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电气自动化技术专业建设的实践_研究生毕业论文范文摘要：从人才培养目标出发，结合学院的具体情况，围绕人才培养规格的定位、课程体系的整合、硬件平台的搭建、软件平台的构造、课程的教学改革等方面的实践进行了阐述 ...
电气自动化技术专业建设的实践_研究生毕业论文范文
摘要：从人才培养目标出发，结合学院的具体情况，围绕人才培养规格的定位、课程体系的整合、硬件平台的搭建、软件平台的构造、课程的教学改革等方面的实践进行了阐述。介绍了在培养高职学生人文素质和专项技能方面的经验和做法。
关键词：电气自动化技术;专业建设;人才培养
常州信息职业技术学院自动控制工程系主要培养电气自动化类高职人才。长江三角地区经济发达，对电气类高职人才期望值是愈来愈高。电气自动化专业是江苏省省级教改试点专业，培养让企业满意的应用性技能人才，是专业建设的目标。
1.以服务为宗旨、就业为导向，以技能培养为核心"定位人才培养目标培养目标是人才培养的总原则和总方向，是开展教育教学的基本依据。国务院关于大力发展职业教育的决定明确指出，职业教育要为我国走新型工业化道路、调整经济结构和转变增长方式服务。实施国家技能型人才培养培训工程，加快生产、服务一线急需的技能型人才的培养，特别是现代制造业、现代服务业紧缺的高素质高技能专门人才的培养。坚持以服务为宗旨、以就业为导向的职业教育办学方针，推动职业院校更好地面向社会、面向市场办学。
坚持以服务为宗旨、就业为导向，以技能培养为核心的理念定位人才培养目标。电气自动化技术专业的培养目标就是培养具有一定人文综合素质，掌握计算机应用、英语、维修电工等基础技能，掌握如PLC编程、虚拟仪器应用、工控机应用、自动生产线维护等应用技能，能服务信息制造业、自动化行业一线的高级技能型人才。
2.根据1+2"定位人才培养规格人才规格是培养目标的具体化，是制定课程体系的指导思想，明确了人才培养的规格是1+2，即一个(综合)素质+两项技能。
所谓一个素质就是大学的人文综合素质，目标是培养有健全的人格和健康的心理，会做人、做事，会学习、思考，会沟通、有团队精神，自强不息、乐观向上的大学生。所谓两个技能就是基础技能和专项技能，基础技能包括：计算机、英语、维修电工等基本的技能。专项技能，就是先进的应用技能，如：PLC编程、生产线调试技术、虚拟仪器等应用技能。
(1)把人文素质培养变成必修科目，提高综合素质人文综合素质的培养在高等职业教育中的地位的重要性往往停留在口头上，真正有效的措施不多，然而，现代企业对员工的素质向来比较重视。面对这种矛盾，把人文素质培养变成必修科目。把必备的人文素质明确写入培养方案，明确礼仪、沟通、团队、认识职场等课程是必修科目，对学生进行系统的人文素质的教育和训练。通过建设体验式素质拓展训练营培养团队精神，通过素质拓展活动培养学生的综合人文素质。
(2)把培养专项技能作为人才的特色，提高核fl,竞争力 突出基础技能和专项技能的培养，每一门课对应一个技能，技能的培养更多采用一体化、项目教学等手段，学生经考核可以取得相关证书。
组织各种科技大赛，开展如万用表装配竞赛、维修电工技能竞赛、PLC编程大赛、MPS大赛等，提高学生专项技能的水平，形成就业市场的核心竞争力。1+2的人才规格突出了有限的培养目标，形成了鲜明的人才特色。
3.根据BI.MM"人才培养模式，构建模块化课程体系课程体系是实现人才规格的载体，是组织教学的客观依据，根据人才规格的定位，根据我院的BPMM人才培养模式，构建模块化课程体系。
所谓BPMM，即基础平台+模块化菜单，在BPMM人才培养模式中，每个专业分为针对大类专业的基础平台和针对岗位的模块菜单两部分。基础平台，即人文素质和基础技能的平台。而模块化菜单就是可选的专项技能。
根据BPMM的思想，结合专业的特点，对课程体系进行全面的整合，新的课程体系分为基础平台和方向菜单，为人文综合素质、基础技能、专项技能三个模块。
与传统课程体系相比，新的课程体系的主要特点是：把现代企业对员工素质的要求转化为人文素质模块，注重对人文素质的培养;强化对基础技能的培养，基础技能的标准与职业技能证书相衔接;突出多方向的专项技能，专项技能的标准与大公司的课程认证相贯通;专项技能紧紧与最新的应用技术相融合;课程目标远离原理，贴近应用技能。
