“可編程序控制器原理與應用”的教學策略與實踐*

劉桂蘭

(婁底職業技術學院 機電工程系,湖南 婁底 417000)

“可編程序控制器原理與應用”的教學策略與實踐*

劉桂蘭

(婁底職業技術學院 機電工程系,湖南 婁底 417000)

可編程控制技術原理與應用是一門實踐性和實用性很強的課程,為了提高該課程教學質量的提高,除了選擇好的教材之外,還要綜合考慮實訓內容,設計考核方式,對提高教學和提高學生的動手實踐能力有很好的幫助作用.不是單一的理論和卷面成績來衡量.

PLC;教學;實踐

引言

“可編程控制技術原理與應用”是電氣自動化專業中的一門專業性、實踐性很強的課程.且 PLC技術是目前三大控制技術支柱之一,它綜合了計算機技術、自動控制技術和通信技術的一種新型的、通用的自動控制裝置.在工業自動化、機電一體化、傳統產業技術改造等方面的應用越來越廣.因此開設此課程具有很大的實用性.在教學中,我們把學以致用、理論聯系實際的思想滲透到教學中,以強調實踐教學和控制技術的綜合應用為重點構造新的教學手段,取得較好的教學效果.

1 教材的建設與課程設置

(1)選好合理的教材

職業院校的教材建設不同于普通教育,在教材建設上必須按照職業崗位及職業崗位群的需要,以綜合職業能力的培養為中心,強調實踐性、職業性和面向就業的特點,符合人的認識規律和教學規律,同時,要使教師在教學過程中使用方便,并有利于學生的學習,使學生在閱讀時容易理解,容易吸收,從而為高職教學模式的改革提供支持.PLC課程的目的是培養學生成為在電氣控制技術方面具有基本分析能力與解決問題能力的技術人才.由于 PLC來源于日本、美國、西歐三大流派,其硬件產品種類很多和軟件設計指令都有所不同.不可能每個系列的 PLC都面面俱到的教學,因此合理選用教材是首要考慮的問題.日本三菱或歐姆龍的內容容易理解和掌握,而德國西門子技術具有很大的市場的潛力并且在一些大企業廣泛應用.加之 PLC各類產品技術處于開放階段,我們可以選用其中任一版本 (當然要與實驗條件配套)進行教學,并且在最后一章簡單介紹另一系列 PLC技術,附錄中介紹配套的實驗柜使用說明,如果沒有相關內容的教材,可以適當的自編校本教材,讓實驗內容充入教學之中.教師自編校本教材以自身的教學經驗和教學成果為依據,編制適合自己特定教學對象的教學講義.

(2)教學內容的安排

在以往的教學中,注重理論輕能力,往往是一言堂,使學生的知識能力結構不符合社會的需要.因此理論與實際相結合,突出應用能力的培養,理論教學與實踐應按 1:1布置.該課程的基本要求是了解硬件結構、工作原理的基礎上,配合實驗與實訓,使學生初步具有硬件現場安裝和軟件編程調試及簡單設計能力.為達到教學要求,要設置如下教學內容:

實驗內容安排 (內容安排要與教學步調一致,要由易到難):

1)認識 PLC實物,了解型號,接口,應用演示 (1h)

2)拆裝一臺 PLC,并學會接電源和接外設 (并做一個具體實驗,程序老師給定)(2h)

3)基本指令的練習 (學會使用編程器)(2h)

4)霓虹燈控制程序的調試 (學會使用編程軟件);(2h)

5)異步電動機的點動、連續、星 /三換接啟動控制 (用PLC實現)(2h)

6)LED數碼顯示控制 (功能指令的應用)(2h)

7)PLC選型,模塊的配置 (2h)

8)以機械手為例子,學會軟件編程 (學會軟件設計步驟)(4h)

9)十字路口交通燈控制 (綜合應用)(4h)

10)以搶答器的設計為例子,學會軟件編程并接線調試(課程設計)(8h)

對每一次的實驗內容為設置合理,因為每次只有兩節課或四節課,如果設置不好,做不完或沒事做,會影響教學進程和效果,所以要合理安排其步驟,并作出實驗要求.

以星 /三角啟動為例:

1)實驗目的:學會利用 PLC控制電機星 /三角啟動的方法.

2)實驗設備:S7—300 PLC,裝有 STEP7編程軟件的編程電腦,開關量輸入電路板,輸出控制電路實驗板,通信電纜,三相異步電動機.

3)實驗內容及步驟:a.根據已給定的三相異步電動機星 /三角啟動的電氣原理電路圖 (如下),進行 I/O分配并設計 PLC梯形圖.b.將設計好的 PLC程序輸入計算機進行調試,檢查無誤后,下載到 PLC中.c.按照原理圖連接主電路,認真檢查線是否正確,經實驗工作人員確認后方可通電.d.根據實驗要求,按啟動按鈕 SB1,觀察星 /三角啟動過程和運行情況.e.按停止按鈕,電動機停轉.

4)實驗要求:了解原理并掌握所用的指令和系統設計的內容和步驟,寫實驗報告,在報告中應寫出設計方法、步驟和觀察結果,寫出心得.

