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关键词:PLC系统;可靠性;保护;多电源
中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2017)02-0008-02
我校机电工程分院机电一体化技术专业为分院重点专业,电子电气实训中心机电一体化实训室也是省级示范实训基地,而《电气控制与PLC技术》为本专业的核心课程,PLC技术为本专业的重中之重,为顺应国家对职业教育的发展,我实训中心引入了当下中小型企业使用非常广泛的台达DVP16ES2型号可编程控制器。
而机电类专业的实验室除了正常教学,还涉及技能考证,如维修电工中级与高级、技师与高级技师等级的劳动技能的考核与鉴定。电气控制与PLC课程中也引入了台达DVP16ES200T型号的可编程控制器。该类型PLC具有适用性强、通信方便、等优点。但在学校教学应用存在以下几方面的不足:PLC输入/输出端子易磨损、易烧坏、负载输出的电源单一、带负载能力弱、维护与检修难、输出负载为接触器或交流继电器时,不能直接驱动。以上不足成为影响专业教学,学生在实践操作中容易损坏PLC,也是教学改革中必须面对的问题。针对以上出现的不足,我对台达可编程控制器DVP16ES200T型号提出建设方案、电路可行性做出分析,也结合目前自动化应用实际生产中比较科学的方法,以及符合高职学生的实际情况做出一些应对,以满足学校的硬件教学资源使用需求。
1 系统总体设计方案
该类型PLC在本校教学应用存在以下几方面的问题与不足:(1)由于使用频率高,PLC所使用的电路板接线端子易损坏,PLC端子易磨损;(2)电路故障时,输入/输出触点极易烧坏;(3)负载输出的电源单一及带负载能力弱;(4)PLC系统发生故障时,维护与检修难;(5)输出负载为接触器或交流继电器时,不能直接驱动。
设计方案围绕着当前实际教学中存在的以上不足加以设计,解决不同供电电源负载供电、可编程控制器自身端口易损坏、带负载能力弱以及教学系统的维护等问题,设计方案如图1所示。
1.1 保护及扩展模块的选择
选用的是8路24V直流继电器模块,根据实际要求,设计出了PLC输出端口驱动24V直流继电器电路。 PLC输出信号送至光耦,再由光信号驱动三极管,再由三极管驱动继电器线圈。当线路发生短路故障,由于PLC内部信号与继电器电气隔离,损坏也只是外加继电器模块,从而保护了PLC,光耦保护电路如图2所示。
1.2 开关电源的选择
DVP16ES2自带输出直流电源24V,但为了给可编程控制器提供更稳定、可靠的电源,以及减少PLC模块体积,所以选用了DELTA公司的S/N:D024048AZL14510378型号开关电源,输入为:100-240V~1.2A,50-60Hz。输出为:24V-2A。此开关电源体积小、重量轻,该型号的电源的输出电压是由激励信号的占空比来调节的,因此稳压性能好,并具有短路保护功能。
2 现场终端的方案实施
将保护模块(8-24VDC)、空气开关(DZ47LE-32 C16)、开关电源(100-240V-1.2A 50-60Hz)、(DVP16ES32)等固定在基座上,原理图及布局图如图3所示。
2.1 模块系统的布局
该线路系统的设计,从元器件布置开始,所以合理布置器件非常重要。
2.2 线路接线要求
布线应符合系统设计所规定的电气原理图及布线图的要求。并进行硬线的连接,要求硬线排列整齐,横平竖直,尽量不跳线、美观。电线两端头接线,除了与插接件相连者外,必须采用接头压接。
2.3 模块号码管使用要求
每根电线两端必须有清晰牢固的线号,每个插头、插座,每个接线端子上或安装位置处必须有清晰牢固的代号标记。
2.4 技术性能
本教学系统工作电压可采用220V/380V,PLC控制电路工作AC电压220V,继电器模块DC电压24V。开关电源的主要参数为:AC输入100-240V~1.2A,50-60Hz。额定输出24V-2A。
工作环境:温度-10度~45度,相对湿度
外形尺寸:400mmX400mmX150mm。
2.5 选择工作电压等级
在实际使用过程中,电压等级的选择主要根据现场元件及负载来选择。每一路24V继电器的输出端是独立的,故可单独加独立电压,实训过程中常见的工作电压有直流5V、12V、24V、48V几种,常见交流工作电压有110V、220V、380V三种。
3 应用
本系统可用于当前我校的机电类专业的实验室中,工具体为:电气控制课堂/实训、PLC课堂/实训、维修电工技能考证等场合。
为了提高PLC实训系统的可靠性,我们要对于该系统故障和常见部位在硬件上设置保护,以负载出现短故障为例,当负载短路时,由于光耦电气隔离作用,使短路故障不影响上一级,即可编程器件内部。
为了验证本模块可行性,采集了不同应用场合的效果反馈,采用不同电源及负载,都能很好的运行。已基本解决由于使用频率高,导致PLC本身接线端子易损坏的问题,如出现短路故障时,由先前的PLC内部继电器烧坏转成开关电源内部的熔断器断开或是外加24V直流继电器烧坏。负载输出的电源单一及带负载能力的问题已解决,能同时驱动多种不同电压的电源。验证过程主要应用场合有:电气控制课堂/实训、PLC课堂/实训、维修电工技能考证等场合。
4 结语
由于本系统采用模块化设计方案,当出现故障时,方便地为维修人员提供准确故障分析和解决思路。本系统符合我国现阶段电子电气、机电类专业的教学中,投入本校机电一体化实训室使用一年后,证明其稳定可靠,达到预设目的,该系统还可进一步实现使用在企业产品中,具有一定推广价值。
参考文献
[1]中达电通股份有限公司.台达DVP-PLC编程技巧[J].北京:中国电力出版社,2010.
[2]李长久.PLC原理及应用[J].北京:机械工业出版社,2008.
[3]佟为明.低压电器继电器及控制系统[J].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2000.
