“星—三角”降壓啟動PLC控制實訓教學設計的創新與實踐

鄭長山

摘 要： 本文從教學情況與重難點分析，以及從教學策略上采取相應措施，詳細闡述星—三角降壓啟動PLC實訓教學過程設計，在實訓教學過程中運用多種教學方法和手段提高學生學習積極性和學習樂趣，達到良好的學習效果。

關鍵詞： 星—三角 降壓啟動 PLC 實訓教學

引言

星—三角降壓啟動（以下簡稱Y-△PLC）控制的組裝與調試制應用十分廣泛，非常重要。大型電動機的啟動時間為幾秒到幾十秒，在生產過程中，電動機要經常啟動或停止，因此電動機的啟動性能對生產有直接影響。小容量的電動機可以采用直接啟動方式，但當電動機容量較大時，啟動時產生的啟動電流為額定電流的4至7倍，這么大的啟動電流將帶來下述不良后果[1]。

（1）啟動電流過大使電壓損失過大，啟動轉矩不夠，導致電動機根本無法啟動；（2）使電動機繞組發熱，絕緣老化，從而縮短電動機的使用壽命；（3）造成過電流保護裝置誤動作、跳閘；（4）使電網電壓產生波動，進而形成影響連接在電網上的其他設備的正常運行[1]。因此采用降壓啟動的方法限制啟動電流，Y-△是降壓啟動的一種。

所以Y-△PLC控制的組裝與調試的實訓教學就顯得非常重要，并且很多人認為該實訓教學困難，學生學習效果不夠理想，為此筆者就實訓教學設計進行了如下創新與實踐。

1.對教學情況與重難點進行分析

（1）教學情況

高職學生特點：學習積極性不高；自主學習能力弱；好奇心強、樂于動手；理論知識轉化為實踐應用的能力較弱。

實訓達到的知識和能力目標是：掌握Y-△PLC控制基本原理；能夠手工繪制Y-△PLC控制基本原理圖；熟悉Y-△PLC控制硬件構成；掌握Y-△PLC控制電路組裝；掌握PLC定時器指令；掌握Y-△PLC控制程序編制及調試；掌握Y-△控制電路的聯機運行調試；掌握Y-△PLC控制電路故障檢修，最終培養學生創新意識、解決問題的能力及良好的職業綜合能力。

（2）重難點分析

理解Y-△PLC控制電路的基本原理（重點）；

手工繪制Y-△PLC控制基本原理圖（重點）；

應用PLC定時器指令（重點）；

Y-△PLC控制電路組裝（重點）；

Y-△PLC控制電路的程序編寫與調試（重點）；

Y-△PLC控制電路的組裝（難點）；

Y-△PLC聯機運行調試（難點）；

Y-△PLC控制電路的故障檢修（難點）。

2.采用的教學策略

根據以上教學情況與重難點分析，教學策略要體現“做中教，做中學”的教學特色，具體教學策略如下：

重難點采用項目教學法、PPT講解及教師實訓前準備的星—三角降壓啟動控制組裝與調試視頻解決。

采用網上搜索實訓仿真教學系統軟件，通過軟件中仿真動畫解決實訓內容學習興趣不高的問題。

采用小組學習法，通過小組自評、小組互評激發集體榮譽感，解決學生自主能力弱的問題。

采用任務驅動法，使理論與實操深度融合，提高職業技能。

3.星—三角降壓啟動PLC控制實訓教學過程設計（12課時）

（1）課前準備

通過QQ或微信形式通知學生瀏覽精品課程網站，學習Y-△PLC控制原理，利用實訓仿真教學系統軟件，提前預習Y-△PLC控制器件安裝與調試。

（2）工廠Y-△應用視頻引入激發學生的學習熱情

通過網上下載工廠Y-△視頻短片，播放給學生觀看，講述Y-△PLC控制應用的重要性和廣泛性，激發學生的學習熱情。

（3）創設Y-△實訓項目應用情境

為給學生直觀感性的認識，提高學習興趣，可以創設以下實例情境。

教師演示電動機Y-△PLC控制的動作過程，當按下啟動按鈕SB1后，KM1和KM2的主觸點動作，電機M星形降壓啟動，看到電機低速旋轉。電機M星形運行10秒后，星形接觸器KM2的主觸點斷開，三角形接觸器KM3主觸點接通，電機M以三角形連接全壓運行，看到電機快速旋轉。當按下停止按鈕SB2后，看到電機M停止轉動。假如電機過載，熱繼電器觸點FR動作后，電機M因過載保護而停止，報警燈亮。

將學生分成兩人一個學習小組，請每組演示體驗，調動學生的積極性和能動性。教師告訴學生，他們通過12節課的學習，也可以完成該實驗的硬件連接及軟件編程，看到同樣的電機運行效果。短時間里就能體會成功的喜悅。這種做法既給學生下達了實訓任務，驅動學生思考該如何完成這樣一個Y-△PLC控制電路，應用啟發式教學法和案例教學法。

