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基于PLC和数字化技术的烟机设备电气修理工实训考核平台研究
摘 要:随着我国职业技能等级评价改革的推进,企业需开展自主评价选拔更优秀的烟机设备电气修理工技能人才。但是目前考核平台存在功能单一、考核内容不符合实际等问题。为实现烟机设备电气修理工的精准考核,设计一种集PLC控制、数字化监控等多功能于一体的新型实训考核平台,可切换实现卷封和制丝两个工种的考核,具有推动烟机设备电气修理工技能等级考核改革的重要意义。论文从背景出发,详细阐述该实训考核平台的总体框架、电气系统组成、控制实现、参数设置等内容。考核平台集成了PLC程序设计与控制模块、PROCESS控制模块、通讯网络控制模块、虚拟仿真模块等,实现了数字化监控和智能化管控,可用于烟机设备电气修理工的技能培训与考核。研究表明,该考核平台能够针对性强、操作灵活,能有效提高烟机设备电气修理工的技能水平,值得推广应用。
关键词:烟机设备;电气修理工;实训考核平台;可编程逻辑控制器(PLC);数字化监控
1研究背景
2020年起,人社部取消了水平评价类技能人员的职业资格,推行了社会化的职业技能等级认定。这标志着企业技能人才自主评价工作的全面启动,企业成为主要实施阵地,用人主体获得了更大的自主权,企业职业技能等级认定试点工作得以大力开展,现有的通用工种证书将转变为企业特有工种证书。然而目前电气修理工技能等级鉴定所使用的考核平台仍沿用旧有的通用电工职业技能等级鉴定平台,考核内容简单,仅有接触器控制电机正反转或简单PLC编程。这无法很好地反映烟机设备电气修理工的实际技能水平,也不适合企业选拔更优秀的技术人才。业内至今还没有面向烟机设备电气修理工专门设计的鉴定考核平台。
2考核平台总体设计思路提出:
为解决现有技术中存在的问题,响应烟草行业电气修理工职业技能鉴定工作,项目组提出自主研发设计一种烟机设备电气修理工实训考核平台,该平台集接触器控制、PLC数字量模拟量控制、变频器控制、触摸屏控制、数字化监考、智能化电源管理、数字化虚拟学习考核等多功能于一体,能够满足四川中烟下属工厂烟机设备电气修理工(卷封、制丝)技能等级鉴定安装实操的需求和各类电气维修实验。
3考核平台的技术方案
本烟机设备电气修理工实训考核平台的尺寸为长1500毫米、宽700毫米、高1800毫米。平台一侧设置卷封考核区,另一侧设置制丝考核区,两考核区之间为PLC共用区,平台下方设置公共电源区。卷封考核区内安装有空开、按钮、指示灯、交流接触器、电位器调速器和端子台,制丝考核区内安装有空开、按钮、指示灯、交流接触器、铂电阻、从站模块和端子台。PLC共用区包含PLC电源、PLC、模拟量模块、数字量输入模块和数字量输出模块。卷封考核区端子台包含数字量输出端子台和数字量输入端子台,制丝考核区端子台包含数字量输入端子台和数字量输出端子台,两考核区的端子台通过数字量输入/输出连接线缆连接。公共电源区包含总电源空开、24V直流电源空开、220V交流电源空开和380V交流电源空开。平台外侧设置触摸屏,操作桌面上设置多个可自由更换的外接模块,操作桌面下方设置工具器件柜,还设置独立的编程电脑和监控摄像头。外接模块包括光电开关、接近开关、行程开关、电磁阀、异步电机和薄膜阀。
4具体实施:
这是一种烟机设备电气修理工实训考核平台,本实施例主要是应用于烟机设备电气修理工(卷封、制丝)的技能等级鉴定,是集接触器控制、PLC数字量模拟量控制、变频器控制、触摸屏控制、数字化监考、智能化电源管理、数字化虚拟学习考核等多功能于一体的电工综合能力实训考核平台。
考核平台4 左侧有卷封考核区1(安置有卷/封考核主要器件:空开、按钮、指示灯、交流接触器、电位器交流电机调速器和卷封考核区端子台35等),中央有PLC共用区2(安置有一套S7-300系列的PLC套装36和变频器),右侧有制丝考核区3(安置有制丝考核主要器件:空开、按钮、指示灯、交流接触器、铂电阻、西门子从站模块和制丝考核区端子台37等),左外方设有触摸屏33。在考核平台4最下方有一个公共电源区34(包括一个总电源空开13、一个DC24V电源空开15、一个AC220V电源空开16和一个AC380V电源空开17)。在考核平台4操作桌面上有四个可自由更换的外接模块5、外接模块6、外接模块7和外接模块8(外接模块上安置有漫反射光电开关、金属接近开关、行程开关、电磁气阀、三相异步电机和气动薄膜阀等基本元器件)。在考核平台4操作桌面下方左右两侧设置有工具器件柜14和工具器件柜18。考核平台4配置的有独立的编程操作电脑19和一个位于平台右上方的监控摄像头12。
在具体实施时,烟机设备电气修理工实训考核平台4位于考场区域内,考场区域内有多台考核平台4,配置的有智能化电源管理控制系统20可集中实现对每个平台4的电源管控(电源总控、电流电压监测),配置的数字化考核视频监控系统显示屏21通过微型主机22结合电源管理控制系统20和监控摄像头12,实时监控每个平台的操作人员状态和设备电源状态。且在电脑端安装了数字化虚拟学习考核系统,更大的丰富了考核平台4的功能。
可根据烟机设备电气修理工考核的需要,切换DI/DO连接线缆32连接的卷封考核区DO端子台28和卷封考核区DI端子台29、制丝考核区DI端子台30和制丝考核区DO端子台31,以更换PLC套装36的PLC电源23、PLC24、AI/AO模块25、DI模块26、DO模块27的连接区域(卷封考核区1、制丝考核区3),实现两种不同的烟机设备电气修理工(卷封/制丝)的考核。考生再根据实际考题选择连接合适的外接模块5、外接模块6、外接模块7或外接模块8完成考核任务。
如图5所示,施例整体秉承美观、实用、安全的原则进行设计,框架采用铝合金搭建形成,电气元件安装板则采用网格状面板,便于电气元件的安装。实训台底部还配套万向轮装置,可便于根据实训场地进行移动装置。平台尺寸: 1500mm*700mm*1800mm(桌面宽度600mm)。
5推广应用情况:
该实训平台已在四川中烟工业有限责任公司绵阳卷烟厂实际应用,四川中烟技能鉴定站利用该平台先后完成3次维修电工技能鉴定工作。在鉴定过程中,考评员还充分利用该平台配套的数字化考核监控系统进行统一考试时间控制、电源控制,并通过高清摄像头对学员进行现场视频监控,进一步确保了鉴定的严肃性、公平性、科学性。
李有松,男,烟机设备及物流设备的维修与维护,大学本科张婧,女,设备维修与维护,大学本科,四川中烟工业有限责任公司绵阳卷烟厂。



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