“PLC應(yīng)用”課程的小型教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)開發(fā)

摘 要：高職高專“PLC應(yīng)用”課程教學(xué)采用企業(yè)開發(fā)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，這類型設(shè)備往往不能切合高職學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容少，功能不強(qiáng)，設(shè)備相對(duì)落后，操作復(fù)雜。結(jié)合高職學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)開發(fā)“PLC應(yīng)用”課程的小型教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，可強(qiáng)化教學(xué)效果，提高學(xué)生實(shí)訓(xùn)效果，為高職學(xué)生開展“PLC應(yīng)用”課程學(xué)習(xí)提供了一種新的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：PLC應(yīng)用；實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目；開發(fā)

“PLC應(yīng)用”課程是高職院校機(jī)電一體化技術(shù)和電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)課程體系中的一門核心課程，為了讓學(xué)生掌握專業(yè)核心知識(shí)，高職院校的教師常采用理實(shí)一體化教學(xué)方法，但基于該課程邏輯性較強(qiáng)，企業(yè)開發(fā)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備內(nèi)容少，功能不強(qiáng)，操作繁雜，且實(shí)訓(xùn)設(shè)備往往不能切合高職院校學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)，教學(xué)效果不能達(dá)到預(yù)期要求，學(xué)生實(shí)訓(xùn)過程不能順利完成。

基于此，鄂爾多斯職業(yè)學(xué)院結(jié)合高職院校學(xué)生實(shí)際情況，開發(fā)了“PLC應(yīng)用”課程的小型教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，有效解決了高職院校開展“PLC應(yīng)用”課程實(shí)訓(xùn)過程難的問題，增強(qiáng)了學(xué)生實(shí)訓(xùn)興趣，提升了教學(xué)效果。

1.開發(fā)調(diào)研

教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)充分考慮到高職高專學(xué)生特點(diǎn)和需求，開發(fā)團(tuán)隊(duì)教師共同設(shè)計(jì)了高職高專“PLC應(yīng)用”課程實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目和設(shè)備改進(jìn)調(diào)查問卷，并分發(fā)給鄂爾多斯職業(yè)學(xué)院、鄂爾多斯生態(tài)環(huán)境職業(yè)學(xué)院等周邊多所職業(yè)院校的機(jī)電一體化技術(shù)、電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)教師和學(xué)生，同時(shí)團(tuán)隊(duì)教師到鄂爾多斯多家企業(yè)邀請(qǐng)專業(yè)技術(shù)骨干填寫調(diào)查問卷，并及時(shí)回收問卷。

2.實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目確定

通過詳細(xì)統(tǒng)計(jì)調(diào)查問卷，團(tuán)隊(duì)教師設(shè)計(jì)了逐步遞進(jìn)的三大類實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，分別為認(rèn)知實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目和綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。

（1）認(rèn)知實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。實(shí)訓(xùn)本項(xiàng)目?jī)?nèi)容包括以下內(nèi)容（以SiemensPLC為例）：PLC基本輸入輸出編程元件，如基本編程元件I、Q、M、C、T、DB等的應(yīng)用；PLC常用編程語言，如梯形圖（LD）、指令表（IL）、功能模塊（FBD）、順序功能流程（SFC）等的編程語言應(yīng)用；PCL基本指令，如LD、LDI、OUT、AND等的應(yīng)用。

（2）基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目要求學(xué)生掌握設(shè)備自鎖互鎖定時(shí)計(jì)數(shù)電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制，掌握外圍電路設(shè)計(jì)和元件的選用，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的基本接線能力。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目如下。

大樓內(nèi)走廊燈多地控制：可實(shí)現(xiàn)走廊東段開燈和關(guān)燈控制、走廊中段開燈和關(guān)燈控制、走廊西段開燈和關(guān)燈控制。電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制：可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)互鎖啟動(dòng)、運(yùn)行、停止控制，電機(jī)正轉(zhuǎn)—運(yùn)行—停車—反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)—運(yùn)行—停車—正轉(zhuǎn)。汽車轉(zhuǎn)彎燈模擬控制：汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)， 駕駛員將開關(guān)扳向左邊，左燈閃亮（亮、滅各1秒）；當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)，駕駛員將開關(guān)扳向右邊，右燈閃亮（亮、滅各1秒）；當(dāng)汽車直行時(shí)，駕駛員應(yīng)將開關(guān)扳向中間，關(guān)左、右燈，若駕駛員忘記關(guān)燈，則過10秒鐘自動(dòng)停止閃亮。

（3）綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。學(xué)生在完成認(rèn)知實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目和基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目后，參加綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目訓(xùn)練，此實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目包括常用傳感器檢測(cè)和基于Wincc組態(tài)控制技術(shù)。項(xiàng)目?jī)?nèi)容包括水箱液位控制、鍋爐溫度PID參數(shù)整定、交通信號(hào)燈控制、四層電梯上下控制和變頻器控制等。

3.實(shí)訓(xùn)設(shè)備硬件安裝，項(xiàng)目編程

設(shè)計(jì)好實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目后，系統(tǒng)開發(fā)團(tuán)隊(duì)根據(jù)項(xiàng)目?jī)?nèi)容設(shè)計(jì)硬件需求點(diǎn)數(shù)并購(gòu)買相應(yīng)的硬件模塊，包括實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目使用的溫度、流量、壓力、液位等傳感器，數(shù)字量輸入SM321和輸出SM322模塊，模擬量輸入SM331和輸出SM332模塊，網(wǎng)絡(luò)通信CP模塊等。被控對(duì)象設(shè)備包括三相電動(dòng)機(jī)、變頻器、信號(hào)燈、不銹鋼瓶、盛水容器等相關(guān)硬件。項(xiàng)目設(shè)備按照項(xiàng)目要求，由硬件開發(fā)教師裝硬件系統(tǒng)。軟件開發(fā)教師按照每個(gè)項(xiàng)目邏輯需求開發(fā)相應(yīng)的梯形圖程序，調(diào)試完成后下載程序到PLC硬件中，完成小型教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的組裝。

4.系統(tǒng)綜合調(diào)試

小型教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)硬件和軟件安裝完成后，便可開展綜合調(diào)試過程，此過程主要分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試，主要包括調(diào)試硬件安裝是否合理到位，模塊功能能否實(shí)現(xiàn)，程序邏輯是否正確，每個(gè)項(xiàng)目是否可順利完成等。每個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目都要按照設(shè)計(jì)完成每個(gè)環(huán)節(jié)測(cè)試，在教學(xué)系統(tǒng)調(diào)試結(jié)束后，開發(fā)團(tuán)隊(duì)教師要評(píng)估系統(tǒng)的安全性、健壯性和穩(wěn)定性，以便進(jìn)一步完成綜合調(diào)試。

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