“可编程序控制器原理与应用”的教学策略与实践*

刘桂兰

(娄底职业技术学院 机电工程系,湖南 娄底 417000)

“可编程序控制器原理与应用”的教学策略与实践*

刘桂兰

(娄底职业技术学院 机电工程系,湖南 娄底 417000)

可编程控制技术原理与应用是一门实践性和实用性很强的课程,为了提高该课程教学质量的提高,除了选择好的教材之外,还要综合考虑实训内容,设计考核方式,对提高教学和提高学生的动手实践能力有很好的帮助作用.不是单一的理论和卷面成绩来衡量.

PLC;教学;实践

引言

“可编程控制技术原理与应用”是电气自动化专业中的一门专业性、实践性很强的课程.且 PLC技术是目前三大控制技术支柱之一,它综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术的一种新型的、通用的自动控制装置.在工业自动化、机电一体化、传统产业技术改造等方面的应用越来越广.因此开设此课程具有很大的实用性.在教学中,我们把学以致用、理论联系实际的思想渗透到教学中,以强调实践教学和控制技术的综合应用为重点构造新的教学手段,取得较好的教学效果.

1 教材的建设与课程设置

(1)选好合理的教材

职业院校的教材建设不同于普通教育,在教材建设上必须按照职业岗位及职业岗位群的需要,以综合职业能力的培养为中心,强调实践性、职业性和面向就业的特点,符合人的认识规律和教学规律,同时,要使教师在教学过程中使用方便,并有利于学生的学习,使学生在阅读时容易理解,容易吸收,从而为高职教学模式的改革提供支持.PLC课程的目的是培养学生成为在电气控制技术方面具有基本分析能力与解决问题能力的技术人才.由于 PLC来源于日本、美国、西欧三大流派,其硬件产品种类很多和软件设计指令都有所不同.不可能每个系列的 PLC都面面俱到的教学,因此合理选用教材是首要考虑的问题.日本三菱或欧姆龙的内容容易理解和掌握,而德国西门子技术具有很大的市场的潜力并且在一些大企业广泛应用.加之 PLC各类产品技术处于开放阶段,我们可以选用其中任一版本 (当然要与实验条件配套)进行教学,并且在最后一章简单介绍另一系列 PLC技术,附录中介绍配套的实验柜使用说明,如果没有相关内容的教材,可以适当的自编校本教材,让实验内容充入教学之中.教师自编校本教材以自身的教学经验和教学成果为依据,编制适合自己特定教学对象的教学讲义.

(2)教学内容的安排

在以往的教学中,注重理论轻能力,往往是一言堂,使学生的知识能力结构不符合社会的需要.因此理论与实际相结合,突出应用能力的培养,理论教学与实践应按 1:1布置.该课程的基本要求是了解硬件结构、工作原理的基础上,配合实验与实训,使学生初步具有硬件现场安装和软件编程调试及简单设计能力.为达到教学要求,要设置如下教学内容:

实验内容安排 (内容安排要与教学步调一致,要由易到难):

1)认识 PLC实物,了解型号,接口,应用演示 (1h)

2)拆装一台 PLC,并学会接电源和接外设 (并做一个具体实验,程序老师给定)(2h)

3)基本指令的练习 (学会使用编程器)(2h)

4)霓虹灯控制程序的调试 (学会使用编程软件);(2h)

5)异步电动机的点动、连续、星 /三换接启动控制 (用PLC实现)(2h)

6)LED数码显示控制 (功能指令的应用)(2h)

7)PLC选型,模块的配置 (2h)

8)以机械手为例子,学会软件编程 (学会软件设计步骤)(4h)

9)十字路口交通灯控制 (综合应用)(4h)

10)以抢答器的设计为例子,学会软件编程并接线调试(课程设计)(8h)

对每一次的实验内容为设置合理,因为每次只有两节课或四节课,如果设置不好,做不完或没事做,会影响教学进程和效果,所以要合理安排其步骤,并作出实验要求.

以星 /三角启动为例:

1)实验目的:学会利用 PLC控制电机星 /三角启动的方法.

2)实验设备:S7—300 PLC,装有 STEP7编程软件的编程电脑,开关量输入电路板,输出控制电路实验板,通信电缆,三相异步电动机.

3)实验内容及步骤:a.根据已给定的三相异步电动机星 /三角启动的电气原理电路图 (如下),进行 I/O分配并设计 PLC梯形图.b.将设计好的 PLC程序输入计算机进行调试,检查无误后,下载到 PLC中.c.按照原理图连接主电路,认真检查线是否正确,经实验工作人员确认后方可通电.d.根据实验要求,按启动按钮 SB1,观察星 /三角启动过程和运行情况.e.按停止按钮,电动机停转.

4)实验要求:了解原理并掌握所用的指令和系统设计的内容和步骤,写实验报告,在报告中应写出设计方法、步骤和观察结果,写出心得.

