电气自动化实验平台的开发实现
马亮
辽西技师学院 辽宁阜新 123000
[摘 要] 所谓电气自动化就是借助计算机技术、信息科技以及仪器仪表控制理论建立控制体系、管理体系和项目优化体系，能在提升项目可靠性的基础上，完善运行安全性，降低项目成本的同时，为产品质量监管工作的全面落实奠定基础。基于此，本文对电气自动化实验平台的开发以及实现做了简单的探讨，以供相关人员参考。
[关键词] 电气自动化；实验平台；开发
1 电气自动化实验平台开发实现的必要性
随着电气自动化技术的发展，社会中大量需求有专业技术知识和复合型技术人才，学校现有的自动化实验平台仅仅能够满足教学需求，无法满足社会对新人才的高水平需求。电气创新能力与应用能力在学生身上的体现能够在此平台上被培养，使学生去主动接触该领域最先进的技术，锻炼学生的工程实践能力。当前学校设置的电气自动化实验平台就是可编程逻辑控制器实验室，仅仅开展了简单逻辑控制实验，与真实工作环境差距较大，无法体现现在可编程逻辑控制器的功能。原有设备较为陈旧，无法开展新型自动化控制技术实验，影响教学效果。另外电气自动化课程涉及到的设备有很多，仅仅是可编程逻辑控制器设备难以对学生带来很多支持，影响教学效果，因此有必要开发电气自动化实验平台[1]。
2 电气自动化实验平台的构架
在实际工作开展进程中，之所以要建立电气自动化实验平台，就是为了能实现更多的关联功能，也为了有效体现出学习过程是从简单逐渐转变为复杂的循序渐进的过程，要结合自动化实验平台建立差异化配置机制，并且整合管理流程。分别为：（1）电气自动化基本实验平台A；（2）电气自动化基本实验平台B；（3）综合自动化实验平台；（4）运动控制实验平台。
第一，电气自动化基本实验平台A。整个系统中涉及的设备主要依托可编程控制器S7-200、触摸屏以及变频器等，实验平台自身除了能有效完成PLC逻辑编程工作外，也能合理性实现触屏和PLC通信，具有一定的应用价值。最重要的是，在实际应用体系内，能实现S7-200和串口组态软件的连接，实现监控。第二，电气自动化基本实验平台B。涉及可编程控制器S7-200、触摸屏、伺服驱动器等，实验重点就在于能实现PLC脉冲控制伺服系统，借助控制机制就能合理性优化精确速度控制和位置控制工作。第三，综合自动化实验平台，主要包括可编程控制器S7-200、触摸屏、伺服驱动器以及电机等，是基于总线结构建立的总线通信技术研究结构，能精确地对速度进行合理性控制，完善位置监管机制和扭矩控制机制，实现以太网通信。第四，运动控制实验平台，利用伺服电机能对三个基础轴结构进行驱动处理，实现三维环境中多轴联动控制的目的，并且能维护同步控制结构，实现电子凸轮处理和虚轴处理目标[2]。
3 电气自动化教学实验的开发
3.1 硬件建设
电气自动化开放实验平台中心由多个专业实验室构成，共同完成实践能力培养。
（1）PLC控制技术实验室。用于完成“可编程序控制器技术”和“伺服运动控制技术”等实验，主要设备是可编程序控制器训练装置、工控机、显示屏和变频器等。（2）过程控制系统实验室。用于模拟工业现场过程控制实际，可进行温度、压力和流量等变送器的应用实验。主要硬件设备包括高级过程控制装置和数字示波器等。（3）测试测量与控制实验室。测控是自动化系统的核心和灵魂，用于学生掌握传感器的组成结构和转换电路原理。主要硬件设备包括传感器实验仪和信号发生器等。（4）继电保护实验室。用于电力系统继电保护方面训练，测试电力系统故障和危及安全的异常工况。主要硬件设备包括电流继电器、防护继电器和单相调压器等。（5）电子设计自动化实验室。培养学生在电子设计自动化与数字系统设计等方向的基本实验技能。主要硬件设备包括电子设计自动化实验箱及配套设备和仪器仪表。
3.2 软件建设
