《電氣控制與ｐｌｃ》理實(shí)一體化教學(xué)的分析與探討

葉麗君

摘要：本文針對(duì)《電氣控制與plc》目前在職業(yè)學(xué)校教學(xué)方面存在一些問(wèn)題，提出了理實(shí)一體化教學(xué)方法，分析理實(shí)一體化教學(xué)的特點(diǎn)，對(duì)課程的性質(zhì)、教學(xué)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)和課時(shí)分配進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：電氣控制 plc 理實(shí)一體化 課程

1 目前課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

《電氣控制與plc》教學(xué)單元分為電氣控制技術(shù)和可編程控制器原理及應(yīng)用兩部分。電氣控制技術(shù)內(nèi)容的教學(xué)，使學(xué)生學(xué)會(huì)正確選擇和使用電氣設(shè)備，分析機(jī)械設(shè)備電氣控制原理，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單設(shè)備電氣控制柜的原理圖、接線圖?？删幊炭刂破髟砑皯?yīng)用內(nèi)容的教學(xué)，使學(xué)生掌握PLC對(duì)不同設(shè)備、不同程序的編程方法及編程技巧，認(rèn)識(shí)PLC在邏輯控制編程的靈活性及優(yōu)越性，為以后對(duì)PLC的高級(jí)應(yīng)用打好基礎(chǔ)，為從事自動(dòng)化行業(yè)的工作做好后盾。

但是，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中往往只注重理論知識(shí)學(xué)習(xí)，不注重設(shè)計(jì)和制造的工藝過(guò)程，也沒(méi)有將plc在電機(jī)、數(shù)控機(jī)床等設(shè)備的控制系統(tǒng)中的應(yīng)用結(jié)合起來(lái)教學(xué)，對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)缺乏幫助。對(duì)于這門(mén)課程如果采用理實(shí)一體化教學(xué)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生建立感性認(rèn)識(shí)，更有利于課程學(xué)習(xí)和對(duì)所學(xué)內(nèi)容作更進(jìn)一步的深入研究。

2 理實(shí)一體化教學(xué)的特點(diǎn)

理論與實(shí)踐一體化教學(xué)法是職業(yè)學(xué)校專業(yè)教學(xué)中探索創(chuàng)新的一種教學(xué)方法，將有關(guān)專業(yè)設(shè)備和教學(xué)設(shè)備同置一室，將專業(yè)理論課與生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)等實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)重新分解、整合，安排在專業(yè)教室中進(jìn)行教學(xué)。師生雙方共同在專業(yè)教室里邊教、邊學(xué)、邊做來(lái)完成某—教學(xué)任務(wù)。這種融理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)為一體的教學(xué)方法，改變了傳統(tǒng)的理論和實(shí)踐相分離的做法 ，強(qiáng)調(diào)充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，將理論學(xué)習(xí)與實(shí)際訓(xùn)練緊密結(jié)合起來(lái)，注重培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力，突出教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的應(yīng)用性、綜合性、實(shí)踐性和先進(jìn)性，利于全程構(gòu)建素質(zhì)和技能培養(yǎng)框架，豐富課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，提高教學(xué)質(zhì)量。①教學(xué)應(yīng)強(qiáng)調(diào)以學(xué)生發(fā)展為本，不僅關(guān)注學(xué)生掌握知識(shí)和技能的情況，還應(yīng)關(guān)注學(xué)生獲得知識(shí)的途徑和方法，更要關(guān)注學(xué)生的情感態(tài)度和價(jià)值觀的形成。②教學(xué)應(yīng)更多地考慮怎樣“教”才能促進(jìn)“學(xué)”，教師重在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，“教”是為“學(xué)”服務(wù)的。③學(xué)校應(yīng)創(chuàng)設(shè)良好的教學(xué)環(huán)境，注重學(xué)習(xí)與探索的過(guò)程，理論與實(shí)踐的合一，知識(shí)與技能的滲透。④教學(xué)應(yīng)創(chuàng)造更多的機(jī)會(huì)讓學(xué)生體驗(yàn)生活，啟迪思維，挖掘潛能，開(kāi)創(chuàng)研究性學(xué)習(xí)。

3 課程的性質(zhì)與任務(wù)