文/牟一迪
摘?要:PLC技术已成为各类职业技术院校电气专业的一门重要的专业课,该课程内容集理论与实操为一体,相比之下更注重实操,但在实际教学过程中,由于学生基础差、学习积极性低、教学手段、教学设施等因素的影响,中等职业技术学校的PLC教学效果并不理想。本文重点就如何提高PLC技术及应用课程教学质量,提高学生学习积极性进行了论述。
关键词 :PLC?一体化教学?项目教学?创新
一、上好第一堂课,提高学生学习兴趣
要想吸引学生,让学生对PLC产生浓厚的兴趣,第一堂课很重要。在以往的教学中,教师会把PLC的起源、发展讲得井井有条,将PLC的应用及发展前景讲得有声有色,却往往达不到预期的效果,学生仍会不感兴趣,觉得比较抽象和空洞。如何来解决这个问题呢?笔者采用的方法就是讲、看结合,利用多媒体播放PLC的各种应用视频,如在工业、农业、交通运输及日常生活中各种应用实例,通过这些视频让同学们切身感到PLC就在我们身边,这样以学生熟悉的现象为导入,更能激发学生的探究热情。
二、注重基础,开展融理论与实践为一体的综合教学方法
PLC的编程元件和基本指令的学习是重点,任何复杂程序的实现都由他们来完成,例如输入继电器、输出继电器、特殊辅助继电器、辅助继电器、定时器、计数器、边沿触发指令、取反、空操作指令等等。
在实训安排上,要由易到难,由浅到深,循序渐进。第一个实训是基本指令,即定时器和计数器指令,通过例题,结合时序图,让学生熟悉多种定时器和计数器的使用,再设置多个练习题,让学生独立完I/O分配、PLC外围接线、程序设计、编译下载、运行,从而引导学生在脑海中形成整体思路,培养学生自主学习的能力。在这个过程中,老师要做好巡回指导工作,工艺规范严格要求,培养学生通过运行调试程序,提高编程设计技巧,同时注意加强安全教育。经过多个实训,使学生在PLC基本指令和基本编程技术上打下较好的基础,促进学生在“做”中学,使PLC的理论与实践进行重新建构,突出职业技术教育特色,帮助学生提高技能,同时养成良好的职业习惯。
三、采用项目教学法
为了提高教学质量,进一步吸引学生自主学习,在PLC教学中笔者采用了项目教学法,“项目教学法”是指师生以团队的形式共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动,即把每一个实训划分成若干个小的任务,每个任务都代表一个教学环节和知识点,同时也是学生学习的导向和思路,每个任务完成后都要及时总结和评价,最后整体项目完成后,以小组为单位进行汇报和展示。在这个过程中,教师要积极引导,面对任务中的重点和难点要不断地引导,培养学生自主探究的能力、合作学习的能力,帮助学生养成良好的学习习惯。
实训过程中,学生以小组为单位合作完成项目。因此,分组时要格外用心,在分层次教学的基础上,确保使每个同学都能乐于参与到项目实施中,不会感觉自己“无用”,同时,也要让每一名同学得到不同锻炼,让学生可以做到优势互补,取长补短。这样既有利于调动学生学习的积极性,提高学习效率,也有利于培养学生的合作意识、团队精神,取得了不错的教学效果。
四、让学生体会到成功,增强学生的自信心
教师在教学过程中,要为学生制定合理的教学目标,循序渐进。例如,最初学习定时和计数指令,单纯实现定时或计数功能,熟悉以后,再进一步拓展,将定时和计数指令配合使用,实现更多功能。如此在由浅入深,循序渐进,知识不断积累,学习不断进步的同时,又让学生充分体会到学习的乐趣和成功的感觉,从而增加其信心。提供成功的机会,对于学生而言,是进步的动力,对于教师而言,是促进学生进行探索性学习的好方法。
五、根据课题的特点,注重创新
创新是教学的核心和生命力。素质教育强调的是学生的创造性学习,引导学生求新求变,不要对课本知识死记硬背。教学过程本身就是一种创造性的劳动,教师根据不同的实训,想方设法将创新灵活运用于课堂教学,同时引导学生自主创新,不断培养学生的创新意识。在实训过程中,引导学生自行设计题目、创新实验,将自己的一些想法进行实习验证。在这个过程中,教师在关键问题上给学生以适当的启发,培养学生的创造性思维,可以极大地调动了学生的积极性。
六、小结
关键词: PLC 编程技巧 三菱FX系列
一、引言
PLC由于具有通用性好、适用性强,硬件配套齐全,编程方法简单易学等特点,目前已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。PLC控制系统的设计主要包括硬件设计和软件设计两部分,软件设计即程序的设计是控制系统中工作量最大、最重要的一项工作,梯形图程序编程是PLC编程最常用的方法,是PLC应用的关键,也是初学者应用PLC时难以掌握和接受的问题。一个好的程序不仅可以减少I/O口点数,节省硬件成本,而且可以减少PLC程序步骤和占用的容量,收到事半功倍的效果。而设计好程序的关键是掌握一定的编程技巧,因此讨论PLC程序设计的技巧具有十分重要的意义。我将自己在PLC学习中总结的一些小技巧与注意事项与大家共享,希望能给大家提供一些帮助,特别是初学者。
为了系统设计顺利,必须有清晰的设计步骤:审题了解工艺要求(基础);将工艺要求转化成控制要求,规划PLC元件(重点);根据控制要求,以及PLC元件数量对PLC选型,再根据控制方式设计程序,先整理编程思路再编写PLC程序(重点和难点),并对程序详细注释,调试PLC程序,并对不合理的程序作以修改。编写PLC程序说明,是为了便于后期系统升级。在编写PLC梯形图程序时有如下的编程技巧与注意事项,以三菱FX2N系列为例。
二、减少程序步骤编程
1.输入端串联触点较多的电路编在梯形图上方,较少的在下方,即“上沉下轻”,由图1(a、b)对比可知,而输出端则相反。
2.输入端并联触点较多的电路编在梯形图左方,较少的在右方,即“左沉右轻”,由图2(a、b)对比可知。
3.对复杂电路的处理,如图3(a)所示的梯形图是一个桥式电路,利用块指令ANB、ORB编程,难以实现,可以等效为图3(b)的梯形图进行编程,为了减少程序步骤可以进一步简化为图3(c)。
4.功能指令的应用
例如:数码管的显示,利用一般的逻辑指令去驱动相应的输出点相当麻烦,而利用数据传送指令MOVE和数据寄存器D配合七段编码指令SEGD就相当简洁;霓虹灯的闪烁可以利用逻辑指令,也可以利用步进指令,还可以利用功能指令移位指令STFL、STFR,逻辑指令程序繁杂,功能指令最为简洁。诸如此类的例子不胜枚举,不再累述。
三、减少输入、输出端口的技巧
当不同的输入条件,有同一的输出时,可以共用一个输入端口,以节省输入端口,例如多地控制,甲乙两地的启动按钮SB1、SB3共用一个输入端口,停止按钮SB2、SB4共用一个端口,但是共同占用一个输入端口时,常开点必须并联,常闭点必须串联,如图4所示。PLC编程中绝对不可能同时获得输出的线圈,也可共用一个输出端口。
四、辅助继电器的应用技巧
1.一般辅助继电器的适时运用,可进行操作记忆,以控制选择分支的工作,当多个不同的输入条件去驱动同一设备的不同的运行状态时,可使用有一定编号规律的继电器间接驱动,如多个条件驱动电机的正反转,利用M10、M11、M12、……以1为开头的控制正转,M20、M21、M22、……以2为开头的控制反转,使程序清晰化。
2.特殊辅助继电器的应用,可以简化程序,方便操作。例信号灯以1HZ的频率闪烁,就无需利用分频电路,直接利用特殊辅助继电器M8013就可以了,PLC的运行指示直接应用M8000控制,等等。在进行程序编程设计中,应尽量发挥PLC内在指令的特殊功能,以简化设计,这就需要熟记具有特殊功能的软元件。
五、软硬件的衔接技巧
联锁控制线路仅仅依靠内部软元件的联锁是不够的,的硬件接线一定要联锁,或利用定时器进行延时,以保证运行可靠。例如接触器联锁正反转控制或反接制动控制线路,仅仅依靠内部软元件的联锁,正反转切换时会发生短路现象。因为PLC工作方式是周期扫描的方式,速度很快,而接触器的触点状态发生变化需要的时间相对较长,接触器的线圈虽然失电,但是主触点还未打开,另一个接触器线圈就得电吸合,这时两个接触器的主触点同时闭合,发生了短路,对电器元件、设备,以及人身安全带来极大的危害。总之只要是改变电源的相序,不能单独依靠内部软元件的联锁,外部的硬件一定要进行联锁或利用定时器、NOP指令进行延时,以确保安全。
六、定时器的使用
线路设计中常常有时间控制,所以在编程时就要应用到定时器,利用定时器的一般延时功能,可保证程序动作间的可靠切换。初学者经常会做出如图5(a)所示的设计,在调试时Y0始终没有输出,原因在于T0的常开点是延时闭合的,是不能实现自锁的,只有通过辅助继电器来实现自锁图5(b)。
七、输入端口触点的使用
为了使程序和我们的传统设计相一致,输入端口外部触点通常使用常开点,假若使用常闭点,程序中的触点状态要与传统设计相反,例如停止按钮、热继电器的过载保护点如果连接的是常闭点,程序中必须使用常开点,才能起到相应的作用。因为如果连接的是常闭点,输入继电器接通,程序内常开点闭合,能够实现输出,而常闭点是断开的,所以不能实现输出。
八、结语
编程除指令上的应用技巧外,更重要的是思维上的技巧,这需要在实践中不断探索和积累经验。
参考文献:
[1]张还.三菱FX系列PLC设计与开发――原理、应用与实训(第一版).北京:机械工业出版社,2009.3.
