實(shí)踐教學(xué)是高校教學(xué)活動(dòng)的重要組成部分，是理論知識(shí)學(xué)習(xí)深化、學(xué)生動(dòng)手能力培養(yǎng)的重要途徑，也是學(xué)生獲取隱性知識(shí)的主要手段，實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量直接影響著學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)室是開展實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的主要場(chǎng)所，實(shí)驗(yàn)設(shè)備又是*的重要載體。充分利用好實(shí)驗(yàn)設(shè)備， 起到理實(shí)結(jié)合的橋梁和紐帶作用是實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重要內(nèi)容。通常，實(shí)驗(yàn)設(shè)備多以購(gòu)置為主，但外購(gòu)設(shè)備價(jià)格相對(duì)較高，出現(xiàn)故障維護(hù)不便，不能充分與學(xué)校的教學(xué)實(shí)際相符合，在可擴(kuò)展性、新技術(shù)引用的及時(shí)性等方面都存在著不足。

電氣控制實(shí)驗(yàn)室是我校的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室之一，承擔(dān)著電氣控制技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、變頻技術(shù)、電工技術(shù)等課程的實(shí)驗(yàn)以及其它相關(guān)的綜合性實(shí)踐教學(xué)任務(wù)。該實(shí)驗(yàn)室教學(xué)內(nèi)主要是：繼電器及其控制、PLC及應(yīng)用、變頻器使用、機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)等。課程組根據(jù)學(xué)校的教學(xué)實(shí)際以及教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)與要求， 實(shí)踐了以自制設(shè)備為主的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)之路，取得了良好的效果。

1、自制設(shè)備的原則與技術(shù)開發(fā)路線

根據(jù)電氣控制實(shí)驗(yàn)室的功能要求和教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)，課程組在具體研制時(shí)，把以下幾方面作為了自制設(shè)備的基本原則：①設(shè)備應(yīng)滿足課程綜合性實(shí)踐教學(xué)的需求，在可以進(jìn)行課程實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上還能開展課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)以及大學(xué)生課外創(chuàng)新設(shè)計(jì)等活動(dòng)；②設(shè)備元器件的選配應(yīng)緊密結(jié)合新技術(shù)、新產(chǎn)品的要求，使教學(xué)內(nèi)容及時(shí)得到更新；③設(shè)備功能單元的布局應(yīng)便于學(xué)生獨(dú)立自主操作、實(shí)用靈活、安全可靠；④設(shè)備應(yīng)有可擴(kuò)展的余地，便于在今后能滿足開出新的實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`項(xiàng)目。

在此基礎(chǔ)上，按照如圖1 所示的技術(shù)路線進(jìn)行了開發(fā)。

圖1 自制設(shè)備技術(shù)開發(fā)路線

2、自制設(shè)備的實(shí)踐

2.1 自制繼電器控制展示柜

在進(jìn)行繼電器-接觸器控制方面的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，通常是利用高性能電工綜合實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置按照實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)的要求，把傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)單元制成了便于組裝的小型掛件，加快了實(shí)驗(yàn)器件的更換速度，裝置的安全性能也較好，為順利進(jìn)行實(shí)驗(yàn)提供了保障。但經(jīng)過(guò)一段時(shí)期的使用發(fā)現(xiàn)，由于該裝置上的所有教學(xué)功能單元掛件為內(nèi)置元件的結(jié)構(gòu)方式， 學(xué)生不能夠直接觀察到元器件的物理結(jié)構(gòu)， 影響了對(duì)器件認(rèn)識(shí)的學(xué)習(xí)效果；在進(jìn)行電路連接時(shí)，學(xué)生僅僅是根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖，在掛件面板找到標(biāo)有符號(hào)的插孔式接線端子，直接用導(dǎo)線插接即可， 這樣就不能夠使學(xué)生真正理解實(shí)際電路的結(jié)構(gòu)，對(duì)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)產(chǎn)生了影響。

針對(duì)上述裝置在教學(xué)中的不足，課程組自制了繼電器控制展示柜，如圖2 所示。在該裝置上，以三相異步電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象，由常見低壓電器構(gòu)建控制電路單元，把所用到的元器件安裝在了掛板前端，充分展示出了電器元件的結(jié)構(gòu)形態(tài)、接線端子位置、線路連接走向、電器動(dòng)作過(guò)程、電路產(chǎn)生作用等內(nèi)容和現(xiàn)象。該裝置為下一步學(xué)生自主連接線路、深刻理解電路原理起到了很好的示范與輔助作用。

圖2 繼電器控制展示柜

2.2 自制PLC 實(shí)驗(yàn)箱

可編程控制器（PLC）是集微機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、通訊技術(shù)于一體的通用工業(yè)控制裝置， 已在工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用， 因此許多學(xué)校的自動(dòng)化專業(yè)中都把在PLC 作為了重要的教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)教學(xué)需要， 我校購(gòu)置了歐姆龍公司生產(chǎn)的CPM1A 型小型PLC，該款PLC 為一體式結(jié)構(gòu)， 進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)時(shí)需要獨(dú)立外配電源，不斷變更端子接線，而且在運(yùn)行狀態(tài)下僅僅依靠主機(jī)面板的LED 指示信號(hào)的變化，造成了使用不便、容易損壞主機(jī)的問(wèn)題。因此，課程組從教學(xué)實(shí)際出發(fā)，研制了PLC 實(shí)驗(yàn)箱，如圖3 所示。

