前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的plc教学主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
关键词:协同兴趣 自主学习效率
Abstract: the high-quality practical plc talent cultivation is a comprehensive strategy, involves the course design and the selection of textbooks, teaching and practice equipment investment, theory, experiment and practical teaching, and performance evaluation mechanism, learning in school and outside school exercise, before graduation after graduation from learning and application of optimization and the enhancement, only do all fronts collaborative optimization, can cultivate the high-quality practical talents PLC.
Key words: cooperative interest autonomous learning efficiency
中图分类号:C41文献标识码:A 文章编号:
可编程控制器(PLC),是以微处理机为基础综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展起来的一种新型的工业控制装置.PLC技术代表了当前电气程序控制的世界先进水平,被誉为现代工业自动化的三大支柱之一.在工业发达国家PLC被广泛应用于各个行业,已成为自动控制的标准设备.推广和普及PLC技术对我国广大工矿企业的技术改造,提高自动化水平和生产效率有十分重要的现实意义.学习和掌握PLC应用技术已成为电气技术人员和大专院校有关专业学生的紧迫任务
可编程控制器具有结构灵巧,硬件配置灵活方便、可靠性高、抗干扰能力强,易学易用的特点,已作为普遍的自动化控制器件广泛应用于各行各业。《PLC原理与应用》课程已成为工科院校一门覆盖较广的专业课,作为学校如何培养出高素质应用型PLC人才,这成为社会、学校、教师与家长关注的焦点。根据多年的教学实践,就影响PLC人才培养的各个因素的提高与协同,我提出以下几点建议以供参考:
加大教学与实习设备投入。在PLC课程的实践教学中,应把机械、电子、电工、液压、气动和计算机等知识与PLC技术进行有机地联系,扩大实习实训课时的比重,逐步加大学校相关设备的投入,建立较为完备的PLC技术仿真实训室,从而为“PLC仿真项目开发”的实训教学创造良好的条件。教学实践证明,只有通过PLC仿真项目的实训,让学生亲自编程,实际接线和仿真调试,并对运行过程中所遇到的问题进行分析和改选,才能真正培养学生创新思维和综合职业能力,真正实现学生毕业后在PLC技术应用领域“零距离上岗”的最终教学目标。
注重理论、实验与实训教学联系。任何课程教学活动的首要任务都是激发学生的学习兴趣,同样在PLC教学中激发学生的兴趣并不难,重要的是让学生不断地提高,不断地体验到成功的喜悦,这样才能始终保持其浓厚的兴趣。
理论课的首要任务是让学生明确PLC是什么?PLC能做什么?怎么做?教师可以通过一个简单、形象的实例(如:电动机的长动控制)的完整讲解、操作与演示,先让学生了解PLC控制系统包括主电路与控制电路,PLC的外部硬件连线与内部软件编程两个基本的环节仅仅充当控制电部分,让学生整体了解PLC控制系统的构成与工作过程,再以此为基础进行外部硬件连线与内部软件编程的深入讲解,这样便于学生对比继电接触器控制系统对本课程的整体把握,明确课程的中心任务,有了目标也就有了学习的动力。
理论课教学过程中要使用多媒体教学手段,利用多种计算机技术制作PPT为主体的电子课件,借助多媒体技术,用生动丰富的画面和美妙动听的音乐效果引发学生的注意力,激发学生的学习兴趣,同时可以提高教学效率。PLC的外部接线(包括主电路接线)首先讲原理图,结合实验、实训、实习讲解装配图与实际连线图,要让学生体会课堂上的原理图、实验中的接线与实训、实习中的接线的区别与联系,教会学生善于理论联系实践,以理论指导实践,以实践骓理论。
当前流行的三菱PLC的编程软件为FXGP-WIN-C与GXDeveloper,FXGP-WIN-C没有仿真功能,在理论讲授中缺乏直观性,而GXDeveloper编程软件加装GXSSimulator-c后具有仿真功能,在编程器件、指令与编程实例的讲解中利用仿真可以加强直观性,便于学生的理解,对于某些程序的检验与编写,学生可以不到实验室,直接利用学校机房结合软件的仿真功能完成,这样既增强了学生自主学习的能力,提高了学习兴趣,也提高了学习效率,学生不用走进实验室也能使理论教学与实验教学同步进行,大大提高了老师的教学效果以及学生的理解和接受能力。
实验、实训与上机课可以采用自主学习方式。自主学习方式是一种学习者在教学目标的宏观调控下,在教师的指导下,根据自身条件和需要自由地选择学习目标,学习内容和方法,并通过自我调控的学习活动完成具体的学习方式。自主学习离不开教师的适时指导与评价,学生只有在教师的适时帮助下,才能不断地完成一个又一个实验与实训项目,获得越来越大的成就感,增加自己自主学习的动力,从而保证自主学习方式的良性发展。教师还必须结合理论课程的进度,结合实验实训设备编写由浅入深,逐步递进,面向不同层次学生的实验实训指导书,为学生的自主学习提供有力的理论支持。
结合实训是PLC课程最重要的一个环节。要安排充足的时间进行,还要提高实训的效率,综合考虑学生的个体差异。在实训中,遵循能者多劳,共同提高的原则,把学生按个体差异分组,各组根据自己的能力情况选择不同控制要求的实训内容,根据控制要求,进行编程,调试,故障诊断与排除。这种方法较灵活的解决了学生能力差异存在相互制约问题,同时也培养了学生的分工及团队合作的能力。
合理的成绩评价机制。应该明确成绩评价不是教学行为的最终目的,成绩评价应作为激励学生学习的一种方法,成绩评价应做到及时、公正,具有可操作性。