（4）項目實施過程

步驟1：講解Y-△PLC控制電路的基本原理。

教師結合電動機Y-△PLC的演示運行過程，通過PPT中Y-△PLC動畫講解原理，學生理解Y-△PLC控制電路的基本原理，更使學生產生興趣，即理論聯系實際。

步驟2：繪制Y-△PLC控制電路原理圖。

把標準圖發給他們，讓每個組通過直尺繪制原理圖，標準圖見圖1。先小組內部互相糾錯，然后再小組之間糾錯，老師檢查并做記錄，作為實訓平時成績。

步驟3：Y-△PLC控制電路的組裝。

引導學生根據原理圖及課前準備設計硬件構成，每個組輪流搶答講述。

進行Y-△PLC控制電路的組裝之前，老師播放Y-△PLC控制電路的組裝視頻，然后要求學生根據原理圖接線完成小組組內自查、小組間互查，老師最后檢查，給出每個組的組裝成績作為平時成績。組裝結果如圖2所示。

步驟4：Y-△PLC控制電路的程序編制。

進行相關知識學習，如PLC定時器指令學習。通過點亮燈的例子講解定時器指令。

根據項目要求和地址編寫程序。老師通過邊講邊操作，使學生更容易掌握指令應用與編程方法。Y-△PLC控制程序如圖3所示。

教師將地址更改，定時更改，引導學生編寫程序，編完的小組自評，然后小組間互評，老師最后檢查。

步驟5：Y-△PLC控制電路的程序調試。

邊講邊操作，使學生更容易掌握調試程序的方法。

在斷電的情況下，將PLC的輸入部分正確連接，將輸出不連接控制對象。通電后，通過按鈕給PLC輸入信號，通過PLC輸出端子指示燈和程序監控調試程序。如果滿足項目要求，程序調試成功，不滿足，檢查原因，繼續調試，直到達到要求。

學生模仿老師操作，在斷電的情況下將PLC的輸入部分正確連接，將輸出不連接控制對象。送電前，小組自查，小組間互查，老師檢查，再程序調試。

步驟6：Y-△PLC控制電路的聯機運行調試。以下內容教師邊講邊操作：必須在斷電情況下，教師將PLC輸出連到控制對象，確保連線正確，通電進行聯機調試，當按下啟動按鈕SB1后，看到電機低速旋轉，電機M星形降壓啟動。10秒后，看到電機快速旋轉。電機M以三角形連接作全壓運行。當按下停止按鈕SB2后，看到電機M停止轉動。假如電機過載，熱繼電器觸點FR動作后，電機M因過載保護而停止，報警燈亮。

如果達到上述要求，聯機調試成功，不滿足，檢查原因，繼續聯機調試，直到滿足要求為止。

學生模仿老師聯機調試。送電前，小組自查，小組間互查，老師檢查，然后聯機調試。

步驟7：Y-△PLC控制電路故障檢修。

將故障現象、故障原因及排除方法列表格向學生引導性講解。

教師講解“排故六步法”。具體如下：

第一步：觀察故障現象，通過“望、聞、問、切”了解故障前的操作情況和故障發生后的異常現象，以便根據故障現象判斷故障發生的可能部位，進而進一步查找。第二步：判斷故障范圍。第三步：并查找故障點。第四步：排除故障。第五步：通電運行。第六步：做好維修記錄，以備日后維修參考[2]。

步驟8：教師點評與評定成績。

根據小組自評、小組間互評、教師檢查及根據項目完成情況、合作情況、過程記錄情況進行點評。按照考勤、平時成績、實訓日記、實訓報告做一份評分表格，最終教師給出小組成績，每個小組排名。每位學生為了本組集體榮譽，為此更積極努力，增強學習效果。

步驟9：項目拓展。

將本項目學到的單臺電機控制拓展到多臺電機控制，如三級傳送帶Y-△PLC控制，四級運煤傳送帶PLC控制。

此外，還可將本項目中學到的定時器知識拓展到交通燈PLC控制。

4.結語

本實訓教學采用小組學習法和任務驅動法，提高學生學習積極性和主動性，讓學生由“要我學”逐漸轉變為“我要學”。工程視頻引入，使學生身臨奇境。按照工程思維步驟完成，更接近企業實踐。在項目實施過程中突出“做中教，做中學”的教學方法，使學生在操作中獲得成就感，體驗學習樂趣。因此，該實訓設計達到了良好的效果。

參考文獻：

[1]李海波.徐瑾瑜.PLC應用技術項目化教程（S7-200）.北京：機械工業出版社，2012.8.

[2]周忠.彭小平.電氣控制與PLC應用技術（西門子PLC）（理實一體化項目教程）.機械工業出版社，2013.7.

[3]施利春.李偉.PLC操作實訓（西門子）.北京：機械工業出版，2007.8.

[4]潘益玲，陶影.談《PLC控制系統組裝與調試》課程教學改革.湖州職業技術學院學報，2009（3）.

[5]賈莉麗.基于項目教學法的PLC課程教學探索.現代教育，2013（8）.

[6]陳燕.PLC實訓教學方法改進及改革創新.考試，2012（19）.

基金項目：江蘇省高等職業院校高級訪問工程師計劃資助項目（2014FG113）