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[關(guān)鍵詞] 上料裝置 plc控制 電磁閥
近年來(lái)PLC在我國(guó)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用和發(fā)展,各行業(yè)中采用PLC控制系統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備不勝枚舉,不但中職院校普遍開(kāi)設(shè)了PLC課程,技師考證和各類培訓(xùn)學(xué)校也都紛紛開(kāi)設(shè)了此課程及相關(guān)內(nèi)容。在教學(xué)過(guò)程中,如何讓學(xué)生更好地理解和掌握PLC技術(shù),也成為近年來(lái)一個(gè)重要的課題。
德國(guó)“雙元制”教學(xué)以職業(yè)能力為本位.體現(xiàn)了以實(shí)踐為主的原則,項(xiàng)目教學(xué)又是“雙元制”的主要手段,與傳統(tǒng)的課堂型職業(yè)教育形式相比存在明顯優(yōu)勢(shì)。項(xiàng)目教學(xué)建立了開(kāi)放式環(huán)境,把傳統(tǒng)的“實(shí)驗(yàn)”變?yōu)椤叭蝿?wù)”.教師從“我要在這課堂上講什么?”變?yōu)椤皩W(xué)生在上課時(shí)能做什么?”學(xué)生是中心,教師是任務(wù)制定者、設(shè)備提供者、問(wèn)題咨詢者和學(xué)習(xí)過(guò)程的檢查者。這樣才能有效提高PLC教學(xué)的效率和質(zhì)量。筆者按照項(xiàng)目教學(xué)的要求,建立了“上料裝置模擬系統(tǒng)”的項(xiàng)目方案。
一、上料裝置模擬系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介
以PLC為控制中心,以電磁閥的控制線圈為PLC的輸出執(zhí)行元件,再由電磁閥控制氣缸最終執(zhí)行元件,以及燈光報(bào)警器形成了整個(gè)按PLC程序去執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作的機(jī)構(gòu)系統(tǒng),以達(dá)到生產(chǎn)控制要求,并最終完成生產(chǎn)任務(wù)。
電氣部件的組成包括三部分:檢測(cè)部件、控制部件、執(zhí)行部件。(如圖1)
檢測(cè)部分:光電開(kāi)關(guān)、四個(gè)磁性開(kāi)關(guān)
控制部分:電磁閥、節(jié)流閥
執(zhí)行部分:汽缸
上料裝置具有如下模式:
1、工件檢測(cè):
①開(kāi)機(jī)后,機(jī)器首先檢測(cè)汽缸Q1、Q2是否處于初始狀態(tài)(即都要處于下限位),否則汽缸Q1、Q2要自動(dòng)復(fù)位。
②按動(dòng)啟動(dòng)按鈕SB1,然后光電開(kāi)關(guān)R1檢測(cè)料架上是否有工件,沒(méi)有則等待加料,7秒鐘內(nèi)都不能完成加料,報(bào)警器啟動(dòng),當(dāng)R1檢測(cè)到工件加入到位后,報(bào)警器關(guān)閉,1秒后系統(tǒng)工作。
2、工作情況:
小汽缸Q2提升,到位后一直保持,接著大汽缸Q1載著工件提升,到位后一直保持。當(dāng)下站的機(jī)械手(這里用人手代替)取走工件后(通過(guò)R1檢測(cè)),汽缸Q1下降,到位后則汽缸Q2下降,到位后等待加料,即機(jī)器重新處于初始狀態(tài)。5秒內(nèi)沒(méi)有取走工件,報(bào)警器以亮1秒滅1秒的方式閃爍報(bào)警,取走工件后,報(bào)警器滅。其工作過(guò)程是不斷的重復(fù),其關(guān)鍵是光電開(kāi)關(guān)R1檢測(cè)工件,從而決定機(jī)器的動(dòng)作。
3、系統(tǒng)要求:汽缸Q1、Q2只有自動(dòng)工作方式,但要分為兩種工作狀態(tài),通過(guò)模式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA1可選擇連續(xù)循環(huán)工作和單次循環(huán)工作。
①單次循環(huán):當(dāng)模式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA1處于斷開(kāi)位置時(shí),是單次循環(huán),汽缸Q1、Q2完成一個(gè)工作循環(huán)后,蜂鳴器要鳴0.5秒靜3秒的方式重復(fù)3次提示單次工作循環(huán)已結(jié)束,系統(tǒng)停止工作。
②連續(xù)循環(huán):當(dāng)模式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA1處于閉合位置時(shí),是連續(xù)循環(huán),汽缸Q1、Q2完成一個(gè)工作循環(huán)后,蜂鳴器要長(zhǎng)鳴1.5秒的方式提示連續(xù)工作的一個(gè)工作循環(huán)已結(jié)束,蜂鳴器長(zhǎng)鳴1.5秒后立即進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。
③正常停止:在連續(xù)循環(huán)運(yùn)行過(guò)程中,按下停止按鈕SB2,汽缸Q1、Q2要完成一次循環(huán)后才停止工作,按動(dòng)啟動(dòng)按鈕SB1又可開(kāi)始工作。
4、系統(tǒng)設(shè)置的保護(hù):
① 汽缸Q1、Q2的防卡死保護(hù)。當(dāng)汽缸Q1、2在上升或下降的過(guò)程中,如果由于某些原因卡死不動(dòng),超過(guò)5秒后都不能到達(dá)預(yù)定位置,為了避免電磁閥損壞,系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位,并啟動(dòng)報(bào)警器報(bào)警,只有連續(xù)按下停止按鈕3秒后才可解除此故障,系統(tǒng)才可以重新啟動(dòng)。
② 緊急停止保護(hù)。系統(tǒng)無(wú)論在連續(xù)循環(huán)工作或單次循環(huán)工作的狀態(tài)下,只要按下緊急停止按鈕SA2,系統(tǒng)馬上停止工作,報(bào)警器以亮3秒滅5秒的方式報(bào)警。再次啟動(dòng)前要使汽缸Q1、Q2處于初始位置。
二、上料裝置的PLC控制
