滿足頂崗實習(xí)需求的PLC課程的研究與實施

王淼

摘 要 本文是研究高職高專學(xué)生在堅持頂崗實習(xí)的情況下，如何完成PLC與電機(jī)控制技術(shù)課程計劃和課程標(biāo)準(zhǔn)，通過校企合作項目重新制定專業(yè)人才培養(yǎng)方案。課程覆蓋了可編程控制器的原理、應(yīng)用及WinCC組態(tài)軟件與Profibus現(xiàn)場總線的通信。創(chuàng)新性提出 “DL（Doing by Learning）”即為“工作式學(xué)習(xí)”模式。設(shè)計教學(xué)及生產(chǎn)一體的汽車生產(chǎn)實訓(xùn)工作臺，使課程標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。實現(xiàn)專業(yè)與產(chǎn)業(yè)對接、課程內(nèi)容與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對接、教學(xué)過程與生產(chǎn)過程對接的教育教學(xué)研究方法。實現(xiàn)學(xué)習(xí)為工作服務(wù)的校企合作的運(yùn)行機(jī)制。

關(guān)鍵詞 頂崗實習(xí) “DL”教學(xué)模式 PLC課程標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Research and Implementation of PLC Courses to Meet the Needs of Internships

WANG Miao

（Changchun Automobile Industry Institute， Changchun， Jilin 130013）

Abstract This paper is the study of vocational students at the insistence of internships， how to complete the "PLC and motor control technology" lesson plans and curriculum standards， professional training programs re-enacted by school-enterprise cooperation projects. The course covers the principles of programmable controllers， communications applications and WinCC configuration software and profibus fieldbus. Innovative proposed "DL （Doing by Learning）" is the "work-based learning" mode. Teaching design and production of integrated automobile production training table make the curriculum standardization， modularity. Achieve professional and industrial docking， docking curriculum and professional standards， the teaching process and the production process of education and teaching methods butt. Achieve the service for working running school-enterprise cooperation mechanisms.

Key words internship； "DL" teaching mode； PLC curriculum standardization， modularity

1 高職高專院校辦學(xué)特色的分析

企業(yè)急需培養(yǎng)掌握PLC電氣控制技術(shù)理論和知識和技能的電氣自動化專業(yè)的人才，為了使學(xué)生盡早接觸到實際工作崗位的設(shè)備，更快地進(jìn)步，高職高專學(xué)校始終堅持“校企融合，工學(xué)結(jié)合”的辦學(xué)體制，以“不能滿足企業(yè)人才培養(yǎng)的需要，就沒有我們存在的必要”的辦學(xué)理念為核心指導(dǎo)思想，以“應(yīng)用型”人才培養(yǎng)目標(biāo)為基礎(chǔ)，不斷深化課程體系改革，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化內(nèi)涵建設(shè)，實現(xiàn)對人才的“知識、能力、素質(zhì)”全方面培養(yǎng)。學(xué)校利用學(xué)校與企業(yè)多年合作的契機(jī)，現(xiàn)在安排學(xué)生學(xué)習(xí)理論和實習(xí)的比例為1：1。使他們每天工作的同時回到學(xué)校學(xué)習(xí)自動化專業(yè)課程PLC與電機(jī)控制技術(shù)，再到實際生產(chǎn)線上不斷應(yīng)用，再不斷學(xué)習(xí)、不斷提高。

目前90%的學(xué)生在第三第四學(xué)期與企業(yè)簽訂了就業(yè)協(xié)議并且深入生產(chǎn)一線頂崗實習(xí)，要完成企業(yè)安排的正常八小時工作，還有的學(xué)生在外地實習(xí)。PLC與電機(jī)控制技術(shù)課程就是在第三、第四學(xué)期上課，讓學(xué)生實習(xí)好、學(xué)習(xí)好，就是本文研究的重點(diǎn)，高職高專辦學(xué)特色促成了課題組成員通過從理論和實踐兩方面對PLC與電機(jī)控制技術(shù)課程的教學(xué)研究，使頂崗實習(xí)的學(xué)生無論在理論上還是實踐上都取得了優(yōu)異的成績，全面提升學(xué)生的就業(yè)競爭力。