1、理论成绩评定包括笔试成绩、平时成绩和实验成绩,笔试成绩通过开卷或闭卷方式,考核了学生对PLC基本知识的掌握程度;平时成绩通过平时独立完成作业的质量、上课出勤、课堂上解决问题的能力及创新方法等来评定;
2、实验实训成绩评价应能体现出竞争机制,根据不同的任务分出两情况:第一,保证完成质量的前提下,根据完成速度评定分数;第二,保证统一时间的前提下,根据完成质量评定分数。教师根据完成质量只对每个团队进行分数评定,团队每个成员的分数则依据教师给定分数通过民主评议得分,这样促进团队每个成员的积极性与主动性,同时培养学生的团队意识。
加强校内与校外锻炼。学生在学校所学的PLC知识与技能对比实际工作岗位中的PLC控制系统,仍具有一定的差异或差距,学生就业后在工作岗位中一定会遇到一些难于解决的难题,这就需要学校、教师仍然要加强对学生毕业工作过程的指导,把这些问题的解决方法做成典型案例对在校的学生讲解,对在校生来说也是一种良好经验积累。学生就业后,在工作岗位上应不断地与学校老师沟通,不断地向有经验的师傅请教,才能熟练掌握PLC控制系统的设计与应用。
总之,作为学校只有做到以上若干方面协同优化,才能真正培养出高素质应用型PLC人才。
[关键词]一体化 PLC
中图分类号:G633.6 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)27-0266-01
一、一体化教学的必要性
可编程序控制器(PLC,Programmable Logic Controller)是以微处理器为基础发展起来,集自动化技术、计算机技术、通信技术、先进制造技术为一体的新型工业自动控制装置。近年来,PLC的应用在机械行业体现的十分重要,且一直在迅速的发展。这一形式使得PLC技术成为职业院校电气专业的一门必修课,然而传统的教学模式显然更不上这么快的发展趋势,那么如何才能让学生学好PLC技术呢?结合多年来的教学实践和探索,笔者认为只有对PLC教学进行一体化改革,学生才能把理论和实践更好的衔接,掌握主导权,从而充分地激发他们的潜能,以后必将成为高技能人才。
二、如何实施PLC一体化教学
1、教学内容理践一体化
根据电气自动化设备安装与维修专业人才的目标及工业企业PLC从业技术人才调研需求状况为向导,以典型工作过程为情景的原则,以科学性原则为辅、通过岗位所需理论知识结合学生的实际情况以“必需、够用、实用”为原则,从而达到培养专业能力和方法能力的目标。课程的教学内容是通过学习情境来反映的,其中学习情境是学习领域的具体化和细化,它将理论知识、实践技能与实际应用环境结合在一起,是教师引导学生主动学习的教学安排,又是学生对职业行动情境的反思。
2、教学过程岗位化
本课程的教学在“PLC应用实训室”内进行。按照基于工作过程的课程开发理念,分“资讯、决策、计划、实施、检查与评价”六阶段组织教学实施过程,真正实现了“做中学”、“学中做”的理实一体化教学。
3、课程考核理实一体化
改变以一次考试成绩作为考评主要依据的传统做法,广泛推行过程考核和项目任务综合考核,尽可能地采用多种评价手段,如各任务完成情况考核、综合能力考核、企业操作规范考核、实验报告正确性、口头问答等。 本领域课程的评价体系主要由以下三部分组成:
(1)情境完成情况考核:每个任务完成的功能、学生熟练操作的水平、学生编程的能力、学生自评互评及教师评价等。由于完成任务内容是集体协作的结果,因此这部分评价只能反映小组的学习情况。
(2)综合技能考核:在综合技能测试中,由学生单独完成相应的PLC设计与操作技能任务,按照任务完成的情况当场打分。
(3)理论知识考核:主要通过实验报告、口头回答问题的方法考察学生对必须的理论知识掌握程度。
早期的工业自动化生产是采用继电器控制,即通过得电于失电来控制继电器线圈之间的触点来实现顺序控制,但是由于继电器控制是由硬连线决定的,所以要改变其控制任务就必须改变其硬连线。改变硬连线需要设备停产,而且改造住期较长,严重影响了生产效率,所以,这种传统的方法已经无法满足生产制造业的需要。1968年,美国通用汽车公司(GM 公司)为了适应汽车型号不断更新的趋势,试图研制一种能尽量减少因汽车型号变动而重新设计汽车装配线上各种继电器控制线路的方法,从而降低生产成本,缩短产品开发周期,并提出了著名的10条技术招标指标:美国数字设备公司(DEC) 中标后,于1969年研制成功,从而诞生了世界上第一台可编程序控制器(Programmable Logic Controllers),简称PLC。
多年来,PLC 从其产生到现在,实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃,其功能从弱到强,集成化程度越来越高,实现了逻辑控制到数字控制的进步;其应用领域从小到大,实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制、互联网控制等各种任务的跨越。今天的PLC在处理模拟量数字运算、人机接口和网络的各方面能力都已大幅提高,成为工业控制领域的三大支柱之一,在各行各业发挥着越来越大的作用。目前,PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、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。
一体化教学是快速培养技能人才的有效途径,所谓一体化教学,就是整理融会教学环节,把培养学生的职业能力的理论与实践相结合的教学作为一个整体考虑,单独制定教学计划与大纲,构建职业能力整体培养目标体系,通过各个教学环节的落实来保证整体目标(教学项目)的实现。一体化教学是近年来职业教育的方法,旨在提高被教育者的综合素质,采用理论教学与实践相结合的方法。往往由一位教师或一组教师在共同制定教学内容、教学方法与进度内容的情况下实施教学,使受教育者能将所学的理论知识及时消化吸收、强化动手能力。立足课堂,面向车间,能解决实际技术问题,是一种立杆见影的教学方法。简单地说类似于传统的“师傅带徒弟”,在师傅的带领和指导下动手解决实际问题,也就是说把一门课程分成若干个教学项目,每个教学项目均采用老师理论讲授和学生实操相结合的教学方法,体现以能力为本位的教学特点。
本文将以三菱PLC控制的“三相交流异步电动机正反转启动”模块为例,来说明一体化教学的实施!