1.PLC的I/O 分配表:
2.輸入、輸出分配圖(如圖2)
根據(jù)生產(chǎn)流程的控制要求,可編程控制器的輸入、輸出分配圖如下圖所示,本系統(tǒng)的控制選用了FX1N-40MR可編程控制器,其特點(diǎn)是體積小,運(yùn)行性能穩(wěn)定,價(jià)格便宜,又能滿足本系統(tǒng)的使用要求,而且不會(huì)造成資源浪費(fèi),又能留下改進(jìn)空間。圖中設(shè)置啟動(dòng)按鈕SB1,它是自動(dòng)加工時(shí)的啟動(dòng)按鈕,也是再次啟動(dòng)工作的啟動(dòng)按鈕。停止按鈕SB2是自動(dòng)停止按鈕,工件處于上料過(guò)程中按下它,機(jī)器則必須完成本次上料后才可停止。事故緊急停止自鎖按鈕SB3也接到PLC處,SB3的目的是要把運(yùn)行的程序停止,重新回到原點(diǎn)位置,SA轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)只是選擇連續(xù)循環(huán)工作和單次循環(huán)工作。從分配圖可知,X3~X10檢測(cè)位處的傳感器,接在Y1的是220V紅色燈光報(bào)警器,接在Y0蜂鳴器及Y2~Y3電磁閥的控制線圈YA1~YA2均使用24V直流電。
三、項(xiàng)目評(píng)價(jià)與考核
在項(xiàng)目教學(xué)中,學(xué)習(xí)過(guò)程成為一個(gè)人人參與的創(chuàng)造實(shí)踐活動(dòng),注重的是完成項(xiàng)目的過(guò)程。學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中理解和把握課程要求的知識(shí)和技能,體驗(yàn)創(chuàng)新的艱辛與樂(lè)趣,培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的思想和方法。因此,項(xiàng)目教學(xué)所采用的評(píng)價(jià)和考核標(biāo)準(zhǔn)也與常規(guī)教學(xué)不同,主要是過(guò)程性的評(píng)價(jià)和終結(jié)性的評(píng)價(jià)。
1.學(xué)生在參與工作的過(guò)程中,工作態(tài)度是否認(rèn)真、工作過(guò)程步驟與方法是否規(guī)范。項(xiàng)目工作中難免會(huì)出現(xiàn)意想不到的問(wèn)題,這時(shí)學(xué)生是否采取了有效和安全的應(yīng)對(duì)措施來(lái)解決問(wèn)題也是一個(gè)重要的評(píng)價(jià)內(nèi)容。
因?yàn)閷W(xué)生的個(gè)性導(dǎo)致的學(xué)習(xí)行動(dòng)的不同特征也應(yīng)列入評(píng)價(jià)范圍,學(xué)習(xí)行動(dòng)的特征往往反映了學(xué)生的思考能力和應(yīng)變能力,這些能力往往是有項(xiàng)目實(shí)踐的關(guān)鍵能力。這一評(píng)價(jià)有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)和行為習(xí)慣。
2.知識(shí)的應(yīng)用評(píng)價(jià)仍然是基礎(chǔ)。學(xué)生在項(xiàng)目學(xué)習(xí)的過(guò)程中能否按照設(shè)計(jì)規(guī)程操作,首先以知識(shí)的掌握為基礎(chǔ),對(duì)應(yīng)知、應(yīng)會(huì)的知識(shí)的評(píng)價(jià)是保證學(xué)生在操作中嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)范,以及準(zhǔn)確利用知識(shí)解決問(wèn)題的基礎(chǔ)。
四、結(jié)語(yǔ)
項(xiàng)目教學(xué)法對(duì)PLC教學(xué)起到了很大促進(jìn)作用,這與學(xué)科的實(shí)用性有密切關(guān)系。在教學(xué)中設(shè)計(jì)項(xiàng)目方案,指導(dǎo)學(xué)生完成項(xiàng)目任務(wù),不僅能保證學(xué)生在興趣下更好地記憶和使用知識(shí),并可以提高學(xué)生的應(yīng)用能力,培養(yǎng)良好的操作行為。
參考文獻(xiàn):
論文摘要:在技校PLC教學(xué)中運(yùn)用項(xiàng)目教學(xué)法,充分體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的教學(xué)理念,有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生自主探究、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,將理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐的能力以及合作能力。
項(xiàng)目教學(xué)法是通過(guò)實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng),其目的是在課堂教學(xué)中把理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái),充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能,提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。項(xiàng)目教學(xué)主要由內(nèi)容、活動(dòng)、情境和結(jié)果四大要素構(gòu)成。項(xiàng)目教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相比較有自己的顯著特征,具體表現(xiàn)為:(1)教學(xué)內(nèi)容以工作任務(wù)為依托;(2)教學(xué)活動(dòng)以學(xué)生為主體;(3)學(xué)習(xí)成果以多樣化為特征。在項(xiàng)目教學(xué)中,每個(gè)學(xué)生會(huì)給出不同的解決任務(wù)的方案與策略,因此,學(xué)習(xí)成果不是唯一的,而是多樣化的。項(xiàng)目教學(xué)法具有實(shí)踐性、明確性、自主性、發(fā)展性、綜合性、開(kāi)放性等特點(diǎn)。項(xiàng)目教學(xué)的流程如下圖所示。筆者現(xiàn)以PLC教學(xué)為例,談?wù)勴?xiàng)目教學(xué)法的應(yīng)用。