2 校企合作，研發(fā)PLC校內(nèi)實訓(xùn)臺

2.1 PLC課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

以往PLC與電機(jī)控制技術(shù)課程分為理論教學(xué)和實踐教學(xué)兩部分，兩者在教學(xué)上自成體系互不干涉。專業(yè)技術(shù)理論教學(xué)和實習(xí)教學(xué)分段實施，理論教師和實訓(xùn)指導(dǎo)教師各負(fù)其責(zé)在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面難以形成有機(jī)結(jié)合。教學(xué)過程中往往出現(xiàn)“各自為政” 和“相互推諉” 的現(xiàn)象。往往是重理論輕實踐，理論教師往往是“一支粉筆一本書。”內(nèi)容的講解常常是“空” 而“虛”，給學(xué)生留大量作業(yè)，學(xué)生用大量的時間背程序，應(yīng)付考試。實訓(xùn)內(nèi)容更多的是簡單驗證理論結(jié)果，如一臺PLC可編程控制器帶一臺三相交流異步電動機(jī)?；驇讉€指示燈學(xué)生可以通過PC機(jī)進(jìn)行編程，控制電動機(jī)正反轉(zhuǎn)，或指示燈循環(huán)亮滅。所做的實訓(xùn)項目較少，學(xué)生印象不深。但現(xiàn)在學(xué)生下廠頂崗實習(xí)了，他接觸到的是能生產(chǎn)出世界一流汽車的生產(chǎn)線，我們的教學(xué)方式和實訓(xùn)室的設(shè)備都遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了頂崗實習(xí)學(xué)生對知識的渴望。

2.2 研發(fā)PLC校內(nèi)實訓(xùn)臺

任課教師走訪學(xué)生實習(xí)單位，如一汽大眾公司，針對汽車行業(yè)進(jìn)行了調(diào)研，教師根據(jù)在生產(chǎn)第一線設(shè)備的研究，如焊裝車間、總裝車間的汽車輸送線。調(diào)研結(jié)果是汽車制造行業(yè)每個工位之間是流水線生產(chǎn)，在生產(chǎn)線上各個環(huán)節(jié)都采用了PLC作為主控單元，同時用上位機(jī)WinCC監(jiān)控和Profibus現(xiàn)場總線技術(shù)進(jìn)行通訊。endprint

通過對各個環(huán)節(jié)的電氣設(shè)備硬件結(jié)構(gòu)和軟件編程進(jìn)行了研究。結(jié)合在不同工廠、不同車間頂崗實習(xí)學(xué)生共同接觸的自動化設(shè)備，就是汽車生產(chǎn)輸送線。結(jié)合學(xué)生知識的循序漸進(jìn)規(guī)律及全面性、課題組教師研制了來源于企業(yè)，又適合學(xué)校教學(xué)的PLC與電機(jī)控制技術(shù)實訓(xùn)臺——汽車自動生產(chǎn)線實訓(xùn)工作臺，本實訓(xùn)裝置貼近工業(yè)現(xiàn)場要求，是典型的汽車自動生產(chǎn)線，設(shè)備從選材、工藝、流程、結(jié)構(gòu)、控制等各方面都從實際工業(yè)現(xiàn)場出發(fā)，考慮工學(xué)結(jié)合要求，有機(jī)融合了機(jī)械、電氣、氣動知識，整個實訓(xùn)臺就是學(xué)生工作、控制的生產(chǎn)設(shè)備。

通過該實訓(xùn)系統(tǒng)的工作任務(wù)訓(xùn)練，能較好地鍛煉操作者程序編寫設(shè)計能力、自動線設(shè)計開發(fā)能力、自動線連接與調(diào)試能力、工程實施能力和安全意識。突出強(qiáng)調(diào)技術(shù)的綜合運(yùn)用。實驗室設(shè)備水平上了一個新的臺階，避免了過去教學(xué)與實際操作相脫節(jié)的教學(xué)局面。現(xiàn)在實驗室是一周4天，8小時開放。滿足了頂崗實習(xí)學(xué)生三班倒的工作、學(xué)習(xí)的需要。對在外地的同學(xué)以網(wǎng)絡(luò)為載體，及時發(fā)送教學(xué)課件、實訓(xùn)臺影像。教師制作、發(fā)送和批改和項目相對應(yīng)的學(xué)習(xí)頁，使外地學(xué)生也能同步學(xué)習(xí)。

