刘静 吴多

（武昌工学院信息工程学院，湖北武汉430065）

基于鸡舍项目的电气实践教学“课程融合”初探*

刘静 吴多

（武昌工学院信息工程学院，湖北武汉430065）

本研究要在以本身专业课的课程知识为基础，根据以前的相关基础课程与学校的实验环境为依托，形成多个相关课程相互融合、综合性强的实验项目。文章正是通过鸡舍恒温控制的实践项目将多门基础课程融合在一起，探讨电气专业的多课程融合在实训中的体现。

电气实践教学；课程融合；鸡舍项目

一、课程融合项目背景

如何将电路、电机学、传感器技术、电气控制技术、PLC技术等课程在实践项目中进行融合是文章要解决的重点，经过对多个项目的筛选，我们选择通过对鸡舍室内的恒温控制来实现，因为此实践项目是根据室温来调节五组风机运行状态的恒温控制系统，该系统中各类电器的接线都运用了电路理论知识，在采集现场温度信号的时候又在此基础上增加了传感器技术的应用，其负载控制的是电机，所以又有部分电机学及电气控制的应用，最后，其恒温控制的核心是使用PLC进行控制运算，这些课程在此项目中都得到了很好的融合。

二、课程融合的实施步骤

（一）PLC技术融合

要完成对鸡舍的恒温自动控制，除了采集现场温度信号之外，更加重要的是对采集到的信号进行处理并控制风机与湿帘调节室温，这些工作可以采用PLC控制完成，PLC是此项目实现自动控制的核心，是“课程融合”的重点内容，此项目使用的是实验室现有的西门子PLCS7-200CPU226和西门子EM235模拟量输入输出模块，同样在实践中需要相关问题，以完成更好的融合效果，从而令学生了解实践目的。

1.利用独立主机设置接线障碍，体现PLC自身知识融合

完成核心控制一定离不开梯形图，所以这里对编程的考察是毋庸置疑的此处不再赘述，除了对PLC编程的考察之外，本项目还融合了实物的选用与接线问题，在理论课中往往只有梯形图而忽略了实物接线，例如，如何对PLC的主机模块、扩展模块接线？如何将传感器模块与主机模块接线等等问题，我们往往利用24VDC输出电源直接给EM235模块供电，并将接地端共地，然后将传感器的两根引线分别接入模块的模拟量输入其中一组端口的正负极，这些理论知识在实践中又变换了新面貌成为学生学习的新障碍。

2.利用模数转换障碍，在主机基础上融合扩展模块使用技能

（1）扩展模块的特性

由于226系列是没有输入输出模块的，因此需要使用EM235扩展模块，它是配合传感器完成温度模拟量数字化的重要元件。根据传感器采集的温度模拟量数据，经过EM235模块进行数字化转换，对比程序的条件预设值，完成预设的自动动作，实现自动控制。

本项目中可以选用PLC扩展模块EM235有4个模拟量输入端口A/B/C/D，分别对应PLC编程储存区的AIW0/AIW2/ AIW4/AIW6，如何选用，如何与PLC指令相匹配是实践动手中遇到的新问题，例如，遇到PLC无法读取输入端口的数据的情况时，检查PLC的外部接线或者更改程序中分配的地址都是可行的，因此，在这个项目中无疑将扩展模块与PLC进行了有益的融合。

（2）根据实际测量问题，融合DIP设置

由于本项目中模拟量输出为0-10mV，为了提高数据的精确度，防止出现跳级现象，首先要根据EM235模块的数据输入类型拨码开关表相对应，这里用到的是0-50mV等级电压型模拟量输入，对照相关图表将拨码开关拨为“100010”档，本项目中根据实际模拟量情况选用档位，体现了融合的特性，当然根据不同的控制要求DIP的设置也不一样。

（二）传感器技术融合

自动恒温控制需要用温度传感器采集现场温度信号，本项目使用的是实验室中现有的K型热电偶来采集现场温度变化模拟量，同时配合E型热电偶、温度传感器模块、恒温控制实验台共同完成模拟温度变化。实践中设置几个问题以帮助学生掌握传感器的应用与接线。

1.利用分度表设置当前参考温度，体现传感器自身知识融合

当传感器的电压输出出现与理想情况差距太大时，需要重新将K型热电偶与E型热电偶插入温控箱中，利用实验台和温度传感器实验模块，并对照分度表将K型热电偶的输出电压调整的相关线性曲线上，这里需要运用已有的传感器知识进行调整和设置。

