基于加工站的PLC控制信息化課堂教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

唐敏 宋云艷

摘 要：在信息化環(huán)境下，將信息技術(shù)應(yīng)用到教育教學(xué)其核心問(wèn)題是信息化課堂教學(xué)。本文主要介紹了《自動(dòng)生產(chǎn)線安裝與調(diào)試》課程中的加工站的PLC控制的信息化課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，意在探索信息化教學(xué)模式及其在實(shí)踐中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：信息化教學(xué)；加工站；教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)1672-3791（2015）09（b）-0000-00

信息化時(shí)代的到來(lái)，使教學(xué)方式發(fā)生了前所未有的改變。人們不在局限于傳統(tǒng)的黑板加粉筆的教學(xué)方式，而是綜合運(yùn)用現(xiàn)代化的信息技術(shù)通過(guò)數(shù)字化的多媒體教學(xué)為教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式，全面提高教學(xué)質(zhì)量。信息化課堂教學(xué)是信息技術(shù)應(yīng)用于教育教學(xué)的核心[1][2]。本文圍繞自動(dòng)生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程中的加工站的PLC控制進(jìn)行信息化課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)。

1教學(xué)思想與教學(xué)設(shè)計(jì)思路

加工站的PLC控制是我院機(jī)電一體化技術(shù)專(zhuān)業(yè)的核心課程《自動(dòng)生產(chǎn)線安裝與調(diào)試》課程學(xué)習(xí)的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容。教學(xué)過(guò)程中以YL-335B自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)考核設(shè)備為載體進(jìn)行教學(xué)。通過(guò)本次課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠按照加工站的控制要求完成加工站的編程和調(diào)試。在對(duì)加工站的編程和調(diào)試過(guò)程中，能夠提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，這也是筆者在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)思考的問(wèn)題。教學(xué)設(shè)計(jì)上采用分組教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法等教學(xué)方法授課，通過(guò)多媒體動(dòng)畫(huà)讓學(xué)生掌握加工站的控制要求，通過(guò)微課讓學(xué)生掌握順控指令編程方法、子程序調(diào)用及S7-200仿真軟件的使用。通過(guò)實(shí)踐操作環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力。

2教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

本次課的重點(diǎn)是運(yùn)用所學(xué)的順序控制指令和子程序完成加工站的PLC程序的編制。加工站的調(diào)試是本次課的難點(diǎn)，調(diào)試過(guò)程是檢驗(yàn)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能的過(guò)程，在調(diào)試過(guò)程中不能僅僅考慮PLC程序的問(wèn)題，還有機(jī)械方面、氣動(dòng)控制方面、電氣接線等多方面的因素，因此對(duì)學(xué)生要求較高。授課時(shí)，通過(guò)多媒體課件、視頻、微課、動(dòng)畫(huà)、實(shí)操演示、教師引導(dǎo)等方式突破重點(diǎn)，解決難點(diǎn)。

3教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

3.1 課程引入

本次課的內(nèi)容是加工站的PLC控制，它是上次課加工站安裝任務(wù)的延續(xù)，先通過(guò)復(fù)習(xí)上次課的相關(guān)理論知識(shí)，以一個(gè)引導(dǎo)問(wèn)題“加工站已經(jīng)安裝好了，接下來(lái)我們做什么呢”引出本次課的任務(wù)。

3.2 任務(wù)分析

學(xué)生課前在教學(xué)管理系統(tǒng)中已經(jīng)領(lǐng)取任務(wù)書(shū)提前進(jìn)行預(yù)習(xí)，明確本次課的任務(wù)是編程調(diào)試讓加工站按要求實(shí)現(xiàn)動(dòng)作。學(xué)生通過(guò)觀看加工站的視頻總結(jié)加工站的控制要求，教師通過(guò)分步講解加工站動(dòng)作視頻對(duì)加工站的控制要求進(jìn)行具體分析。加工站的工作要求為[3]：

（1） 初始狀態(tài)：設(shè)備上電和氣源接通后，滑動(dòng)加工臺(tái)伸縮氣缸處于伸出位置，加工臺(tái)氣動(dòng)手爪處于松開(kāi)的狀態(tài)，沖壓氣缸處于縮回位置，急停按鈕沒(méi)有按下。

若設(shè)備在上述初始狀態(tài)，則 “正常工作”指示燈HL1常亮，表示設(shè)備準(zhǔn)備好。否則，該指示燈以1Hz 頻率閃爍。

（2） 具體的控制要求為：若設(shè)備準(zhǔn)備好，按下啟動(dòng)按鈕，設(shè)備啟動(dòng)，“設(shè)備運(yùn)行”指示燈HL2常亮。當(dāng)待加工工件送到加工臺(tái)上并被檢出后，設(shè)備執(zhí)行將工件夾緊，送往加工區(qū)域沖壓，完成沖壓動(dòng)作后返回待料位置的工件加工工序。如果沒(méi)有停止信號(hào)輸入，當(dāng)再有待加工工件送到加工臺(tái)上時(shí)，加工站又開(kāi)始下一周期工作。