[2]高勤.可编程控制器原理及应用.北京:电子工业出版社,2006.8.
[关键词] 教学方法 教学手段 教学因素
1.引言
《建筑电气控制技术》高职院校该专业领域的核心课程,作者认为讲授这门课程时,既要将该课程的基本内容和原理讲述清楚,又要重点讲解建筑工程中的电气控制,有的放矢;同时结合高职高专的人才培养目标,将理论教学与实践实训相结合,培养出服务岗位的技能型应用人才。鉴于此,在教学方法上,要针对此课程的不同部分内容的特点和难点,采取不同的教学方法和教学手段,理论教学和实训相结合,才能取得比较理想的教学效果[1]。
2.教学方法及教学手段的应用
2.1 继电器-接触器控制系统
这部分的教学方法主要采用项目教学法[2]、问题引导法。将相关元器件及涉及到的控制电路融入项目,即把项目划分为分解为多个任务,难点分散消化。授课过程包括理论部分和实训部分,理实结合,充分培养学生实践操作技能,在项目完成中获取知识与能力。例如项目“小车自动往返控制”,涉及到开关、熔断器、接触器等低压电气设备的介绍采用多媒体辅助教学的方法,通过电气控制现场的图片、视频、动画等形式为学生提供感性认识,并结合校内机床设备运行现场的参观,加深印象的同时,可以大大激发学生学习兴趣。一边动画演示元件结构和动作原理,一边现场拆卸,观察触头的动作情况,使学生掌握起来轻松而有效。项目所涵盖的点动、长动、正反转三个基本电气控制环节和规律的教学,遵循由简到繁的认知规律,采用问题引导的教学方法和多媒体辅助教学手段。如在点动控制任务的基础上,提出连续控制的要求引出反转控制;再提出往返、升降等控制要求引出正反转控制任务,最后为了满足功能完善、安全可靠的要求引出带机械及电气互锁的正反转控制,并通过动画演示控制过程。
2.2三相异步电动机的控制电路
电动机控制有十五个典型控制电路,单纯课堂讲授学生积极性不高,采用讨论法教学可以克服这一局限。学生分组,各组分配一个电路,要求组内讨论学习后,一位在黑板画电路图,一位讲解控制过程,教师点评补充。在分配任务时,对于程度稍差的组可以协商调换电路,降低难度,为该组成员建立自信提高积极性。后继布置“两台电机顺序启动、停止控制”和“时间继电器自动切换的星-三角起动控制”两个项目,学生也可以根据自己的掌握情况设计其他控制电路后进行安装接线和调试。学生自主性强[3],不同层次学生都可以获得较足的学习动力,理论与实践实现两手抓。
2.3 可编程序控制器介绍
可编程序控制器(Programmable Logic Controller)的学习是个应用性很强的内容,设计思路灵活但又有规律可循,教学方法上仍以项目教学法、对比讨论法,多媒体教学手段。由于PLC内部存储单元在设计中的意义理解起来抽象,但与熟悉的继电器-接触器控制系统的概念有相似,因此利用多媒体将二者比较,并配以PLC应用实例的图片和视频,大大提高学生理解和接受程度。例如点动、长动、正反转继电器-接触器控制如何利用PLC实现控制的问题提出后,将所能涉及到的基本指令讲授完毕后,分别针对点动、长动、正反转控制任务中对比两个系统的异同,通过项目“小车自动往返PLC控制”和项目“小车自动循环往返PLC控制”培养应用技能,项目 “两台电机顺序启动、停止PLC控制”和“时间继电器自动切换的星-三角起动PLC控制”作为掌握经验设计法的巩固。状态设计法以选择典型、有趣的项目驱动教学,实现讲授-设计-调试-讲授循环教学过程,将新知识融入项目,让经验出于项目,以技能完成新项目。
2.4 典型建筑电气控制系统
典型建筑电气控制系统有“空调与制冷系统的电气控制”,“水泵和锅炉设备的电气控制”,“电梯的电气控制”,这部分教学内容系统性强,适合采用讲授法结合讨论法和参观法,并利用多媒体系统展示无法参观到的环节、集中展示多幅控制电路图片辅助课堂讲授。
3 其他教学因素的体会
3.1教学内容调整与顺序安排
采用项目法的教学内容,需要将旧有的内容重新调整,与项目内容紧密结合,要求教师对项目选择和教学内容有很高水平的把握,但是个人教学水平和时间的有限,教研组内甚至与相关教研组共同展开讨论确定项目及相关内容是比较合理的。
3.2知识条理性和关键词
《建筑电气控制技术》课程知识点多,涉及元件多,控制方法多,这三多容易使学生产生条理不清的感觉和厌烦情绪,因而在讲授过程中,注重将知识提炼,为学生提供清晰的思路和前后逻辑关系,并在每一个内容中总结出关键词为学生把握重点内容和核心内容有很大帮助。
3.3实训教学需要注意的几个问题
通过几年的实训指导,发现实训中有这样几个问题需要注意。一是分组要考虑学生自由组合的意愿,自由组合的气氛融洽,分工明确,团队协作程度高,但同时要注意个别组的调整,程度太低的组合容易在实训中受挫丧失信心;二是项目要求和任务要明确,每组保证一份最终设计方案,确保按图接线;三是下线的规律要反复引领和提示,以此培养清晰的思路和合理方法,在各组指导中仍以这一规律辅助检查线路、排除故障,可以提高效率;四是实训报告的内容要求完整性,重点总结实训中出现的问题、解决方法以及收获经验。
3.4情感教学的重要作用
让学生和教师成为朋友,学生认同教师,才能对教师所教的内容感兴趣,主动把教学内容变为自己的需要,从而加以内化成为自己的认知结构,这样才能使教师的教转化为学生的学,教和学才和谐,教师才能在学生发展过程中起到言传身教的作用[4]。情感教学是一种课堂内外相结合的教学,课内平等融洽与学生交流,不可盛气凌人居高临下,自身要做到礼貌和文明,以良好的师德为学生效仿榜样,积极评价和鼓励学生,对于取得的进步要及时给予肯定,帮助学生建立有力的自信心;课外以朋友的身份关心学生生活,了解学生兴趣爱好并经常参加学生活动。情感教育自然地融于课内外生活,建立朋友型师生关系,教和学则体现出以学生为中心、以情感为基调的和谐关系。
4.结论
教学过程是复杂而丰富的,科学合理的教学方法和手段能将繁杂的问题简单化、条理化,使得教学效果最大化,在教学中不断体会和总结各类教学因素探索更有效的教学方法、手段、模式是教育工作者应该长期坚持做的工作,为教育目标的奠定扎实的基础。
参考文献:
[1]冯荣,刘敏.浅谈高职高专《建筑电气控制技术》课程的教学方法[J].黑龙江科技信息,2009,(31):214.