一、树立PLC一体化教学的理念、明确目标
思想决定行为,没有理念创新,就没有一体化教学改革。因此,树立一体化教学的理念,提高对一体化教学的认识,是一体化教学改革的基础。
根据多年来的教学经验,PLC是一门实践性很强的学科,跟计算机学科紧密相关,无论是从PLC的构成,还是从它的工作原理看,可以说它是一台控制器,也可以说它是一台工业计算机。这决定了学生只有多实践、多操作,才能收获更多,因而树立PLC一体化教学的理念,符合课程的特点。
首先,是确定模块要达成的目标,通过学习,学生会分析、掌握PLC控制三相异步交流电动机正反转的控制原理,且能根据控制原理独力完成安装接线、调试、及故障排除。
一体化教学的根本目的就是有效而快速地提高学生的职业能力。
二、实践的前奏――一体化理论讲授
一体化教学应避免长时间的理论灌输,教师应将大部分时间留给学生自己动手,变“老师为主体”为“学生为主体”,教师的任务是把大部分时间用于指导学生实操上。
三相交流异步电动机正反转的PLC控制模块安排6课时,分三次教学,每次2课时(90分种),其中20―30分钟用于理论讲授,余下的60―70分钟留给学生实操、教师指导。
理论讲授的内容包括三相交流异步电动机正反转的PLC控制”模块的教学目标、控制任务分析、为完成该目标所需的相关知识点(LD、LDI、OUT、AND、ANI、OR、ORI、ORB、ANB、MPS、MRD、MPP等指令的应用)、实训方法与步骤、安全及注意事项等。
三、一体化实践
“实践是检验真理的唯一标准”,一体化教学是否成功,关键是通过一体化教学后,学生能否采用PLC对三相交流异步电动机实现正反转启动、停车控制。
① 根据控制要求, 对PLC的输入/输出点进行分配:画出输入/输出接线图:
② 编写梯形图控制程序;
③ 编译、通讯端口设定、写入PLC:
将RUN/STOP拨码开关打到STOP位置,才能将程序从电脑写入
PLC中。
④ 安装、接线
主回路:将三相380V交流电通过KM1、KM2两个交流接触器连接到三相交流异步电动机的三相接头上。
控制回路:KM1的电
磁线圈由PLC的输出点Y000控制,KM2的电磁线圈由由PLC的输出点Y001控制(须串入220V交流电源)。
⑤ 调试、试车
先不接入电动机,在电脑上进行软元件调试,以确保人员和设备
的安全。
将X000强制ON时,PLC面板上的Y0灯应点亮;将X001强制ON时,PLC面板上的Y1灯应点亮;将X002强制ON时,PLC面板上的Y0灯应全灭。
软调试成功后,再接入电动机试车。
关键词:PLC实验教学;仿真软件;MCGS组态软件
目前PLC 已经广泛地应用在各种机械设备和生产自动化控制系统中,在这种需求形势下,PLC 已成为各职业院校相关专业要开设的一门专业课。PLC 课程是一门实践性很强的课程,需要对PLC 的实验配套设施动手编程和上机调试。现在的职业院校的学生普遍基础较差,更需要用实践课来激发他们的学习积极性、主动性, 进而学好这门专业课。
但目前职业院校的PLC 实践教学中普遍存在以下问题:硬件实验设施数量有限,一套PLC 实验设备价格较高,而很多职业院校的资金又相对紧张,因此购买的PLC 实验设备数量有限,根本无法保证学生一人一套,况且学生人数多,安排实验周期长。另外,硬件实验存在设备损耗。尤其是作为初学者的学生,在刚开始实验时由于好奇或知识不足,导致设备的故障损坏率很高,而且随着实验设备反复使用,本身存在线路及机械元件的老化,自身故障率也很高。
以上的种种情况在现在的职业院校PLC 实践教学中普遍存在,致使学生学习了PLC 的编程方法和理论知识之后,无法立刻到实验设备上验证,很多程序编写后无法验证是否正确。这阻碍了学生对PLC 理论知识的理解和巩固, 抑制了他们创新思维能力的发展。针对这些情况, 结合我校具体情况,可以考虑采用以下两种教学方式来摆脱必须要有PLC 实验设备的束缚:
1、PLC仿真软件的使用
我校以S7- 200 系列PLC 作为主要讲授对象。其仿真软件Simulation1.2版,在网上很容易找到。此软件不需安装可直接使用,占用空间仅为几兆。把它下载到计算机后,就可以随心所欲地反复调试、模拟运行,直至编制的程序能实现预期功能。
在使用S7 - 200 仿真软件前,应该先在STEP7 -Micro/WIN4.0 编程软件下输入源程序,反复修改、编译直至正确,在“File (文件) ”菜单中选择“Export (导出) ”,将程序导出为“.AWL”文件。然后执行S7- 200 仿真软件文件夹下的“S7- 200.EXE”文件就可启动仿真软件了,点击屏幕中间出现的图案,出现密码对话框窗口,输入“6596”,就进入了仿真软件的用户界面。然后选择“Configuration(配置) ”菜单中的“CPU Type (型号) ”(或在已有的CPU 图案上双击) ,在“CPU 型号”对话框的下拉式列表框中选择与要导入的程序相同的型号,如CPU224、CPU226 等。然后选择“Program(程序) ”菜单中的“Load Program(载入程序) ”(或工具条中的第2 个按钮) ,弹出对话框,将先前导出的“.AWL”文件选中后打开,这样程序就装载到仿真软件中了。选择“PLC”菜单中的“Run( 运行) ”(或工具栏上的绿色三角按钮),就模拟PLC 进入“Run”模式,程序就开始模拟运行了;若选择“PLC”菜单中的“Stop(停止) ”或工具栏上的红色正方形按钮,就模拟PLC进入“Stop”模式,程序就停止运行。这时若用鼠标点击CPU模块下面的开关板上小开关上面黑色的部分,可以使小开关的手柄向上,模拟PLC上的输入触点闭合,CPU模块上该输入点对应的LED灯就变为绿色; 若点击闭合的小开关下面的黑色部分,可以使小开关的手柄向下,模拟PLC上的输入触点断开,CPU模块上该输入点对应的LED灯就变为灰色。在Run模式下按所编制的程序中设定的输入触点状态拨动对应的小开关,就可以看到CPU模块中的被控线圈的LED指示灯相应的点亮或熄灭。整个调试过程与用“真实的”PLC做实验相同。