2.设置传感器应用障碍，增强传感器与PLC的融合

传感器与PLC是两门独立课程，但是在这个项目中两者需要有机结合，理论上，实验室K型热电偶接线时将热电偶输出导线的正负两端直接接在EM235模块的一组模拟量输入端口即可，但是实际当中又存在很多问题，值得注意的是，扩展模块EM235的4个模拟量输入端口都有正负两极，如何选用，具体如何接线，成为传感器实际应用中遇到的新问题，往往因为传感器本身输入数据时并不是很理想的平滑曲线，所以将模拟量输入信号的负极共地，使信号曲线变化相对平稳，即在与模拟量输入/输出模块供电后，将热电偶的两根线分别接在A+、A-端口，并将A-接地，因此，这个项目无疑将传感器与PLC进行了有益的融合。

（三）电气控制技术融合

电气控制技术是本项目的根本，不仅需要使用熔断器、热继电器、空气开关等器件保护线路，同时要通过使用各类电磁式低压电器实现对负载电动机的控制。

1.设置低压电器选型障碍，体现电气控制自身知识融合

此项目中使用一个双线空开和一个三线空开做控制电路和主电路的过载、欠压、过流和短路保护；在空开后面的每根线下各串联一组熔断器；每组电机前添加一组热继电器对电机进行过载保护；选择两个按钮分别为开机、关机；使用24VDC直流接触器和220VAC（或380VAC）交流接触器实施对负载电机的控制。

2.设置主机与接触器不匹配障碍，考察电气控制实践融合能力

由于CPU选用的是DC版本，因此输出的24VDC直流电压，如何用这样的CPU驱动交流接触器是该实践中设置的障碍，以此考察学生融会贯通的能力。

可以采用CPU输出控制24VDC直流中间继电器动作后，再由直流接触器的主触点接通交流电源来驱动交流接触器CJX2-2510-220VAC的线圈，然后利用交流接触器线圈，控制其主触头完成对三相异步电机的得电控制。

实践中应当注意，若接触器型号与实际的使用型号不匹配时，需要及时更换并使用正确型号，否则会出现许多意想不到的问题甚至于影响用电安全，对初学者来说各类电器的功能对应的型号不准确的情况时有发生，导致无法完成预定动作的情况，该融合项目使得学生可以掌握灵活的解决办法。

（四）电路理论知识融合

电路理论知识可以说是电气相关专业的基本常识和准则，没有好的电路理论知识几乎无法正确、安全的完成自动控制，项目中的电气线路都需要使用电路理论知识，当许多预定动作不正确时，需要检查各个线路是否按规定布线。例如，实验室供电为380VAC，同时提供多种接触器型号，其中有驱动电压为380VAC也有220VAC，接触器的选用将直接决定电源的接线方式，如上文所讲，若接触器线圈为220VAC驱动电压，则需要使用单相线电压，若选用380VAC驱动电压的接触器，则需要使用相电压，否则将出现线圈烧毁或者出现吸不紧、吸不上、无规律抖动等异常。

通过这样的实践设置将会大大提高学生对三相电源及电路的理解，在实践教学中设置电源与用电器型号不匹配障碍，便于电路理论知识的快速融合。

（五）电机学融合

电机是许多电气控制的执行元件，此项目使用的三相异步电动机就是通过多组风机的启停实现降温，设置多电机供选，考察电机学相关知识。实验室为了能模拟降温效果，使用的是小功率的三相异步电机轴流风扇。

电机很多时候会出现不动作、反转或拨一下才转等故障，前者一般是电机电源线没接好，实验室的热继电器是插入到接触器中的，很容易忽略接触器下方的锁紧螺钉，或者热继电器测试按钮未复位。而后者则是三相电机的三相电源相序不正确，需要对输入端口的电源进行换相处理即可正常动作。

三、结束语

本项目旨在研究电气专业在实践项目中的多课程融合，可以在学完相关课程的基础上，通过多课程融合的实践项目增加学生的实践时间与学习兴趣，并学会处理教科书上没有的各类问题，在复习其他相关学科的知识的同时建立专业知识互通桥梁，并运用到实践中去，使学生所学的知识不再是很多独立的个体，而是自己独有的知识网络，构成完整的知识理论体系，从而在横向扩展学生的专业知识广度的同时，也加深了学生对专业知识解读与理解的深度。

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This study is based on curriculum knowledge of professional courses and supported by relevant fundamental courses and school experimental environment to form a highly comprehensive experimental project that sees an integration among a number of relevant courses.This article integrates multiple fundamental courses through the practical project of henhouse thermostatic control，so as to discuss the role of multicourse integration in electrical engineering.

practical teaching of electrical engineering；course integration；henhouse project

G642

A

2096-000X（2016）19-0149-02

湖北省“十二五”教育科学规划课题“‘课程融合’视域下民办高校电气自动化专业实践教学的转型研究”（编号：2015GB210）

刘静（1983-），女，山东威海人，研究生，副教授，研究方向：电气控制与PLC研究。