3 課題研究的主要內(nèi)容

PLC課程的項目與任務(wù)的設(shè)計即是教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計，它是課程設(shè)計思路和教學(xué)目標(biāo)的具體體現(xiàn)。它即要符合企業(yè)和崗位技能需求，具有針對性，又要保持PLC知識的系統(tǒng)性與完整性。任課老師精選設(shè)計的每個實例項目要有一定的科學(xué)性、連貫性。由簡到繁、由易到難。單元內(nèi)的實例都能有效地為該單元核心內(nèi)容的教學(xué)服務(wù)，并且這些實例課題既能方便學(xué)生的學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率又要包含工作現(xiàn)場，本課程預(yù)計設(shè)置10項目。

項目一，硬件系統(tǒng)安裝及軟件系統(tǒng)的使用。該項目來源于工廠的主控單元PLC，要求學(xué)生了解它的硬件結(jié)構(gòu)，硬件組態(tài)、硬件調(diào)試。同時工廠大量使用STEP7軟件，要求學(xué)生可以熟練使用該軟件的位指令。

項目二，輸送滾床轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)，通過PLC控制繼電器實現(xiàn)電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制、定時器控制，使?jié)L床輸送線實現(xiàn)直線運(yùn)輸，旋轉(zhuǎn)運(yùn)輸。

項目三，PLC軟件程序控制伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動行車運(yùn)行。

項目四，指示燈控制系統(tǒng)。工廠中還有很多指示燈，它們可顯示不同的工作狀態(tài)，因此對它們的控制也是學(xué)生必須掌握的。該項目來源于激光焊指示燈系統(tǒng)，有紅黃綠三種指示燈，亮和滅各有不同的意義，閃爍的頻率代表不同的工作狀態(tài)。

項目五，PLC軟件程序控制變頻器、編碼器使升降臺變速運(yùn)行。學(xué)生學(xué)會用PLC控制交流電機(jī)就掌握了工廠的大多數(shù)設(shè)備的控制原理。

前五個項目完成基本可以設(shè)計了一個完整PLC和電機(jī)的控制系統(tǒng)。以上項目為第一學(xué)期的學(xué)習(xí)內(nèi)容。在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行第二學(xué)期的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

項目六，機(jī)械手的設(shè)計，運(yùn)用氣動控制技術(shù)由PLC控制電磁閥使機(jī)械手按要求進(jìn)行快速移動夾緊、松開動作。

項目七，堆垛解垛控制系統(tǒng)，用PLC的結(jié)構(gòu)化程序處理復(fù)雜的控制任務(wù)，使學(xué)生學(xué)會在主循環(huán)組織塊中多次調(diào)用功能塊和功能。

項目八，PROFIBUS現(xiàn)場總線的應(yīng)用。

學(xué)會應(yīng)用通信模塊選擇調(diào)試好的任意兩個系統(tǒng)模塊，實現(xiàn)兩個CPU315-2DP之間主從通信。

項目九，自動線加工系統(tǒng)模塊上位機(jī)程序編寫、調(diào)試。

熟練應(yīng)用WinCC組態(tài)軟件圖形編輯器；掌握畫面切換、顯示畫面窗口、動態(tài)設(shè)計等方法和步驟。

項目十，WinCC組態(tài)軟件與Profibus現(xiàn)場總線的通信。

利用圖形編輯器組態(tài)加工模塊的畫面，顯示加工工位的計劃值、實際值時間信息；完成加工模塊的組態(tài)功能。能夠進(jìn)行上位機(jī)的控制及顯示。

4 情景教學(xué)案例

現(xiàn)以輸送滾床轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)為例進(jìn)行情景教學(xué)的案例進(jìn)行說明：

4.1 轉(zhuǎn)臺站控制要求

輸送滾床轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)，通過PLC控制繼電器實現(xiàn)電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制、定時器控制，使?jié)L床輸送線實現(xiàn)直線運(yùn)輸，旋轉(zhuǎn)運(yùn)輸。

4.2 教學(xué)方法比較

沒有建造汽車自動生產(chǎn)線實訓(xùn)臺之前輸送輥床轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)項目我們只能通過PC機(jī)用應(yīng)用位邏輯指令編寫一臺電動機(jī)正反轉(zhuǎn)程序。因為沒有傳感器的輸入信號，轉(zhuǎn)臺站工作情景根本無從談起。只能用仿真軟件驗證程序編寫的正確與否。學(xué)生學(xué)習(xí)過程變成背誦程序過程。理論與實踐嚴(yán)重脫節(jié)?，F(xiàn)在課題組老師研制了與工作崗位控制系統(tǒng)一致的汽車自動生產(chǎn)輸送線實訓(xùn)臺，頂崗實習(xí)學(xué)生他們在工廠只是使用，但自己沒有編過能直接控制減速交流電動機(jī)的程序，現(xiàn)在他們可以自己拆裝轉(zhuǎn)臺站，這樣對機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)了解更深刻?？梢詫刂葡到y(tǒng)的硬件和軟件按控制要求進(jìn)行設(shè)計編程調(diào)試。同樣是應(yīng)用位邏輯指令可以編寫多臺電動機(jī)的順序控制程序，所以學(xué)習(xí)興趣大增。