項(xiàng)目設(shè)計(jì)與確立項(xiàng)目教學(xué)法成敗的關(guān)鍵是能否設(shè)計(jì)一項(xiàng)合適的教學(xué)任務(wù)。因此,在選擇和設(shè)計(jì)項(xiàng)目時(shí)要充分考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題:(1)項(xiàng)目活動(dòng)能否很好地應(yīng)用學(xué)生已有的知識(shí)。(2)項(xiàng)目活動(dòng)能否引導(dǎo)并幫助學(xué)生完成新知識(shí)的自主學(xué)習(xí)。(3)所選擇的項(xiàng)目?jī)?nèi)容在現(xiàn)階段教學(xué)中能否較好地起到承上啟下的作用,充分體現(xiàn)綜合性和應(yīng)用性。(4)項(xiàng)目活動(dòng)能否讓學(xué)生感興趣并激發(fā)學(xué)習(xí)新知識(shí)的興趣。(5)所選的項(xiàng)目活動(dòng)在進(jìn)行過(guò)程中能否有效地促進(jìn)學(xué)生之間的溝通與合作。(6)能否讓學(xué)生將所學(xué)的知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系起來(lái)。在進(jìn)行“PLC編程應(yīng)用練習(xí)”教學(xué)時(shí),考慮到學(xué)生對(duì)交通燈非常熟悉,筆者將“十字路通燈控制系統(tǒng)”列為教學(xué)任務(wù)。具體的控制要求是:紅、綠、黃燈受一個(gè)起動(dòng)開(kāi)關(guān)控制,當(dāng)起動(dòng)開(kāi)關(guān)接通時(shí),信號(hào)燈系統(tǒng)開(kāi)始工作,先南北紅燈和東西綠燈亮,東西綠燈亮3秒后,開(kāi)始閃動(dòng),周期1秒,閃動(dòng)5次后熄滅,東西黃燈亮2秒鐘,到2秒時(shí),東西黃燈熄滅,東西紅燈亮,同時(shí)南北紅燈熄滅,南北綠燈亮。南北綠燈亮3秒后,閃動(dòng)5秒后熄滅,南北黃燈亮2秒,然后南北紅燈亮,同時(shí)東西紅燈熄滅,東西綠燈亮,開(kāi)始第二周期動(dòng)作。要求學(xué)生寫(xiě)出I/O分配表、I/O接線圖、程序并作注釋,完成操作。
分組及制定實(shí)施計(jì)劃教學(xué)項(xiàng)目確定之后,針對(duì)學(xué)生情況給學(xué)生分組。一個(gè)組以三名學(xué)生為宜,將基礎(chǔ)好、動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生與基礎(chǔ)相對(duì)較差的學(xué)生組合在一起。這樣,既能保證項(xiàng)目活動(dòng)按時(shí)完成,又有利于學(xué)生間互相交流,有助于專業(yè)較差學(xué)生提高。分組后,學(xué)生以小組為單位制定實(shí)施項(xiàng)目活動(dòng)的計(jì)劃,包括任務(wù)分配以及各項(xiàng)內(nèi)容需要的時(shí)間等。在此次項(xiàng)目教學(xué)過(guò)程中,進(jìn)行小組人員分工是一個(gè)比較好的做法。以往形式上的分組,教師布置的項(xiàng)目活動(dòng)其實(shí)只是使小組中學(xué)習(xí)較好的學(xué)生得到鍛煉,基礎(chǔ)較差的學(xué)生得不到鍛煉。而分工后每個(gè)學(xué)生都有壓力,基礎(chǔ)較差的學(xué)生即使被分配了一些不太難的任務(wù),他們也要自主學(xué)習(xí)、動(dòng)腦思考。
學(xué)生自主學(xué)習(xí)在此階段,需要小組完成編程、寫(xiě)出I/O分配表、設(shè)計(jì)I/O接線圖等幾項(xiàng)內(nèi)容。學(xué)生按分工各自進(jìn)行相應(yīng)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和準(zhǔn)備。在此過(guò)程中,教師要注意觀察,鼓勵(lì)每個(gè)學(xué)生都積極動(dòng)腦思考和發(fā)言,可以討論,但不能抄襲。此時(shí),小組中基礎(chǔ)較差的學(xué)生在完成任務(wù)上有一定的困難,筆者就鼓勵(lì)他們多請(qǐng)教同組中學(xué)習(xí)好的學(xué)生,同學(xué)間相互幫助共同完成項(xiàng)目活動(dòng)。這樣,對(duì)基礎(chǔ)較差學(xué)生來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的樹(shù)立學(xué)習(xí)信心的過(guò)程,對(duì)學(xué)習(xí)好的學(xué)生也是一種促進(jìn)。
項(xiàng)目實(shí)施在上一階段,各小組都能在計(jì)劃時(shí)間內(nèi)完成項(xiàng)目活動(dòng)。接下來(lái),要求各小組將編寫(xiě)好的程序由小組每個(gè)成員各輸入一遍,調(diào)試正確后進(jìn)行接線。然后,小組間互相檢查,確認(rèn)無(wú)誤后進(jìn)行加電測(cè)試。在巡視、檢查過(guò)程中,筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生輸入地址分配基本統(tǒng)一,輸出地址分配較亂,于是及時(shí)加以引導(dǎo),幫助學(xué)生理清思路,并在調(diào)整程序過(guò)程中與學(xué)生討論定時(shí)器的使用、比較指令的應(yīng)用、步進(jìn)指令的應(yīng)用等等,指導(dǎo)他們應(yīng)用所學(xué)知識(shí),發(fā)揮主觀能動(dòng)性,正確地編程。之后,筆者又要求學(xué)生按照設(shè)計(jì)要求驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否正確,并指導(dǎo)他們?cè)趯?shí)驗(yàn)板上接線。接線完畢每組進(jìn)行檢查。在這個(gè)過(guò)程中,筆者發(fā)現(xiàn)有的學(xué)生對(duì)工作臺(tái)不熟悉,不知道如何連接輸入輸出。于是筆者讓學(xué)生結(jié)合理論解決接線問(wèn)題,加深對(duì)理論知識(shí)的理解。接線問(wèn)題基本解決后,讓各小組進(jìn)行通電試驗(yàn),有的小組一次性成功,有的小組沒(méi)有按要求實(shí)現(xiàn)程序控制,電路沒(méi)有反應(yīng)。此時(shí),要求沒(méi)有成功的小組分析問(wèn)題出現(xiàn)的原因,小組內(nèi)進(jìn)行討論,檢查連線,修改程序。通過(guò)努力,他們基本上獨(dú)立完成了本次項(xiàng)目活動(dòng)??粗鴮?shí)驗(yàn)板上的交通信號(hào)燈有序地閃亮著,學(xué)生們高興地笑了。