[2]任魏娟.职业教育项目教学法研究[D].上海:华东师范大学,2011.
关键词 电动刀架;电路调试;PLC控制;四工位;故障排除
中图分类号TG659 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2012)72-0116-02
数控车床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品,是提高制造业的产品质量和劳动生产率必不可少的重要手段,数控车床带有自动换刀装置,自动换刀装置的功能就是储备一定数量的刀具并完成刀具的自动交换。数控车床上使用的回转刀架换刀是一种常见的自动换刀装置。
1 车床四工位电动回转刀架的工作原理
数控车床上使用的回转刀架一般是立式的,具有四工位(装有四把刀具)或六工位,由数控机床发出的脉冲指令进行回转和换刀。对于使用回转刀架的数控机床,在加工过程中,回转刀架不但可以存储刀具,而且在切削时要连同刀具一起承受切削力,在加工过程中要完成刀具交换转位、定位夹紧等动作。
1.发信盘;2.推力轴承;3.螺杆螺母副;4.端面齿盘;5.反靠圆盘;6.三相异步电机;7.联轴器;8.蜗杆副;9.反靠销;10.圆柱销;11.上盖圆盘;12.上刀体
四工位电动刀架一般由电动机、机械换刀机构、发讯盘等组成如图1所示,自动回转刀架换刀具体的换刀动作如下:数控系统输出换刀信号——PLC控制信号输出(控制电路中继电器-接触器动作)——刀架电机正向寻刀开始——刀架抬起(螺杆将销盘上升到一定高度)——刀架正转(离合销进入离合盘槽,离合盘槽带动销盘,销盘带动上刀体转位)——检测元件检测到刀位信号——刀架电机开始反转并锁紧——刀架电机断电——加工顺序进行。
2 四工位电动回转刀架的电路调试
目前数控车床刀架基本为电动刀架,电动刀架具有很多种类。以用霍尔元件检测到位的刀架最为常见。图2为刀架的电路控制系统硬件接线图,刀架采用三相异步电动机驱动,刀架检测采用霍尔元件。电气控制为控制直流继电器,继电器再驱动交流接触器接通三相交流电源,使刀架电动机正转或反转。
刀架在电动机正转换刀,反转锁紧。刀架反转锁紧时刀架电机实际上是一种堵转状态,因此刀架电机反转的时间不能太长,否则可能导致刀架电机的损坏。刀架上每一个刀位都配备一个霍尔元件。霍尔元件的常态是截止,当刀具转到工作位置时,利用磁体和霍尔元件导通,将刀架位置状态发送到PLC数字输入,通过PLC的数字输出,控制直流继电器,继电器再驱动交流接触器接通三相交流电源,使刀架电机正转或反转。
3 四工位刀架的PLC控制
由数控装置和可编程控制器协调配和完成对数控机床的控制,数控机床上应用的PLC有两类:“内装型”(Bulid-in Type)PLC和“独立型”(Stand-alone Type)PLC,现在使用的PLC以内装式居多。可编程控制器主要负责完成与逻辑运算有关的一些动作。
刀架的顺序控制是由PLC通过对刀架的全部I/O信号( xs10、11和xs20、21)的扫描,进行逻辑处理及计算来实现的,为了保证手动换刀和通过T指令进行自动换刀这两种换刀方式的正确性,在系统中设置一些相应的PMC参数来进行保证,手动换刀是用按钮启动的,自动换刀是用T指令触发的,换刀动作、延时控制时间及相应的参数设置如下:
1)刀架电机接收到PLC相应信号后正转,正转有一个最大时间(一般为8s),在参数设计时有一个参数保证,用P2--换刀超时时间来保证;2)霍尔元件检测到所选刀位的有效信号后,停止刀架电动机,并延时(100ms),此时间控制用P4—正转延时时间来控制;3)延时结束后刀架电动机反转锁死刀架,并延时(600ms), 此时间控制用P3—刀具锁紧时间来控制;4)延时结束后停止刀架电动机,换刀完成。
在设计PLC时,还要考虑机床整体安全互锁方面的因素,主要有以下几点:
1)刀架电机在正转时不能反转,此在软件也设计就会与硬件互锁相呼应,起到双重互锁的作用;
2)数控机床出现急停、限位、进给驱动报警或主轴报警时都要禁止刀具的换刀动作;
3)刀架电动机长 时间旋转(如8s),而 检测不到刀位信号,则应给停止刀架电机,防止刀架电机被损坏并应报警提示;
4)刀架电机过热报警时,停止换刀过程,并禁止自动加工。
按照以上的换刀的动作和互锁要求,根据图2的硬件接线图中的接线设计和图3的换刀流程图,进行四工位刀架的PLC控制。PLC程序按定时循环扫描的方式执行,与换刀相关的程序扫描周期为16ms,用plc1_time表示。程序中利用这一点实现定时(延时)功能。
需要说明的是,在系统的PMC参数中,可以通过修改参数值的方法来改变各个时间的设定的值,在调试时可以进行方便的设置和修改。
4 四工位刀架常见故障及排除方法
现以数控车床上常见的四工位刀架为例对数控机床刀架典型的各种故障现象加以分析,确定其排除方法,其它类型的刀架,虽结构、尺寸、元器件型号等各有差异,但故障原因大多雷同,也可参照此法排除。
数控车床的刀架是一个典型的机电一体化的自动化机械,对于刀架的故障检测和分析,要有综合整体的概念,既要耐心细致的分析电气故障又要分析机械故障,必要时,要综合的进行逐个排除,并要认真地进行经验的总结和概括,为以后的故障的诊断和排除积累经验。
参考文献
[1]韩鸿鸾,荣维芝.数控机床结构与维修[M].北京:机械工业出版社,2004,8.