2、组态技术在PLC教学中的应用(以MCGS为例)
MCGS组态软件具有多任务、多线程功能,其系统框架采用VC++语言编程,通过对象连接与嵌入(Object Linking and Embedding, OLE)技术向用户提供VB编程接口,提供丰富的设备驱动构件、动画构件、策略构件,用户可随时方便地扩充系统的功能。具体操作如下:
(1)根据任务要求进行软件设计与组态
①PLC I/O地址分配与编程。首先划分PLC与MCGS各自的任务,一般将系统全部的自动控制工作交给PLC完成,只用MCGS进行状态监视和动画模拟,利用梯形图语句编写PLC控制程序。
②建立MCGS数据库变量。
③建立系统窗口并定义属性,制作监控画面,进行动画连接。
④设置用户权限管理,设置工程安全管理。
⑤定义主控窗口属性,定义系统运行权限,编辑用户菜单,定义数据库文件名。
⑥进入设备窗口,调用驱动程序,定义PLC的通信协议,开通PLC通道并与数据库变量实现连接。
⑦编写策略和脚本程序。
(2)调试运行
利用制作的画面进行PLC程序的验证,画面中设置的按钮等模拟现实中的启动和限位等作用。
(3)实验实施过程
学生做实验时,不必为其提供梯形图,不过可以先通过计算机屏幕为学生展示开发好的仿真控制画面,使学生对自己设计的控制系统有感性认识,从而进一步激发学习兴趣。具体实验步骤如下:
① 按照每个实验给出的控制要求和PLC 输入输出表,分析控制要求,明确控制任务;
② 分析定义I/O 点数,设计I/O 端子的接线图;
③ 应用西门子PLC S7-200编程软件在计算机上自编程序,编写好程序后,下载至PLC主机中(STOP 状态);
④ PLC 程序编制完成后,需进行调试修改;
⑤ PLC 与组态软件通信。通过运行仿真画面,可形象直观地观察仿真PLC 被控对象的工作情况,由此也可验证PLC 程序正确与否。
上面是以MCGS为例的组态技术的应用,目前在国内外市场占有率较高的其他的一些监控组态软件如GE Fanuc的iFix、Wonderware的InTouch、西门子WinCC、力控、组态王等都可以应用在实验教学当中。
总之,将软件仿真技术和组态技术应用到PLC 的实践教学中,不仅解决了PLC 教学中实验设备不足的实际问题,而且还能使学生理解巩固所学的PLC 专业理论知识,并能灵活运用。这对培养学生创新思维能力、软件综合设计可开发能力具有重要意义,可为学生以后的工作就业奠定良好的基础。但是我们也应该明确,软件仿真并不能完全代替硬件,硬件实验设施对学生动手操作能力的锻炼是不能完全替代的。为了培养具有综合素质的技术型人才,职业院校对硬件实验设备的投资也是必要的。
参考文献
项目的确定,既不能太复杂,又要有情趣性;既联系实际,又包涵了所学知识点,还要有让学生发挥想象和创造的空间,充分调动学生的个人主观能动性,让学生在“我要”的条件下完成任务,进行知识积累,并解决遇到的实际问题。针对上述情况,笔者在数码显示控制中提出的项目任务是:制作一个由PLC控制的LED数码显示模型。该任务由四个任务组成:任务一,制作一个由发光二极管围成的数字模型;任务二,按要求编写程序并下载到PLC中;任务三,将PLC与数字模型连接;任务四,检验项目完成情况。
二、项目的分析
项目任务提出后,师生一起分析该项目:在任务一中,制作数字模型需要有发光二极管的知识和电子焊接的知识与技术;在任务二中要求熟练掌握并应用移位寄存器来编写程序;在任务三中要清楚PLC的输入、输出与模型如何连接;任务四中要进行项目的检验与完善。在分析的过程中,教师提示所要用到的一些知识。
三、项目的实施
1.任务方案的确定
将学生分成3~4人一组,分组后,每组根据自己的实际情况制定出实施方案。各小组完成方案的设计后,要进行方案的说明。经教师审查,给出修改意见。小组成员再修改并确定方案。同时,教师还可以把事先做好的项目的最终结果向学生演示,以启发学生思路。
2.任务进程的安排
(1)教师引导学生学习相关知识点。
教师引领学生复习主要知识,同时强调注意事项。在编制过程中,让学生积极参与进来,为学生自己解决任务打下基础。
(2)学生实践、教师指导。
各小组成员根据自己确定的实施方案,分工合作,逐步完成实施方案,最后进行运行调试。教师注重对项目的实施过程进行动态管理并发挥主导作用,根据各组不同的情况,在理论知识及各项技能上给予引领和指导。在学生实践的同时,要宏观调控各组的项目进展情况,不能让任何一组掉队。
(3)成果展示及评价。
教师回放学生实践过程录像并组织学生展示项目成果,然后由各小组成员总结经验,教师根据学生讲述的情况进行点评,把握亮点及时激励。项目评价也是一个非常重要的环节,在评价时一定要注重过程性评价,充分挖掘并肯定学生的亮点,让他们有成就感、快乐感。对于学生的不足,要提出殷切的希望,让学生感受到教师的爱。
(4)项目的完善与拓展。
学生能力各不相同,针对这一情况,教师可以再给一些时间,让各小组把自己的项目完善,对于那些能力高的学生,教师可以再将任务拓展,给他们以自由发挥的空间。例如:可以将移位寄存器的知识拓展到生活中,由那些有能力的学生自己设计实施,教师只是起协助的作用。