4.3 本項目的知識點(diǎn)和技能點(diǎn)

（1） 掌握單相交流電動機(jī)的工作原理及繼電器控制電動機(jī)原理。（2） 掌握S7-300PLC位邏輯指令。能夠利用位邏輯指令構(gòu)建轉(zhuǎn)臺站控制系統(tǒng)。（3） 具有轉(zhuǎn)臺站控制系統(tǒng)的構(gòu)建、接線、編程、下載、調(diào)試的技能。（4） 學(xué)會操作汽車自動線設(shè)備的轉(zhuǎn)臺站。

4.4 轉(zhuǎn)臺站組成及功能

轉(zhuǎn)臺站由轉(zhuǎn)速1300r/min、減速比1：50交流減速電機(jī)、電壓DC24V、四路的繼電器、額定電壓DC10～30V、額定電流200mA、檢測距離10mm的電感傳感器1及檢測距離4mm的電感傳感器2、滾輪導(dǎo)軌、輸送輥床、鈑金結(jié)構(gòu)件、機(jī)械零部件組成。主要部件功能如下：（1）交流減速電機(jī)1：用來通過同步帶/輪傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動滾筒轉(zhuǎn)動。（2）交流減速電機(jī)2：用來通過驅(qū)動滾輪在導(dǎo)軌運(yùn)行，達(dá)到轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)的功能。（3）繼電器：用來控制輥床交流減速電機(jī)、轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)交流減速電機(jī)的啟動/停止、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)，當(dāng)PLC輸出信號給繼電器線圈時電機(jī)運(yùn)行。（4）電感傳感器1：用來檢測輸送滾床出入口滑撬的位置，實現(xiàn)傳輸定位，當(dāng)檢測到滑撬物料時給PLC提供輸入信號。（5）電感傳感器2：用來轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)到位檢測，當(dāng)檢測到轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)到位時給PLC提供輸入信號。

4.5 軟件設(shè)計（圖1）

4.6 項目實施

4.7 評價過程

為了全面客觀地評價每個同學(xué)項目完成的質(zhì)量和總結(jié)成果，我們制作的自評、互評和師評表。每完成一個項目，就需要填寫自評表、互評表。其中包括知識考評、軟件編程、實際操作、項目驗收、聯(lián)系實際工作的創(chuàng)新點(diǎn)五大方面的考核。

5 總結(jié)

通過針對滿足頂崗實習(xí)需求的PLC課程的研究與實施，使PLC與電機(jī)控制技術(shù)的課程設(shè)計、教學(xué)實施、教學(xué)管理貼近工廠實際上了一個新的臺階。使高職高專學(xué)生在堅持頂崗實習(xí)的情況下，理論聯(lián)系實際，在很短的時間里很好地掌握PLC技術(shù)、WinCC監(jiān)控軟件、Profibus現(xiàn)場總線技術(shù)的知識。使學(xué)生具備了PLC常用指令的分析應(yīng)用能力、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝、接線、調(diào)試及故障排除能力。分析問題和解決問題的能力及溝通協(xié)作的能力。也充分滿足了企業(yè)對頂崗實習(xí)學(xué)生實力的要求。在實踐中使高職高專學(xué)生實踐能力強(qiáng)的優(yōu)勢突顯。目前學(xué)業(yè)完成的學(xué)生已在一汽大眾、大連發(fā)動機(jī)、大連變速器、一汽解放公司、一汽技術(shù)中心、米其林輪胎、一汽豐越等多家國內(nèi)外知名企業(yè)工作，成為企業(yè)電氣設(shè)計維修的技術(shù)骨干。教學(xué)內(nèi)容科學(xué)優(yōu)化，進(jìn)而為實習(xí)的崗位更好地服務(wù)。

吉林省高等教育教學(xué)研究課題：吉教高字【2012】45號

參考文獻(xiàn)

[1] 胡健.西門子S7-300/400PLC工程應(yīng)用（第2版）.北京航空航天大學(xué)出版社，2011.9.

