實訓教學法在實踐中的運用

　　摘 要：實訓教學是一種有效培養學生職業素質和職業能力的教學模式。隨著可編程控制器PLC控制技術的廣泛應用，當前“維修電工”的含義已不僅僅是傳統上的操作和維修了，傳統的電力拖動控制線路逐漸被PLC程序所替代。本文通過對傳統雙速電動機拖動控制線路的PLC改造來說明其實訓教學的方法、步驟及其注意事項。
　　關鍵詞：實訓教學；可編程控制器；職業能力
　　
　　培養學生掌握一定的專業操作技能，使學生具有較強的實踐操作能力和一定的創新能力、創業能力；特別是重點培養學生解決生產企業中實際問題的能力，是各類職業技術教育的一項重要任務。當前，實用型技術人才有著較為廣闊的市場需求，目前“維修電工”的含義已不僅僅是傳統上的操作和維修了，職業學校維修電工專業必須要在專業內容的設置方面充實新的知識和內容。為此，我校很早就在維修電工專業中充實了可編程控制器PLC與變頻器應用的實訓教學。我作為一名職業技術學校電氣技術專業的實習指導教師，經過多年教學實踐，談談實訓教學中用可編程控制器PLC在改造拖動控制線路的實訓步驟及注意事項。下面，以三菱FX2N-48MR型PLC改造雙速電動機拖動控制線路為例，其拖動電路圖如圖1所示。
　　一、認真閱讀和理解題目要求
　　引導學生根據拖動系統需完成的控制任務，對被控對象的
　　控制過程、控制要求、規律和特性進行詳細分析。它直接影響到后面PLC梯形圖的設計。拖動圖1的控制過程與控制要求如下。
　?。?）低速運轉：合上電源開關QS，按下低速啟動按鈕SB2，接觸器KM1線圈獲電吸合，KM1主觸頭閉合，雙速電動機接成Δ形進行低速啟動并運轉。
　?。?）低速啟動、高速運轉：若先按下高速啟動按鈕SB3，繼電器KA，KT線圈同時獲電，使接觸器KM1線圈獲電吸合，雙速電動機Δ形先低速啟動。當時間繼電器延時時間到，斷接觸器KM1線圈的電，接觸器KM3，KM2線圈獲電吸合，雙速電動機由Δ形切換為YY接法，電機由低速啟動狀態自動過渡到高速并運轉，同時繼電器KA，KT線圈同時失電。
　　（3）停止與過載保護：不管電機處于什么運行狀態，只要按下停止按鈕SB1或熱繼電器FR的常閉觸頭動作，各電器的線圈均失電，電機慣性停車。
　?。?）順控問題：由圖1可知，接觸器KM3，KM2之間存在順控，即電機由低速切換到高速的過程中，是接觸器KM1線圈先斷電釋放，KM3線圈獲電吸合后，KM2線圈才會獲電吸合，目的是延長KM2線圈的獲電時間，避免在切換過程中，KM1主觸頭釋放其電弧還未完全熄滅時，而KM2線圈的又獲電吸合，造成主回路電源三相短路的事故發生。
　?。?）聯鎖問題：由圖1的主回路可知，高低速之間要聯鎖，故接觸器KM1線圈回路串有KM2，KM3的輔助常閉觸頭，KM3線圈回路串有KM1的輔助常閉觸頭，以起到聯鎖的目的。高速運行中，若誤按低、高速啟動按鈕SB2，SB3，電路應不能返回低速狀態。
　　二、根據圖1，進行PLC控制I/O口（輸入/輸出）元件地址的分配，并設計PLC控制I/O口（輸入/輸出）的接線圖
　　這里需要注意以下幾點：①拖動圖中的時間繼電器、中間繼電器在PLC改造時應用PLC內部的軟邏輯定時器T和輔助繼電器M來代替。②所設計的PLC控制I/O口接線圖要滿足電氣控制線路的要求和保護的要求，并力求使控制線路簡單、合理、正確、和安全。③對重要的控制環節，如互鎖、順控、熱繼電器過載保護等，除了在梯形圖程序中體現外，還必須在PLC的外電路用硬接線的方式加以控制和實現，見圖2所示。
　　 三、設計PLC梯形圖程序、列指令表
　　編寫程序是整個程序設計工作的核心部分，通常采用經驗設計方法，即根據雙速電動機拖動控制線路的控制要求，用PLC梯形圖一步步實現。具體步驟如下：