(5)优秀作品展示。
“榜样”的力量是无穷的,基于这一点,由教师和各小组评选出优秀作品,通过展示,让学生看到评选出的“技能能手”同学的作品,这样的活动能很好地激发学生的学习积极性,也能让学生看到自己的差距以及奋斗的目标。
四、项目实施的效果
1.激发了学生的学习兴趣
职中生本身就没有学习的兴趣,而项目教学法正好让他们在动手的过程中产生兴趣,同时激发荣誉感和责任感。
2.提高实践能力,培养团队协作精神
在项目实施中,通过学生自主设计项目实施方案、焊接LED数码显示模型、利用PLC编程及程序调试,在PLC与LED数码显示模型连接的过程中,不断提高学生实践能力,通过学生自主讨论、交流、相互学习,培养学生的团队协作精神。
3.增强学生自信
实践教学在现代教学中显得非常重要,目前我国的现代教学已经开始使用网络信息技术以及电子课件教学,但这种教学方法依然具有较大的局限性。电子课件可以有效增加课堂教学的趣味性,一些简单的图形或图像可以进行形象化的表达,也能一定程度加深学生对该内容的理解。然而,该教学方式依然缺乏一定的灵活性。由于课件中的内容均为教师自行设计,因此课件中提出的问题是固定的,缺乏灵活性。为了改变这样的现状,教师可以通过将PLC编程软件安装到计算机之中,在实际课堂的当中,利用投影进行PLC编程示范,或者可以利用视频播放PLC编程。通过实际的观察,学生可以初步了解编程的相关指令符号以及概念。老师还可以结合视频,讲解相关部件的通断状态,让学生有更加深刻的印象。在演示的过程中,老师还可以将不同的指令进行组合和扩展,将需要讲解的课程内容相结合,让其变得更加丰富,并进一步强化学生的概念。
2加强与学生之间的互动
在进行教学的过程中,与学生的互动非常重要。学生在学习的过程中,可以对老师提出问题,或者当有自己的想法时,应该提出设计方案,并与老师进行互动,找出问题所在和相应的解决方法,这种方法还能够在课后的网络交流中进行。通过不断的沟通,及时发现问题并实现在线修改运行发现问题再修改再运行,直到获得最终的结果。通过师生之间的互动,能够改变传统教学方式中学生无从实践,无从提问等缺点,从而提高了教学质量。
3发展网络教学,提高学生学习的自主性
由于PLC专业学生未来要面向企业和相关工程,且目前社会还在发展迅速,老师也要不断吸收新的科学知识,走在学科的最前方。而网络则能够不断更新相关技术知识,确保教师和学生能第一时间接触到新的知识。此外,教师与学生还能够通过网络进行知识交流和信息共享。学校通过网络建设,不仅能够有效开发和利用教学资源,还能从网络上吸取各种课外知识,提高专业知识。举个例子,某学校老师通过研讨,研制出了符合学生发展的课件。并将课件共享到学校的校园网上,为学生提供自学的机会。学生可以利用学校内网进行自主学习。此外,共享的文件当中,老师还特意将课程的重点难点进行突出标示,让学生对重要的知识点进行着重理解和消化。当学生遇到困难时,也可以通过邮箱留言、QQ等网络通信工具进行提问,从而实现信息化教学。
4加强对学生进行实践教学,提高学生的实践能力
由于PLC是一门实践性很强的专业学科,除了要进行理论课教学之外,提高学生的实践能力同样非常重要。教师应该要不断强化实践教学的内容,着重对学生进行实践培养,培养他们的创造性思维。课堂上教师利用网络教学平台可以教学计划、典型教案、教学安排、内容提要、重点与难点、参考教材、模拟试题等,还可以登陆相关的专业网站,下载有关资料,汲取营养。这样,便于学生在网上作业、绘图软件绘制电气控制电路图、PLC的接线图和顺序功能图等图形,利于学生掌握自我获取知识的新途径和方法,更能体现学生学习的主体性和创造性。举个例子,某学校PLC课程小组在每个学期必须要进行一次课外实习。让学生在校外实习的过程中提高实践能力和综合素质。通过在学校外的实习,学生能够了解到社会的发展以及对PLC专业的实际需求,并了解到学校专业与社会需求之间的差异,从而更加自主地学习,弥补实践技能方面的不足。PLC课程是一门实践性很强的专业课,课件通过大量的图表,采用拆装、翻转、局部放大等手法,使复杂的电器形象、直观、全方位地展现出来,使学生对电器元件的结构一目了然,从而加深对原理的理解,掌握所使用的方法,有利于学生对知识点的全面认识、深入理解和掌握。通过形象、生动的画面展示存储器的结构、描绘PLC的工作原理,把摸不着、看不见的微观世界活生生地展现在学生的面前,把抽象、枯燥的知识具体化、形象化;增强学生对抽象事物与过程的感受和理解,引导学生揭开事物的本质及内在联系,优化学生认识事物的过程。采用计算机多媒体辅助教学,可以极大地提高单位时间内的教学信息量,提高教学效率,使得在不增加总课时的情况下,将实验教学课时增加至原来的两倍,加强了实践环节,促进了教学改革。
5结束语
关键词:PLC 中职教育 机电控制
目前,珠三角地区制造业的产业升级正在不断推进。技工院校的机电专业学生只有熟练掌握PLC自动化控制技术,才能达到企业的用工需求。职业学校专业课教师,如何尽快地让学生掌握这项技能,就成为了教学工作的重中之重。下面笔者结合教学实践,谈谈对PLC教学的一些
见解。
项目教学法是以实践为导向,让师生共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。其实质是以选用一个可以让学生动手的工程实例项目为平台,为学生创建学习情景,学生通过对实际项目的认识,了解与动手完成、学习并掌握相关的理论知识和实践技能。笔者所在学院在进行PLC课程的项目教学设计时贯彻了如下理论。
