淺談PLC項目課程課例的開發和實施

楊 歡

摘要:隨著項目課程如火如荼的進行,越來越多的教師開始投身于項目課程課例的開發和研究。一個好的項目課程課例,不僅能供大家參考、模仿,而且能讓大家學習優秀教師上課的方法,汲取經驗,提高自己的教學水平。文章以我校《可編程序控制器技術與應用》項目課程中的典型任務“用PLC實現電動機單按鈕啟停控制”為例,介紹了PLC項目課程課例的開發過程和實施步驟。

關鍵詞:PLC項目;課程課例;程序編寫

中圖分類號:G719文獻標識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)35-0239-03

PLC項目課程課例的開發和實施可按以下幾個步驟進行(如圖1所示)。首先確定合適的PLC學習項目,介紹該課例的背景,然后提出完成本項目所應具備的學習目標以及學習的具體任務,重點是教師要對學生所學的知識和技能進行合理有序的組織,這其中還包括:如何創設良好的教學情境,教學資源準備是否充分以及具體的實施步驟和客觀的教學評價等。

一、學習項目確定與課例背景介紹

可編程序控制器技術與應用是一門實用性很強的專業課,教師注重實踐教學環節的學習演練,是掌握可編程序控制器技術的根本。本課程是以三菱FX2N系列PLC為核心,采用“項目導向、任務驅動”的課程模式,來實施和引領課堂教學。在PLC項目課程的實踐中,分別通過項目教學、理實一體、任務驅動、行動導向等多種教學方法,起到了較好的效果,大大提高了學生學習的積極性。

本課例是項目一《三相交流異步電動機的PLC控制》中的任務四《三相交流異步電動機單按鈕啟停控制》。課程的實施是在可編程控制器實驗室進行的,學生通過理論知識的學習與實踐操作一體化的綜合訓練方式,逐步學會三菱可編程序控制器的相關知識和技能,并為后續課程機電一體化設備裝調以及變頻調速等課程打下扎實的基礎。

二、學習目標的設定

完成本任務不僅需要學生學習相關的PLC理論知識和具備相關的操作技能,在教學過程中還應注重如何培養學生的職業能力和職業素質。

1.知識與技能目標:(1)知道什么是時序圖,會畫出單按鈕控制電動機啟停的時序圖;(2)能運用微分脈沖輸出指令(PLS、PLF)、置位/復位指令(SET/RST)進行簡單的編程;(3)會根據控制要求熟練分配PLC輸入/輸出點,并能畫出PLC電路原理圖和安裝接線圖;(4)能利用梯形圖和指令語句兩種方式完成該項目程序的編寫;(5)能獨立完成三相交流異步電動機單按鈕啟停PLC控制的安裝、調試和監控。

2.情感與態度目標:(1)通過該項目課程的學習,努力培養學生分析、解決生產實際問題的能力,提高學生的職業技能和專業素質,提高學生學習的能力,養成良好的思維和學習習慣;(2)積極發展好奇心和求知欲,培養堅持真理、勇于創新、實事求是的科學態度與科學精神,形成科學的價值觀。培養學生的團隊合作精神。

三、學習任務的描述

本課例的學習任務是應用三菱FX2N-48MR PLC來實現三相交流異步電動機單按鈕啟停的控制。在傳統控制系統中通常需要使用一個啟動、一個停止按鈕分別控制電動機的啟動和停止,在PLC的控制系統中這就要占用兩個輸入點,而在PLC系統設計時,設法減少使用的輸入/輸出點數就可以降低控制系統的成本,提高經濟效益。因此本項目是利用PLC技術來實現單按鈕控制電動機的啟停。

四、教學資源的準備

教學資源的準備分為元器件的準備以及電工工具、儀表的準備。

1.元器件準備

2.電工工具:尖嘴鉗、斜口鉗、剝線鉗、螺絲刀(“+”、“-”字)。

3.儀表:MF47型萬用表。

五、學習內容的組織、實施與評價

1.學習內容的組織(如圖2所示)