[2] 龐科旺.PLC、變頻器與電氣控制.中國電力出版社，2012.4.

[3] 趙文兵.工業(yè)控制組態(tài)及現(xiàn)場總線技術(shù).北京理工大學(xué)出版社，2011.1.endprint

通過對各個環(huán)節(jié)的電氣設(shè)備硬件結(jié)構(gòu)和軟件編程進(jìn)行了研究。結(jié)合在不同工廠、不同車間頂崗實習(xí)學(xué)生共同接觸的自動化設(shè)備，就是汽車生產(chǎn)輸送線。結(jié)合學(xué)生知識的循序漸進(jìn)規(guī)律及全面性、課題組教師研制了來源于企業(yè)，又適合學(xué)校教學(xué)的PLC與電機(jī)控制技術(shù)實訓(xùn)臺——汽車自動生產(chǎn)線實訓(xùn)工作臺，本實訓(xùn)裝置貼近工業(yè)現(xiàn)場要求，是典型的汽車自動生產(chǎn)線，設(shè)備從選材、工藝、流程、結(jié)構(gòu)、控制等各方面都從實際工業(yè)現(xiàn)場出發(fā)，考慮工學(xué)結(jié)合要求，有機(jī)融合了機(jī)械、電氣、氣動知識，整個實訓(xùn)臺就是學(xué)生工作、控制的生產(chǎn)設(shè)備。

通過該實訓(xùn)系統(tǒng)的工作任務(wù)訓(xùn)練，能較好地鍛煉操作者程序編寫設(shè)計能力、自動線設(shè)計開發(fā)能力、自動線連接與調(diào)試能力、工程實施能力和安全意識。突出強(qiáng)調(diào)技術(shù)的綜合運(yùn)用。實驗室設(shè)備水平上了一個新的臺階，避免了過去教學(xué)與實際操作相脫節(jié)的教學(xué)局面。現(xiàn)在實驗室是一周4天，8小時開放。滿足了頂崗實習(xí)學(xué)生三班倒的工作、學(xué)習(xí)的需要。對在外地的同學(xué)以網(wǎng)絡(luò)為載體，及時發(fā)送教學(xué)課件、實訓(xùn)臺影像。教師制作、發(fā)送和批改和項目相對應(yīng)的學(xué)習(xí)頁，使外地學(xué)生也能同步學(xué)習(xí)。

3 課題研究的主要內(nèi)容

PLC課程的項目與任務(wù)的設(shè)計即是教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計，它是課程設(shè)計思路和教學(xué)目標(biāo)的具體體現(xiàn)。它即要符合企業(yè)和崗位技能需求，具有針對性，又要保持PLC知識的系統(tǒng)性與完整性。任課老師精選設(shè)計的每個實例項目要有一定的科學(xué)性、連貫性。由簡到繁、由易到難。單元內(nèi)的實例都能有效地為該單元核心內(nèi)容的教學(xué)服務(wù)，并且這些實例課題既能方便學(xué)生的學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率又要包含工作現(xiàn)場，本課程預(yù)計設(shè)置10項目。

項目一，硬件系統(tǒng)安裝及軟件系統(tǒng)的使用。該項目來源于工廠的主控單元PLC，要求學(xué)生了解它的硬件結(jié)構(gòu)，硬件組態(tài)、硬件調(diào)試。同時工廠大量使用STEP7軟件，要求學(xué)生可以熟練使用該軟件的位指令。

項目二，輸送滾床轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)，通過PLC控制繼電器實現(xiàn)電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制、定時器控制，使?jié)L床輸送線實現(xiàn)直線運(yùn)輸，旋轉(zhuǎn)運(yùn)輸。

項目三，PLC軟件程序控制伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動行車運(yùn)行。

項目四，指示燈控制系統(tǒng)。工廠中還有很多指示燈，它們可顯示不同的工作狀態(tài)，因此對它們的控制也是學(xué)生必須掌握的。該項目來源于激光焊指示燈系統(tǒng)，有紅黃綠三種指示燈，亮和滅各有不同的意義，閃爍的頻率代表不同的工作狀態(tài)。

