项目教学法在PLC教学中的应用

2022-09-11

项目教学法是教师和学生通过共同实施一个完整的“项目”工作而进行的教学活动。把项目教学法应用于PLC教学过程的任务就是学生在教师的引导和启发下完成一个以PLC为控制中心的小型控制系统的设计, 安装和调试的过程。随着我院师范院校建设的发展以及教改的深入, 加上硬件环境的不断改善, 我校自控专业的教学计划中专门加入了两周的PLC项目训练。整个过程包括如下方面:选题、书写控制要求、制定控制方案、画出原理图、画控制元件布置图、画接线图、根据设计图作出控制箱、根据调试要求设计并作出模拟调试板、连接控制箱和模拟调试板构成调试环境、编写PLC程序, 模拟调试。下面就各部分作出介绍。

1 选题

选题是项目教学的第一个环节, 选择不当会影响整个教学过程的质量, 太简单同学会失去兴趣和热情, 太复杂学生会失去信心。故我们选择了一批难度适中的项目。比如:机床改造, 机械手, 流水生产线等。

2 写出控制要求、制定控制方案

选题完毕后就要让同学根据控制对象深入的了解控制要求, 并形成一个文件。这一过程是非常重要的, 也是最易忽略的。其因有二, 其一是很多同学把控制问题自己搞明白后认为有图纸和程序就够了;其二是多年来我国搞工程设计在形成资料方面的一个不足之处, 那就是重视图纸而轻视说明文字。这个文件是控制系统设计的依据, 要求同学反复修改, 并形成w o r d电子文档。检查此文档是否通过的标准是让其它课题组的同学读此文档看是否明白。

根据控制要求制定控制方案, 其中包括强电回路方案, 控制部分的方案, 采用的控制部件及各种电气元件的选择方案。若详细一些可定义到P L C的输入/输出定义表。

3 画出原理图

根据控制方案画出电气原理图, 电器原理图是一个控制系统设计的核心图纸, 首先让同学们根据已学的知识并自己找参考资料手工画出原理图。当学生把自己的原理图交给教师看时, 会发现很多问题, 比如电器符号问题, 接线编号问题, 图纸接线和所选器件的端子不符合问题, 比例问题等。逐一纠正修改。当完成这些后许多同学认为画原理图的任务已完成, 此时我们要求同学们上交的是CAD电子版的原理图, 而非手工画的原理图。同学们为了把手工的图纸变成电子版图纸, 不得不使用A U T O C A D画图软件, 以前大家毫无兴趣的画图软件突然变成了互相交流的热点问题, 平时在宿舍基本上用来上网和打游戏的电脑突然变成了真正的学习工具。当把一张电子版的原理图完成并打印出后, 大多数同学都有一点小成就感。

4 画控制元件布置图

原理图中的一些传感元件和测量元件布置在设备上或现场, 而主要的控制元件 (比如PLC) 和电器设备都集中在控制箱和配电柜中, 对于大型的控制系统一般由于系统庞大, 设备众多, 专门设置有控制室和配电室, 而我们选择的项目相对较小, 故配电元件和控制元器件就放置在同一个箱体里, 这样以来我们要求学生根据原理图, 把原理图中除传感元件以外的部件按强电和弱电分开的原则布置在一块底板上。同学们又开始制图, 当学生把图纸画完毕交给老师时, 问题百出, 元件位置不合理, 最大的问题是没有标尺寸, 也没有所选元件的型号, 此时我们要求同学在图中要按照元件的比例画图, 同学们不得不翻阅电器元器件样本逐一选择型号并按尺寸比例把元件布置在底板上。当完成电子版的元件布置图纸后, 许多同学感受是:一个电器元件布置图还要查这么多资料。

5 画接线图

接线图是根据电器原理图和具体的电器元件布置及接线端子情况画出供接线工使用的图纸, 画此图时同学们不太理解为什么要出这种图纸, 在老师的指导下, 同学们明白了其中的原委, 认真的一步步画出, 并根据原理图认真校对。

6 根据设计图作出控制箱

完成上述设计后, 接下来的任务是让同学们根据布置图把电器元件布置好, 并按照接线图进行接线。有同学希望拿原理图接线, 被制止, 原因是我们要求学生把自己当作一个不懂原理的接线工来完成接线, 因为在大中型自控系统的接线中, 接线不是靠原理图, 而是接线图。当完成接线后, 要求同学根据原理图检查线路是否正确, 在此检查过程中同学们发现了不少的问题并逐一改正。

7 根据调试要求设计作出模拟调试板并同控制箱连接

在项目的设计中有一部分检测元件是在箱体外的。在实训室里调试控制系统时这些箱体外的元件只能用模拟法实现, 这就要求设计一个模拟实验板, 同学们在完成上述的箱体元件接线后, 要求根据原理图, 再设计出模拟实验板, 作成实物, 并根据原理图同控制箱相对应的端子想连。这样就完成了整个硬件系统的设计安装。为下一部软件的调试和验证打下了良好的基础。

8 编写PLC程序

每个同学根据自选的项目编写PLC程序是完成项目的一个环节, 在传统的教学中, 教师把编写和分析P L C程序看的十分重要, 这没什么错, 但过份的夸大了梯形图在整个项目中的比重, 甚至看成了一个项目的全部, 这样导致教出来的学生一谈PLC控制就是梯形图, 就是指令表, 而没有其它的东西, 一个个眼高手低。我们在项目里让学生把编梯形图看成是一个环节, 每个同学用自己已学的P L C知识用计算机编写自己的程序, 有的同学用传统法, 有的用顺序功能图法, 我们不加限制, 并且鼓励同学们用多种方法实现同一种功能。

9 模拟调试及成绩评定

当完成了控制系统的硬软系统设计、接线、以及模拟系统的连接。接下来的任务就是带电模拟调试程序。这一部分是同学们最感兴趣的。同学们在调试中修改程序, 演证自己的设计结果。很多同学认为到此才真正明白了控制系统和项目的含义。

我们最后以同学的实物产品, 模拟实验表演以及文档资料来评定学生的成绩。

1 0 结语

同学和教师完成项目后大家总结了六条: (1) 项目过程中同学学习到了一定的教学内容。 (2) 项目教学法能将教学内容的理论与实践结合在一起。 (3) 项目教学法能够激发学生的学习兴趣。 (4) 项目完成过程是一个设计、安装、编程、调试的完整过程, 有一定的综合性。 (5) 项目教学过程中学生是真正的主体, 独立地思考, 遇到困难时能在教师有限的指导下自己克服。 (6) 项目教学的最终评分标准主要是最终的的产品。

摘要：PLC已广泛的应用于自动控制系统, 因此提高自动控制专业学生PLC知识水平和实践动手能力, 是高等职业技术学院教育的重要任务之一。为此我们将项目教学法引入我们的PLC实训教学过程, 使同学们在短期内完成项目的设计、安装、编程和模拟调试, 收到了较好的教学效果。本文就此过程作一介绍。

关键词：项目教学法,PLC,原理图,模拟调试