实训教学法在实践中的运用

　　摘 要：实训教学是一种有效培养学生职业素质和职业能力的教学模式。随着可编程控制器PLC控制技术的广泛应用，当前“维修电工”的含义已不仅仅是传统上的操作和维修了，传统的电力拖动控制线路逐渐被PLC程序所替代。本文通过对传统双速电动机拖动控制线路的PLC改造来说明其实训教学的方法、步骤及其注意事项。
　　关键词：实训教学；可编程控制器；职业能力
　　
　　培养学生掌握一定的专业操作技能，使学生具有较强的实践操作能力和一定的创新能力、创业能力；特别是重点培养学生解决生产企业中实际问题的能力，是各类职业技术教育的一项重要任务。当前，实用型技术人才有着较为广阔的市场需求，目前“维修电工”的含义已不仅仅是传统上的操作和维修了，职业学校维修电工专业必须要在专业内容的设置方面充实新的知识和内容。为此，我校很早就在维修电工专业中充实了可编程控制器PLC与变频器应用的实训教学。我作为一名职业技术学校电气技术专业的实习指导教师，经过多年教学实践，谈谈实训教学中用可编程控制器PLC在改造拖动控制线路的实训步骤及注意事项。下面，以三菱FX2N-48MR型PLC改造双速电动机拖动控制线路为例，其拖动电路图如图1所示。
　　一、认真阅读和理解题目要求
　　引导学生根据拖动系统需完成的控制任务，对被控对象的
　　控制过程、控制要求、规律和特性进行详细分析。它直接影响到后面PLC梯形图的设计。拖动图1的控制过程与控制要求如下。
　　（1）低速运转：合上电源开关QS，按下低速启动按钮SB2，接触器KM1线圈获电吸合，KM1主触头闭合，双速电动机接成Δ形进行低速启动并运转。
　　（2）低速启动、高速运转：若先按下高速启动按钮SB3，继电器KA，KT线圈同时获电，使接触器KM1线圈获电吸合，双速电动机Δ形先低速启动。当时间继电器延时时间到，断接触器KM1线圈的电，接触器KM3，KM2线圈获电吸合，双速电动机由Δ形切换为YY接法，电机由低速启动状态自动过渡到高速并运转，同时继电器KA，KT线圈同时失电。
　　（3）停止与过载保护：不管电机处于什么运行状态，只要按下停止按钮SB1或热继电器FR的常闭触头动作，各电器的线圈均失电，电机惯性停车。
　　（4）顺控问题：由图1可知，接触器KM3，KM2之间存在顺控，即电机由低速切换到高速的过程中，是接触器KM1线圈先断电释放，KM3线圈获电吸合后，KM2线圈才会获电吸合，目的是延长KM2线圈的获电时间，避免在切换过程中，KM1主触头释放其电弧还未完全熄灭时，而KM2线圈的又获电吸合，造成主回路电源三相短路的事故发生。
　　（5）联锁问题：由图1的主回路可知，高低速之间要联锁，故接触器KM1线圈回路串有KM2，KM3的辅助常闭触头，KM3线圈回路串有KM1的辅助常闭触头，以起到联锁的目的。高速运行中，若误按低、高速启动按钮SB2，SB3，电路应不能返回低速状态。
　　二、根据图1，进行PLC控制I/O口（输入/输出）元件地址的分配，并设计PLC控制I/O口（输入/输出）的接线图
　　这里需要注意以下几点：①拖动图中的时间继电器、中间继电器在PLC改造时应用PLC内部的软逻辑定时器T和辅助继电器M来代替。②所设计的PLC控制I/O口接线图要满足电气控制线路的要求和保护的要求，并力求使控制线路简单、合理、正确、和安全。③对重要的控制环节，如互锁、顺控、热继电器过载保护等，除了在梯形图程序中体现外，还必须在PLC的外电路用硬接线的方式加以控制和实现，见图2所示。
　　 三、设计PLC梯形图程序、列指令表
　　编写程序是整个程序设计工作的核心部分，通常采用经验设计方法，即根据双速电动机拖动控制线路的控制要求，用PLC梯形图一步步实现。具体步骤如下：