在工作過(guò)程中，若按下停止按鈕，加工站在完成本周期的動(dòng)作后停止工作。HL2指示燈熄滅。圖1為加工站的外觀圖。

圖1 加工站的外觀圖

3.3 相關(guān)資訊

（1）順序控制、順序功能圖及順序控制指令：通過(guò)對(duì)加工站的控制要求分析，可以看出加工站的動(dòng)作過(guò)程是程序中最為重要的組成部分。加工站的動(dòng)作過(guò)程是按步執(zhí)行的，是按著順序執(zhí)行控制，這種控制為順序控制。對(duì)于這種順序控制有一種最適合它的編程方式，就是順序功能圖。以小車(chē)自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)為例講解順序功能圖的組成和編寫(xiě)方法。用動(dòng)畫(huà)來(lái)演示小車(chē)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，然后給出小車(chē)自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)的流程圖。最后通過(guò)一段微課小視頻讓學(xué)生學(xué)習(xí)順序控制指令的軟件編程方法。

（2）子程序調(diào)用：加工站當(dāng)中除了動(dòng)作過(guò)程之外，還有運(yùn)行指示等工作任務(wù)，因此需使用子程序進(jìn)行編程。采用微課的形式講解子程序調(diào)用方法。

（3）仿真軟件的使用方法：程序編寫(xiě)完成后，不能直接下載到PLC中，要對(duì)程序進(jìn)行仿真、驗(yàn)證。S7-200編程軟件自帶仿真軟件，采用微課的形式講解S7-200仿真軟件的使用。

3.4 計(jì)劃實(shí)施

學(xué)生根據(jù)教師給出的要求按小組進(jìn)行任務(wù)分工和操作，對(duì)本次的工作任務(wù)進(jìn)行計(jì)劃和實(shí)施。強(qiáng)調(diào)在編程調(diào)試時(shí)注意的事項(xiàng)：

1）檢查執(zhí)行部件運(yùn)行是否正常；

2）檢查I/O接線是否正確；

3）按控制要求編制程序；

4）程序仿真驗(yàn)證；

5）程序下載、修改、調(diào)試。

各小組采用競(jìng)賽的形式進(jìn)行，主動(dòng)權(quán)完全交給學(xué)生，教師此時(shí)是指導(dǎo)老師兼裁判，完全不參與學(xué)生的操作過(guò)程，只有在特殊情況下，即學(xué)生有真正不能解決的問(wèn)題，教師才給予幫助。這種不能完全依靠教師，問(wèn)問(wèn)題機(jī)會(huì)也有限制的教學(xué)方式，能夠培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力。

3.5總結(jié)評(píng)價(jià)

在各小組完成加工站的調(diào)試之后，就要對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行總結(jié)評(píng)價(jià)。在這個(gè)階段分為兩部分，一部分是成果展示，即各小組交換工作臺(tái)，進(jìn)行互檢。學(xué)生互檢完成之后，就回到自己的工作臺(tái)上完成評(píng)價(jià)單的填寫(xiě)，并整理各種成果清單，并上傳到課程網(wǎng)站，教師將給予評(píng)價(jià)。第二部分是教師總結(jié)，主要總結(jié)本次課的重點(diǎn)、難點(diǎn)以及學(xué)生在完成任務(wù)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。

3.6拓展練習(xí)

以YL-335B自動(dòng)生產(chǎn)線的全線運(yùn)行動(dòng)畫(huà)為切入點(diǎn)，引出拓展的問(wèn)題，加工站在全線運(yùn)行時(shí)，程序如何編寫(xiě)，和其它工作站是如何通信的？要求學(xué)生課后認(rèn)真完成拓展任務(wù)并將成果上傳至課程網(wǎng)站。

課后學(xué)生將登錄教學(xué)管理系統(tǒng)領(lǐng)取下次課的學(xué)習(xí)任務(wù)書(shū)。

4教學(xué)反思

（1）教學(xué)方法的使用：在教學(xué)過(guò)程中采用了以任務(wù)驅(qū)動(dòng)為主體的適合高職學(xué)生的形式多樣的教學(xué)方法。廣泛使用討論法、引導(dǎo)問(wèn)題法、實(shí)操法等多種教學(xué)方法，突出學(xué)生的主體地位，重視對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，加強(qiáng)創(chuàng)新能力調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

（2）運(yùn)用信息化手段：充分利用多媒體課件、網(wǎng)絡(luò)資源、課程網(wǎng)站、微課、動(dòng)畫(huà)視頻等現(xiàn)代化的教學(xué)手段提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

5結(jié)束語(yǔ)

信息化進(jìn)入職業(yè)教育領(lǐng)域?qū)μ剿骱桶l(fā)展現(xiàn)代教育思想、提高教育技術(shù)水平、改善實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)境、優(yōu)化教學(xué)過(guò)程、培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的人才產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響[4]。在信息化環(huán)境下，如何將信息技術(shù)有效地與傳統(tǒng)教育實(shí)踐融合，這需要教師在教學(xué)工作中不斷地反思和嘗試。

參考文獻(xiàn)

[1]蔣琪.信息化課堂教學(xué)設(shè)計(jì)目標(biāo)分析[J].電子制作，2013（23）：119

[2]羅輝、陳松濤、安川林.信息化課堂教學(xué)存在的問(wèn)題及對(duì)策[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2007，21（6）：119

[3]宋云艷、張?chǎng)?自動(dòng)生產(chǎn)線安裝與調(diào)試[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012

[4]糜凌飛.職業(yè)教育信息化探索[J].新課程學(xué)習(xí)（上），2013（10）：114-115