一、围绕专业需求,明确教学目标
学院的PLC课程主要面向机电一体化技术专业和自动化生产线专业。经过调研及专家访谈会,学院对学生的相关要求主要体现在:应掌握自动生产线上的电磁阀、传感器、汽缸、机械手等自动化电箱之间的安装与调试技能,连接PLC的I/O接线,使用基本指令及功能指令编写典型自动设备工作程序,设计I/O口通讯程序对多台PLC控制设备进行联合控制,按照客户要求控制变频器、步进电动机和伺服电动机,具备较强的核心能力(职业道德、创新意识、团队协作、交流表达、自我提高、解决问题等)。以此为依据遵循针对性、实用性、应用性原则,整合序化教学项目。
二、校企合作,设计教学项目及改革评价方法
笔者通过到企业走访一线工程师,与企业专家共同分析从事某个岗位的技术人员职业成长路线,知识与能力要求,明确现阶段毕业学生与岗位要求的差距,收集企业典型PLC控制实例,学院指定教学计划与校本教材,进行从“车间即工程,作业即企业项目”的项目引导模拟教学,结合苏州博实机器人技术有限公司与珠海汉迪自动化有限公司的实际案例和设备,通过项目教学全面提升学生的知识、技能、职业素养等综合能力。
职业院校学生的知识基础薄弱,在学习专业理论课时容易产生抵触和畏难情绪,而PLC的学习需要有一定基础的电力拖动专业知识,所以自动化控制编程是一个综合学科,对设计人员要求较高。如果采用传统的教学方法先讲理论再去实习往往效率不高。因此在项目设计过程中,应循序渐进地加入动手调试操作的内容,如在电动机点动控制项目之后可以先加上自锁条件,实现联动,再引入互锁,实现正反转。在掌握了此知识点后再继续加深难度,设计自动伸缩门的控制程序。在每个阶段的项目任务中,要注意学生的掌握程度,注意调节教学进度,如此循序渐进,让学生在不断进步的同时,充分体会到成功感。由此激发学生的求知欲,让学生带着在课堂时间能解决的、经过精心设计的问题进行实习项目,教师在巡回指导的过程中针对学生提出的疑问给予解答,使学生理解实习项目的专业知识点,体验企业实际工作过程,这样学习效果将有很大的提高。
项目教学,要通过咨询(教师布置工程项目任务,学生收集资料)决策(师生共同分析案例,讨论解决方案)计划(设计工作共层,确定工作步骤,拟定检查与评价标准)实施(学生完成工作任务,共同分析并解决问题)检查(学生演示并介绍完成过程,教师检查并提出建议)等过程完成组织教学。项目教学的评价办法,不仅要关注学生的学习结果,更应该关注完成学习任务的全过程,注重过程评价,做到形成性评价与终结性评价相结合,更多地关注学生自身的发展,激发学生潜在的学习动力。
教改后的课业评价方案改变了以知识积累和考试为主的终结性评价方式,实施了“知识、能力、素质”三位一体的综合评价。成绩评定由平时成绩、过程考核和期末考校成绩三部分组成。平时成绩主要考核包括课堂提问、讨论、练习、作业、思考题等。过程性考核依据学生在教学项目完成过程中的资料收集、方案计划、实施过程、实施结果、团队合作、工作态度等情况评定等级。在每个项目完成后,学生按照评分标准自检、互检,教师评价,这样学生能充分了解自己的专业水平和可提高的方面。期末综合考核再依据学生完成考核项目的设计与操作结果进行综合评定。这样评价较为客观,也能调动学生学习的主动性、积极性。
三、教学资源准备及教学组织
教学硬件的资源:西门子PLC电动机实训设备,智能供水控制实习设备,智能照明控制实习设备,自动化生产线调试实习设备,三菱PLC单机实习设备(配置30台电脑及GX软件,PLC手编器等),可满足仿真教学和多媒体电化教学的PLC专业教室4个,电力变频控制设备10套。软件资源包括校本的多媒体课件、校本教材、电子教案与视频资料等。为了保障教学质量,学校还组织了多场自动化设备研修班及企业参观交流活动,利用教师下厂锻炼等多种手段培养双师型队伍,提高实习实训的教学效果。
教学组织以推料汽缸的PLC控制为例进行简单说明,见下表。
表
教学
过程 教学内容 教师活动 学生
活动 时间
分配
资料 项目任务 分析并连接推料汽缸的气动回路及PLC的I/O回路
调整传感器的合理位置及设定
编程控制供料站按照要求动作
供料站的机电故障排除练习 讲解、
指导分组 听讲、
记录、
接收任务 30分
问题探究 企业实例引入
推料汽缸的气动回路如何连接
PLC的I/O如何接线
传感器的位置如何调整及设定
如何编程控制供料站按照客户要求动作
供料站常见机电故障如何排除 对相关知识进行讲解 听讲、
讨论 20分
决策 制定项目实施方案 教师巡回指导 查找资料、
小组讨论 15分
计划 项目实施分工、检查标准、初步时间分配 教师记录学生情况 查找资料、
小组讨论 25分
研讨优化 研讨并优化项目实施方案及编程思路 检查评价学生决策与计划准备情况 汇报、讨论、优化方案 20分
实施1 编程控制供料站按要求动作,仿真练习并调试 指导 操作 70分
实施2 连接推料供料站的气动回路及PLC的I/O回路,调整传感器的合理位置及设定,从电脑拷贝调试过的PLC程序控制供料站工作,供料站的机电故障排除练习 指导 操作 70分
检查 根据标准交叉检查实施结果 指导、观察 自评与小组互评 10分
评估 归纳总结 组织汇报、点评、布置作业 小组汇报 10分
课程设计改革与教师充分的备课使学生在PLC项目教学活动中学习积极性明显提高。
参考文献:
[1]赵志群.职业教育工学结合一体化课程开发指南[M].北京:清华大学出版社,2009.