　　 （1）用PLC實現電機低速運轉：按下啟動按鈕SB2，PLC輸入繼電器X2線圈接通，X2常開觸點閉合，使Y1線圈接通并自鎖，接觸器KM1線圈獲電吸合，KM1主觸頭閉合，雙速電動機M定子繞組接成Δ形進行低速啟動并運轉。
　?。?）用PLC實現低速啟動、高速運轉：若先按下啟動按鈕SB3，PLC輸入繼電器X3線圈接通，X3常開觸點閉合，使M0輔助繼電器線圈接通并自鎖，并使Y1，T0線圈接通，接觸器KM1線圈獲電吸合，KM1主觸頭閉合，雙速電動機M定子繞組接成Δ形進行低速啟動。當PLC內部時間繼電器T0延時時間到，使Y1線圈復位，Y3，Y2線圈接通并自鎖，接觸器KM1線圈斷電，接觸器KM3，KM2線圈獲電吸合，雙速電動機M定子繞組由Δ形接法切換為YY接法，電機由低速啟動自動過渡到高速并運轉。
　?。?）實現停車與過載保護。不管電機處于什么狀態，只要按下停止按鈕SB1或電機過載熱繼電器FR的常開觸頭動作，PLC輸入繼電器X1或X0線圈接通，X1或X0常閉觸點斷開，各內部繼電器電器的線圈均失電，使各接觸器線圈均斷電，電機慣性停車。
　?。?）實現順控與聯鎖。按拖動控制要求在梯形圖中加入輸出繼電器Y3與Y2的順控，輸出繼電器Y1與Y3，Y2間加入聯鎖。
　?。?）整理分析梯形圖。通過一步步設計逐步滿足要求后，再仔細分析梯形圖有無不足，如Y3，Y2線圈接通并自鎖后，T0線圈能否失電。通過分析修改來達到拖動控制線路的所有要求為止，最后整理梯形圖，使其具有較強的可讀性。改造后的梯形圖見圖3所示，其指令表也可利用PLC編程軟件由梯形圖自動轉換得來。
　　在教學中，還可引導學生用不同的方法設計梯形圖，以提高學生學習興趣和開拓學生的思路。如可用置位、復位指令、步進指令或功能指令中的傳送指令進行編程。
　　四、電路的安裝接線
　　電路的安裝接線要注意以下幾點：①首先確定PLC、交流接觸器位置，然后逐步確定其他電器。元器件安裝要先對角固定，不能一次擰緊，待螺釘上齊后再逐個擰緊。②PLC單元與其他電器元件之間要留100 mm以上間隙，以避免電磁干擾和提供足夠的通風空間，保證PLC正常的工作溫度。③按電路圖的要求確定走線方向，布線應橫平豎直，變換走向時應垂直。各種類型的電源線、控制線、輸入線、輸出線都應各自分開。輸入線與電源線盡量不要平行敷設。如必須交錯，應做成90°的交叉。④同一平面的導線應高低或前后一致，不能交叉。非交叉不可時，該根導線應在接線子引出時，就水平架空跨越，但必須走線合理。⑤接線不能松動、壓絕緣層，露出銅芯不能過長，導線中間不能有接頭，不得損傷導線絕緣及線芯。⑥PLC最好使用專用接地線。如果沒有專用接地線，PLC和其他設備也應采用公共接地，決不允許與其他設備串聯接地。
　　五、線路檢查，PLC程序輸入與調試運轉
　　檢查有無漏接、錯接及導線壓接是否牢固，再檢查主、控制回路有無短路、斷路現象，然后檢查主、控制回路有無開路或短路現象。利用PLC的編程軟件或專用手持式編程器，將設計好的PLC梯形圖程序輸入到電腦中再傳輸到PLC中，進行編輯檢查和調試。調試時先只帶上接觸器線圈進行調試，正常后再接上雙速電動機。在調試中可結合學生中出現的故障或人為設置的故障進行故障分析、檢測示范教學與排故實訓，通過實訓，不斷提高學生實際操作能力和解決問題的能力。
　　六、考核與小結
　　每次實訓結果都要進行的評分與小結。有時實訓過程中出的普遍不良工藝現象，教師可靈活機動地改變評分標準，以不挫傷學生學習的積極性為佳。
　　以上是本人對可編程控制器PLC改造拖動控制線路實訓教學的一些認識。只要我們從教學實踐出發，以市場需求和導向為根本立足點，合理安排好教學內容，注重學生學習興趣和學生獨立操作技能的培養，我們的職業技術教育就能在激烈的市場競爭中求得發展，煥發出勃勃的生機與活力。
　?。ㄐ陆畽C電職業技術學院）