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关键词： 翻转课堂   教学视频   应用细节  

摘要： 随着我国教育教学体系的不断改革,通过现代化技术打造智能化课堂成为多方关注的重点,本文是从职业教育的角度出发,围绕着“可编程控制器技术及应用”教学,以翻转课堂为模式,利用教学视频引导学生进行自主探究和学习,明确了视频制作的具体细节,分析了翻转课堂的具体开展流程,并且从课前、课中、课后进行实践案例分析,以此来培养高技术型人才和实践型人才,旨在为当前的教学体系改革提供新的发展思路。

关键词： 边缘PLC   任务迁移   模拟退火   内存分配   动态规划  

摘要： 随着工业物联网(IIo T)中边缘数据的爆炸性增长,工业过程中对边缘设备的计算能力需求越来越高。作为工业环境下一种常见的设备,可编程逻辑控制器(PLC)在边缘计算的范式下逐渐向计算能力更强的边缘可编程控制器(边缘PLC)过渡。在边缘计算技术大规模应用的工业背景下,如何实现普通PLC到边缘PLC的转变,是一个全新的挑战。目前通用的的解决方案中,边缘PLC往往具备了不亚于工业计算机的计算能力,而对于一些对边缘PLC计算能力要求相对较低的工业场景,使用上述的解决方案常常造成计算资源与成本的浪费。本文提出了一种适用于在边缘侧进行小规模数据处理场景的边缘PLC软硬件架构,并对其中的计算任务迁移策略与内存分配算法进行了研究改进与实验验证。主要研究内容包括: (1)设计提出了一种基于龙芯CPU的边缘PLC软硬件架构,该架构能够在边缘侧完成小规模计算任务的同时实现PLC基本功能。通过搭建实验平台并进行实时性测试,证明了该边缘PLC软硬件架构的可行性。 (2)针对边缘PLC中计算任务迁移策略不合理导致的带宽与计算资源浪费的问题,提出了一种基于模拟退火算法的,边缘PLC中计算任务迁移数据传输量最小化算法。通过建立边缘PLC中的计算任务迁移问题模型,并应用模拟退火算法对该任务迁移问题进行求解,实现了边缘PLC中的计算迁移数据传输量最小化算法。在初步实现的基础上,通过状态压缩、队列顺序生成算法优化与新解生成优化等方式,对该算法进行了改进。通过一系列对比实验证明了该算法在减轻上行带宽负载与提高计算资源利用率方面的有效性。 (3)针对边缘PLC在内存空间受限条件下内存分配效率较低,对实时性与计算任务处理性能产生影响的问题,提出了一种基于动态规划与固定块大小的边缘PLC中任务内存分配策略。该策略将边缘PLC中的任务分配区别为实时区和非实时区两部分,实时区通过预分配固定大小内存块的方法负责为时延敏感任务分配内存,以确保其实时性;非实时区中将内存分配问题抽象为背包问题进行模型建立,基于动态规划的思想对非时延敏感任务的内存分配问题进行求解。实验验证中,实时性测试结果表明该分配策略能够在内存受限条件下确保边缘PLC中实时任务的实时性,与几种常用的内存分配算法的一系列对比实验则证明了该分配策略在内存受限条件下有更高的分配效率。

关键词： 农业机械   电器   自动化   控制系统   自适应平衡  

摘要： 近年来，在我国农业经济转型升级的背景下，农业机械化技术逐渐得到广泛应用，推动农业活动实现现代化发展。针对机械电器而言，作为农业经济增长点的关键因素，可以在一定程度上提高工作效率。但是，受多方面因素的影响，我国农业自动化进程较为缓慢。对此本文针对农业机械电器控制原理的升级与改造展开分析，以PLC技术的优势与原理为基础，进一步提高农业机械电器的自动化水平。在提高农作物整体产量与质量的同时，推动电器控制领域的发展。