評(píng)估、總結(jié)在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中,學(xué)生根據(jù)實(shí)際問(wèn)題設(shè)計(jì)出程序,有的用比較指令,有的用定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。設(shè)計(jì)方法有梯形圖經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、順序控制設(shè)計(jì)法以及順序功能圖等。筆者適時(shí)加以提示,讓學(xué)生展開(kāi)討論,互相幫助來(lái)修改自己的設(shè)計(jì)。最后評(píng)價(jià)時(shí),筆者充分肯定了學(xué)生的成績(jī),并簡(jiǎn)要介紹了PLC編程的設(shè)計(jì)思路、正確的設(shè)計(jì)方法、連接電路時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)及PLC的廣泛應(yīng)用等知識(shí),讓學(xué)生經(jīng)過(guò)自主學(xué)習(xí)后獲得對(duì)知識(shí)的系統(tǒng)性認(rèn)識(shí)。
誠(chéng)然,應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)法進(jìn)行專業(yè)課教學(xué)的效果十分明顯,但在實(shí)施過(guò)程中也遇到了不少的問(wèn)題:(1)要求教師不僅要有較高的理論知識(shí)水平,還有較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力。(2)技校學(xué)生素質(zhì)不一,自學(xué)能力差,給自主學(xué)習(xí)、完成項(xiàng)目任務(wù)帶來(lái)一定的困難。因此,在實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)前,需要在前面幾節(jié)課提前進(jìn)行準(zhǔn)備或鋪墊,在項(xiàng)目教學(xué)實(shí)施時(shí),也應(yīng)予以課時(shí)的保證,必要時(shí)延長(zhǎng)授課時(shí)間,以保證項(xiàng)目活動(dòng)的完成,否則將使學(xué)生對(duì)項(xiàng)目教學(xué)失去興趣,更難以達(dá)到有效提高學(xué)生實(shí)踐能力的目的。(3)項(xiàng)目教學(xué)的核心是通過(guò)實(shí)踐最終完成一項(xiàng)任務(wù),因此對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備提出了較高的要求。學(xué)校應(yīng)在硬件建設(shè)方面予以重視,加大投入,努力為師生創(chuàng)造一個(gè)良好的實(shí)踐環(huán)境。
參考文獻(xiàn):
Key words: simulation teaching;PLC teaching;application research
中圖分類號(hào):TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-4311(2016)03-0216-02
0 引言
PLC電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及調(diào)試在現(xiàn)代工業(yè)控制中的核心地位日益凸顯,在其廣泛應(yīng)用的背景下,各院校電氣類專業(yè)大多將PLC電氣控制列為一門(mén)專業(yè)的核心課程。但是在教學(xué)過(guò)程中,更多是將重點(diǎn)放在原理講解及程序編寫(xiě)等方面,而忽略了硬件接線及故障排除等方面的教學(xué),突出的問(wèn)題體現(xiàn)在軟件的教學(xué)與硬件的接線兩方面的結(jié)合不夠,而這恰恰是職業(yè)需要的核心能力。學(xué)生數(shù)量與實(shí)訓(xùn)資源的欠缺存在的矛盾導(dǎo)致了教學(xué)效果難以保證,通過(guò)引入仿真教學(xué)并進(jìn)行應(yīng)用研究與探索,可有效解決此問(wèn)題。
1 電氣專業(yè)PLC典型任務(wù)及職業(yè)能力的要求
通過(guò)企業(yè)調(diào)研及問(wèn)卷調(diào)查,分析出PLC應(yīng)用過(guò)程中的崗位典型任務(wù)是PLC安裝接線、編程調(diào)試與維護(hù),對(duì)應(yīng)的職業(yè)能力主要有以下幾個(gè)方面:
①能夠正確進(jìn)行PLC的選型;②能夠正確進(jìn)行PLC的安裝接線;③能夠使用編程軟件編寫(xiě)簡(jiǎn)單的PLC程序并調(diào)試;④能夠使用PLC與計(jì)算機(jī)、PLC、變頻器、觸摸屏等組成通訊網(wǎng)絡(luò);⑤能夠使用電工儀表工具檢修PLC控制系統(tǒng)常見(jiàn)故障;⑥能夠正確選擇各種傳感器并與PLC控制系統(tǒng)相連。
隨著信息化技術(shù)的發(fā)展,宇龍機(jī)電仿真軟件參照職業(yè)標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合典型職業(yè)能力的要求,在PLC教學(xué)過(guò)程中可有針對(duì)性地培養(yǎng)學(xué)生的各項(xiàng)職業(yè)能力,實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程與生產(chǎn)過(guò)程的對(duì)接。
2 仿真軟件在PLC教學(xué)過(guò)程中具體應(yīng)用