一些對 PLC要求較高的專業可另加二周的實習實訓:

實訓內容包括課題方案設計、安裝調試、技術說明書編寫三部分.

實習實訓的主要任務:

1)加強、鞏固、深化、擴展所學課程的理論知識.

2)培養有能力進行 PLC硬件安裝、調試、軟件編程及設計.

3)正確運用儀器排故障的能力.

4)編寫技術說明書的能力.

5)語言 (答辯)表達能力.

2 課程教學的改革與實踐

在教學內容組織上,我注重先修課程 (如微機原理與應用,電氣控制,檢測技術與傳感器)在課程中的融會貫通,我們采用循序漸進的方式,從硬件故障到軟件故障,由局部到整體,由易及難逐步建立起實踐的思路和方法.達到分析問題和解決問題的能力.

具體實踐思路:

(1)強調理論聯系實際,課程教學進程和實驗實訓項目交替進行,著重培養學生的編程、現場安裝調試和設計的能力.

(2)充分利用多媒體課件進行課堂教學和模擬 PLC現場及實物,特別是有許多實驗室沒有的裝置,只能在課件中演示.在實訓中,要求設備與現場盡量一致.

(3)在教學過程中我們在打好理論教學的基礎上,特別加強實踐教學環節,讓每人都有動手的機會.

(4)將現場教學內容安排在現場進行,加強現場的管理與教學效果.

(5)典型實例可先在實驗室中實踐證明,再在課堂教學中講解,或者在實驗室中開課邊講邊驗證完成,并且提出基本實訓技能要求;

(6)聘請校外行業專家來校介紹經驗,帶些產品現場安裝演習.對我校的實訓內容實訓項目進行指導;

(7)安排時間參觀企業 PLC控制設備的安裝或改裝過程.

3 考核評價實行方法

由于 PLC的實踐教學要求很高,考核應包括實驗考核和理論考核,實驗考核與理論考核比例應為 1:1;理論考核以期中期末考試、平時作業和到課率為主 (占總成績的50%).

實驗考核主要包括基本操作技能、實訓紀律和表現、實訓總結報告 (占總成績的 50%).

(1)實訓考核細節

1)實訓紀律和表現占 25%,紀律不嚴明,容易損壞實驗設備,造成不必要的后果,無故曠課超 10學時,取消成績評定資格,無故曠課在 10小時以內或累計病事假超過去 10學時,不得評為“良好”及以上.有遲到現象的一律不得評為“優秀”.

2)實訓總結報告占 15%,格式要正確規范,實驗結果要分析正確,實驗體會要深刻,故障分析要正確全面.

3)操作技能占 60%,主要考核學生基本操作技能的掌握水平,軟件編程調試能力和硬件安裝、調試、維護能力.

考核需注意到:

實訓考核要注重過程,可采用口試和平時考查的形式分步考核.每次需安排具體實驗內容且明確實驗目的,根據實驗內容確定各考核內容的權重,制訂實驗中日常考核標準,具體考核主要包括硬件接線方面和軟件編程方面的操作和一些故障如何排除.

(2)理論考核細節

1)平時練習占 15%

2)討論課的回答情況和課堂表現占 25%

3)期中期末考試占 60%

理論考核主要包括基本理論知識;硬件設計包括主機、外設等各種設備的選取、接口的配置及各種參數的設置;軟件方面主要考核的是各種指令的含義、軟件編程能力及PLC網絡知識.

4 課程實踐中亟待解決的問題與規劃

(1)存在的問題:實驗實訓設備的種類單一,多媒體課件和網絡教學應用不成熟,實驗內容多而雜,沒有去系統整理.

(2)規劃:

1)完善教學目的和課程內容體系的結構,進一步完善實踐教學法方法

2)逐步完善上網精品課程資源,達到資源共享

3)進一步建設實驗室,提供技術平臺

4)參與校外實習,充分利用企業實訓條件,建立與相關企業友好的合作關系

5)與同行多多討論,開發更好的校本教材.

結束語:通過十來年的教學摸索,采用循序漸進的教學過程,對所有學生采用實踐教學模式和嚴格的平時考核,綜合實訓內容(不同的學生實訓內容可以適當調整),每次教學都有教學的目的和要求,讓學生帶著目的和任務學,學后總結.并開設科技小組,提高學生的學習興趣;采用一幫一的活動,用好學生帶動基礎差的學生,以提高整體水平;每期都進行一次技能比賽,促進學習氛圍.由于這門課的實訓條件我校投資大,學生的實踐有平臺,PLC教學進行得有聲有色.

[1]汪志鋒 1可編程序控制器原理與應用[M]1西安:西安電子科技大學出版社,20041

[2]廖常初 1S7—300/400 PLC應用技術 [M]1北京:機械工業出版社,20041

[3]張萬忠 1可編程序控制器應用技術[M]1北京:化學工業出版社,20021

[4]王炳實 1機床電氣控制[M]1北京:機械工業出版社,20041

[5]耿文學 1可編程序控制器應用技術手冊[M]1上海:科學技術文獻出版社,19961

[6]王子文 1PLC技術及應用項目教程[M]1北京:北京科學技術出版社,20101

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