电力传动开放式综合实验平台的研制与应用

电力传动开放式综合实验平台的研制与应用〔〕:

摘要：电力传动开放式综合实验平台是一种集先进性、综合性于一体的面向自动化、测控、智能及电气等多专业创新型本科生及研究生人才培养的开放式控制工程综合实验教学平台，是大学生复杂工程认证的首选实训平台。本文作者结合近十多年来的工作实际从研制该平台的根本思路、技术原理、技术创新点、应用效果四方面验证了它的可行性和推广借鉴价值。

关键词：电力传动；开放式；综合实验平台

本文引用格式：黎群辉,等.电力传动开放式综合实验平台的研制与应用[J].教育现代化,2022,6(30):108-109,128.

一引言

各学科都高度重视实验平台的建立，如文献【1】开发了可推广到生态系统的植物-土壤实验平台，为进步大学生的复杂工程应用才能，为探究新工科形式，为建立双一流，兄弟院校积极开展实验室建立研究，如：武汉大学说明了开放式实验平台建立在进步大学生自主创新才能的重要性【2】，吉林大学针对MOOC环境研究了以云技术为支撑的开放式实验平台建立【3】，文献【4】那么讨论了如何基于开放性实验平台培养学生的理论创新才能，自动化、测控、智能及电气等多专业创新型本科生及研究生人才培养，迫切需要进展复杂工程认证的实训，急需一套集先进、全面、综合、开放于一体的实验教学平台。我们研制的这套实训平台就是按照工程化的思维、管理和开放方法，全方位地锻炼和进步学生的综合素质，极大地进步他们的工程实际才能，增强他们毕业后的市场竞争力，让他们获得走向社会立足市场经济竞争的先机。

二根本思路

自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化是我校信息科学与工程学院的三大主要本科专业，是学生就业和进入深层次研究的热门专业，这三个专业都具有强电与弱电结合、电工技术与电子技术结合、计算机硬件与软件结合、系统与元件结合的特点。本研究以不同于以往以单门课程对应实验为主的实验设备构建形式、开发建立可将控制类专业主要专业课程实验工程进展综合集成，建立跨课程的、可对学生进展全面、综合性培养、适宜学校开放型实验室建立要求的新型实验装备及实验方法。

按照教学方案及学科开展的要求，需要建立涵盖本校控制类专业主干专业课程?电机与电力拖动??电力电子技术??运动控制系统??现代交流调速系统??电气控制与PLC应用技术??计算机控制技术?等多门跨课程的综合性电力传动实验平台，以满足教学及培养创新性人才的需要。但现有的电机拖动等实验室的设备比拟陈旧，实验工程较单一、实验设备主要针对单个课程的实验、无法进展综合性实验。目前，一方面设备老化，维修难度很大；另一方面，随着日新月异的电力电子元器件及控制技术的开展，学生专业根底课和专业课的实验与教学内容严重脱节，已经不能满足教学方案的正常进展，学生无法通过实验消化课程所学内容，与实际应用相差甚远，所以，严重影响到了相关专业理论教学任务的完成和培养质量。为了改善教学条件，进步教学质量，迫切需要解决电力传动开放式综合实验平台的建立问题，以满足本科生教学理论的开放式、创新型根本要求，并为本科生、研究生和教师提供良好的研究和理论场所，以促进学科的开展。考虑到我校控制类专业以传动控制为主的特点，我们经过近十年的深化研究，开发完成了四套电力传动开放式综合实验平台。

三技术原理

我们开发的"电力传动开放式综合实验平台";由我校工业自动化研究所设计、由浙江天煌科技实业加工制造、由双方共同完成设备硬件调试和软件开发，是一种全新概念的新型开放式、集成式、综合型的大型多功能实验平台系统。该系统由四个独立的平台构成。每个平台由一个立式构造的柜体作为主构造〔长x宽x高3040x700x2080〕、其上局部网孔板前后两面挂载各种测量仪器仪表、单元模块等部件，是一种可挪动、可扩大、开放式布局构造，便于学生直接接触各种元部件和功能模块、看到它们的构造与组成、加深学生对元部件和系统构造的认识，下局部柜子里存放变压器、稳压电源等各种非挪动、较笨重的设备，其中交直流电机为工业中普遍使用的大电机，实验效果与工业系统实际运行情况接近，可以使学生获得接近工业实际系统运行的体会与经历。