4.以校企联合为依托，搭建人才培养的硬件平台 。
课程体系中设置的课程要能够达到预期的目标，离不开相匹配的硬件平台建设。硬件平台的建设又必须与企业的需求相结合，为此，坚持以校企联合为依托的理念，建设人才培养的硬件平台。
2004年建成了先进的西门子自动化联合实验室。实验室建设得到了西门子公司多方面的支持，得到了西门子全球标准课程和培训模式。系部有5名教师接受了西门子的系统培训，有2人取得了培训者资格。先后开设多期培训班，一批学生取得了西门子颁发的课程证书。双方的合作取得了比较好的成绩，得到了西门子公司的肯定。
此外，与美国国家仪器公司(NI)合作建立了虚拟仪器联合实验室，开设LABVIEW 软件培训课程;与新西兰SCADA公司合作成立了SCADA联合实验室，培训EDS电气设计软件;与台湾研华科技公司合作建成研华联合实验室，培训工控机应用课程。
这些课程经考核合格后，均可取得相应的课程证书。
(详见表2)通过近几年的投入，现代化的电气自动化专业的硬件平台已初步建成，并逐步发挥作用。
5.以培养行业应用大师’’为依托，构造人才培养的软件平台有了一个好的课程体系和良好的硬件平台，如果没有高水平的师资，那么人才培养的目标仍然难以达到。要培养应用型人才，那教师首先就应该是应用性较强的人才，自动化技术飞速发展，如果教师对最新的应用技术不了解、不掌握，那就是不称职;如果教师不参与应用性项目开发，应用能力就难以提高。为此，要把专业教师培养成行业的应用大师。
培养产学研结合的应用大师，主要通过以下四个方面的措施来进行。
(1)跟踪行业发展教师必须关注行业的发展动态，教师经常参加各类技术交流和研讨会，保持与合作公司如西门子、NI、研华等的紧密交流，保持与周边企业的合作与交流。每年召开一次自动化技术方面的交流会。通过这些途径，广大教师能较好地跟踪行业的发展。
(2)专项短期培训一方面，根据与合作企业的协议，选派相关教师参加如西门子PLC高级编程、LABVIEW软件等短期培训，并取得课程证书。
另一方面，根据需要参加其他的专项培训。近2年共有20多人次参加了不同形式的培训和考察，其中4人到新加坡南洋理工、1人到香港理工、6人到西门子公司。通过短期的专项培训，教师的应用水平明显提高，较好掌握了行业的应用技能。
(3)院系科研资助项目为了支持教师的科研应用能力的提高，学院和系部制定了科研促进计划，每年支持一定数量的科研项目，教师的科研能力得到了较大的提高。
(4)参与横向课题教师参与横向课题是提高能力的最好途径，两年来共有10多人次参加了弹簧端面磨床数控系统、大坝远程数据采集与监控等5个横向课题的开发，取得了一定的社会影响，教师得到了很好的锻炼和提高。
6.引入一体化、项目教学方法，进行互动教学，推行课程改革从04年开始首先对MPS生产线课程进行了全方位的改革。课程教学过程引入一体化、项目教学方法。教学过程安排在实验室进行，课程内容的知识、技能点融入到具体项目中去，每一个项目都具有明确的目标和任务，教和学的目标更加明确。
教师的角色发生了根本变化，教师从传统的自问自答的灌输模式中解脱出来。教师的任务就是介绍项目的任务和目标，与学生讨论项目中的问题，督促和检查项目的完成情况。学生的角色同样发生了根本变化，成为课堂的主体，因为项目的解决过程必须通过自己的积极思考和动手才能完成。在这种课程的实施过程中，学生的自主学习、教师的互动教学成为一种自然的选择，学习的效果超过预期。
目前这种改革已经在许多课程中进行了推广，主要课程有：PLC应用技术、研华工控、虚拟仪器、现场总线、变频器应用技术、传感器与执行器、自动化软件等主干课程。课程的教学效果明显提高，学生的满意度明显提高，预想的技能目标得到较好实现。
电气自动化专业建设的实践表明，培养的毕业生具备了较好的人文综合素质，具备了计算机、外语、电工等扎实的基础技能，具备了企业最需要的应用技能，得到了用人单位的广泛好评，较好满足了企业的需求，专业建设初见成效。
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前言电气自动化专业在我国最早开设于5O年代,名称为工业企业电气自动化。虽经历了几次重大的专业调整,但由于其专业面宽,适用性厂,一直到现在仍然焕发着勃勃生机。据教育部最新公布的本科专业设置目录,它属于工科电气信 ...