关键词： 产教融合   “五维对接”   创新型人才   培养  

摘要： 可编程控制器应用技术课程是工科自动化类专业的必修课程。课程教学团队坚持“以学生能力发展为中心”的理念，以“立足应用、追求创新”为主旨，采用“五维对接”产教融合教学模式，对课程教学内容进行了“层次化”创新设计，集成多种教学方法，尊重学生个性，突出学生应用技能的培养和创新能力培养。

关键词： 协作系统   可编程控制器   模型拆分   协作方法  

摘要： 随着控制器技术、网络技术的发展,工业控制系统逐步从简单的单一控制器系统发展为包含多个控制器的协作系统,复杂性日益提升,传统的面向控制器的设计开发方法变得难以适用。多控制器间的协作关系是协作系统设计开发的关键内容。本文面向多可编程控制器协作系统,设计了一种模型驱动的控制软件设计开发方法,首先对协作系统作统一建模,然后根据资源约束进行模型拆分和协作方案设计,最后通过实验对本文所提的方法进行验证。具体内容如下: (1)设计了一种协作系统的建模方法。该方法将系统资源、资源约束关系、控制功能和协作关系等具体内容进行统一地建模,再给出变量集合、抽象语法和建模流程,并结合可编程控制器的软件结构与编程模型,建立事件驱动机制与控制程序单元的映射关系。 (2)设计了一种协作系统模型的拆分方法。在对协作系统进行全局视角建模的基础上,该方法根据既定资源约束关系,通过模型拓扑结构分解以及分析协作任务中的控制依赖和数据依赖关系,设计任务拆分及任务协作算法,实现系统模型到多个互相协作子模型的分解。 (3)设计了一种多可编程控制器的协作方案。首先,为保证控制器间的数据交互和有序协作,设计了一种互斥访问机制。然后给出数据同步方案,并从操作系统实时内核补丁、网络协议、任务调度机制等多方面对控制器数据同步进行优化,提高了协作效率。 本文最后搭建了实验环境,设计了工件加工系统,完成机械手臂、物料运送、加工过程等多个可编程控制器的协作,测试了网络通信时间开销等性能,实验结果表明本文所提建模方法、模型拆分方法与协作方案的可行性与有效性。

摘要： “智能电器控制技术”是一门理论和实践紧密结合的课程，需要学生运用理论知识设计实际电力系统中运行的各类电器。Matlab/Simulink是一种基于可视化模型框图的仿真平台，将其引入“智能电器控制技术”课程教学，可加深学生对课程知识点的理解，提升课程教学效果。“智能电器控制技术”是电气工程与智能控制专业的一门专业基础课，主要包括高、低压电器的理论知识和智能控制应用技术，涉及知识面较广且有一定难度，学生普遍反映该课程难学，教学效果不够理想。电气工程与智能控制专业的学生毕业后多数将进入电网、发电、电器制造等电力企业，“智能电器控制技术”在其职业生涯中非常重要。如何将课程中的理论知识和工程实际紧密地联系在一起十分关键，也是课程教学改革重点。

关键词： 交通锥筒自动收放机   机器视觉   YOLOv5-Lite神经网络   可编程控制器   嵌入式设备  

摘要： 近些年,国内公路通车里程和高速公路里程屡创新高且稳居世界第一。当前国内交通维护、道路养护行业作业中,主要依靠人工收放交通锥筒,针对其存在危险性大、伤亡事故多、作业速度慢、驾驶员行车安全系数低等问题,本文通过研究小型交通锥筒自动收放机的回收与布放机构,将机器视觉与其相结合,设计研发出一种可自动识别定位交通锥筒并完成收放作业的交通锥筒自动收放机。主要研究内容包括: (1)分析与调研国内外交通锥筒自动收放机的研究现状,制定设备的升级改进方案。明确交通锥筒收放作业的关键技术指标,并运用Solid Works、Adams和Ansys软件对机构结构进行仿真、验证与优化,以保证交通锥筒自动收放机能安全、稳定与高效运行。 (2)结合交通锥筒自动收放机各种作业环境,设计与试验多种目标识别定位算法。通过技术指标对比,最终使用检测精度高、速率快、部署后运行流畅的基于YOLOv5-Lite神经网络的交通锥筒识别定位算法。 (3)设计与搭建交通锥筒自动收放机的控制系统,选定适合控制系统和机器视觉监测设备,以及控制系统与传感器之间的通信方式;使用Python语言编写树莓派机器视觉检测程序,利用GX Works2软件完成PLC用户程序开发,使其根据机器视觉检测到的交通锥筒坐标信息自动调整机械手姿态,从而高效、准确地收放交通锥筒。 (4)模拟不同的作业条件和作业环境,进一步对交通锥筒自动收放机进行整机试验,确保机器视觉算法识别定位准确,锥筒收放动作运行高效,实现机器视觉在交通锥筒自动收放机场景中的应用。