该平台的设计理念主要考虑到随着科学技术的开展，自动控制技术、测量与检测技术、电气控制技术和计算机控制技术已开展到了一个相当的高度。先进的、全面的、综合的、集成多专业的控制技术于一体的技术正逐步取代传统的控制技术。我们设计的平台可以实现强电与弱电的结合、电工技术与电子技术的结合、计算机硬件与软件的结合、系统与元件的结合，它将自动化技术、计算机控制技术、电力电子技术、电气传动控制与可编程控制技术、电气设计与自动化技术融为一体，在一个平台上可以完成多个相近专业学生多门课程的教学实验与创新性研究。该平台具有极佳的开放性、集成性、综合性、网络化以及可扩展性，是一种网络化的综合集成化平台。该网络化平台，单组平台自成一体、多组平台通过以太网又组成了一个大型网络平台，将几十台交直流电机、步进电机、交流伺服电机以及加热炉、电梯、水塔、交通系统等对象和西门子PLCS7-200、S7-300和台式电脑集成在一个大的网络系统中，可开展基于网络的远程联动、联控与群控实验，完全满足师生的创新性实验研究要求，特别适宜于用作为开放性实验室的实验研究平台。

通过共享通用测量仪表、电源、元部件及PLC、计算机等的方式，在每一个平台上集成了可以开出六门控制类专业〔自动化、电气工程与自动化、测控〕主要专业课程、共36个面向本科教学的实验工程，可进展本科生课程设计、工程训练、毕业设计等综合性教学与理论，还可以用于学生及教师的创新性科学研究。有些实验工程可同时进展，可大大节约实验设备占地、进步实验用房使用效率，完全符合学校提出的开放性实验室建立要求。研制的电力传动开放式综合实验平台可开出的上述6门课程的所有验证性、综合性和相当一局部创新性的实验内容。

四技术创新点

电力传动开放式综合实验平台的技术创新点主要表达在技术原理应用上，可以说完全满足并实现了技术原理的要求，具有其极佳的开放性、集成性、综合性、网络化以及可扩展性。可以用"新";"全";"上";的三字概括它的特点：

新：主要表达在目前全国各高校中绝无仅有，我校是第一家首次研发成功。非常新颖，值得其他各高校校仿。设计上的新，工艺程度上的新，研制技术上的新融为一体；全：主要表达在它涵盖了自动化、测控、电气工程与自动化三个专业的6门主干专业课程的实验内容，包括验证性的、综合性的、创新性的实验，综合性极强；上：主要表达在上档次，用"高、大、上";三字形容一点也不过分。

五应用效果

效果非常明显：从2022年12月底以来我们对自动化、电气工程与自动化、测控专业学生实行开放，已开出?电机与拖动??现代交流调速??电力电子技术??运动控制系统??电气控制与PLC应用技术??计算机控制技术?六门课程的三性实验〔验证性、综合性、创新性实验〕；从2022年上半年以来我们对毕业设计的学生开放，在此平台上进展相关的毕业设计课题研究，给毕业设计学生提供了高程度的实验平台，教学效果优良。

与此同时，利用实验室的开放，为智能车团队参加全国大学生智能车竞赛提供了有利的场地和相关平台，2022年我校智能车队荣获全国大学生智能车竞赛一等奖的第一名，2022年又荣获全国大学生智能车竞赛一等奖，2022年亚洲机器人锦标赛VEX中国选拔赛荣获1项冠军、2项亚军，成绩斐然。同时创造专利三项，一名博士生在平台的温度控制系统上做了研究与实验，撰写了一篇论文。

六推广价值

该电力传动开放式综合实验平台具有极佳的开放性、组合性和综合性，能完成自动化、电气与自动化、测控专业主要的专业课程实验及主要的教学理论环节任务〔课程设计、毕业设计、工程训练、复杂工程认证等理论任务〕，还能满足更高要求的科学研究型实验，值得在本校及其它高校自动化专业相关实验设备建立中大力推广与应用。

参考文献

【1】CamilleCros,GaelAlvarez,FridaKeuper,Seacute;bastienFontaine.AnewexperimentalplatformconnectingtherhizosphereprimingeffectwithCO2fluxesofplant-soilsystems[J].SoilBiologyandBiochemistry,2022,(3):12-22.

【2】陈小桥,隋竹翠,周立青,等.加强开放式实验平台建立_进步大学生自主创新才能[J].实验技术与管理,2022,(7):1-3,19.

【3】杨卉.MOOC环境下的微机原理与接口技术课程实验平台构建[J].教育现代化,2022,(23):62-63.

【4】张蕾,曹其新