[2]严中华.职业教育课程开发与实施――基于工作过程系统化的职教课程开发与实施[M].北京:清华大学出版社,2009.
[3]李响初.图解三菱PLC、变频器与触摸屏综合应用[M].北京:机械工业出版社,2013.
关键词 高职;可编程序控制器;项目化教学
中图分类号:G712 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2013)24-0075-02
1 可编程序控制器课程在高职教育中的特点
可编程序控制器(Programmable Logic Controller,PLC)是集自动化技术、计算机技术为一体的新型工业自动控制装置,其指令繁多,实践性强。PLC课程具有与生产实际紧密联系、运用知识的覆盖面较宽等特点,是电气学与计算机技术结合,与生产工艺过程紧密配合的一门专业课。
2 在PLC课程中采用项目教学法的现实意义
一是对于高职的学生,其理论基础较薄弱,对过多过深的理论知识的学习感觉很吃力。改变传统的传授型课程教学模式,引入新的教学指导思想和方法,以适应高职教育的特点显得尤为必要。
二是随着国家对职业教育的重视和投入力度的不断加大,职业院校的实训条件不断改善,专业课教学课程改革不断创新,各级企业对技能型人才的需求,都使得该课程教学改革必须适应现实的要求。
三是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。在PLC教学中采用项目教学法,将理论和实践结合,使PLC的知识与技能进行重新建构。其目的是在完成项目过程中有针对性地来培养学生的独立工作能力、想象力、创新能力以及与人合作沟通的能力,从而极大地提高教学效率。
3 PLC课程采用项目化教学的方案选择
首先,通过教研与实践,根据现有的实训条件,设计了涵盖PLC应用技术课程全部知识点与技能的7个教学项目:电机控制项目、水塔水位控制项目、送料小车控制项目、交通灯控制项目、机械手控制项目、温度控制项目、抢答器控制项目。这些项目涵盖了PLC在工业控制中的全部基本知识点与技能要求。
同时每个项目当中又设置一些子项目。如电机控制项目,其子项目有:1)PLC结构的认识,编程软件的使用;2)电机正反转,星/三角启动控制;3)电机的多地点控制及顺序控制。在以上子项目中,通过PPT文稿演示、多媒体辅助教学、板书讲解等方法穿插介绍PLC,使学生掌握PLC的定义、硬件结构、发展动态、对继电器控制系统的仿真、工作原理、PLC信息交换的实现方法等知识点。其中,每个项目的设置都是经过严格的组织与思考论证的,时刻关注PLC市场的动态发展,并及时与其他课程相互衔接,适时做出调整与增删。
4 PLC课程项目教学法的方案实施
4.1 项目控制要求分析
首先,每一个项目都有其任务。任务的表述较为通俗而不过于浅显。通过教师讲解涉及该项目的知识点,由教师引导学生分析项目涉及的控制要求及思想。通过项目分析,让学生明确了需要学习的内容,让学生觉得所学的知识都是有目标性的,从而调动他们的积极性。
4.2 项目制定
教师与学生一起讨论,引导学生制定项目工作计划,确定工作步骤。一般包括:1)I/O分配;2)编制梯形图程序;3)绘制主电路图;4)绘制控制回路原理图;5)连接外部设备。根据高职学生特点,编辑程序时,多采用经验法进行编程。因此,在制定计划时,教师先介绍一种或几种编程思想,抛砖引玉,启发学生的发散思维,有利于项目任务的实现并培养学生的创新精神,学生学习PLC的自信心也得到较大提高。
4.3 项目实施
按照已确立的项目任务和计划步骤,教师贯穿整个指导过程。在微观上采用“分组讨论”“问题牵引设置”“多重循环”方式学习探究相关知识点。对于学生在实践过程中普遍的难题,教师可逐步进行操作示范。虽然学生之间存在个体差异,仍需鼓励学生之间互相启发、互相帮助、共同进步,直至最后能进行独立操作。
4.4 项目过程考核
高职教育以培养应用型人才为宗旨,其考核方式也不同于其他形式的教育。项目过程考核也是项目教学法的一个重要环节,是以完成项目的情况来考核评价学生学习的效果。考核内容包括:1)项目预习,从提问讨论中看学生对项目的理解及对项目内容的掌握;2)操作规范,从设备使用是否规范及能否独立操作来考核学生的能力;3)基本技能熟练程度,考核学生能否在规定时间完成项目内容;4)常见问题分析与处理,考核学生能否处理解决项目实施过程中遇到的问题;5)其他,从学生学习态度是否认真、对项目实施是否有创新等方面综合考核。
4.5 总结归纳
当教师引领学生完成一个项目后,对于在完成项目任务中所用到的相关知识点进行归纳,并整理操作要领、能力要素、项目开发要点等,使实际操作与理论知识紧密结合,提升学生的知识应用能力。