①宇龍機(jī)電仿真軟件的應(yīng)用解決了實(shí)訓(xùn)設(shè)備欠缺的問(wèn)題,并可隨著設(shè)備的升級(jí)進(jìn)行軟件更新,保證仿真軟件與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的高度契合度。使用硬件進(jìn)行職業(yè)能力的培養(yǎng),因PLC學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生學(xué)習(xí)能力及學(xué)習(xí)興趣的差異,知識(shí)及技能掌握情況參差不齊,不可避免會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的損耗,在注意力不集中的情況下,有可能會(huì)出現(xiàn)燒毀PLC及低壓電器的案例發(fā)生,教學(xué)效果較差。使用仿真軟件,因其可重復(fù)使用的特性,不會(huì)導(dǎo)致機(jī)損,可解決設(shè)備欠缺問(wèn)題。
②宇龍機(jī)電仿真軟件硬件接線及程序設(shè)計(jì)靈活多樣,畫(huà)面豐富,在保證課程內(nèi)容與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接的前提下,可有效整合繼電器控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、變頻調(diào)速系統(tǒng)等,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣大大增強(qiáng)。如設(shè)計(jì)螺紋加工系統(tǒng)(圖1),設(shè)備選型靈活多樣可組合設(shè)計(jì),克服實(shí)物教學(xué)型號(hào)單一的問(wèn)題。其按鈕、接觸器、PLC類型的選擇均可更改,學(xué)生通過(guò)選型遴選出符合控制要求的各種電器。
③軟件仿真應(yīng)用貼近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐。在保證選型正確并完成正確接線的基礎(chǔ)上,學(xué)生可進(jìn)行PLC編程設(shè)計(jì),仿真軟件程序設(shè)計(jì)界面及工作方式與真實(shí)PLC基本一致,可實(shí)現(xiàn)仿真與現(xiàn)實(shí)的高度統(tǒng)一,學(xué)生在兩者之間轉(zhuǎn)換無(wú)差異,可有效銜接。
④通過(guò)仿真軟件教學(xué),結(jié)合軟件中接線及程序的編寫(xiě),學(xué)生可直觀驗(yàn)證其系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性與否,同時(shí)仿真軟件為動(dòng)態(tài)軟件,PLC控制硬件的動(dòng)作可在仿真軟件上直觀顯示,與實(shí)踐現(xiàn)場(chǎng)無(wú)異。如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)程序問(wèn)題或接線錯(cuò)誤,可利用儀表進(jìn)行查找,培養(yǎng)學(xué)生排除故障的能力。PLC教學(xué)中使用仿真軟件,按照設(shè)計(jì)>驗(yàn)證>調(diào)試>故障排除等步驟,可培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路及方法,達(dá)到職業(yè)能力中對(duì)PLC控制系統(tǒng)的要求。
⑤仿真教學(xué)可有效實(shí)施項(xiàng)目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的新型教學(xué)方法及手段,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體的控制要求設(shè)計(jì)多種控制對(duì)象,教學(xué)過(guò)程中按照由簡(jiǎn)入繁、通用到特殊的原則使學(xué)生掌握PLC課程的知識(shí)點(diǎn)及達(dá)到技能要求,切實(shí)實(shí)現(xiàn)教學(xué)做一體。
⑥仿真軟件與職業(yè)證書(shū)培訓(xùn)相融合,因仿真軟件靈活多樣的特性,且其與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的高度統(tǒng)一,在PLC相關(guān)職業(yè)資格證書(shū)培訓(xùn)過(guò)程中,可作為培訓(xùn)的主要手段,保證學(xué)生練習(xí)的效果,對(duì)證書(shū)的通過(guò)率大有幫助。
3 PLC仿真教學(xué)存在的問(wèn)題
宇龍仿真教學(xué)可解決教學(xué)過(guò)程中存在的諸多問(wèn)題,但是在細(xì)節(jié)方面仍有需要改善的環(huán)節(jié):一是電氣實(shí)踐環(huán)節(jié)如信號(hào)的干擾等問(wèn)題在仿真中無(wú)法實(shí)現(xiàn);二是不同現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)低壓電氣的影響如潮氣導(dǎo)致的電氣問(wèn)題在仿真中無(wú)法實(shí)現(xiàn);三是電工工藝的施工標(biāo)準(zhǔn)等在仿真軟件中無(wú)法得到練習(xí)。
針對(duì)第一個(gè)問(wèn)題,可在實(shí)訓(xùn)室中將強(qiáng)電信號(hào)和弱點(diǎn)信號(hào)不做隔離處理,采用案例教學(xué),使學(xué)生理解信號(hào)干擾在電路中存在問(wèn)題;針對(duì)第二個(gè)問(wèn)題,可采用仿真教學(xué)與現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)相結(jié)合的方式,編程接線等在仿真中重點(diǎn)練習(xí),環(huán)境影響導(dǎo)致的電氣問(wèn)題組織學(xué)生去港口現(xiàn)場(chǎng),由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員講解環(huán)境對(duì)電氣的影響,同時(shí)可展示現(xiàn)場(chǎng)的具體故障,強(qiáng)化認(rèn)知;針對(duì)第三個(gè)問(wèn)題,在教學(xué)過(guò)程中可通過(guò)與其他課程的交叉學(xué)習(xí)加以解決,如在PLC學(xué)習(xí)前首先進(jìn)行電工工藝課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握電氣施工的標(biāo)準(zhǔn),在仿真教學(xué)中由教師對(duì)學(xué)生電氣接線的工藝標(biāo)準(zhǔn)予以考核。
