工業(yè)以太網(wǎng)和基于 PC 的控制技術(shù)早已在很多設備中普及。班貝克州立職業(yè)學(xué)校（SBSZ）對此也予以了充分重視。學(xué)校利用最新技術(shù)傳授先進(jìn)的編程方法、運動(dòng)控制和安全方面的專(zhuān)業(yè)知識，讓新興的貿易專(zhuān)家和技術(shù)人員通過(guò)實(shí)際使用倍福的工業(yè) PC、TwinCAT 3 和驅動(dòng)器深入了解開(kāi)放式自動(dòng)化平臺的優(yōu)勢。

班貝格 SBSZ 主要傳授電氣工程、計算機科學(xué)和機電一體化等各個(gè)不同領(lǐng)域必要的理論和實(shí)踐知識。隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，教學(xué)內容和教學(xué)材料也要不斷更新，與時(shí)俱進(jìn)。2020 年，電氣工程 3（機電一體化）系重新設計了其教學(xué)設施，新增了一座控制和驅動(dòng)技術(shù)實(shí)驗室。

碩士工程師 Stefan Felkel：“基于 PC 的控制技術(shù)的靈活性和 TwinCAT 3 的簡(jiǎn)單授權模式為實(shí)驗室工作站的建立和使用提供了巨大優(yōu)勢?！?/p>

“我們的目標是確保未來(lái)的技術(shù)工人，尤其是自動(dòng)化和機電一體化領(lǐng)域的電工和技術(shù)人員，在就業(yè)前能夠做好最充分的準備，并將所學(xué)知識有效地運用到實(shí)際工作中?！迸c Markus Grill（理學(xué)碩士）一起設計實(shí)驗室工作站的高級教師 Stefan Felkel 說(shuō)道。因此，實(shí)驗室中各個(gè)學(xué)習單元和練習都是培訓計劃不可或缺的一部分。目標是通過(guò)各種實(shí)踐練習，培養學(xué)生獨立完成各項任務(wù)和編程的能力。Stefan Felkel 表示：“每位職校學(xué)生和志向成為技術(shù)人才的學(xué)員都可以設計和創(chuàng )建自己的程序，并在硬件上進(jìn)行模擬和測試?！睂W(xué)?？偣灿辛鶄€(gè)實(shí)驗室工作站，每個(gè)工作站最多可供三名學(xué)生使用。此外，還有一個(gè)供教師使用的實(shí)驗室工作站，可以通過(guò)它遠程控制實(shí)驗室工作站和工業(yè) PC 的電源。

安全、運動(dòng)控制和垂直集成

每個(gè)工作站都有三個(gè)培訓模塊，分別側重于 PLC、安全和運動(dòng)控制，這些模塊可與 C6525 工業(yè) PC 靈活搭配。

PLC 示教板上安裝了數字量和模擬量 I/O 端子模塊（EL1895、EL3174、EL4132）、1 個(gè) AS-i 主站端子模塊（EL6201）以及用于兩個(gè)電位計的 EL3214-0090 模擬量輸入端子模塊。運動(dòng)控制學(xué)習模塊包含了 2 個(gè)用于控制伺服電機的 EL7221-0090 EtherCAT 端子模塊（48 V DC、8 A、OCT）、1 個(gè)制動(dòng)斬波器端子模塊 (EL9576) 和 1 個(gè)風(fēng)扇模塊（ZB8610)。另外，它還配備了一個(gè)編碼器接口端子模塊 EL5151，用于設置設定值。

安全示教板上安裝的設備包括 1 個(gè) TwinSAFE 輸入端子模塊（EL1918）、1 個(gè) 4 通道 TwinSAFE 輸出端子模塊（EL2904）、1 個(gè)帶 TwinSAFE SC 通信接口的 IO-Link 主端子模塊 （EL6224-0090）和 1 個(gè) EtherCAT 數字量端子模塊（EL1859）?！巴ㄟ^(guò) TwinCAT 3 編程平臺和各種 TwinCAT 3 功能，我們可以設計和創(chuàng )建大量以實(shí)踐為導向的學(xué)習場(chǎng)景?！盨tefan Felkel 強調道。

“我們的 Motion Servo、TwinSAFE 和 TwinCAT I/O 示教板是實(shí)現這一目標的基礎。為了確保這些模塊與現有的培訓設置兼容，倍福系統應用部的 Franco Angelico 和倍福演示系統部的 Jens Thorun 根據 Stefan Felkel 和 Markus Grill 的要求對模塊進(jìn)行了調整?！眮?lái)自倍福紐倫堡銷(xiāo)售團隊的 Wolfgang Negele 補充道。

