淺談PLC項目課程課例的開發(fā)和實施

楊 歡

摘要:隨著項目課程如火如荼的進(jìn)行,越來越多的教師開始投身于項目課程課例的開發(fā)和研究。一個好的項目課程課例,不僅能供大家參考、模仿,而且能讓大家學(xué)習(xí)優(yōu)秀教師上課的方法,汲取經(jīng)驗,提高自己的教學(xué)水平。文章以我?！犊删幊绦蚩刂破骷夹g(shù)與應(yīng)用》項目課程中的典型任務(wù)“用PLC實現(xiàn)電動機(jī)單按鈕啟?？刂啤睘槔?介紹了PLC項目課程課例的開發(fā)過程和實施步驟。

關(guān)鍵詞:PLC項目;課程課例;程序編寫

中圖分類號:G719文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)35-0239-03

PLC項目課程課例的開發(fā)和實施可按以下幾個步驟進(jìn)行(如圖1所示)。首先確定合適的PLC學(xué)習(xí)項目,介紹該課例的背景,然后提出完成本項目所應(yīng)具備的學(xué)習(xí)目標(biāo)以及學(xué)習(xí)的具體任務(wù),重點是教師要對學(xué)生所學(xué)的知識和技能進(jìn)行合理有序的組織,這其中還包括:如何創(chuàng)設(shè)良好的教學(xué)情境,教學(xué)資源準(zhǔn)備是否充分以及具體的實施步驟和客觀的教學(xué)評價等。

一、學(xué)習(xí)項目確定與課例背景介紹

可編程序控制器技術(shù)與應(yīng)用是一門實用性很強(qiáng)的專業(yè)課,教師注重實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)演練,是掌握可編程序控制器技術(shù)的根本。本課程是以三菱FX2N系列PLC為核心,采用“項目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動”的課程模式,來實施和引領(lǐng)課堂教學(xué)。在PLC項目課程的實踐中,分別通過項目教學(xué)、理實一體、任務(wù)驅(qū)動、行動導(dǎo)向等多種教學(xué)方法,起到了較好的效果,大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

本課例是項目一《三相交流異步電動機(jī)的PLC控制》中的任務(wù)四《三相交流異步電動機(jī)單按鈕啟停控制》。課程的實施是在可編程控制器實驗室進(jìn)行的,學(xué)生通過理論知識的學(xué)習(xí)與實踐操作一體化的綜合訓(xùn)練方式,逐步學(xué)會三菱可編程序控制器的相關(guān)知識和技能,并為后續(xù)課程機(jī)電一體化設(shè)備裝調(diào)以及變頻調(diào)速等課程打下扎實的基礎(chǔ)。

二、學(xué)習(xí)目標(biāo)的設(shè)定

完成本任務(wù)不僅需要學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)的PLC理論知識和具備相關(guān)的操作技能,在教學(xué)過程中還應(yīng)注重如何培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力和職業(yè)素質(zhì)。

1.知識與技能目標(biāo):(1)知道什么是時序圖,會畫出單按鈕控制電動機(jī)啟停的時序圖;(2)能運用微分脈沖輸出指令(PLS、PLF)、置位/復(fù)位指令(SET/RST)進(jìn)行簡單的編程;(3)會根據(jù)控制要求熟練分配PLC輸入/輸出點,并能畫出PLC電路原理圖和安裝接線圖;(4)能利用梯形圖和指令語句兩種方式完成該項目程序的編寫;(5)能獨立完成三相交流異步電動機(jī)單按鈕啟停PLC控制的安裝、調(diào)試和監(jiān)控。

2.情感與態(tài)度目標(biāo):(1)通過該項目課程的學(xué)習(xí),努力培養(yǎng)學(xué)生分析、解決生產(chǎn)實際問題的能力,提高學(xué)生的職業(yè)技能和專業(yè)素質(zhì),提高學(xué)生學(xué)習(xí)的能力,養(yǎng)成良好的思維和學(xué)習(xí)習(xí)慣;(2)積極發(fā)展好奇心和求知欲,培養(yǎng)堅持真理、勇于創(chuàng)新、實事求是的科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神,形成科學(xué)的價值觀。培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作精神。

三、學(xué)習(xí)任務(wù)的描述

本課例的學(xué)習(xí)任務(wù)是應(yīng)用三菱FX2N-48MR PLC來實現(xiàn)三相交流異步電動機(jī)單按鈕啟停的控制。在傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中通常需要使用一個啟動、一個停止按鈕分別控制電動機(jī)的啟動和停止,在PLC的控制系統(tǒng)中這就要占用兩個輸入點,而在PLC系統(tǒng)設(shè)計時,設(shè)法減少使用的輸入/輸出點數(shù)就可以降低控制系統(tǒng)的成本,提高經(jīng)濟(jì)效益。因此本項目是利用PLC技術(shù)來實現(xiàn)單按鈕控制電動機(jī)的啟停。

四、教學(xué)資源的準(zhǔn)備

教學(xué)資源的準(zhǔn)備分為元器件的準(zhǔn)備以及電工工具、儀表的準(zhǔn)備。

1.元器件準(zhǔn)備

2.電工工具:尖嘴鉗、斜口鉗、剝線鉗、螺絲刀(“+”、“-”字)。

3.儀表:MF47型萬用表。

五、學(xué)習(xí)內(nèi)容的組織、實施與評價

1.學(xué)習(xí)內(nèi)容的組織(如圖2所示)