關(guān)鍵詞:興趣 目標(biāo) 理論聯(lián)系實(shí)際
隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步,PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制中的地位越來(lái)越重要,但是PLC的學(xué)習(xí)對(duì)技工學(xué)校的學(xué)生來(lái)說(shuō)歷來(lái)都是頭痛的事。下面筆者結(jié)合這幾年來(lái)的PLC教學(xué)的經(jīng)驗(yàn),談?wù)勅绾吾槍?duì)技校生的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行三菱PLC教學(xué)。
一、激發(fā)興趣,明確目標(biāo)
要想提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力,興趣是關(guān)鍵。技校生不愛(ài)學(xué)習(xí)的重要原因是沒(méi)有學(xué)習(xí)的動(dòng)力,更沒(méi)有學(xué)習(xí)目標(biāo)。所以每當(dāng)接手一個(gè)新的班級(jí),筆者就首先為學(xué)生分析當(dāng)今社會(huì)發(fā)展情況,并利用圖片、視頻,甚至到企業(yè)參觀、讓成功人士介紹經(jīng)驗(yàn)等方式,使學(xué)生明確:學(xué)好PLC是必須的,這門(mén)技術(shù)是有用武之地的。其次可以充分利用學(xué)校的PLC設(shè)備,將事先做好的一些PLC課題演示給他們看,例如常見(jiàn)的紅綠燈控制、彩燈花樣控制等。通過(guò)觀看這些演示,學(xué)生通常會(huì)產(chǎn)生好奇心。根據(jù)學(xué)生的提問(wèn),筆者一般會(huì)告訴他們,只要努力加用心學(xué)習(xí)都能學(xué)會(huì)。經(jīng)過(guò)這樣的學(xué)習(xí)以后,大部分同學(xué)都會(huì)有學(xué)好這門(mén)技術(shù)的要求,這樣就可以解決教學(xué)矛盾中的“我要學(xué)”和“要我學(xué)”的問(wèn)題。
二、由淺入深,步為營(yíng)
三菱PLC的學(xué)習(xí)必須以學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)的電力拖動(dòng)配線為基礎(chǔ)。通過(guò)形象的對(duì)比,讓學(xué)生逐漸建立起三菱PLC編程軟元件與配線器件的對(duì)應(yīng)關(guān)系,從而把抽象的軟元件直觀形象化,例如輸入、輸出繼電器,時(shí)間繼電器,計(jì)數(shù)器等。這樣學(xué)生在編程過(guò)程中,對(duì)于PLC中相關(guān)軟元件的使用就會(huì)得心應(yīng)手。然后,講授基本PLC指令并配以梯形圖,在講解完LD、LDI、AND、ANI、END這些基本指令后,就可以嘗試讓學(xué)生將電力拖動(dòng)配線的有些課題用所學(xué)的PLC來(lái)實(shí)現(xiàn),比如電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)、電動(dòng)機(jī)順序啟動(dòng)逆序停止等。在此過(guò)程中要保證他們練一個(gè)會(huì)一個(gè),每一個(gè)課題都讓他們編好程序,在調(diào)試成功的基礎(chǔ)上,再將元件與PLC連接并對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制,使學(xué)生能夠見(jiàn)到自己勞動(dòng)的成果,享受到成功的喜悅。在此基礎(chǔ)上再學(xué)習(xí)定時(shí)器指令、計(jì)數(shù)器指令,再組織與這些指令相關(guān)的練習(xí),使學(xué)生進(jìn)一步理解相關(guān)指令,并能正確運(yùn)用。在定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的練習(xí)上,筆者經(jīng)常采用的是十字路口紅綠燈控制和彩燈的各種閃爍控制。通過(guò)學(xué)生自己對(duì)相關(guān)情景的設(shè)計(jì)編程并通過(guò)相應(yīng)的模塊來(lái)展現(xiàn)他們的成果,往往會(huì)收到意想不到的結(jié)果,甚至有些學(xué)生會(huì)自己設(shè)計(jì)一種情景,用自己所學(xué)的知識(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在學(xué)生充分理解了PLC的學(xué)習(xí)思路后,進(jìn)一步進(jìn)行更復(fù)雜指令的教學(xué)?;局噶顚W(xué)習(xí)完之后,再講授步進(jìn)指令及狀態(tài)編程法,并在學(xué)完?duì)顟B(tài)編程法之后讓學(xué)生試著用狀態(tài)編程去編寫(xiě)以前用經(jīng)驗(yàn)法編過(guò)的課題,通過(guò)比較來(lái)區(qū)分這兩種編程方法的優(yōu)缺點(diǎn),從而更明確什么時(shí)候該用經(jīng)驗(yàn)法、什么時(shí)候該用狀態(tài)編程法,學(xué)生就會(huì)一步一個(gè)腳印扎扎實(shí)實(shí)地學(xué)下去。
三、學(xué)以致用,注重理論聯(lián)系實(shí)際