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[5]数控车床综合实训系统使用说明书及实验指导书.
关键词:PLC; 一体化;教学改革
中图分类号:TP273文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)25-7186-01
"PLC Programmable Control Technology" Model to Explore the Integration of Teaching and Practice
YAO Hong-liang, WANG Hai-yan
(Anhui Vocational College of Electronics & Information Technology, Bengbu 233060, China)
Abstract: Teaching is based on modular integration skills training as the core theory of teaching and skills training combination, the establishment of a number of functional modules of teaching a teaching model, this article in order to "PLC programmable control technology" as an example teaching on the integration of teaching and practice model.
Key words: PLC; integration; teaching reform
职业技术教育事业方兴未艾、蓬勃发展。规模上的扩大,客观上对教研教改提出了更高要求。传统的教学观念和模式已难以适应现代职业技术教育的发展,也难以满足现代社会对技能型人才的需求。面对生源质量逐年下滑的现实,面对现代社会对职业教育新的要求,学校要想求得生存和发展,就必须从教研教改入手,提高教学质量,扩大社会影响力。早些年我校就提出要转变教育理念,改革教学模式,大胆进行专业建设和课程整合。转变教育理念就是要摈弃“师本位”,树立一切为学生发展,以学生为本的观念,打好扎实的专业基础,提高教学效果,与时俱进地为社会培养高素质技能人才[1]。
2006年我院招收第一届电气自动化技术专业学生,在信息工程系江主任的领导和高级工程师蔡主任的主持下,我们自动化专业教研组相关老师,进行了《以就业为导向的电气自动化技术专业应用型课程与教学内容体系改革研究与实践》的课题研究,倡导以社会需求为导向,进行教学改革,探索“教、学、做”一体化培养人才模式的特色和优越性,旨在以此模式为社会培养高素质技能型专门人才。
作为高职院校自动化专业学生必修的一门主干课程,《PLC可编程控制技术》课程专业性、技术性、实践性都很强的课程,本文以《PLC可编程控制技术》课程教学为例,阐述笔者在“教、学、做”一体化模块式教学的探索与实践。
1 “教、学、做”一体化教学模式的内容与实践
一体化模块式教学就是在职业技术教育中,以技能训练为核心,确定某项技能所需要的知识内容,按照技能的特点和分类,建立若干个教学功能模块,将理论教学和技能训练有机地结合在一起。充分利用现代教育技术,将理论、实验、实训等教学内容一体化设置;讲授、听课与实验、操作等教学形式一体化实施;教室、实验室与实训场地等教学条件一体化配置;知识、技能与素质等职业要求一体化训练,由此形成融知识传授、能力培养、素质教育于一体的一体化教学模式。
以下笔者以交通信号灯控制系统PLC程序设计与调试为例,说明PLC一体化教学在高素质、技能型人才的培养的教学效果。
1.1 系统控制要求
具体控制要求如下:交通信号灯系统受总开关控制,系统开始工作后,东西方向红灯亮15S;同时南北方向绿灯亮10S,黄灯亮3S,闪烁2S。然后南北红灯亮12S;同时东西方向绿灯亮8S,黄灯亮3S,闪烁2S。如此往复循环。
1.2 教师创造问题情景
亚里士多运怠八嘉自疑问和惊奇开始”。学生的学习兴趣、学习愿望是在一定情境中发生的,带有探索因素的问题性情境,具有强大的吸引力,对学生的学习兴趣、学习愿望起到强烈的激发作用[2]。因此,笔者首先通过教学演示屏,演示交通灯的工作过程,让学生掌握其工作流程和运行规律,并对其有感性认识,激发学生学习兴趣。然后通过多媒体课件,将交通灯的一个工作周期分解为若干个阶段,提出主要待解决的问题,这样让学生思维处于活跃,饶有兴趣的投入到学习之中。
1.3 学生相互讨论、探索
学生根据自己的理解,结合老师列出的若干问题,来构思、设计,互相交流,互相评价,热烈讨论,如,讨论硬件的配置,I/O的点数分配,PLC参数的选取;讨论逻辑分析,确定输入、输出点数,定时器的参数设定;讨论设计构思,根据工艺特点选择常规设计方法或步进顺控设计方法;讨论细节,如何实现指示灯的闪烁,选择定时器或特殊辅助继电器等等。初步设计出梯形图或助记符程序后,进行安装,接线,输入设计的程序进行调试,验证能否符合控制要求。如果有,要善于发现问题,讨论,分析,如何解决,将程序做修改和优化,再次进行调试,直至完全符合要求。在整个的学生互相讨论的热烈气氛中,能充分发挥学生学习的能动性和自主性,学生的智力潜能得以挖掘,很好培养学生的观察能力、动手能力以及创新能力。
1.4 教师点拨、指导
在教学中,教师要鼓励所有的学生都参与其中,及时解答学生提出的各种问题,重视他们不同的见解。对于设计中有不严密、不科学的地方,教师给与点拨指导。例如在设计黄色指示灯时,有些学生出现双线圈输出或不能实现闪烁的问题,这时教师要引导学生,输出继电器仅只能使用一次,应该将同一个输出继电器之前的逻辑关系并联,实现输出唯一。而闪烁可以通过特殊辅助继电器M8011~M8014[3]或定时器构成脉冲实现。另外,通过指导学生进行程序的优化设计,不仅解决程序结构累赘、节省内存的问题,同时让学生更好的掌握常用编程的方法和技巧。如此师生互动,教学情境富有生气,从而达到较佳的教学效果。
“教、学、做”一体化教学模式,向学生提供了一个有利于沟通和合作的良好空间,同学在学习中感受到:不怕脏、不怕累、多动手、多动脑,学到本领就是宝,同学对能力提高感觉良好。在教学接触中,教师也感受到学生的能力和素质在逐步提升。
2 “教、学、做”一体化深得学生欢迎,教学效果佳
一体化模块式教学的体系清晰,形式生动活泼,是以学生为主体的有效教学方法,理论知识围绕技能训练展开教学,针对性强,既利于教师的“教”,又利于学生的“学”;教师既讲解理论又传授技能,与学生相处时间增加,更容易获取每个学生掌握技能和知识情况的信息,便于及时进行有的放矢的辅导,大大提高了《PLC可编程控制技术》课程教学质量。
《PLC可编程控制技术》课程实施一体化教学以来,教学工作开展得比较顺利,教学质量明显提高,学生动起来的同时,老师也动起来了,教学取得了初步成功,形成了教学、教研的良好氛围。我们下一步要进一步总结经验,以便进一步提高《PLC可编程控制技术》课程一体化教学模式的教学质量及效益。
参考文献:
[1] 雷江旺.创造教育[M].西安:西安交大出版社,1989.180-182.