5 PLC课程项目教学法的改革探索
5.1 更新教育观念
由于高职学生本身的计算能力、抽象逻辑思维能力较差,传统课堂理论教学使学生对所学内容不感兴趣、学不懂,教学效果不理想。职业教育的课程教学目标是通过掌握基础知识掌握单项技能掌握综合技能形成解决实际问题的技能,所以职业教育的最终目标就是具有实战能力——即解决实际问题的综合能力。因此,改变教学模式,努力提高课堂效率则必须要更新教学观念。
5.2 项目化教学改革的原则
高职教育的教学模式和教学方法应该首先针对高职学生的特点,使学生对所学内容感兴趣,在教学过程中培养学生的实战能力,即解决实际问题的综合能力。在项目化教学改革中要以职业活动为导向,以素质为基础,突出能力目标,以学生为主体,以实训为手段,设计出知识、理论、实践一体化的课程项目载体。只有这样,才能保证学生走向社会后具有持续发展能力。
5.3 结合竞赛的项目化教学
随着职业教育的不断迅猛更新发展,各级各类竞赛组织活动也在如火如荼进行。竞赛项目的特点是:1)综合性强,往往结合了其他多门学科知识;2)市场前沿性更强,竞赛课题的选择都结合职业教育的实践经验并遵循PLC技术当前市场快速发展趋势与规律;3)竞赛项目的能力目标的描述更具体、更实际并可检验,能力训练过程要求更细化。因此,结合竞赛进行项目化教学组织,可以让学生学习的兴趣和主动性明显提升,可以让课程教学水平普遍提高,可以让学生走出学校后适应工作岗位的能力更强。学生核心竞争力也明显增强,并可培养其创新合作能力与职业素养。
关键词:PLC课程 教学 优化
目前,在PLC设备中,欧美日等国家的产品占主导,技术日臻成熟。但在关键的软件编程技术方面却未有统一标准,学生在学习中难免无所适从。学生对PLC技术都有浓厚的学习兴趣,在学习上碰到不少问题,在编程的掌握方面问题尤为突出。
一、合理设计PLC教学顺序
PLC是程序、逻辑、控制英文单词的缩写,由于PLC可以编程而被称为可编程控制器,它属电气自动控制技术。PLC编程常有三种方式,即指令表式、梯形图式和状态流程图式。而目前提供给职校、技校学生和初学者的PLC教材,从一开始就用大量的篇幅来讲解30多条基本指令及功能,这么多条基本指令要求学生理解并记忆,无疑给学生造成了难学难记的实际困难,导致学生产生厌学情绪。那么,如何才能让学生好学、易学呢?笔者认为,教学顺序应当是:从PLC在控制系统中所起到的作用开始,然后是传统控制线路转换成梯形图,重点是梯形图而不是基本指令,再到不需传统控制线路,而是根据逻辑思维直接画出梯形图,最后还可利用PLC给出的特殊功能指令轻松编写较复杂的控制程序。这样才能使学生逐步对PLC技术有深刻的了解和认识,同时还能帮助学生更好地解决PLC技术学习中最难掌握的编程难题,达到牢固掌握、熟练运用、提高应用设计能力和加快推广应用的目的。
二、优化PLC教学
1.PLC的作用
工厂机械设备控制的实质是控制其电动机的正反转,而PLC的实质就是开关的组合游戏,开关可串联,也可并联和混联。以电动机控制系统(主电路和控制电路)为例,PLC在电气控制系统中的核心是:彻底完整地替换了传统的控制线路,它的(I/O口)只需接主令开关和接触器线圈,而传统电气控制系统中的主电路并没有改变,这样简化了传统接触器控制线路的接线,并大大减小了控制线路故障的可能性;另外PLC不需再接时间继电器、中间继电器、计数继电器等,提高了设备运行的可靠性。
2.PLC教学重点
PLC对设备的控制,是通过编写程序并利用其(I/O口)所接的主令开关和接触器线圈,来对主电路实施控制实现的。对通用设备而言,其主电路基本上是不变的,如正反转、Y-降压启动等,而只要改写PLC的程序,而不需更改其(I/O口)所接的电气元件,就可以方便地实现设备不同的工作方式。因此在学习时,学生应把大量的时间用在程序的设计上,也就是PLC编程的设计上即画梯形图上。而梯形图又是由各类软继电器触点(常开或常闭)和线圈组合而成的,对于学生而言,只要让他们掌握X、Y、M、T、C、S、D就可以了。现以电动机实现延时Y-控制为例加说明。电动机Y-降压启动控制线路如图1所示。
图1
控制要求:按下启动按钮,电动机Y形启动,延时6s后自动断开Y形绕组,再延时1s后自动接入形绕组运转。当按下停止按钮时, 电动机停止。其程序梯形图如图2(a);若利用步进指令, 则程序梯形图如图2(b);若利用MOV功能指令, 则程序梯形图如图2(c)所示。
图2
由此可见,三种不同的程序梯形图都能实现其控制要求,但它们的思路不同,编写的难易程度就不同。显而易见,利用MOV功能指令编写程序梯形图,最容易也最