在PLC的學(xué)習(xí)過(guò)程中,要始終強(qiáng)調(diào)學(xué)以致用。例如定時(shí)器學(xué)完了,可以怎么來(lái)用呢?可以讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)用定時(shí)器來(lái)完成一些事情,然后幫助他們實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì),也可以出一些簡(jiǎn)單有趣的題目讓學(xué)生來(lái)完成。例如:用定時(shí)器來(lái)完成一盞燈的閃爍,緊跟著就可以要求學(xué)生用定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)多盞燈的交替閃爍。筆者最常用的就是天塔之光這個(gè)模塊,學(xué)生可以設(shè)計(jì)成放射式的控制,也可以設(shè)計(jì)成收縮式的模式。當(dāng)調(diào)試成功后看著彩燈在自己的程序控制下綻放出美麗的光彩,學(xué)生心里就會(huì)有一種說(shuō)不出的快樂(lè)。
教師在教學(xué)中要始終理論聯(lián)系實(shí)際,在掌握基本指令和編程方法之后,要經(jīng)常讓學(xué)生接觸到實(shí)際生活中的PLC控制問(wèn)題,如四層電梯的控制、學(xué)校時(shí)鐘的控制、汽車自動(dòng)裝卸料控制等。這樣學(xué)生就會(huì)感覺(jué)到PLC在實(shí)際中的各種用途,會(huì)進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)興趣。此外,要充分利用學(xué)校與企業(yè)的關(guān)系,堅(jiān)持讓學(xué)生走出去。如在學(xué)習(xí)可編程程序控制器的脈沖輸出功能時(shí),筆者就經(jīng)常利用自己與企業(yè)的關(guān)系,在一些設(shè)備的PLC控制試車階段,讓學(xué)生到試車現(xiàn)場(chǎng)充分體驗(yàn)脈沖輸出指令在伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)控制中的應(yīng)用。例如,在筆者為企業(yè)設(shè)計(jì)的自動(dòng)熱合裁斷機(jī)試運(yùn)行時(shí),就帶學(xué)生去參觀過(guò)。在設(shè)備的調(diào)試過(guò)程中,筆者詳細(xì)地給學(xué)生講述PLC如何與伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)合實(shí)現(xiàn)速度與進(jìn)料長(zhǎng)度的控制以及PLC如何控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)切刀工作,使學(xué)生體會(huì)到了紅外傳感器如何來(lái)實(shí)現(xiàn)位置和自動(dòng)往返控制,如何解決自動(dòng)化控制中的相關(guān)要求。比如暫停功能的實(shí)現(xiàn),可以通過(guò)計(jì)數(shù)器來(lái)控制暫停,按一下暫停PLC內(nèi)的一個(gè)計(jì)數(shù)器動(dòng)作,用它的常開(kāi)或常閉觸點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的暫停,再按一下暫停,即可使PLC內(nèi)的另一個(gè)計(jì)數(shù)器動(dòng)作,從而使設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)參觀,學(xué)生感覺(jué)到PLC原來(lái)真的這么神奇,想讓設(shè)備怎么動(dòng)就怎么動(dòng),就會(huì)更加堅(jiān)定他們學(xué)好PLC的信心,同時(shí)也會(huì)使學(xué)生進(jìn)一步理論聯(lián)系實(shí)際,提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
四、注重分層教學(xué),達(dá)到因材施教
技校的學(xué)生兩極分化比較嚴(yán)重,有的學(xué)生理論不行,動(dòng)手能力反而很好;有的學(xué)生反應(yīng)比較快而有的學(xué)生反應(yīng)卻比較慢。為了解決這種問(wèn)題,在教學(xué)過(guò)程中筆者注意運(yùn)用分層次教學(xué)和互助教學(xué)兩種模式。
分層次教學(xué)是在教學(xué)過(guò)程中既要讓好學(xué)生吃飽,又要讓差生吃好。為了達(dá)到這種目的,筆者會(huì)分別布置兩種作業(yè),一種是必做題,一種是選做題。學(xué)生根據(jù)情況自愿去做選做題。對(duì)于選做題出現(xiàn)的問(wèn)題,筆者會(huì)一對(duì)一地去進(jìn)行解析,這樣既使一般的學(xué)生及時(shí)跟上了進(jìn)度,又使學(xué)習(xí)好的學(xué)生感到自己受到了重視,會(huì)自覺(jué)地去學(xué)習(xí)更多的知識(shí),提高了學(xué)習(xí)的積極性。
在一個(gè)班級(jí)學(xué)生很多的情況下,由老師去逐一指導(dǎo)是不現(xiàn)實(shí)的,而如果讓學(xué)生結(jié)成互助小組卻可以達(dá)到事半功倍的效果。在筆者所教的班級(jí)中,有不少學(xué)生在新知識(shí)還沒(méi)講之前已經(jīng)學(xué)會(huì)了。因此在教學(xué)過(guò)程中,筆者會(huì)發(fā)現(xiàn)并培養(yǎng)一些優(yōu)秀的學(xué)生,使他們不僅會(huì)學(xué)而且會(huì)教,在他們自己學(xué)好的同時(shí)給他們安排1~2個(gè)徒弟,人多力量大,使全班的成績(jī)有了比較大的進(jìn)步。當(dāng)然,為了提高這些“師傅”的積極性,還需要一些特殊的手段,使他們感覺(jué)到自己的價(jià)值,比如給他們開(kāi)小灶,使他們掌握比其他同學(xué)更多的技能,還可以安排他們多參加一些社會(huì)實(shí)踐來(lái)提高他們的實(shí)踐能力。
通過(guò)分層次教學(xué)和因材施教,筆者每一級(jí)的學(xué)生中都會(huì)有幾個(gè)能力突出的,畢業(yè)之后找到了比較好的工作;當(dāng)然也會(huì)有一大批能力一般的,但是他們也能勝任PLC的維護(hù)和程序簡(jiǎn)單的調(diào)試工作。因此學(xué)生都能真正地憑自己的能力去干一份適合自己的工作。