在學(xué)習(xí)內(nèi)容的組織上,始終圍繞以學(xué)生為主體進(jìn)行項目課程知識與技能的整合。首先由教師引領(lǐng)學(xué)生對所做的項目進(jìn)行具體的分析。其次根據(jù)控制要求,學(xué)生應(yīng)熟練地進(jìn)行輸入/輸出點的分配。根據(jù)I/O分配表,學(xué)生立刻就能畫出PLC的電路原理圖以及接線圖,這是學(xué)生在平時的訓(xùn)練中必須掌握的知識和技能。然后學(xué)生根據(jù)接線圖認(rèn)真、細(xì)致地完成電路的安裝,并學(xué)會用萬用表檢查電路的正確性,至此PLC控制系統(tǒng)的硬件部分已經(jīng)完成。

下一個環(huán)節(jié)便是程序的編寫,程序的編寫對于學(xué)生而言,難度比較大,因此必須在教師的引領(lǐng)下,將編程所需要用到的細(xì)節(jié)知識補(bǔ)充完善后,即學(xué)習(xí)相關(guān)的指令后,學(xué)生才能獨立的完成程序的編寫。在程序編寫的過程中,學(xué)生應(yīng)熟練地進(jìn)行梯形圖與指令語句兩種編程方式,應(yīng)會進(jìn)行互換。在整個PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)的過程中,要充分調(diào)動學(xué)生的積極性,讓他們能獨立地進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試與監(jiān)控。

最后通過項目實現(xiàn)的最終結(jié)果,對學(xué)生進(jìn)行合理的評價,并對所做的項目進(jìn)行更深入的拓展與提高。

2.教學(xué)過程的實施

(1)根據(jù)控制要求,學(xué)生熟練分配輸入/輸出點(如圖3所示)。

(2)根據(jù)I/O分配表,由學(xué)生畫出PLC的電路原理圖(如圖4所示)。

(3)根據(jù)PLC電路原理圖,合理布局元器件,并繪制PLC接線圖(如圖5所示)。

(4)根據(jù)PLC接線圖,安裝、檢測電路,確保正確無誤,如圖6所示,至此硬件部分完成。

(5)下一個環(huán)節(jié)便是程序的編寫,程序?qū)τ趯W(xué)生而言,難度比較大,因此必須在教師的引領(lǐng)下,將編程所需要用到的細(xì)節(jié)知識補(bǔ)充完善后,即學(xué)習(xí)相關(guān)的指令后,學(xué)生才能獨立地完成程序的編寫。

(6)學(xué)生完成任務(wù)后,必須在教師現(xiàn)場監(jiān)護(hù)下進(jìn)行通電調(diào)試,驗證系統(tǒng)控制功能是否符合要求及完成如下的表格。

(7)對學(xué)生所完成的PLC項目進(jìn)行質(zhì)量評價,具體評價方式見下表:

在評價內(nèi)容上,首先應(yīng)檢查學(xué)生是否能獨立完成相應(yīng)PLC控制系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與監(jiān)控。此外,在實踐操作的過程中,檢查學(xué)生是否養(yǎng)成了文明、規(guī)范操作的好習(xí)慣,例如工具是否擺放整齊,而不隨便亂扔等。

在評價方法上,爭對不同的PLC控制項目可分別以不同的角度來衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,本項目通過系統(tǒng)安裝、編程操作、運行操作以及安全生成這四個維度,給學(xué)生以客觀、公正的打分。

六、課例的亮點

本課例是根據(jù)江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院五年制高職PLC技術(shù)的培養(yǎng)目標(biāo),并結(jié)合五年制高職的教學(xué)改革和課程改革,本著基于“項目導(dǎo)向,任務(wù)驅(qū)動”的課程模式而采取“教、學(xué)、做”一體化的原則設(shè)計的。

在課程實施的過程中,打破了原有教材的將“基本原理、基本指令、基本應(yīng)用”的傳統(tǒng)編排方式,而是以項目為載體,學(xué)生通過完成任務(wù)為主線,通過設(shè)計和完成不同的項目任務(wù)和實例,來引導(dǎo)學(xué)生由實踐到理論再到實踐,將理論和知識融入到每一個實踐操作中。具體的亮點可概括為以下幾個方面:

1.圍繞培養(yǎng)學(xué)生獲得知識和技能這條主線來設(shè)計該課例的。

2.合理地安排了PLC基礎(chǔ)知識和實踐知識的比例?；A(chǔ)知識以“必須、夠用”為度,強(qiáng)調(diào)專業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力的訓(xùn)練,注重實訓(xùn)的環(huán)節(jié)。

3.課例實施的過程符合高職學(xué)生的學(xué)習(xí)特點和認(rèn)知規(guī)律。對基本理論和方法的論述容易理解、清晰簡潔,并多用圖和表格來表達(dá)相關(guān)的信息。強(qiáng)調(diào)PLC技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用實例,能引導(dǎo)學(xué)生主動地學(xué)習(xí)。

作者簡介:楊歡(1981- ),男(回族),江蘇常州人,常州劉國鈞高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校教師,中學(xué)二級教師,研究方向:機(jī)電一體化。