項目五，PLC軟件程序控制變頻器、編碼器使升降臺變速運(yùn)行。學(xué)生學(xué)會用PLC控制交流電機(jī)就掌握了工廠的大多數(shù)設(shè)備的控制原理。

前五個項目完成基本可以設(shè)計了一個完整PLC和電機(jī)的控制系統(tǒng)。以上項目為第一學(xué)期的學(xué)習(xí)內(nèi)容。在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行第二學(xué)期的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

項目六，機(jī)械手的設(shè)計，運(yùn)用氣動控制技術(shù)由PLC控制電磁閥使機(jī)械手按要求進(jìn)行快速移動夾緊、松開動作。

項目七，堆垛解垛控制系統(tǒng)，用PLC的結(jié)構(gòu)化程序處理復(fù)雜的控制任務(wù)，使學(xué)生學(xué)會在主循環(huán)組織塊中多次調(diào)用功能塊和功能。

項目八，PROFIBUS現(xiàn)場總線的應(yīng)用。

學(xué)會應(yīng)用通信模塊選擇調(diào)試好的任意兩個系統(tǒng)模塊，實現(xiàn)兩個CPU315-2DP之間主從通信。

項目九，自動線加工系統(tǒng)模塊上位機(jī)程序編寫、調(diào)試。

熟練應(yīng)用WinCC組態(tài)軟件圖形編輯器；掌握畫面切換、顯示畫面窗口、動態(tài)設(shè)計等方法和步驟。

項目十，WinCC組態(tài)軟件與Profibus現(xiàn)場總線的通信。

利用圖形編輯器組態(tài)加工模塊的畫面，顯示加工工位的計劃值、實際值時間信息；完成加工模塊的組態(tài)功能。能夠進(jìn)行上位機(jī)的控制及顯示。

4 情景教學(xué)案例

現(xiàn)以輸送滾床轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)為例進(jìn)行情景教學(xué)的案例進(jìn)行說明：

4.1 轉(zhuǎn)臺站控制要求

輸送滾床轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)，通過PLC控制繼電器實現(xiàn)電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制、定時器控制，使?jié)L床輸送線實現(xiàn)直線運(yùn)輸，旋轉(zhuǎn)運(yùn)輸。

4.2 教學(xué)方法比較

沒有建造汽車自動生產(chǎn)線實訓(xùn)臺之前輸送輥床轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)項目我們只能通過PC機(jī)用應(yīng)用位邏輯指令編寫一臺電動機(jī)正反轉(zhuǎn)程序。因為沒有傳感器的輸入信號，轉(zhuǎn)臺站工作情景根本無從談起。只能用仿真軟件驗證程序編寫的正確與否。學(xué)生學(xué)習(xí)過程變成背誦程序過程。理論與實踐嚴(yán)重脫節(jié)?，F(xiàn)在課題組老師研制了與工作崗位控制系統(tǒng)一致的汽車自動生產(chǎn)輸送線實訓(xùn)臺，頂崗實習(xí)學(xué)生他們在工廠只是使用，但自己沒有編過能直接控制減速交流電動機(jī)的程序，現(xiàn)在他們可以自己拆裝轉(zhuǎn)臺站，這樣對機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)了解更深刻。可以對控制系統(tǒng)的硬件和軟件按控制要求進(jìn)行設(shè)計編程調(diào)試。同樣是應(yīng)用位邏輯指令可以編寫多臺電動機(jī)的順序控制程序，所以學(xué)習(xí)興趣大增。

4.3 本項目的知識點(diǎn)和技能點(diǎn)

（1） 掌握單相交流電動機(jī)的工作原理及繼電器控制電動機(jī)原理。（2） 掌握S7-300PLC位邏輯指令。能夠利用位邏輯指令構(gòu)建轉(zhuǎn)臺站控制系統(tǒng)。（3） 具有轉(zhuǎn)臺站控制系統(tǒng)的構(gòu)建、接線、編程、下載、調(diào)試的技能。（4） 學(xué)會操作汽車自動線設(shè)備的轉(zhuǎn)臺站。

