西門子LOGO！在自動(dòng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用與探索

胡娟

摘 要

隨著社會(huì)的發(fā)展，企業(yè)對(duì)高校的人才培養(yǎng)要求越來越高。對(duì)于自動(dòng)化類專業(yè)學(xué)生掌握單一的學(xué)科知識(shí)，已經(jīng)很難立足企業(yè)、立足社會(huì)。人才的培養(yǎng)方式應(yīng)該從傳授知識(shí)中脫離出來，注重培養(yǎng)學(xué)生各方面的素質(zhì)。因此，提出針對(duì)自動(dòng)化類專業(yè)二年級(jí)學(xué)生開設(shè)西門子LOGO！編程類實(shí)驗(yàn)教學(xué)。從學(xué)生主觀因素出發(fā)，自己選擇器件、搭建電路、編寫邏輯控制流程和軟件，實(shí)現(xiàn)教學(xué)要求的邏輯功能。從實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果來看，只要學(xué)生具備一定的探索精神，即可有效地完成類似的邏輯編程任務(wù)。從而激發(fā)了學(xué)生對(duì)自動(dòng)化專業(yè)編程類課程的學(xué)習(xí)興趣，也為后續(xù)PLC或者單片機(jī)的學(xué)習(xí)打下一定的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞

自動(dòng)化;實(shí)驗(yàn)教學(xué);西門子LOGO！;邏輯編程

中圖分類號(hào)： TP1-4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.04.46

0 引言

在應(yīng)用型本科教育的大背景下，高校的教學(xué)活動(dòng)越來越重視學(xué)生自主實(shí)踐的能力。特別是在實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程中鼓勵(lì)學(xué)生自己動(dòng)手去做，自己動(dòng)腦去思考已經(jīng)成為提升學(xué)生自主創(chuàng)新能力的基石。另外隨著社會(huì)的發(fā)展，企業(yè)對(duì)人才的需求也越來越高，單一的專業(yè)技能已經(jīng)不滿足企業(yè)多元化發(fā)展的需求。本科畢業(yè)的學(xué)生走向企業(yè)以后，必然會(huì)遇到未知的專業(yè)課題，這就需要學(xué)生具備分析問題和解決問題的能力[1-3]。對(duì)于工科類的學(xué)生尤其是自動(dòng)化類相關(guān)專業(yè)的學(xué)生，在校期間培養(yǎng)學(xué)生依據(jù)工程實(shí)際問題編寫控制軟件的邏輯思維的能力，尤其重要。

因此文中提出針對(duì)自動(dòng)化專業(yè)二年級(jí)的學(xué)生開設(shè)關(guān)于西門子LOGO！相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例。其主要目的一方面將培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力、動(dòng)手實(shí)踐能力的課程提前，使學(xué)生更早的認(rèn)識(shí)工科專業(yè)的性質(zhì);另一方面為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)PLC類相關(guān)課程打下基礎(chǔ)。

LOGO！系列是德國西門子公司生產(chǎn)的小型智能邏輯控制器，填補(bǔ)了繼電器與PLC之間的技術(shù)空間，通過集成的8種基本功能和30多種特殊功能，LOGO！可以代替數(shù)以百計(jì)的開關(guān)設(shè)備。LOGO！有很好的抗震性和很強(qiáng)的電磁兼容性，完全符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，能夠應(yīng)用于各種氣候條件[4-5]。LOGO！模塊不僅降低了費(fèi)用，也節(jié)省了很多時(shí)間。LOGO！易于安裝，而且編程十分簡(jiǎn)單。同PLC及其他控制器相比較，LOGO！系列產(chǎn)品具有體積小、價(jià)格便宜、編程簡(jiǎn)單、便于操作等優(yōu)點(diǎn)[6]。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用LOGO！DM824R數(shù)字量模塊做控制器。

1 搭建適用應(yīng)用型人才培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)

傳統(tǒng)的自動(dòng)化類相關(guān)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，實(shí)驗(yàn)臺(tái)大多數(shù)都是外購，并且配備詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。這樣一來學(xué)生依賴性非常的強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)同理論課教學(xué)類似，學(xué)生不主動(dòng)揣摩各個(gè)硬件連接的原理，也不會(huì)思考軟件編寫的效果。學(xué)生盲目的按照指導(dǎo)書按部就班的獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，即為實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的結(jié)束。

本實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例中需要學(xué)生依據(jù)教師提供的工程實(shí)際問題，自主分析解決工程實(shí)際問題需要的各種配件以及電路的連接方式。實(shí)驗(yàn)案例如下：