在學習內容的組織上,始終圍繞以學生為主體進行項目課程知識與技能的整合。首先由教師引領學生對所做的項目進行具體的分析。其次根據控制要求,學生應熟練地進行輸入/輸出點的分配。根據I/O分配表,學生立刻就能畫出PLC的電路原理圖以及接線圖,這是學生在平時的訓練中必須掌握的知識和技能。然后學生根據接線圖認真、細致地完成電路的安裝,并學會用萬用表檢查電路的正確性,至此PLC控制系統的硬件部分已經完成。

下一個環節便是程序的編寫,程序的編寫對于學生而言,難度比較大,因此必須在教師的引領下,將編程所需要用到的細節知識補充完善后,即學習相關的指令后,學生才能獨立的完成程序的編寫。在程序編寫的過程中,學生應熟練地進行梯形圖與指令語句兩種編程方式,應會進行互換。在整個PLC控制系統實現的過程中,要充分調動學生的積極性,讓他們能獨立地進行系統的調試與監控。

最后通過項目實現的最終結果,對學生進行合理的評價,并對所做的項目進行更深入的拓展與提高。

2.教學過程的實施

(1)根據控制要求,學生熟練分配輸入/輸出點(如圖3所示)。

(2)根據I/O分配表,由學生畫出PLC的電路原理圖(如圖4所示)。

(3)根據PLC電路原理圖,合理布局元器件,并繪制PLC接線圖(如圖5所示)。

(4)根據PLC接線圖,安裝、檢測電路,確保正確無誤,如圖6所示,至此硬件部分完成。

(5)下一個環節便是程序的編寫,程序對于學生而言,難度比較大,因此必須在教師的引領下,將編程所需要用到的細節知識補充完善后,即學習相關的指令后,學生才能獨立地完成程序的編寫。

(6)學生完成任務后,必須在教師現場監護下進行通電調試,驗證系統控制功能是否符合要求及完成如下的表格。

(7)對學生所完成的PLC項目進行質量評價,具體評價方式見下表:

在評價內容上,首先應檢查學生是否能獨立完成相應PLC控制系統的安裝、調試與監控。此外,在實踐操作的過程中,檢查學生是否養成了文明、規范操作的好習慣,例如工具是否擺放整齊,而不隨便亂扔等。

在評價方法上,爭對不同的PLC控制項目可分別以不同的角度來衡量學生的學習效果,本項目通過系統安裝、編程操作、運行操作以及安全生成這四個維度,給學生以客觀、公正的打分。

六、課例的亮點

本課例是根據江蘇聯合職業技術學院五年制高職PLC技術的培養目標,并結合五年制高職的教學改革和課程改革,本著基于“項目導向,任務驅動”的課程模式而采取“教、學、做”一體化的原則設計的。

在課程實施的過程中,打破了原有教材的將“基本原理、基本指令、基本應用”的傳統編排方式,而是以項目為載體,學生通過完成任務為主線,通過設計和完成不同的項目任務和實例,來引導學生由實踐到理論再到實踐,將理論和知識融入到每一個實踐操作中。具體的亮點可概括為以下幾個方面:

1.圍繞培養學生獲得知識和技能這條主線來設計該課例的。

2.合理地安排了PLC基礎知識和實踐知識的比例。基礎知識以“必須、夠用”為度,強調專業技術應用能力的訓練,注重實訓的環節。

3.課例實施的過程符合高職學生的學習特點和認知規律。對基本理論和方法的論述容易理解、清晰簡潔,并多用圖和表格來表達相關的信息。強調PLC技術在生產中的應用實例,能引導學生主動地學習。

作者簡介:楊歡(1981- ),男(回族),江蘇常州人,常州劉國鈞高等職業技術學校教師,中學二級教師,研究方向:機電一體化。