Stefan Felkel 認為，重要的是每個(gè)人都擁有自己的工業(yè) PC，并且能夠輕松地將其與任何硬件設備連接?；?PC 的控制技術(shù)和 EtherCAT 在此提供了極大的靈活性：工業(yè) PC 可以通過(guò)相應的網(wǎng)絡(luò )接口靈活連接實(shí)驗室工作站的硬件或其它移動(dòng)實(shí)訓推車(chē)。

實(shí)用技能培訓與 TwinCAT 3

在實(shí)驗室中，除了硬連線(xiàn)可編程邏輯控制器之外，教師們主要傳授順序控制器編程的基礎知識。實(shí)驗室的核心部分是 TwinCAT 3 開(kāi)發(fā)平臺。TwinCAT 3 NC PTP 和 Safety Editor 也可用于運動(dòng)控制和安全學(xué)習模塊。TwinCAT 的優(yōu)勢在于，學(xué)生可以將工業(yè) PC 用作應用程序編程和軟 PLC 的平臺。此外，學(xué)生們也可以使用自己的筆記本電腦，無(wú)需支付任何高昂的授權費用?！斑@無(wú)疑可以讓學(xué)生能夠更加專(zhuān)注和深入地研究基于 PC 的控制主題?！盨tefan Felkel 說(shuō)道。他認為，工業(yè) PC 相對于傳統的硬件控制平臺具有更大的靈活性?！拔覀冞€使用了各種擴展功能，例如通信領(lǐng)域的 OPC UA?！彼f(shuō)道。在驅動(dòng)軸的設計和優(yōu)化方面，除了 TwinCAT 3 Motion Designer（TE5910）和 TwinCAT 3 Drive Manager 2（Te5950）之外，還使用了 TwinCAT 3 Bode Plot Base（TE1320）。

在總共六個(gè)實(shí)驗室工作站中，每個(gè)工作站都配備了兩臺 C6525 工業(yè) PC，用于完成編程、設置和測試等各種實(shí)操練習

從接觸器電路到機器人應用

在驅動(dòng)技術(shù)方面，接觸器電路的基礎知識通過(guò)硬連線(xiàn)可編程邏輯控制器和 C6525 工業(yè) PC 的相應程序進(jìn)行教學(xué)?！霸诮虒W(xué)中，我們使用安全繼電器控制電機，以引入安全主題，并通過(guò) TwinSAFE 進(jìn)行進(jìn)一步深化?！盨tefan Felkel 說(shuō)道。通過(guò) EtherCAT 端子模塊 EL7221（緊湊型驅動(dòng)技術(shù)）對伺服電機（AM8132）進(jìn)行控制操作，以及給異步電機施加負載以確定其特性曲線(xiàn)，完成驅動(dòng)技術(shù)的教學(xué)任務(wù)。

培訓結束后，學(xué)生們需要編寫(xiě)一個(gè)機器人系統程序：需要控制兩個(gè)機器人和另外五個(gè)包含基本自動(dòng)化元件（傳感器、電氣氣動(dòng)裝置、總線(xiàn)系統）的工作站。為此，學(xué)生們需要分析每個(gè)子站的功能，確認它們與相鄰站點(diǎn)的接口，并啟動(dòng)通信。整個(gè)培訓課程包括程序設計、編程以及測試和文檔編制?！拔覀兡繕耸窃谂嘤栒n程中創(chuàng )造出盡可能令人興奮的實(shí)際應用，同時(shí)解決許多基礎學(xué)科領(lǐng)域的問(wèn)題?！盨tefan Felkel 說(shuō)道。

未來(lái)，學(xué)校還將進(jìn)一步擴展培訓課程的內容，包括伺服電機的控制。目前已經(jīng)有了相應的 AX5000 伺服驅動(dòng)器，并正在用于建設新的教學(xué)模塊。此外，學(xué)校還計劃整合平面移動(dòng)類(lèi)電機和專(zhuān)用電機。最后，Stefan Felkel 補充道：“總之，我要特別感謝倍福紐倫堡辦事處的系統應用工程師 Franco Angelico 給予我們的大力支持和幫助，以及他為學(xué)習模塊的上線(xiàn)和運行做出的巨大貢獻?！?/p>