基于PLC的多功能實訓裝置培養學生綜合能力

王巍皓 張川 鄭克選

1 基于PLC的多功能實訓裝置的構成和工作原理

1.1 基于PLC的多功能實訓裝置的構成

該多功能實訓裝置系統由觸摸屏、交換機、操作員站、工程師站、PLC、運料小車、水箱七個部分構成，可按照功能分為邏輯控制部分、過程控制部分、工業網絡部分三個模塊：

圖1 系統構成

邏輯控制部分可以實現通過PLLC控制運料小車按照編輯好的程序運動;過程控制部分通過PLC來控制水箱液位，可設定液位值或讓液位值保持平衡;工業網絡部分可以實現在觸摸屏上對系統的控制，并構建工業以太網。

1.2 工作原理

邏輯控制部分：模擬運料小車的運行，并通過編程來完成各種工藝要求。包括光電開關、指示燈、操作按鈕、實驗電機和模擬運料小車安裝在一個開放的安裝板上，便于設備安裝和接線教學，也便于進行操作展示。

過程控制部分：水箱通過開閉電磁閥進水，通過變頻器調節水泵電機轉數出水，進行液位控制。所述的變頻器、水泵、手動閥、電磁閥、液位計、水箱和管路安裝在一個白鋼材質的柜體內，柜體內有一個控制箱，上述設備中的變頻器安裝在控制箱內，并配有斷路器和接線端子，柜體內變頻器、電磁閥、液位計的信號線接于端子上，通過電源電纜、數字量信號電纜、模擬量信號電纜與安裝板的接線端子連接，電纜采用航空插頭結構便于安裝板和柜體的分體搬運或擺放。

工業網絡部分：（1）觸摸屏：運料小車和水箱液位的控制可以在計算機上操作，也可以使用觸摸屏可以脫離計算機，裝置可獨立操作，并且可以開發HMI監控畫面組態的實驗教學環節。（2）工業以太網：可通過交換機實現多人編程;構建工業以太網，建立PLC與觸摸屏的ProfiNet通訊，配置工業以太網交換機和ProfiNet網線。

2 學生知識獲取與專業技能培養

2.1 動手能力培養

與傳統的綜合實訓相比，該實訓最大的特色就是讓學生真正動手去做實驗。在做的過程中不拘泥與一種方法，可以根據自己的設計思路，自由發揮。這樣既增加了學習的趣味性，也調動了自主學習的積極性，有利于培養學生的開放性思維。在現有的綜合實訓基礎上，增加系統設計、設備安裝和控制柜配線等動手實踐環節，與現有的實訓項目結合，可構成綜合工程實訓課程。

2.2 專業知識培養

通過靈活的實驗、實訓課程設置，從工程實踐出發，按工藝、控制要求，設計硬件控制系統，編寫程序，然后在實驗設備上搭建系統進行調試，讓學生從工程應用的角度去分析、判斷，提出問題，然后解決問題，全面提高學生的程序設計綜合應用能力和工程實踐能力。此裝置也可進行自動化工程項目實施，進行設備安裝和接線，編寫控制程序，然后對系統進行調試，讓學生從工程應用的角度去分析、判斷，提出問題，然后解決問題，培養學生工程意識，提高學生工程能力和專業知識

2.3 創新能力培養

創新能力是個體應用已有的基礎知識和可以利用的材料，并掌握相關學科前沿知識的基礎上，通過自身的努力，創造性地提出新的發現、發明或改進革新方案的能力，而設計環節最能促進學生思考和發揮想象力，通過此裝置，教師以實訓項目為引導，通過已有的設備和所學的知識，讓學生從工程應用的角度去設計控制系統并實施完成項目，有利于學生創新能力的培養。

2.4 實踐能力培養

對于實訓項目，學生不可能一開始就很好的按照項目的實施過程去執行，這是一個從模仿到設計，再到創新的過程，而這個過程會遇到很多問題，學生可以獨立的分析問題，解決問題，通過實訓，不僅有利于學生分析問題和解決實際能力的提高，也有利于學生創新能力的培養。

經過一系列的實踐與思考，學生可以通過參加相關的競賽來應用和檢驗自己所學的專業知識知識和技能

3 結語

基于PLC的多功能實訓裝置涵蓋了自動化專業所涉及到的自動控制原理、PLC、過程控制、工業網絡等多項知識，采用了開放式、模塊式結構，為學生動手實踐能力、分析問題解決問題的能力等綜合能力的提升提供了很好的開放式實踐平臺。通過基于PLC的多功能實訓裝置， 采用了“教-學-做-創”一體化流程。改變傳統教學中教師為主，學生為輔的教學模式。同時教學項目將會以小班授課，分組教學，針對不同的學生因材施教，以各組高水平的學生為助教，幫助指導其他成員，通過互助的方式，共同進步。這不僅促進了學生專業知識技能方面的提升， 更重要的是鍛煉了學生表達能力、團隊協作能力、創新能力等多方面綜合能力，提高了學生的社會競爭力。

項目基金：由遼寧科技大學大學生創新創業訓練計劃專項經費資助 項目編號：201910146181。

（作者單位：遼寧科技大學電子與信息工程學院）

：AR'>年山東省職業教育教學改革研究項目《基于現代學徒制校企雙主體育人模式下“雙導師”師資隊伍建設機制的研究》;編號：2019700。

（作者單位：1.威海市文登技師學院2.威海市文登區職業中等專業學校）