电气自动化专业在我国最早开设于5O年代,名称为工业企业电气自动化。虽经历了几次重大的专业调整,但由于其专业面宽,适用性厂,一直到现在仍然焕发着勃勃生机。据教育部最新公布的本科专业设置目录,它属于工科电气信息类。新名称为电气二程及其自动化或自动化。
随着电力电子技术、微电子技术沟迅猛发展,原有的电力传动(电子拖动)控制的概念已经不能充分概抓现代生产自动化系流中承担第一线任务的全部控制设备。而且,电力拖动控制已经走出工厂,在交通、农场、办公室以及家用电器等领域获得了广泛运用。它的研究对象已经发展为运动控制系统,下面仅对有关电气自动化技术的新发展作一些介绍。
1、全控型电力电子开关逐步取代半控型晶闸管
5O年代末出现的晶闸管标志着运动控制的新纪元。它是第一代电子电力器件,在我国至今仍广泛用于直流和交流传动控制系统。随着交流变频技术的兴起,相继出现了全控式器件 GTR、GTO、PMOSEFT等。这是第二代电力电子器件。由于目前所能生产的电流/电压定额和开关时间的不同,各种器件各有其应用范围。
GTR的二次击穿现象以及其安全工作区受各项参数影响而变化和热容量小、过流能力低等问题,使得人们把主要精力放在根据不同的特性设计出合适的保护电路和驱动电路上,这也使得电路比较复杂,难以掌握。
GT0是一种用门极可关断的高压器件, 它的主要缺点是关断增益低,一般为4~5,这就需要一个十分庞大的关断驱动电路,且它的通态压降比普通晶闸管高,约为2~4.5V,开通di/dt和关断 dv/dt也是限制GTO推广运用的另一原因,前者约为500A/u s,后者约为500V/u s,这就需要一个庞大的吸收电路。
由于GTR、GT0 等双极性全控性器件必须要有较大的控制电流,因而使门极控制电路非常庞大,从而促进厂新一代具有高输入阻抗的M0S结构电力半导体器件的一切。功率 MOSFET是一种电压驱动器件,基本上不要求稳定的驱动电流,驱动电路只需要在器件开通时提供容性充电电流,而关断时提供放电电流即可,因此驱动电路很简单。它的开关时间很快,安全工作区十分稳定,但是PMOSFET的通态电压降随着额定电压的增加而成倍增大,这就给制造高压PMOSFET造成了很大困难。
IGBT是PMOSFET工艺技术基础上的产物, 它兼有MOSFET高输入阻抗、高速特性和GTR大电流密度特性的混合器件。其开关速度比PMOSFET低,但比GTR快 其通态电压降与GTR相拟约为1.5~3.5V,比PMOSFET小得多,其关断存储时间和电流I、降时间为别为O.2~O.4 u s和O.2~1.5 s,因而有较高的工作频率,它具有宽而稳定的安个工作区,较高的效率,驱动电路简单等优点。
M0S控制晶闸管(MCT)是一种在它的单胞内集成了MOSFET的品闸管,利用M0S门来控制品闸管的开通和关断,具有晶闸管的低通态电压降,但其工作电流密度远高IGBT和GTR,在理论上可制成几千伏的阻断电压和几十千赫的开关频率,且其关断增益极高。