《電氣控制與PLC》是電氣技術(shù)專業(yè)的一門(mén)重要專業(yè)課程。本課程性質(zhì)是一門(mén)應(yīng)用性很強(qiáng)的的課程，機(jī)械和電氣的配合關(guān)系越來(lái)越緊密，傳統(tǒng)的繼電—接觸器控制技術(shù)在日常生活中、各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域里隨處可見(jiàn)。近年來(lái)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，生產(chǎn)自動(dòng)化程度日益提高，可編程控制器(PLC)在工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用。由于PLC具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比高、編程簡(jiǎn)單、使用方便等特點(diǎn)，已成為工業(yè)自動(dòng)化控制的一種強(qiáng)有力的實(shí)用工具。 本課程任務(wù)是：通過(guò)課堂講授和實(shí)踐教學(xué)，使學(xué)生熟悉電氣控制設(shè)備的基本構(gòu)成，掌握電氣設(shè)備的基本原理和分析方法，學(xué)會(huì)正確選擇和使用電氣設(shè)備，具有一定的電氣控制線路設(shè)計(jì)能力，掌握PLC的梯形圖和編程語(yǔ)言，學(xué)會(huì)可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。

4 課程基本內(nèi)容和教學(xué)要求

《電氣控制與PLC》課程基本內(nèi)容分為電氣控制技術(shù)和可編程控制器原理及應(yīng)用兩大部分。

電氣控制技術(shù)部分：①常用低壓電器介紹，要求學(xué)生掌握接觸器的選擇與應(yīng)用，了解其它常用電器。②拖動(dòng)系統(tǒng)基本控制電路，要求學(xué)生掌握電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)控制電路；了解電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、制動(dòng)控制電路。③典型生產(chǎn)機(jī)械電氣控制系統(tǒng)，要求學(xué)生掌握車(chē)床電氣控制線路；熟悉其它電氣控制線路。④電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要求學(xué)生掌握簡(jiǎn)單電氣控制電路圖和接線圖的設(shè)計(jì)方法；熟悉電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般規(guī)律。

可編程控制器原理及應(yīng)用部分(選擇三菱FX2N系列可編程序控制器為主要教學(xué)對(duì)象) ：①可編程控制器概述、構(gòu)成原理，要求熟悉可編程控制器基本組成；了解可編程控制器工作原理。②FX2N系列PLC基本指令及編程方法，要求學(xué)生掌握基本指令的功能；熟悉基本指令的應(yīng)用。③可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要求學(xué)生通過(guò)可編程控制器應(yīng)用舉例分析，掌握可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。

主要講授PLC的基本概念、基本結(jié)構(gòu)及內(nèi)部器件、PLC的編程方法和技巧。學(xué)生通過(guò)對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)具有一定的提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決工業(yè)控制實(shí)際問(wèn)題的能力。具體要求如下：①了解PLC的基本結(jié)構(gòu)、工作原理；②掌握S7—200基本構(gòu)成、內(nèi)部元件及地址；③熟練掌握可編程控制器的基本指令系統(tǒng)和典型電路的編程，掌握可編程控制器的程序設(shè)計(jì)方法；④掌握功能圖的編程方法、熟悉功能指令的使用、程序設(shè)計(jì)；⑤掌握和了解可編程控制器的網(wǎng)絡(luò)和通訊原理，會(huì)編制簡(jiǎn)單的通訊程序；⑥了解可編程控制器的實(shí)際應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)步驟和方法。

5 教學(xué)實(shí)驗(yàn)及及實(shí)踐環(huán)節(jié)

教學(xué)實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)一：往返裝卸料小車(chē)的控制電路設(shè)計(jì)；實(shí)驗(yàn)二：FX2控制的五層電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)：基于PLC的四相步進(jìn)電機(jī)控制。

5.1 步進(jìn)電機(jī)的控制原理 四相步進(jìn)電機(jī)的控制要求：①能對(duì)四相步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制；②可實(shí)現(xiàn)對(duì)四相步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制；③能對(duì)四相步進(jìn)電機(jī)的步數(shù)進(jìn)行控制。

5.2 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)控制的最大特點(diǎn)是開(kāi)環(huán)控制，不需要反饋信號(hào)。因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)量的誤差累積。選用三菱FX2—32MR PLC進(jìn)行設(shè)計(jì)。

用PLC控制四相雙四拍步進(jìn)電機(jī)的方法簡(jiǎn)單易行，可靠性高。由于采用了PLC控制步進(jìn)電機(jī)技術(shù)，所以改變控制參數(shù)相當(dāng)方便， 只需改變PLC程序中相應(yīng)部分即可。對(duì)任何相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)都可以使用，在設(shè)計(jì)方法上簡(jiǎn)單易行。

通過(guò)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生可編程控制器的綜合應(yīng)用能力，使學(xué)生對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行一次綜合的應(yīng)用，為以后從事相關(guān)的專業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。

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