　　 （1）用PLC实现电机低速运转：按下启动按钮SB2，PLC输入继电器X2线圈接通，X2常开触点闭合，使Y1线圈接通并自锁，接触器KM1线圈获电吸合，KM1主触头闭合，双速电动机M定子绕组接成Δ形进行低速启动并运转。
　　（2）用PLC实现低速启动、高速运转：若先按下启动按钮SB3，PLC输入继电器X3线圈接通，X3常开触点闭合，使M0辅助继电器线圈接通并自锁，并使Y1，T0线圈接通，接触器KM1线圈获电吸合，KM1主触头闭合，双速电动机M定子绕组接成Δ形进行低速启动。当PLC内部时间继电器T0延时时间到，使Y1线圈复位，Y3，Y2线圈接通并自锁，接触器KM1线圈断电，接触器KM3，KM2线圈获电吸合，双速电动机M定子绕组由Δ形接法切换为YY接法，电机由低速启动自动过渡到高速并运转。
　　（3）实现停车与过载保护。不管电机处于什么状态，只要按下停止按钮SB1或电机过载热继电器FR的常开触头动作，PLC输入继电器X1或X0线圈接通，X1或X0常闭触点断开，各内部继电器电器的线圈均失电，使各接触器线圈均断电，电机惯性停车。
　　（4）实现顺控与联锁。按拖动控制要求在梯形图中加入输出继电器Y3与Y2的顺控，输出继电器Y1与Y3，Y2间加入联锁。
　　（5）整理分析梯形图。通过一步步设计逐步满足要求后，再仔细分析梯形图有无不足，如Y3，Y2线圈接通并自锁后，T0线圈能否失电。通过分析修改来达到拖动控制线路的所有要求为止，最后整理梯形图，使其具有较强的可读性。改造后的梯形图见图3所示，其指令表也可利用PLC编程软件由梯形图自动转换得来。
　　在教学中，还可引导学生用不同的方法设计梯形图，以提高学生学习兴趣和开拓学生的思路。如可用置位、复位指令、步进指令或功能指令中的传送指令进行编程。
　　四、电路的安装接线
　　电路的安装接线要注意以下几点：①首先确定PLC、交流接触器位置，然后逐步确定其他电器。元器件安装要先对角固定，不能一次拧紧，待螺钉上齐后再逐个拧紧。②PLC单元与其他电器元件之间要留100 mm以上间隙，以避免电磁干扰和提供足够的通风空间，保证PLC正常的工作温度。③按电路图的要求确定走线方向，布线应横平竖直，变换走向时应垂直。各种类型的电源线、控制线、输入线、输出线都应各自分开。输入线与电源线尽量不要平行敷设。如必须交错，应做成90°的交叉。④同一平面的导线应高低或前后一致，不能交叉。非交叉不可时，该根导线应在接线子引出时，就水平架空跨越，但必须走线合理。⑤接线不能松动、压绝缘层，露出铜芯不能过长，导线中间不能有接头，不得损伤导线绝缘及线芯。⑥PLC最好使用专用接地线。如果没有专用接地线，PLC和其他设备也应采用公共接地，决不允许与其他设备串联接地。
　　五、线路检查，PLC程序输入与调试运转
　　检查有无漏接、错接及导线压接是否牢固，再检查主、控制回路有无短路、断路现象，然后检查主、控制回路有无开路或短路现象。利用PLC的编程软件或专用手持式编程器，将设计好的PLC梯形图程序输入到电脑中再传输到PLC中，进行编辑检查和调试。调试时先只带上接触器线圈进行调试，正常后再接上双速电动机。在调试中可结合学生中出现的故障或人为设置的故障进行故障分析、检测示范教学与排故实训，通过实训，不断提高学生实际操作能力和解决问题的能力。
　　六、考核与小结
　　每次实训结果都要进行的评分与小结。有时实训过程中出的普遍不良工艺现象，教师可灵活机动地改变评分标准，以不挫伤学生学习的积极性为佳。
　　以上是本人对可编程控制器PLC改造拖动控制线路实训教学的一些认识。只要我们从教学实践出发，以市场需求和导向为根本立足点，合理安排好教学内容，注重学生学习兴趣和学生独立操作技能的培养，我们的职业技术教育就能在激烈的市场竞争中求得发展，焕发出勃勃的生机与活力。
　　（新疆机电职业技术学院）