【摘要】可編程控制器是在繼電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備,廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域。技工學(xué)校學(xué)生由于其理論和實(shí)踐的不足,學(xué)習(xí)《PLC及其應(yīng)用》課程有一定困難。本文以全自動(dòng)洗衣機(jī)為例,就PLC教學(xué)中應(yīng)用實(shí)例由淺入深的教學(xué)方法進(jìn)行了探索與研究。
【關(guān)鍵詞】PLC;教學(xué)方法;實(shí)例
可編程序控制器簡(jiǎn)稱PLC,是專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的工業(yè)控制計(jì)算機(jī),它是在繼電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備。由于PLC采用的是梯形圖方式的編程語(yǔ)言,編程簡(jiǎn)單,易于掌握,所以成為工業(yè)化控制領(lǐng)域中應(yīng)用最重要、應(yīng)用最多的控制裝置。
技工學(xué)校機(jī)電類專業(yè)開(kāi)設(shè)《PLC及其應(yīng)用》這門(mén)專業(yè)課,通過(guò)本課程的教學(xué),使學(xué)生系統(tǒng)掌握可編程序控制器的基本原理、功能、應(yīng)用、程序設(shè)計(jì)方法和編程技巧。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程當(dāng)中,興趣比較高,但覺(jué)得難度比較大,往往達(dá)不到教學(xué)目的。本人在教學(xué)中探索和實(shí)踐,運(yùn)用實(shí)例由淺入深的方法取得了良好的效果。
一、PLC實(shí)例教學(xué)案例的選擇原則及要求
1、選擇學(xué)生熟悉的實(shí)物對(duì)象。盡可能選擇日常生活中學(xué)生熟悉的、接觸過(guò)的、感興趣對(duì)象,如洗衣機(jī)、交通燈、廣告牌、電梯、音樂(lè)噴泉等。
2、對(duì)象的控制程序難易適中。選擇對(duì)象的控制程序不易過(guò)于簡(jiǎn)單和復(fù)雜,簡(jiǎn)單學(xué)達(dá)不到教學(xué)目的,復(fù)雜學(xué)生不明白,也不感興趣。
3、化繁為簡(jiǎn),循序漸進(jìn)。將對(duì)象復(fù)雜控制程序拆分為各單項(xiàng)簡(jiǎn)單控制程序,先分后合、先簡(jiǎn)后繁完成任務(wù)。
4、以任務(wù)為驅(qū)動(dòng),貫穿教學(xué)始終。教師將選擇對(duì)象的控制提出要求,作為任務(wù)下達(dá)給學(xué)生,指導(dǎo)學(xué)生完成。
二、PLC實(shí)例教學(xué)案例設(shè)計(jì)及在教學(xué)中的運(yùn)用
1.選擇案例:全自動(dòng)洗衣機(jī)簡(jiǎn)單程序控制
2.設(shè)計(jì)任務(wù)及要求:(見(jiàn)洗衣機(jī)洗衣流程示意圖)
按下開(kāi)始按鈕,上水電磁閥打開(kāi),當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定液面水位傳感器L1后,上水電磁閥關(guān)閉,停止進(jìn)水。開(kāi)始洗衣,洗衣電動(dòng)機(jī)M先正轉(zhuǎn)30s,再反轉(zhuǎn)30s,這樣循環(huán)5次,進(jìn)入排水過(guò)程,排水電磁閥打開(kāi),水排空到設(shè)定液面?zhèn)鞲衅鱈2后,停止排水,排水電磁閥K2關(guān)閉。開(kāi)始脫水,啟動(dòng)洗衣電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)脫水30s后,洗衣結(jié)束。
這個(gè)題目與生活相關(guān),學(xué)生有興趣,對(duì)控制設(shè)備的要求比較明白,學(xué)生設(shè)計(jì)程序有困難。我們可以把它化成幾個(gè)簡(jiǎn)單的小程序,然后不斷增加難度,學(xué)生一步一步的推,最后達(dá)到完成整個(gè)控制任務(wù)。
首先分配輸入輸出設(shè)備:
I設(shè)備 O設(shè)備
開(kāi)始按鈕SB1 I0.7 上水電磁閥 Q0.0
液面?zhèn)鞲衅鱈1 I0.1 排水電磁閥 Q0.3
液面?zhèn)鞲衅鱈2 I0.2 洗衣電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) Q0.1
洗衣電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn) Q0.2
3.完成任務(wù)的程序、方法、步驟
(1)首先讓學(xué)生設(shè)計(jì)上水過(guò)程,具體要求:
1)按下啟動(dòng)按鈕SB1,上水電磁閥K1打開(kāi),水流進(jìn)洗衣機(jī)
2)當(dāng)夜面到達(dá)L1處,上水電磁閥K1關(guān)閉
這一步很簡(jiǎn)單,學(xué)生很快能根據(jù)啟保停電路畫(huà)出出梯形圖,寫(xiě)出程序,如圖2所示。
(2)在這一步的基礎(chǔ)上增加難度,設(shè)計(jì)洗衣過(guò)程,具體要求:
加定時(shí)器,做成洗衣電動(dòng)機(jī)先正轉(zhuǎn)30s,再反轉(zhuǎn)30s,循環(huán)6次,停止。
在做這一步時(shí),先讓學(xué)生練習(xí)幾個(gè)簡(jiǎn)單電路:
①電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)
②兩個(gè)燈交替閃爍
③兩個(gè)燈交替閃爍5s后停止
有了這三個(gè)練習(xí)做基礎(chǔ),學(xué)生就能有了基本思路,然后搞清楚當(dāng)前題目的要求,找出這幾個(gè)問(wèn)題的答案:哪個(gè)元件啟動(dòng)正轉(zhuǎn),哪個(gè)元件啟動(dòng)反轉(zhuǎn),怎么用定時(shí)器讓電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)30s,用什么方法能讓電動(dòng)機(jī)停下來(lái),怎么使用計(jì)數(shù)器。這樣學(xué)生慢慢的反復(fù)琢磨,實(shí)踐,最后能畫(huà)出梯形圖,寫(xiě)出程序,上機(jī)調(diào)試如圖3所示。
(3)在前面(1)(2)的基礎(chǔ)上,最后這一步排水過(guò)程就容易了,具體要求: