5 为210r/min、速度6为240r/min、速度7 为270r/min、速度8 为300r/min、）。当按下停止按钮KM1 释放电动机停止转动。再一次按下启动按钮时KM1 吸合、电动机不转只有再按下速度选择按钮电动机才会根据所选择的速度转动。（可以进行循环）


1.2 设计目标：
用四则逻辑运算指令（加减乘除）编程。并总结出这种方法编程方法的特点。
1.3 实践任务与要求：
根据设备工艺要求，制定合理的改造方案；确定输入、输出设备，正确选用PLC；正确计算选择电器元件，列出电器元件一览表；PLC I/O 地址分配，并绘制I/O 接线图；设计梯形图并模拟调试。
梯形图工作过程分析: 该系统的初始化程序用来设置初始状态和原点位置条件。当系统回到S20（系统初始位时），这时按下启动按钮（M101）就执行下一步S21，在S21步中交流继电器KM1 吸合，在S21 步中按下速度1（这里的速度1 就是触摸屏中的D100，Set-Value D100 是按一下自动加一）D100 等于1 的时候步进电机以速度1 的方式转动，D100 等于2 的时候步进电机以速度2 的方式转动，D100等于3 的时候步进电机以速度3 的方式转动，当D100 等于9 的时候D100 自动还回到D100 等于1 的状态。在S2 中KM1 断开（复掉KM1）同时返回到S20 步进行循环。同时在S21 步中按下M102( 停止) 返回到S20 步中。
2、三相异步电动机转速控制PLC编程
（1） 设计要求：
系统有8 种速度可以选择。步进电机在静止不动且KM1 不吸合时为系统处于原点（或称初始状态）。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)。
当按下停止按钮KM1 释放电动机停止转动。再一次按下启动按钮时KM1 吸合、电动机不转只有再按下速度选择按钮时电动机才会根据你选择的速度转动。（可以进行循环）
（2）设计目标：
用特殊的运算指令(MOV 指令）编程，并总结出这种方法编程方法的特点。
（3）实践任务与要求：
根据设备工艺要求，制定合理的改造方案；确定输入、输出设备，正确选用PLC；正确计算选择电器元件，列出电器元件一览表；PLC I/O 地址分配，并绘制I/O 接线图；设计梯形图并模拟调试。
（4）元件清单、PLC I/O点分配、I/O接线图、顺序功能图（同上）。
梯形图工作过程分析: 该系统的初始化程序用来设置初始状态和原点位置条件。当系统回到S20（系统初始位时），这时按下启动按钮（M101）就执行下一步S21，在S21 步中交流继电器KM1吸合（这里的KM1 以一种置位的方式运行下去），当按下按钮M21 时执行到S22 步中，在S22 中电机以速度1 的形式转动。当按下按钮M22 时执行到S23 步中，在S23 中电机以速度2 的形式转动。当按下按钮M23 时执行到S24 步中，在S24 中电机以速度3 的形式转动。当按下按钮M24 时执行到S25 步中，在S25 中电机以速度4 的形式转动。当按下按钮M25 时执行到S26 步中，在S26 中电机以速度5 的形式转动。当按下按钮M26 时执行到S27步中，在S27 中电机以速度6 的形式转动。当按下按钮M27 时执行到S28 步中，在S28 中电机以速度7 的形式转动。当按下按钮M28 时执行到S29 步中，在S29 中电机以速度8 的形式转动。当按下按钮M102 时执行到S29 步中，在S29 中KM1 断开（覆盖掉KM1）同时返回到S20 步进行循环。

3、教学效果分析
步进电动机和三相异步电动机的两个案例的分析结果如下表格：

从表格中可以看出，选用普通指令编程用时较长，内容繁琐，且编完后由于程序太多不易在监控状态全屏操作，监控时要用鼠标来回上下移动进行监控，麻烦又浪费时间。而选用特殊指令编程，从编程步数、编程用时上，都得到了大大的缩减了，达到了优化的目的，提高工作效率。从编程程序上看也是简单明了，出错率降低，即使出错也容易检出，编程过程中不需要重复插入新的行，所用指令大大减少。从程序所配套的触摸屏上来说，其设置也比较简单，不需要重复的设置参数。因而在今后的技能实践中，要取得更好的教学效果和比赛成绩，优化程序，提高编程效率尤为重要。