关键词： 成果导向   学习成果   课程评价体系   评价标准  

摘要： 针对高职可编程控制器技术课程评价中存在的问题，基于成果导向教育理念，提出成果导向、多维度全过程的课程评价改革思路，构建一个更为科学、客观的多元化课程评价体系。实践证明，通过实施这一评价体系，有助于全面、客观地评价学生的学习状况，有效地衡量学生的学习成果，促进学习成果的转化和提升，有效促进教师的教学诊改和教学目标的达成。

关键词： 可编程逻辑控制器   复杂计算程序   代码自动生成   并行优化  

摘要： 可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)是工业控制的核心。随着工业领域自动化和智能化的发展,PLC程序涉及的复杂计算内容逐渐增加,其开发难度不断提高,因此通过自动生成PLC程序来辅助其开发工作已成为一种新的趋势。然而,现有围绕PLC程序自动生成的技术研究,在面向复杂计算程序的自动生成以及生成程序的执行效率优化等方面尚存在不足之处。因此,本文针对上述问题展开了如下研究: (1)针对PLC中复杂计算程序快速定制的需求,本文提出一种基于功能块的复杂计算程序自动生成方法。该方法通过构建功能计算模块和数据通路模块,对程序中的功能块及其控制逻辑、数据关联进行建模;基于上述模块建立复杂计算模型,实现对程序组态结构的抽象映射;根据实际应用流程生成相应的复杂计算模型实例,进而实现PLC程序的自动生成。 (2)针对自动生成的程序在PLC中的执行效率优化问题,本文提出一种基于复杂计算模型的程序生成优化方法。该方法将复杂计算模型转化为有向无环图进行并行执行优化;通过引入一种避免最坏情况发生的策略,计算模型中功能计算单元的优先级序列,并作为初始种群的优质个体引导寻优方向;通过对浣熊优化算法中的捕食和避敌行为进行离散化改进,实现功能计算单元并行执行方式的迭代优化。最后,通过多组对比实验证明了该优化方法的性能优势。 为验证提出的复杂计算程序自动生成方法和程序生成优化方法,本文将上述方法应用于工业控制的视觉任务中,研发了PLC图像处理程序开发平台。该平台实现了图像处理程序的序列化开发、功能模块化执行和同步调试等功能,为工业视觉任务中复杂计算程序的优化生成提供支持;通过两个实际工程开发实例,证明了本文提出的复杂计算程序自动生成方法的可用性和程序生成优化方法的有效性。

关键词： 可编程控制器   模拟鼠标   机械臂   自动化操作  

摘要： 本文对粗糙度仪自动上料系统的设计进行了研究，以PLC为控制核心，粗糙度仪自动上料系统包括整个执行机构控制、与粗糙度仪主机连接单元及与计算机双向通信连接单元三部分，旨在实现对待测工件的自动上料和粗糙度测试，提高生产效率。粗糙度仪自动上料系统由上位机、控制器、计算机通信模块等组成，通过计算机通信模块，将上位机的鼠标输入信号模拟对上位机进行机器语言操作，当接收到上位机的鼠标输入信号后，粗糙度仪根据指定的机器语言指令执行相应的动作，控制粗糙度仪连续自行完成多次测试过程并上传数据到中控中心，实现对工件粗糙度的快速、准确测量，提高生产效率。