某啤酒生產(chǎn)傳送帶控制系統(tǒng)需要對(duì)洗過的空瓶進(jìn)行計(jì)數(shù)并按批次進(jìn)行統(tǒng)一處理，每個(gè)批次的空瓶數(shù)量為4瓶。當(dāng)該批次的空瓶數(shù)量滿足后點(diǎn)亮指示燈顯示，操作人員處理完后按下復(fù)位鍵，延遲2秒后指示燈和計(jì)數(shù)值復(fù)位。在統(tǒng)計(jì)過程中，如果發(fā)現(xiàn)空瓶沒有洗干凈，則傳送帶停止工作，空瓶計(jì)數(shù)將不起作用，直到操作人員復(fù)位后繼續(xù)計(jì)數(shù)。

分析改工程實(shí)際問題，其涉及三個(gè)變量輸入，空瓶數(shù)量輸入、空瓶一個(gè)批次計(jì)滿后復(fù)位按鍵的輸入、空瓶未洗干凈的傳感器輸入，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中輸入信號(hào)均使用開關(guān)來代替。另外該工程實(shí)際問題還包含兩個(gè)輸出，傳送帶電機(jī)控制信號(hào)、一個(gè)批次計(jì)滿的指示燈信號(hào)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中輸出信號(hào)使用指示燈進(jìn)行替代。因此通過分析該實(shí)驗(yàn)需要3個(gè)開關(guān)、兩個(gè)指示燈以及西門子LOGO！小型智能邏輯控制器。

2 實(shí)驗(yàn)案例軟件設(shè)計(jì)

2.1 I/O地址分配

LOGO！控制器的I/O地址分配見表1，其中有空瓶數(shù)量、批次計(jì)滿復(fù)位信號(hào)、空瓶未凈，3個(gè)開關(guān)量輸入，批次計(jì)滿指示燈以及傳動(dòng)帶電機(jī)接觸器線圈兩個(gè)數(shù)字量輸出。

2.2 控制系統(tǒng)流程

啟動(dòng)按鍵按下后，傳動(dòng)帶開始工作。此時(shí)瓶子檢測(cè)傳感器開始檢測(cè)傳送帶是否有空瓶，如果未檢測(cè)到空瓶，傳動(dòng)帶將停止工作。如果檢測(cè)到空瓶，同時(shí)對(duì)空瓶潔凈度進(jìn)行檢測(cè)。瓶子洗干凈的條件下對(duì)瓶子進(jìn)行計(jì)數(shù)，瓶子未洗干凈，停止對(duì)瓶子進(jìn)行計(jì)數(shù)。瓶子停止計(jì)數(shù)以后，要求工作人員對(duì)空瓶未凈信號(hào)進(jìn)行復(fù)位，才能繼續(xù)計(jì)數(shù)。如果空瓶計(jì)數(shù)達(dá)到4個(gè)，即代表一個(gè)批次計(jì)滿，此時(shí)點(diǎn)亮批次計(jì)滿指示燈。批次計(jì)滿以后，操作人員應(yīng)該執(zhí)行裝箱動(dòng)作，同時(shí)按下批次計(jì)滿復(fù)位按鍵，繼續(xù)執(zhí)行下一個(gè)批次空瓶的計(jì)數(shù)，同時(shí)2s鐘以后，批次計(jì)滿指示燈自動(dòng)熄滅。

3 結(jié)束語

本實(shí)驗(yàn)案例通過在低年級(jí)高校學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中引入西門子LOGO！邏輯編程，旨在關(guān)注自動(dòng)化類學(xué)生邏輯思維能力的培養(yǎng)。讓他們?cè)趯W(xué)習(xí)單片機(jī)和PLC之前感受自動(dòng)化專業(yè)的應(yīng)用前景，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。從實(shí)施的效果來看，大部分學(xué)生帶著飽滿的情緒，濃厚的興趣利用自己已經(jīng)學(xué)習(xí)的數(shù)電知識(shí)，較好地完成了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]陳吉明.創(chuàng)新實(shí)踐課程教學(xué)中科學(xué)思維能力的培養(yǎng)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，30（2）：85-87.

[2]張清祥.探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)載體，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012，29（2）：130-132.

[3]郭亞利，馮輝宗.以實(shí)踐能力培養(yǎng)為核心的實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，30（7）：323-325.

[4]李雨珊，佟世文，魏瑋，等.基于LOGO！控制器的救生艙內(nèi)供氧系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，29（1）：81-86.

[5]曹吉花，胡學(xué)青，等.基于西門子LOGO！的水族箱控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].河北北方學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，33（7）：14-18.

[6]楊匯軍，孫麗穎，任舉.小型工件加工的自動(dòng)化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].儀表技術(shù)，2017（8）：12-14.