关键词:维修电工技能训练 专业技术知识 可编程控制器
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)03(b)-0187-01
随着社会的进步和计算机技术的发展,各行各业的电气化和自动化程度的提高。企业和日常科索沃中需求的维修电工技术人员不仅要掌握传统上的操作和维修,还必须掌握电气自动化的技术内容。因此,在维修电工技能训练教学中充实可编程控制器及其应用的课题势在必行。我作为一名技工学校维修电工专业的实习指导教师,经过多年的技能训练教学和实践有如下一些体会。
1 抓好基础训练,提高操作技能水平
技工学校的生源主要是高考落榜、中考未能考入重点学校的学生,他们的共同点是比较好动和学习基础比较差,针对他们的特点如何组织教学呢?一是加强安全知识教育,维修电工技能训练教学中触电事故是训练最大的安全隐患,也是在教学最令人头疼的大事,教师在教学活动中时刻把安全放在第一位,技工学生是初生牛犊不怕虎,你说电老虎厉害,我偏偏要碰一碰,摸一摸,什么都无所谓。所以本人在教课中采取亲身尝试的方法。二是加强基本功的训练,尽量发挥学生的长处并提高其自信心,树立他们克服困难的勇气,引导他们的学习兴趣。三是结合学校的模式和特色,制订出一套完整技能训练计划。
1.1 精讲多练的原则
根据维修电工技能训练课的教学特点,让学生对基本操作、基本线路进行多次、反复的训练,使他们从家长和老师要我学习转化为我要学习的转变,发挥他们好动的特点为,让他们在训练过程中获取理论知识。
(1)部分训练。将主要线路操作预先划分为几个部分,让他们分步训练。
(2)工序训练。将主控线路和控制线路组合形成,使学生掌握一个完整的电气线路。
(3)复合训练。是维修电工技术人员必备的操作技能。它主要包括:掌握各种电气控制线路图;能正确区分电气元件的好坏;根据不同的负载选择各种电气元件和线路的技术要点等。
(4)独立训练。在上面几种训练的基础上,让学生独立完成操作项目,并在规定时间内完成操作任务,学会安装、调试和排除故障能力。
1.2 注重学习方法指导,培养自学能力
为了充分发挥学生的主观能动性和学习兴趣必,克服学生过分依赖教师的现象,主要采用如下的教学方法。
(1)启发式教学。如从可编程控制器产生的背景和日常生活中自动化需求谈起,然后讲可编程控制器结构、适用场合以及存在的优缺点等。
(2)基于问题教学法。利用工厂和日常生活中几个常见性的问题,然后加以分析,按设定条件一层层提出解决办法,引导学生遇到故障如何分析和排除问题的途径。
(3)讨论式教学法。教师在课堂上提出几个工厂和日常生活中常见的问题,学生课后分组讨论。讨论的结果派代表发言,不同观点之间全班同学展开讨论,最后由教师进行归纳总结。或者由学生提出实践工作中的问题,由教师与同学共同讨论解决。
(4)实践教学法。主要采用案例项目讨论、仿真教学与实践相结合的方法,根据得到的不同的实验数据和实训结果进行探究的方法。
2 以实例教学为主线,吸引学生的学习兴趣
根据当前社会对维修电工技术人才的需求,结合我校实际,针对维修电工技能训练课程教学特点和教学目标,采取因人而异的分层教学,即按学生学习能力分组,确定每组不同的技能训练项目,从而使成绩好的和成绩差的学生在技能训练中,都能够得到相应的训练和培养。除要求学生在规定时间做完基本的实习实训项目外,还要安排一定量的自选实验项目和研究性课题,让他们自主选择。具体方法如下。
2.1 激发学生学习热情,培养学习兴趣
每个课题以工厂和日常生活中常见的实例为重点,以现实问题激发他们的学习热情,培养学生对教学课题的兴趣。使他们认识到自己所学的东西有用,能解决现实生活中的一些问题。兴趣是把学生从被动学习转变为主动学习的动力源泉。
2.2 逐步培养学生解决实际问题的能力
课题实例选用来自工厂和日常生活中,把要处理及注意的有关问题向学生交待清楚,引导学生具体的处理步骤、问题的特征和解决问题的方法。通过多个实例的训练、实践与积累,逐渐地提高学生辨别问题和解决实际问题的能力。
3 以市场导向为根本立足点,注重学生能力的培养
目前由于工厂和日常生活中现有技术工人在技术型、智能型方面专业知识欠缺,难以承担设备安装、维修、程序调整等复杂的任务,故在一定程度上影响了企业生产的正常运行。技工学校是培养技能人才的摇篮,要瞄准当前市场的需求,以培养生产一线所需的技术人才为突破口。为此,我校在完成了传统电力拖动继电器控制线路和机床控制电路的专业教学内容基础上,紧随其后安排了可编程控制器这一课程内容;既使继电器控制技术的教学内容得到合理的延伸,又将一种设备得到两种控制线路,降低了教学上的难度,使学生理解和掌握继电器控制技术和可编程控制技术,收到了较好的教学效果。
通过以上几个方面的教学改革,可以提高技工学校学生的维修电工的技能训练能力,以适应工厂和日常生活中的需求。现实中的工业自动化控制系统是集技术化和智能化机电一体设备,其中可能包括机、电、液、气等内容,而且还会因行业不同控制要求也有所不同。故在实践教学中,应把机械、电工、电子、液压、气动和计算机等知识与可编程控制技术进行有机地联系,扩大技能训练课时的比重,逐步加大学校相关设备的投入,建立较为完备的仿真实训室,从而为技能训练教学创造良好条件。
参考文献
[1] 劳动部,机械工业部.中华人民共和国职业技能鉴定规范(考核大纲):维修电工[M].北京:机械工业出版社,1996.
[2] 劳动部培训司.维修电工生产实习[M].2版.北京:中国劳动出版社,1994.
