福建教育論文范文PLC技術案例教學法研究
PLC是可編程邏輯控制器，在很多自動化生產(chǎn)，機械設計中都會用到PLC。大學的理工專業(yè)也都會學習到PLC課程，對PLC課程的教學，很多教師也有不少研究，本文是一篇福建教育論文范文，主要論述了PLC技術案例教學法研究。
摘要：以帶式運輸機控制系統(tǒng)為案例，對教學時的仿真演示，控制要求，接線圖設計，梯形圖程序設計及課后討論等一系列教學過程進行了分析，并對教學效果進行了評價。
關鍵詞：可編程控制器,帶式運輸機,案例教學法
1 引言
可編程控制器(PLC)技術在我院是自動化、機械設計制造及其自動化和電氣工程及其自動化等專業(yè)的一門核心課程，在該課程的教學中，存在教學方法老化，單一傳授理論知識，應試性的被動學習等問題。學生注意力主要集中在教師傳授的現(xiàn)成知識上，學習圍著課本和考試，缺乏教學輔助工具和相關實驗設備，學生在學習的過程中缺乏感性認識，教學內容缺乏具體的載體，學習效果不太理想。且該門課程實踐性強，學生只有在學習的過程中對不同的實際案例進行硬件電路的連線，編程調試驗證等多個環(huán)節(jié)反復練習，才能領會可編程控制器的用法。在PLC的教學改革中，潘春玲提出了仿真軟件在PLC教學中的應用教學，余青峰提出了任務驅動教學方法，本文提出案例教學方法，仿真觀察一提出問題一講解方案一課后討論相結合，在課堂教學中把理論與實踐有機的結合起來，充分發(fā)掘學生的想象力，提高學生解決實際問題的綜合能力，學生通過項目的進行，學習和掌握每一環(huán)節(jié)的基本知識，在進行案例教學過程中有針對性地培養(yǎng)學生獨立工作能力，創(chuàng)新能力以及與人合作溝通的能力。下面以帶式運輸機控制系統(tǒng)為例，介紹案例教學法在PLC教學中的應用。
2 教學案例分析
2.1仿真教學演示
帶式運輸機普遍應用于金屬礦物輸送，煤炭輸送等工業(yè)環(huán)境中。在物料輸送的過程中，各設備間必須按照嚴格的順序啟動和停止控制，以防止啟動或停止時物料在系統(tǒng)中堆積起來，甚至損壞設備。案例中，物料輸送過程包含三個電動機M1，M2，M3和一個料斗，料斗由電磁閥YV控制。接觸器KM1～KM3分別控制M1～M3。電磁閥控制物料從料斗中落下，送到運輸帶1上;M1轉動，帶動運輸帶1輸送物料到運輸帶2上;M2轉動，帶動運輸帶2輸送物料到運輸帶3上;M3轉動，帶動運輸帶3輸送物料到料場。
在該案例的教學中首先進行控制過程的仿真演示，使用歐姆龍CP1E-N40型PLC為控制器，利用組態(tài)王(Kingview)軟件制作監(jiān)控界面，采用半實物仿真形式，仿真界面如圖1所示。通過案例的仿真，學生觀察到系統(tǒng)的啟動過程：M3，M2，M1，YV等設備先后啟動;停止過程：YV，M1，M2，M3等設備先后停止。還有緊急停止，過載保護等相應的控制過程。當學生觀察到這些控制過程后提出問題：為什么系統(tǒng)啟動時各設備不是同時啟動，停止時也不是同時停止?引導學生思考在工業(yè)環(huán)境中，運輸帶自動控制過程的實際控制情況。
2.2提出控制要求
通過對學生的提問后提出系統(tǒng)具有下列控制要求：
第一，正常啟動：為了防止運輸帶上的物料堆積，啟動過程為M3先啟動，5秒鐘后M2再啟動，再過4秒后M1啟動，再過3秒后，YV啟動，物料輸送開始。用啟動按鈕SB1控制。
第二，正常停止：為了保證停止時運輸帶上不再有物料堆積，停止過程為電磁閥YV先停止，5秒后M1停止，再過5秒后M2停止，再過5秒后M3停止。用停止按鈕SB2控制。
第三，緊急停止：電磁閥YV，電動機M1，M2，M3同時停止。用急停按鈕SB3控制。
第四，過載保護：分別采用熱繼電器對三個電動機M1，M2，M3進行過載保護。M1過載時，YV和M1同時停止，M2延時5秒后停止，M3再延時5秒后停止;M2過載時，YV、M1、M2同時停止，M3延時5秒后停止;M3過載時，YV、M1、M2和M3同時停止。用熱繼電器動合觸點FR1，F(xiàn)R2，F(xiàn)R3分別控制。過載時相應報警指示燈閃爍顯示。
給出控制要求后，提出問題：該系統(tǒng)的控制需要多少個輸入，多少個輸出?引導學生思考該系統(tǒng)用PLC控制需要哪些輸入設備，哪些輸出設備。
2.3輸入輸出地址分配
根據(jù)控制要求，給出輸入輸出地址分配如表1所示。
2.4接線圖設計
安排學生根據(jù)已學的知識用草稿自己設計接線圖，然后給出正確的接線圖，讓學生比較兩種接線圖的不同。指出學生設計的接線圖的錯誤和不足的地方。本案例采用歐姆龍CP1E-N40型PLC為控制器，控制接線圖如圖2所示：
2.5梯形圖程序設計
PLC控制的核心在于梯形圖程序的設計，其設計方法有經(jīng)驗設計法、邏輯設計法、順序設計法等。本案例采用經(jīng)驗設計法，此方法必須要掌握一些常用功能的梯形圖程序編寫方法，如電動機的啟保�？刂频�。在給學生講解時要根據(jù)編程的思路進行講解，根據(jù)控制要求，逐步實現(xiàn)各項控制功能，而不是直接把整個程序拿出來，籠統(tǒng)的進行講解。如本例首先要講解順序啟動和緊急停止功能，則程序要先實現(xiàn)M3電機的啟�？刂疲鐖D3所示。M3啟動5秒后，M2才啟動，則M2的啟動可以利用定時器T0實現(xiàn)。如此類推可以實現(xiàn)整個啟動過程。然后再講解梯形圖中緊急停止，順序停止以及過載保護的控制過程。在講解梯形圖的過程中，利用歐姆龍的編程軟件及仿真軟件CX-Programmer，演示控制功能的實現(xiàn)過程，學生真正能感受到程序的正確性。
2.6課后討論
講解完整個案例的控制過程后，引導學生討論整個控制過程。例如控制功能是否完善?是否還需要增加電機和電磁閥的手動控制功能，如果要增加，如何實現(xiàn)。接線圖中的輸出部分為什么有3個COM端口，而輸入只有一個COM端口?程序的設計還有沒有其它方法?能否用更簡單的設計方法，能否用順序功能圖法進行程序設計?通過討論擴展學生的思維，對實際的控制情況有更深入的思考。
3 結論
改變傳統(tǒng)的教學方法，教學過程中采用項目化教學，以任務為驅動，結合計算機仿真，穿插各種問題，引導學生思考解決辦法，學生的主觀能動性有較大提高，特別是模擬實際的工業(yè)控制過程，提高了學生解決實際問題的能力，也增強了學習興趣，教學效果得到較大的改善。
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