每到夜间，木材厂的大门洞开，不时有面的、小货车等开到院子，从封闭的车厢或者塑料布掩盖着的车斗卸下一些木材，在木材厂会计手里领了现金匆匆而去。也有用大货车拉木料进来的，这时候是贾鹏飞比较忙碌的时候，不但要指挥，还要和工人们一起把木料卸到指定的、也是较隐蔽的地方。在慢慢的工作过程中，贾鹏飞了解到这些木材都是没有经过审批而盗伐的，虽说林业部门也查得严，但经不住这庞大的盗伐游击队伍的疲劳战，被拦截的是极少数“火背”的小贩子。木材只要进入了木材加工厂，不合法也合法了，因为木材加工厂作为森工企业，有合法的手续，据说这些企业和林业部门的关系也非同一般。
3.3 电气自动化实验平台应用策略
加快实验平台改革和实验室建设，促进优质资源整合和共享，提升办学水平和教育质量，开放实验的作用和地位日益显现，实验平台应用，培养了学生的独立工作能力、提高了学生的择业能力、发展了虚拟实验平台、提高了实验室管理水平，具有重要的理论和现实意义。除了加强硬件建设和软件建设外，还需要运用创新策略，保障实验平台运行。本文提出的应用策略如下：（1）制定严格可执行的规章制度和管理办法。针对教师制定考核制度和指导原则；针对学生制定使用规定和操作规程；针对管理员制定设备仪器维护和管理办法。（2）建立实验平台质量的监控和评估机制。开放实验平台提高了学生的自主性，但也必须加强管理，对学生的实验过程进行监控，对学生的实验结果进行评估。（3）加强开放实验平台师资队伍建设及管理。开放实验平台离不开教师的指导，要建设稳定的教师队伍，不断提高专业教师素质，同时注重双师型教师培养[3]。
实验平台建设包括软件建设和硬件建设，硬件都是比较成型的设备，硬件技术更为成熟和稳定，与硬件相比，软件建设较为复杂。本文研究的平台软件建设包括四方面内容：第一，实验平台用户分析。主要包括学生、教师和管理员等三类用户，学生使用平台完成实验，教师通过平台指导实验，管理员负责平台的运行和维护。第二，实验平台业务流程。每类用户具有不同的操作流程。以学生用户为例，包括选择实验项目、提交实验方案、预习实验内容、预约实验室、进行实验操作、提交实验结果和查看评价结果等。第三，实验平台架构设计。采用目前最为流行的MVC三层架构模式进行设计，表现层完成用户与系统间的信息交互，应用层用于负责具体的业务处理，数据层完成表现层和数据库的输入和输出。
4 结语
总之，自动化实验平台建设中，采用由易到难的原则，分析自动化实验平台的设计与开发，需要注意以下几点：（1）以电气自动化基本实验平台为背景，变频器实验的控制。（2）综合实验平台设置了各类信号调理电路和控制电路等，并开发实验平台软件系统，基于触摸屏设计人机交互界面。课题研究也存在一定不足，在实验平台建设中，没有进一步分析可编程逻辑控制器、变频器、运动控制器的控制，在设计中，还需要在PID模拟量调节、高速计数输入方面做出更加深入的研究。
在工程设计中,可以很容易的根据GPS、陀螺仪、深度计等设备获取声纳的运动变化,从而估计出旋转、平移参数的预测值。本文在给定旋转、平移参数的基础上随机加入了噪声干扰,以模拟含有检测、估计误差的估算旋转矩阵,实验中角度的噪声范围为[-3°,3°],各方向的位移噪声范围为[-5,5] 像素(若声纳探测范围30m左右,在单方向上产生的最大误差约为0.5m)。图11是加入传感器估算的旋转平移参数后所得的重建结果,相比于图10,该重建结果有大幅提高,在实际工程中所估计旋转矩阵的误差范围可远小于实验所假设的范围,因此可以得到比本文实验更好的结果。
当然，精湛的表演，离不开扎实的功底。赵多娜是科班出身，毕业于中央戏剧学院表演系。刚刚毕业时，青春无敌的她凭借在都市励志剧《星光都市》中饰演李瑾一角出道。虽然在片中她的戏份不算多，演技也略显青涩，但能进组真真切切地实践，在镜头前将自己多年积攒的本事和急于绽放的梦想一并展现，她感觉很满足，至今回想起来，她都觉得那段日子温暖又闪亮。
参考文献：
[1]朱思益.电气自动化实验平台开发与设计[J].山东工业技术,2019(01):159.
[2]马新宇.电气自动化开放实验教学平台设计与应用[J].科技视界,2017(34):42-43.
[3]沈超. 电气自动化实验平台的开发实现[D].吉林大学,2017.
[中图分类号] F407.6
[文献标识码] A