一些对 PLC要求较高的专业可另加二周的实习实训:

实训内容包括课题方案设计、安装调试、技术说明书编写三部分.

实习实训的主要任务:

1)加强、巩固、深化、扩展所学课程的理论知识.

2)培养有能力进行 PLC硬件安装、调试、软件编程及设计.

3)正确运用仪器排故障的能力.

4)编写技术说明书的能力.

5)语言 (答辩)表达能力.

2 课程教学的改革与实践

在教学内容组织上,我注重先修课程 (如微机原理与应用,电气控制,检测技术与传感器)在课程中的融会贯通,我们采用循序渐进的方式,从硬件故障到软件故障,由局部到整体,由易及难逐步建立起实践的思路和方法.达到分析问题和解决问题的能力.

具体实践思路:

(1)强调理论联系实际,课程教学进程和实验实训项目交替进行,着重培养学生的编程、现场安装调试和设计的能力.

(2)充分利用多媒体课件进行课堂教学和模拟 PLC现场及实物,特别是有许多实验室没有的装置,只能在课件中演示.在实训中,要求设备与现场尽量一致.

(3)在教学过程中我们在打好理论教学的基础上,特别加强实践教学环节,让每人都有动手的机会.

(4)将现场教学内容安排在现场进行,加强现场的管理与教学效果.

(5)典型实例可先在实验室中实践证明,再在课堂教学中讲解,或者在实验室中开课边讲边验证完成,并且提出基本实训技能要求;

(6)聘请校外行业专家来校介绍经验,带些产品现场安装演习.对我校的实训内容实训项目进行指导;

(7)安排时间参观企业 PLC控制设备的安装或改装过程.

3 考核评价实行方法

由于 PLC的实践教学要求很高,考核应包括实验考核和理论考核,实验考核与理论考核比例应为 1:1;理论考核以期中期末考试、平时作业和到课率为主 (占总成绩的50%).

实验考核主要包括基本操作技能、实训纪律和表现、实训总结报告 (占总成绩的 50%).

(1)实训考核细节

1)实训纪律和表现占 25%,纪律不严明,容易损坏实验设备,造成不必要的后果,无故旷课超 10学时,取消成绩评定资格,无故旷课在 10小时以内或累计病事假超过去 10学时,不得评为“良好”及以上.有迟到现象的一律不得评为“优秀”.

2)实训总结报告占 15%,格式要正确规范,实验结果要分析正确,实验体会要深刻,故障分析要正确全面.

3)操作技能占 60%,主要考核学生基本操作技能的掌握水平,软件编程调试能力和硬件安装、调试、维护能力.

考核需注意到:

实训考核要注重过程,可采用口试和平时考查的形式分步考核.每次需安排具体实验内容且明确实验目的,根据实验内容确定各考核内容的权重,制订实验中日常考核标准,具体考核主要包括硬件接线方面和软件编程方面的操作和一些故障如何排除.

(2)理论考核细节

1)平时练习占 15%

2)讨论课的回答情况和课堂表现占 25%

3)期中期末考试占 60%

理论考核主要包括基本理论知识;硬件设计包括主机、外设等各种设备的选取、接口的配置及各种参数的设置;软件方面主要考核的是各种指令的含义、软件编程能力及PLC网络知识.

4 课程实践中亟待解决的问题与规划

(1)存在的问题:实验实训设备的种类单一,多媒体课件和网络教学应用不成熟,实验内容多而杂,没有去系统整理.

(2)规划:

1)完善教学目的和课程内容体系的结构,进一步完善实践教学法方法

2)逐步完善上网精品课程资源,达到资源共享

3)进一步建设实验室,提供技术平台

4)参与校外实习,充分利用企业实训条件,建立与相关企业友好的合作关系

5)与同行多多讨论,开发更好的校本教材.

结束语:通过十来年的教学摸索,采用循序渐进的教学过程,对所有学生采用实践教学模式和严格的平时考核,综合实训内容(不同的学生实训内容可以适当调整),每次教学都有教学的目的和要求,让学生带着目的和任务学,学后总结.并开设科技小组,提高学生的学习兴趣;采用一帮一的活动,用好学生带动基础差的学生,以提高整体水平;每期都进行一次技能比赛,促进学习氛围.由于这门课的实训条件我校投资大,学生的实践有平台,PLC教学进行得有声有色.

[1]汪志锋 1可编程序控制器原理与应用[M]1西安:西安电子科技大学出版社,20041

[2]廖常初 1S7—300/400 PLC应用技术 [M]1北京:机械工业出版社,20041

[3]张万忠 1可编程序控制器应用技术[M]1北京:化学工业出版社,20021

[4]王炳实 1机床电气控制[M]1北京:机械工业出版社,20041

[5]耿文学 1可编程序控制器应用技术手册[M]1上海:科学技术文献出版社,19961

[6]王子文 1PLC技术及应用项目教程[M]1北京:北京科学技术出版社,20101

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2011-03-21