圖3 PLC 實(shí)驗(yàn)箱

利用改裝置可實(shí)現(xiàn)的教學(xué)任務(wù)有： 熟悉并練習(xí)PLC常用指令、開發(fā)控制任務(wù)應(yīng)用程序、訓(xùn)練與外圍設(shè)備的連接等。為了方便學(xué)生引入輸入信號(hào)，實(shí)驗(yàn)箱直接安裝了8個(gè)帶有動(dòng)作指示等的按鈕，同時(shí)把其余的輸入點(diǎn)內(nèi)接導(dǎo)線引到了面板的接線端子排，增加了輸入連接的靈活性和通用性。為了更加便于觀察輸出信號(hào)的變化，在PLC 的每個(gè)輸出點(diǎn)上都安裝了小型信號(hào)指示燈，只要對(duì)應(yīng)點(diǎn)出"1"，指示燈及被點(diǎn)亮，"放大"了觀察結(jié)果；由于PLC 驅(qū)動(dòng)能力有限，另外為了能驅(qū)動(dòng)較大的負(fù)載，每個(gè)輸出端子都預(yù)置了二次驅(qū)動(dòng)繼電器， 繼電器的執(zhí)行觸點(diǎn)也通過(guò)內(nèi)接導(dǎo)線引到了面板的端子排。

該實(shí)驗(yàn)箱體積小、功能強(qiáng)、使用方便、提高了PLC 的安全性與可靠性，教學(xué)應(yīng)用*。

2.3 自制開放式電氣控制實(shí)訓(xùn)臺(tái)

電氣控制技術(shù)領(lǐng)域包含內(nèi)容廣，涉及技術(shù)手段多，特別是隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，新技術(shù)、新器件不斷涌現(xiàn)，為了更好地跟隨科技發(fā)展的步伐，使教學(xué)與實(shí)際更加緊密結(jié)合，課程組自制了開放式電氣控制實(shí)訓(xùn)臺(tái)裝置，如圖4 所示。

該裝置采用開放式結(jié)構(gòu)， 集繼電器-接觸器控制，PLC 控制，變頻控制等于一體， 不僅能實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)性單一實(shí)驗(yàn)， 還可以完成多課程綜合性內(nèi)容實(shí)踐。

圖4 開放式電氣控制實(shí)訓(xùn)臺(tái)

在設(shè)備上可以實(shí)現(xiàn)以下實(shí)踐教學(xué)任務(wù)：

（1）常見低壓電器認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)：

設(shè)備裝有按鈕、交流接觸器、中間繼電器、時(shí)間繼電器、熱繼電器、低壓斷路器等， 可以開展結(jié)構(gòu)及原理實(shí)驗(yàn)。

（2）常見電氣控制方法實(shí)驗(yàn)：

可以完成點(diǎn)/長(zhǎng)動(dòng)控制、正反轉(zhuǎn)控制、時(shí)間控制、順序控制等。因?yàn)槠骷^多，便于開展創(chuàng)新性、綜合性實(shí)驗(yàn)。

（3）PLC 認(rèn)識(shí)及使用實(shí)驗(yàn)：
設(shè)備裝有OMRON 公司CP1E型PLC，可以開展與PLC 相關(guān)的控制實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)。更重要的是本設(shè)備能夠在同一裝置上通過(guò)與繼電器板塊相結(jié)合實(shí)現(xiàn)較完整的電氣控制實(shí)驗(yàn)（主電路與PLC 控制電路），克服了一般PLC 實(shí)驗(yàn)箱及一些設(shè)備只能進(jìn)行控制回路實(shí)訓(xùn)的缺點(diǎn)。

（4）變頻器控制實(shí)驗(yàn)：
設(shè)備配有臺(tái)達(dá)VFB-D 型變頻器一臺(tái)，可以與PLC、接觸器等結(jié)合完成變頻控制實(shí)驗(yàn)。

（5）工業(yè)組態(tài)技術(shù)及觸摸屏應(yīng)用實(shí)驗(yàn)：
設(shè)備配有歐姆龍NS8-TV00B-ECV 觸摸屏一個(gè)，可以與PLC 結(jié)合完成工業(yè)組態(tài)軟件及觸摸屏使用的實(shí)驗(yàn)。

（6）電氣控制技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、變頻技術(shù)等課程的綜合性項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)與課程設(shè)計(jì)。

（7）控制類題目的畢業(yè)設(shè)計(jì)

本裝置將功能類似的元件組合在一起， 主要有控制面板組件、PLC 組件、繼電器組件、電源組件等。進(jìn)行了強(qiáng)、弱電分離，減少了干擾；外形整齊美觀，便于調(diào)節(jié)、維護(hù)。設(shè)備底部為儲(chǔ)物柜體，可以放置工具箱、導(dǎo)線、電器元件等材料，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)室空間，提高了設(shè)備利用率。