关键词:实训教学 项目教学法 模拟排故机床
一、项目教学法介绍
1.理论基础
众所周知,德国的职业教育在全世界处于领头羊的地位。2003年7月德国联邦职教所制定了“以行动为导向”的项目教学法,随即在全世界范围内迅速推广蔓延,引起一场职业教育的“革命”。它的核心追求是:不再把教师掌握的现成知识技能传递给学生作为追求的目标,或者说不是简单的让学生按照教师的安排和讲授去得到一个结果,而是在教师的指导下,学生去寻找得到这个结果的途径,最终得到这个结果,并进行展示和自我评价,学习的重点在学习过程而非学习结果,强调学生在这个过程中各种能力的锻炼。教师已经不是教学中的主导者,而是起着引导、指导和监督的作用,学生则占据了主体地位。
2.基本含义
所谓项目教学法,是指将传统的学科体系中的知识内容转化为若干个教学项目,围绕着项目组织和展开教学,使学生直接参与项目完成全过程的一种教学方法。具体一点说,就是将某门专业课程按类别分为若干技术或技能单元,每个技术或技能单元作为一个教学项目,实行理论、实践一体化的单元式教学,每个单元教学都以应用该项技术或技能完成一个作业来结束,并进行下一个项目的教学。简言之,项目教学就是师生为完成某一具体的工作任务而展开的教学行动,强化“怎么干”“怎么才能干得更好”,淡化“是什么”和“为什么”。
3.实施步骤
项目教学法一般可按照下面五个步骤进行:
(1)确定项目名称:首先由教师布置项目,并且解释项目含义;然后学生在教师的帮助下理解项目,知道自己要做什么,要学习的是哪方面的知识,练习的是哪方面的技能;最后要达到什么样的目标。
(2)学生制订计划:学生成立项目小组,制订工作计划,进行合理分工,确定工作步骤和程序;教师评估计划的可实施性,做适当提示,以便改进。
(3)实施阶段:学生根据计划完成自己的任务,并及时向教师汇报完成的进度;教师则观察、记录、答疑、指导。
(4)检查阶段:学生自行检查项目结果是否达到预期的要求。
(5)总结评价阶段:小组成员先自我评价,各组再实现互评,交流心得;教师对学生在整个过程中的表现予以评价,对于学生在制作过程中出现的问题要给予及时纠正,目的是使学生通过项目的完成,提高自己的理论知识水平和操作技能水平。
二、项目教学法在学校维修电工实训教学中的实施过程
1.实施背景
学校在调研和吸取兄弟学校的经验之后,研究决定在机电应用设计专业中率先实行“项目教学法”教学。并且学校成立课题小组,校长亲自任课题组长,电工教研组负责具体落实,选定一个有40名学生的机电一体化专业班,选择5名双师型教师担任指导老师,分三个阶段来实行。
2.时间安排
(1)2010.9―2012.9(第一阶段):项目课题的调研工作,确定项目名称和设计方案。
(2)2012.9―2013.9(第二阶段):普通车床、摇臂钻床、平面磨床、卧式镗床、万能铣床、桥式起重机床六个维修电工模拟排故实训台项目的研发制作。
3.实施步骤
(1)第一阶段:课题组成员先在浙江、江苏等地部分中职学校的维修电工实训教学中进行调研,学习和借鉴他们的项目教学法实施的成功经验,然后针对本校的实际情况,确定项目名称和具体实施方案。
(2)第二阶段:
①教师布置项目任务:模拟普通车床、摇臂钻床、平面磨床、卧式镗床、万能铣床、桥式起重机床维修电工排故实训台的制作。
②成立项目小组:由3名教学经验丰富的“双师型”教师、30名学生组成:分成6个项目小组,5名学生为一组、每2组配备1名指导教师,分别完成6种模拟排故机床的制作。
③实施阶段:教师给出各机床电气原理图;各组组员进行具体分工:1名学生负责模拟机床外框设计,2名学生负责机床原理图、安装图的绘制、排版、打印,2名学生负责机床电路所需电器元件及材料的购买,5名学生都参与电路的安装和调试。
④学生分组展开制作,教师做指导、记录。
⑤评价总结:6个小组先自评,再实行小组互评,然后由指导教师分别做总结,填写评价表,给出成绩。
⑥评价总结:2个小组自评,再实行小组互评,指导教师分别做总结,填写评价表,给出成绩。
4.评价总结
我们制定了一张项目教学法评价表,作为学生在完成一个项目后评分的依据。
三、项目教学法的实施
项目名称:X62万能铣床模拟排故实训台
小组成员:杨鑫、王晓平、赵海杰、于洋、李恺强
指导教师:胡建华
1.项目设计目标
(1)参考相关资料,对万能铣床模拟排故实训台进行外框架和安装图的设计。
(2)在教师的指导下读懂电气原理图,然后进行安装接线。
(3)根据指导教师要求,设置线路故障。
(4)完成万能铣床的通电试车调试和故障模拟调试。
(5)填写项目评估表。
2.项目设计
(1)电源设计。采用三相四线制电源:电压380V±10%,频率50Hz±5%,实训台上装有电压型漏电保护装置,强电输出若有漏电现象,即报警并切断电源,确保实验进程的安全。控制面板上装有电流漏电保护器,控制面板若有漏电现象,漏电流超过一定值,即切断电源。
(2)外框架设计。外框采用尺寸分别为195cm×100cm×30cm的不锈钢材料和绝缘板,划分为三块区域:上端区域放置万能铣床实物照片和本电路的原理图;中间区域安装电路,将电器元件安装在4mm厚的绝缘板正面,接线和故障设置在绝缘板背面,从而保证故障的隐蔽性,设置了一块用于放置电工仪表、电工工具的搁板;底部搁板用于放置三相异步交流电动机,底座采用4个定活两便的滚轮。
(3)电气安装图设计。安装图左侧放置万能铣床的实物照片,指示出铣床各结构的名称,右侧放置万能铣床的电气原理图,用红色数字标明走线顺序,并对原理图做了一些改进,添置交流接触器分断动作的信号指示灯。在安装区,我们先测量断路器、熔断器、控制变压器、交流接触器、热继电器、圆形工作台工作转换开关、行程开关、按钮等元器件的实际尺寸,再进行电脑排版,将动作指示灯设置在面板正中下侧,圆形工作台工作转换开关设置在面板正中位置,行程开关设置在面板左侧,按钮设置在面板的右下侧,电源和电动机的接线用接线端子引出,最后打印并贴在绝缘板正面。
3.项目实施
(1)万能铣床维修电工模拟排故实训台成品。
(2)检查。根据万能铣床电气原理图,分别检查电路的接线是否正确,接地通道是否具有连续性,检查热继电器的整定值和熔断器中熔体的规格是否符合要求,用兆欧表检查电动机及线路的绝缘电阻是否良好。
(3)试车、调试。试车在指导教师监督下进行。接通电源后,我们先点动控制主轴电动机、进给电动机、冷却泵电动机的启动,检查各电动机的转向是否符合要求,再通电空转试车,观察KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6、KS、YA、FR1、FR2、FR3等电器元件的吸合和M1、M2、M3电动机运转是否正常。试车成功后,再逐个把故障开关打在断开位置,通过观察各电器元件和电动机的状态来判断设置的故障是否达到指导老师提出的要求。
四、经验总结
学校项目教学法的实施,打破了传统的教学理念、教学模式和教学方法,在教学内容的确定、教学过程的组织、教学环节的掌握、学习效果的评价等方面都精心策划、研究,收获了许多经验。
1.学生能力提高
在项目各环节中,以“学生占据主体地位”这样一个主旋律贯穿项目始终,充分调动了学生的主动参与性:在项目设计环节,通过收集信息、分析信息、处理和利用信息这一系列过程起到培养学习方式转变的作用,即从原来的接受性学习变成自主研究性学习;项目小组模式培养了学生的团队合作精神、创新精神和人际交往能力,让学生体验到了分享与合作的乐趣。
2.订单式教学
开展项目教学法以来,我们发现这个班学生的专业课鉴定成绩有了显著提高。在2010年维修电工职业资格鉴定考试中,合格率只有70%左右,而2011年、2012年、2013年这三年的合格率却逐年上升,2013年已经达到95%。
学校的机电应用设计专业2010年被评为杭州市中等职业学校示范专业,实训场地被评为杭州市市级示范实训基地。实训基地拥有各种普通机床和数控机床,便于组织学生开展机床维修实战演练,将项目教学法的理论成果付诸实践,相当于提前实习上岗,这样毕业生一进入用人单位后就能立刻上岗操作,受到了多家用人单位的青睐。
本学期学校与杭州某电炉有限公司签订了合作办学协议,招收了一个以企业名称命名的机电一体化专业班级,运用项目教学法来实施教学,实现订单式教学。
3.存在的不足
项目教学法的开展其实还需要编写一系列配套的项目教学法教材,我们在这方面还存在一些不足,需要进一步加强,争取把项目教学法实施得更加完善,为学校其他专业以后的实施提供参照。
参考文献:
[1]许长斌.对中等职业学校实施项目教学法的研究[J].江苏教育:职业教育,2009(3).
