浅谈PLC项目课程课例的开发和实施

杨 欢

摘要:随着项目课程如火如荼的进行,越来越多的教师开始投身于项目课程课例的开发和研究。一个好的项目课程课例,不仅能供大家参考、模仿,而且能让大家学习优秀教师上课的方法,汲取经验,提高自己的教学水平。文章以我校《可编程序控制器技术与应用》项目课程中的典型任务“用PLC实现电动机单按钮启停控制”为例,介绍了PLC项目课程课例的开发过程和实施步骤。

关键词:PLC项目;课程课例;程序编写

中图分类号:G719文献标识码:A

文章编号:1674-1145(2009)35-0239-03

PLC项目课程课例的开发和实施可按以下几个步骤进行(如图1所示)。首先确定合适的PLC学习项目,介绍该课例的背景,然后提出完成本项目所应具备的学习目标以及学习的具体任务,重点是教师要对学生所学的知识和技能进行合理有序的组织,这其中还包括:如何创设良好的教学情境,教学资源准备是否充分以及具体的实施步骤和客观的教学评价等。

一、学习项目确定与课例背景介绍

可编程序控制器技术与应用是一门实用性很强的专业课,教师注重实践教学环节的学习演练,是掌握可编程序控制器技术的根本。本课程是以三菱FX2N系列PLC为核心,采用“项目导向、任务驱动”的课程模式,来实施和引领课堂教学。在PLC项目课程的实践中,分别通过项目教学、理实一体、任务驱动、行动导向等多种教学方法,起到了较好的效果,大大提高了学生学习的积极性。

本课例是项目一《三相交流异步电动机的PLC控制》中的任务四《三相交流异步电动机单按钮启停控制》。课程的实施是在可编程控制器实验室进行的,学生通过理论知识的学习与实践操作一体化的综合训练方式,逐步学会三菱可编程序控制器的相关知识和技能,并为后续课程机电一体化设备装调以及变频调速等课程打下扎实的基础。

二、学习目标的设定

完成本任务不仅需要学生学习相关的PLC理论知识和具备相关的操作技能,在教学过程中还应注重如何培养学生的职业能力和职业素质。

1.知识与技能目标:(1)知道什么是时序图,会画出单按钮控制电动机启停的时序图;(2)能运用微分脉冲输出指令(PLS、PLF)、置位/复位指令(SET/RST)进行简单的编程;(3)会根据控制要求熟练分配PLC输入/输出点,并能画出PLC电路原理图和安装接线图;(4)能利用梯形图和指令语句两种方式完成该项目程序的编写;(5)能独立完成三相交流异步电动机单按钮启停PLC控制的安装、调试和监控。

2.情感与态度目标:(1)通过该项目课程的学习,努力培养学生分析、解决生产实际问题的能力,提高学生的职业技能和专业素质,提高学生学习的能力,养成良好的思维和学习习惯;(2)积极发展好奇心和求知欲,培养坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度与科学精神,形成科学的价值观。培养学生的团队合作精神。

三、学习任务的描述

本课例的学习任务是应用三菱FX2N-48MR PLC来实现三相交流异步电动机单按钮启停的控制。在传统控制系统中通常需要使用一个启动、一个停止按钮分别控制电动机的启动和停止,在PLC的控制系统中这就要占用两个输入点,而在PLC系统设计时,设法减少使用的输入/输出点数就可以降低控制系统的成本,提高经济效益。因此本项目是利用PLC技术来实现单按钮控制电动机的启停。

四、教学资源的准备

教学资源的准备分为元器件的准备以及电工工具、仪表的准备。

1.元器件准备

2.电工工具:尖嘴钳、斜口钳、剥线钳、螺丝刀(“+”、“-”字)。

3.仪表:MF47型万用表。

五、学习内容的组织、实施与评价

1.学习内容的组织(如图2所示)

在学习内容的组织上,始终围绕以学生为主体进行项目课程知识与技能的整合。首先由教师引领学生对所做的项目进行具体的分析。其次根据控制要求,学生应熟练地进行输入/输出点的分配。根据I/O分配表,学生立刻就能画出PLC的电路原理图以及接线图,这是学生在平时的训练中必须掌握的知识和技能。然后学生根据接线图认真、细致地完成电路的安装,并学会用万用表检查电路的正确性,至此PLC控制系统的硬件部分已经完成。

下一个环节便是程序的编写,程序的编写对于学生而言,难度比较大,因此必须在教师的引领下,将编程所需要用到的细节知识补充完善后,即学习相关的指令后,学生才能独立的完成程序的编写。在程序编写的过程中,学生应熟练地进行梯形图与指令语句两种编程方式,应会进行互换。在整个PLC控制系统实现的过程中,要充分调动学生的积极性,让他们能独立地进行系统的调试与监控。

最后通过项目实现的最终结果,对学生进行合理的评价,并对所做的项目进行更深入的拓展与提高。

2.教学过程的实施

(1)根据控制要求,学生熟练分配输入/输出点(如图3所示)。

(2)根据I/O分配表,由学生画出PLC的电路原理图(如图4所示)。

(3)根据PLC电路原理图,合理布局元器件,并绘制PLC接线图(如图5所示)。

(4)根据PLC接线图,安装、检测电路,确保正确无误,如图6所示,至此硬件部分完成。

(5)下一个环节便是程序的编写,程序对于学生而言,难度比较大,因此必须在教师的引领下,将编程所需要用到的细节知识补充完善后,即学习相关的指令后,学生才能独立地完成程序的编写。

(6)学生完成任务后,必须在教师现场监护下进行通电调试,验证系统控制功能是否符合要求及完成如下的表格。

(7)对学生所完成的PLC项目进行质量评价,具体评价方式见下表:

在评价内容上,首先应检查学生是否能独立完成相应PLC控制系统的安装、调试与监控。此外,在实践操作的过程中,检查学生是否养成了文明、规范操作的好习惯,例如工具是否摆放整齐,而不随便乱扔等。

在评价方法上,争对不同的PLC控制项目可分别以不同的角度来衡量学生的学习效果,本项目通过系统安装、编程操作、运行操作以及安全生成这四个维度,给学生以客观、公正的打分。

六、课例的亮点

本课例是根据江苏联合职业技术学院五年制高职PLC技术的培养目标,并结合五年制高职的教学改革和课程改革,本着基于“项目导向,任务驱动”的课程模式而采取“教、学、做”一体化的原则设计的。

在课程实施的过程中,打破了原有教材的将“基本原理、基本指令、基本应用”的传统编排方式,而是以项目为载体,学生通过完成任务为主线,通过设计和完成不同的项目任务和实例,来引导学生由实践到理论再到实践,将理论和知识融入到每一个实践操作中。具体的亮点可概括为以下几个方面:

1.围绕培养学生获得知识和技能这条主线来设计该课例的。

2.合理地安排了PLC基础知识和实践知识的比例。基础知识以“必须、够用”为度,强调专业技术应用能力的训练,注重实训的环节。

3.课例实施的过程符合高职学生的学习特点和认知规律。对基本理论和方法的论述容易理解、清晰简洁,并多用图和表格来表达相关的信息。强调PLC技术在生产中的应用实例,能引导学生主动地学习。

作者简介:杨欢(1981- ),男(回族),江苏常州人,常州刘国钧高等职业技术学校教师,中学二级教师,研究方向:机电一体化。