人機(jī)界面技術(shù)在PLC、變頻器應(yīng)用課程中的一體化教學(xué)分析

摘 要：PLC、變頻器應(yīng)用課程是技工院校電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)維修電工技師層次的教學(xué)或?qū)I(yè)培訓(xùn)中一門(mén)重要的一體化課程，本文主要分析在這門(mén)課程中融入人機(jī)界面技術(shù)的教學(xué)方法與教學(xué)過(guò)程。

關(guān)鍵詞：人機(jī)界面 PLC 變頻器 觸摸屏 任務(wù)驅(qū)動(dòng)

PLC、變頻器應(yīng)用技術(shù)的一體化教學(xué)，在技工院校電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)維修電工技師層次的教學(xué)和培訓(xùn)中，占有極其重要的地位。在該課程中融入人機(jī)界面技術(shù)，使課程的技術(shù)含量進(jìn)一步提高，教師有必要在實(shí)施教學(xué)之前對(duì)所任教的課程作出教學(xué)分析，其中包括課程的知識(shí)體系構(gòu)成、前期準(zhǔn)備工作、重點(diǎn)難點(diǎn)以及有針對(duì)性的教學(xué)方法等。

一、學(xué)生知識(shí)體系分析

PLC、變頻器應(yīng)用課程適合于維修電工技師層次的教學(xué)和培訓(xùn)，所以學(xué)生應(yīng)該具備一定理論基礎(chǔ)和操作能力。

學(xué)生的理論知識(shí)能力包括：安全用電知識(shí)、電工基礎(chǔ)知識(shí)、電動(dòng)機(jī)原理、常用低壓電器及其控制線(xiàn)路的工作原理、PLC程序設(shè)計(jì)知識(shí)、相關(guān)的機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)等。學(xué)生的操作能力包括：常見(jiàn)電氣控制線(xiàn)路的安裝、PLC輸入/輸出電路的安裝、變頻器的接線(xiàn)及其參數(shù)的設(shè)置。

二、教學(xué)方法設(shè)想

“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”是實(shí)施探究式教學(xué)模式的一種教學(xué)方法，適用于學(xué)習(xí)電工技術(shù)應(yīng)用方面的知識(shí)和技能。“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的特點(diǎn)之一就是圍繞任務(wù)展開(kāi)教學(xué)，任務(wù)的設(shè)置，既要注重方法和知識(shí)體系，又要融入電工技術(shù)的綜合性，滲透其他學(xué)科的知識(shí)。

1.選擇任務(wù)載體

“任務(wù)驅(qū)動(dòng)法”中，任務(wù)載體就是一個(gè)具體的課題，需要突出教學(xué)重點(diǎn)，并包含足夠多的知識(shí)點(diǎn)。在PLC、變頻器應(yīng)用課程中引入人機(jī)界面技術(shù)，要突出人機(jī)界面的重要性，現(xiàn)設(shè)例如下：

用西門(mén)子PLC、變頻器和威綸觸摸屏模擬實(shí)現(xiàn)小車(chē)運(yùn)料功能：

小車(chē)在A點(diǎn)（原位）時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，裝料閥打開(kāi)，5秒后小車(chē)啟動(dòng)前進(jìn)，到達(dá)B點(diǎn)（目的地）后小車(chē)停止并卸料，10秒后自行后退，到達(dá)A點(diǎn)后停止，重新裝料，如此循環(huán)……小車(chē)的前進(jìn)和后退由三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，用變頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)速。小車(chē)在啟動(dòng)前若不在A點(diǎn)，可讓小車(chē)手動(dòng)前進(jìn)或后退，系統(tǒng)循環(huán)次數(shù)由觸摸屏設(shè)定并顯示。小車(chē)的啟動(dòng)、停止以及手動(dòng)調(diào)整，均不采用按鈕控制，由觸摸屏直接實(shí)現(xiàn)。

2.提出學(xué)習(xí)任務(wù)

任務(wù)是教學(xué)的關(guān)鍵，是問(wèn)題提出的表現(xiàn)。教師應(yīng)根據(jù)課程目標(biāo)，將所要教授的內(nèi)容隱含在一個(gè)個(gè)任務(wù)當(dāng)中，學(xué)生通過(guò)完成任務(wù)掌握所學(xué)知識(shí)。在本課題的教學(xué)中，可將課題分解為若干學(xué)習(xí)任務(wù)。

任務(wù)一：PLC、觸摸屏的I/O地址分配及其接線(xiàn)圖的繪制。

任務(wù)二：觸摸屏畫(huà)面的制作。

任務(wù)三：變頻器的控制方式及其參數(shù)設(shè)置。

任務(wù)四：控制線(xiàn)路安裝。

任務(wù)五：PLC程序編寫(xiě)。

任務(wù)六：控制程序功能的完善。

任務(wù)七：系統(tǒng)的調(diào)試和檢修。

3.創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境

在教學(xué)過(guò)程中，創(chuàng)設(shè)與當(dāng)前學(xué)習(xí)主題相關(guān)的學(xué)習(xí)情境，引導(dǎo)學(xué)生帶著真實(shí)的“任務(wù)”進(jìn)入學(xué)習(xí)情境，使學(xué)生的學(xué)習(xí)直觀化和形象化。比如在觸摸屏畫(huà)面設(shè)計(jì)這個(gè)環(huán)節(jié)中，教師必須創(chuàng)設(shè)符合實(shí)際的工作情境，讓學(xué)生看到觸摸屏的種種功能，才能激發(fā)出他們的學(xué)習(xí)興趣，讓他們能主動(dòng)探究觸摸屏應(yīng)用技術(shù)。

4.啟發(fā)學(xué)生思維

基本的思維方法、認(rèn)知結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)方法，在教學(xué)過(guò)程中非常重要，教師要把握整個(gè)教學(xué)過(guò)程的內(nèi)容、進(jìn)度和方向，給學(xué)生以思考的機(jī)會(huì)和時(shí)間，要采取多種方式，提高學(xué)生的思維能力，促使學(xué)生形成新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

用觸摸屏來(lái)實(shí)現(xiàn)某個(gè)程序的控制，在編程的時(shí)候不僅要做好對(duì)小車(chē)動(dòng)作的控制，還要考慮觸摸屏對(duì)程序的影響，比較典型的是時(shí)間、循環(huán)次數(shù)的設(shè)定和顯示功能，控制程序舉例如下：

Network 15

LD SM0.0

MOVW T5，VW100

MOVW T6，VW102

MOVW C0，VW108

編寫(xiě)這樣的程序并不難，關(guān)鍵是要讓學(xué)生知道：為什么需要這樣的程序，為什么使用這些指令，在使用這些指令的時(shí)候要注意什么？如果學(xué)生對(duì)課題的每個(gè)環(huán)節(jié)都能提出這類(lèi)問(wèn)題，那么教學(xué)就達(dá)到目的了。

在PLC、變頻器應(yīng)用課程中融入觸摸屏技術(shù)的教學(xué)，在選擇教學(xué)方法時(shí)，決不僅僅限于“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”這一個(gè)教學(xué)模式，教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生的具體特點(diǎn)以及教學(xué)要求等諸多因素，采用合適的教學(xué)方法。

（作者單位：江蘇省常州技師學(xué)院）