关键词:工作过程;项目;机床电气控制系统装调与设计
高职教育是高等教育的重要组成部分,无论从数量还是招生规模上来看它都已占据了整个高等教育的"半壁江山"。它不仅为我国经济社会发展培养了大批生产、建设、管理、服务第一线的技术型应用型人才,而且对劳动者素质的提高、经济发展和综合国力增强发挥了重要的作用。近十年来,职业教育工作者一直致力于教育教学改革,当前很多职业院校都在进行项目化教学改革。我们借鉴德国学习领域课程的开发方法,结合中国的国情,构建了基于工作过程的课程体系基本思路:打破传统的知识传授为主的学科课程模式,以项目为载体,以工作任务为中心整合理论与实践,实现理论与实践的一体化。其内涵是在老师的指导下,师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动,注重学生相关职业能力的培养。在基于工作过程高职课程的建设过程中,要确保课程内容与职业岗位能力需求、工作任务、工作过程及工作场景都紧密相关,课程体系构建前后须经历行动领域分析、学习领域的设计、学习情境设计与教学实施优化四个步骤。[1]作为电气自动化技术专业的职业技能核心课程之一《机床电气控制系统装调与设计》课程因其在自动化专业技能培养的过程中的重要性,其开发也将对学生的职业技能的培养起着至关重要的作用。
一 我院电气自动化专业课程行动领域分析
本专业面向航空企业,长株潭城市群和珠江三角洲地区。培养在生产一线从事电气设备安装调试,电气设备的故障排除及维护管理;PLC控制系统的安装、调试、运行与维护;电气自动化产品和设备的营销、技术咨询、售后服务等工作,具有良好的职业道德、创新精神和实践能力的高端技能型人才。从岗位调研入手,确定了电气设备操作员,电气设备维修员,自动控制系统技术员,电气设备售后服务四个基础岗位以及自动化控制工程师的提升岗位。通过岗位群的典型工作任务分析,按照对象相同的划分原则,将原有课程进行解耦和重组,把基本继电控制电路的配盘,继电器-接触器基本环节设计与调试,典型电气控制电路的装调与维修和常用机床电气故障的排除与维护等工作任务划分到机床控制系统的装调与设计的行动领域中。
二 行动领域与学习领域、学习情境设计的有效链接
学习领域课程开发是以职业工作过程为基础进行的。基本思路是由与职业密切相关的职业行动体系中的全部职业"行动领域"导出相关的"学习领域",再通过适合教学的"学习情境"使之具体化。这一课程开发的基本路径可简述为"行动领域-学习领域-学习情境"。根据本专业的行动领域划分,明确了电气控制行业的能力领域和知识领域。基于典型就业岗位的工作过程,整合课程教学内容,以项目任务为载体,实施课程理实一体化教学模式。通过对真实工作项目和任务的提炼,结合我院现有实训条件、师资力量及学生学习特点而精心设计学习情境。按照由简单到复杂、由单一到综合、层层递进的工作过程来组织序化,以六步法(资讯、计划、决策、实施、检查、评估)对每一个项目进行组织实施,而需要的理论知识则通过知识链接环节来完成,让学生运用不同的电气设备控制及装配手段,在整个的项目实施过程中完成对常用低压电器、三相异步电机、典型机床电气系统、继电器-接触器控制系统的学习。如下图所示:
三 教学组织与实施
本学习领域采用教学做一体化的项目式教学方法,因此具有灵活多样的组织形式,但大体分为教学准备、教学执行、教学总结三个阶段。老师事先制订好课程授课计划、准备好学习工作单、安排实训室和一体化专业教室等,遵循资讯、计划、决策、实施、检查、评价六步法原则组织实施。在课程开始时,为保证项目实施落实到实处,将学生分为4人一组,教师提供任务的具体信息,下发学习资料,明确任务目标,并采用问题引导学生进行信息搜集。学生收到任务书后,每个小组都要经过自主学习、讨论,制定具体的工作计划,包括确定项目的目的、原理分析、所需器材、实施内容及步骤、注意事项。教师把这个项目案例贯穿于整个理论教学过程中,每次讲授时间不超过15分钟,学生则带着自己项目中的问题去理解,参与4人小组的讨论制定检修计划表,随后扩大到12人小组讨论完善检修计划表。小组组长将完善后的检修计划表在张贴板上展示并讲述,在讲解中除讲解工作原理、过程和本设计的优点外,还要讲述调研的过程,查找的资料并出示书面内容。最后老师参与决策,指出设计的优点和不足。待教师设置系统故障点后,学生小组根据故障检修表实施检修方法,并记录填写检修表,张贴展示。项目小组成员在讨论,协作的基础上,对整个实施过程进行反思检查,以小组的形式提交完善后的检修计划表,并与之前的进行比较。在随后进行的评价环节中,由每个小组组长进行汇报(维修过程、心得、注意事项、成果等),各小组进行自评与互评。与此同时,教师指导学生整理学习过程资料,指导学生完成学结,对学生的自评、互评结果进行评价,提出改进建议,并综合评价学生各项能力。为全面考核学生的学习情况,本课程主要以过程考核为主、期末总结考试为辅的考核方法。过程考核涵盖项目任务全过程,总成绩=过程考核(60%)+期末总结考试(40%),其中:期末总结考试包括技能测试(20%)和期末理论考试(20%),侧重学生的实践能力。
四 总结
基于工作过程的项目化课程在我系已实施一年,通过学生的问卷调查,同行教师评价,并与之前的课程建设相对比。我们发现,以往的教育学研究往往以学科为中心来进行,导致课程建设以理论知识为中心,以学科逻辑来安排框架,缺乏实用性,学生的学习兴趣不强烈,学习效果不理想。而实践以实际工作过程的项目化教学,打破了以知识传授为主要特征的学科课程模式,由初期的简易项目实现授之以鱼、兴趣的培养和教学方式的接受,逐步实现项目完成主题的变化,实现授之以渔这一最终目标。[2]鉴于现阶段的研究水平,在今后的课程建设道路上,我们应继续深入企业调研确定课程定位、目标与任务;加强师资队伍建设;加强实践教学体系构建与实施;坚持"教学做"合一的原则,满足学生零距离上岗的需要,学生可持续发展的需要。
参考文献