lGBT和MGT这一类复合型电力电子器件可以称为第三代器件。在器件的复合化的同时,模块即把变换器的双臂、半桥乃至全桥组合在一起大规模生产的器件也已进入实用。在模块化和复合化思路的基础上,其发展便是功率集成电路PIC(Power, Integrated Circute),在PIC中,不仅主回路的器件,而月驱动电路、过压过流保护、电流检测甚至温度自动控制等作用都集成到一起,形成一个整体,这可以算作第四代电力电子器件。
2、变换器电路从低频向高频方向发展
随着电力电子器件的更新,由它组成的变换器电路也必然要换代。应用普通晶闸管时,直流传功的变换器主要是相控整流,而交流变频动则是交一直一交变频器。当电力电子器件人第二代后,更多早采用PW M 变换器了、采用PW M 方式后,提高了功率因数,减少了高次谐波对电网的影响,解决了电动机在低频区的转矩脉动问题。
但是PW M 逆变器中的电压、电流的谐波分量产生的转矩脉动作用在定转子上,使电机绕组产生振动而发出噪声。为了解决这个问题,一种方法是提高开关频率,使之超过人耳能感受的范围,但是电力电子器件在高电压大电流的情况下导通或关断,开关损耗很大。开关损耗的存在限制了逆变器工作频率的提高。
3、交流调速控制理论日渐成熟
矢量控制的基本思想是仿照直流电动机的控制方式,把定子电流的磁场分量和转矩分量解祸开来,分别加以控制。这种解藕,实际上是把异步电动机的物理模型设法等效地变换成类似于直流电动机的模式,这种等效变换是借助于坐标变换完成的。它需要检测转子磁链的方向,且其性能易受转子参数,特别是转子回路时间常数的影响。加上矢量旋转变换的复杂性,使得实际的控制效果难于达到分析的结果。
大致来说,直接转矩控制,用空间矢量的分析方法,直接在定子坐标系下分析计算与控制电流电动机的转矩。采用定子磁场定向,借助于离散的两点式调节(BandBand控制)产生PwM 信号,直接对逆变器的开关状态进行最佳控制,以获得转矩的高动态性能。
4、通用变频器开始大量投入实用
一般把系列化、批员化、占市场量最大的中小功率如400KVA以下的变频器称为通用变频器。从产品来看,第一代是普通功能型U/F控制型,多彩用16位 CPU,第二代为高功能型U/F型,采用32位DSP,或双16位CPU进行控制,采用了磁通补偿器、转差补偿器和电流限制拄制器. 具有挖上机和无跳闸能力,也称为无跳闸变频器。这类变频器目前占市场份额最大、第三代为高动态性能矢量控制型。
5、单片机、集成电路及工业控制计算机的发展
以MCS一51代表的8位机虽然仍占主导地位 但功能简单,指令集短小,可靠性高,保密性高,适于大批量生产的PIC系列单片机及GM$97C(二系列单片机等正在推广,而且单片机的应用范围已开始扩展至智能仪器仪表或不太复杂的工业控制场合以充分发挥单片机的优势另外,单片机的开发手段也更加丰富,除用汇编语言外,更多地是采用模块化的C语言、 PL/M 语言。
随着电力电子技术、微电子技术迅猛发展,原有的电力传动(电子拖动)控制的概念已经不能充分概抓现代生产自动化系流中承担第一线任务的全部控制设备。而且,电力拖动控制已经走出工厂,在交通、农场、办公室以及家用电器等领域获得了广泛运用。它的研究对象已经发展为运动控制系统,仅对有关电气自动化技术的新发展作一些介绍。
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