4.4 轉(zhuǎn)臺站組成及功能

轉(zhuǎn)臺站由轉(zhuǎn)速1300r/min、減速比1：50交流減速電機(jī)、電壓DC24V、四路的繼電器、額定電壓DC10～30V、額定電流200mA、檢測距離10mm的電感傳感器1及檢測距離4mm的電感傳感器2、滾輪導(dǎo)軌、輸送輥床、鈑金結(jié)構(gòu)件、機(jī)械零部件組成。主要部件功能如下：（1）交流減速電機(jī)1：用來通過同步帶/輪傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動滾筒轉(zhuǎn)動。（2）交流減速電機(jī)2：用來通過驅(qū)動滾輪在導(dǎo)軌運(yùn)行，達(dá)到轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)的功能。（3）繼電器：用來控制輥床交流減速電機(jī)、轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)交流減速電機(jī)的啟動/停止、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)，當(dāng)PLC輸出信號給繼電器線圈時電機(jī)運(yùn)行。（4）電感傳感器1：用來檢測輸送滾床出入口滑撬的位置，實現(xiàn)傳輸定位，當(dāng)檢測到滑撬物料時給PLC提供輸入信號。（5）電感傳感器2：用來轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)到位檢測，當(dāng)檢測到轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)到位時給PLC提供輸入信號。

4.5 軟件設(shè)計（圖1）

4.6 項目實施

4.7 評價過程

為了全面客觀地評價每個同學(xué)項目完成的質(zhì)量和總結(jié)成果，我們制作的自評、互評和師評表。每完成一個項目，就需要填寫自評表、互評表。其中包括知識考評、軟件編程、實際操作、項目驗收、聯(lián)系實際工作的創(chuàng)新點(diǎn)五大方面的考核。

5 總結(jié)

通過針對滿足頂崗實習(xí)需求的PLC課程的研究與實施，使PLC與電機(jī)控制技術(shù)的課程設(shè)計、教學(xué)實施、教學(xué)管理貼近工廠實際上了一個新的臺階。使高職高專學(xué)生在堅持頂崗實習(xí)的情況下，理論聯(lián)系實際，在很短的時間里很好地掌握PLC技術(shù)、WinCC監(jiān)控軟件、Profibus現(xiàn)場總線技術(shù)的知識。使學(xué)生具備了PLC常用指令的分析應(yīng)用能力、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝、接線、調(diào)試及故障排除能力。分析問題和解決問題的能力及溝通協(xié)作的能力。也充分滿足了企業(yè)對頂崗實習(xí)學(xué)生實力的要求。在實踐中使高職高專學(xué)生實踐能力強(qiáng)的優(yōu)勢突顯。目前學(xué)業(yè)完成的學(xué)生已在一汽大眾、大連發(fā)動機(jī)、大連變速器、一汽解放公司、一汽技術(shù)中心、米其林輪胎、一汽豐越等多家國內(nèi)外知名企業(yè)工作，成為企業(yè)電氣設(shè)計維修的技術(shù)骨干。教學(xué)內(nèi)容科學(xué)優(yōu)化，進(jìn)而為實習(xí)的崗位更好地服務(wù)。

吉林省高等教育教學(xué)研究課題：吉教高字【2012】45號

參考文獻(xiàn)

[1] 胡健.西門子S7-300/400PLC工程應(yīng)用（第2版）.北京航空航天大學(xué)出版社，2011.9.

[2] 龐科旺.PLC、變頻器與電氣控制.中國電力出版社，2012.4.

[3] 趙文兵.工業(yè)控制組態(tài)及現(xiàn)場總線技術(shù).北京理工大學(xué)出版社，2011.1.endprint

通過對各個環(huán)節(jié)的電氣設(shè)備硬件結(jié)構(gòu)和軟件編程進(jìn)行了研究。結(jié)合在不同工廠、不同車間頂崗實習(xí)學(xué)生共同接觸的自動化設(shè)備，就是汽車生產(chǎn)輸送線。結(jié)合學(xué)生知識的循序漸進(jìn)規(guī)律及全面性、課題組教師研制了來源于企業(yè)，又適合學(xué)校教學(xué)的PLC與電機(jī)控制技術(shù)實訓(xùn)臺——汽車自動生產(chǎn)線實訓(xùn)工作臺，本實訓(xùn)裝置貼近工業(yè)現(xiàn)場要求，是典型的汽車自動生產(chǎn)線，設(shè)備從選材、工藝、流程、結(jié)構(gòu)、控制等各方面都從實際工業(yè)現(xiàn)場出發(fā)，考慮工學(xué)結(jié)合要求，有機(jī)融合了機(jī)械、電氣、氣動知識，整個實訓(xùn)臺就是學(xué)生工作、控制的生產(chǎn)設(shè)備。

通過該實訓(xùn)系統(tǒng)的工作任務(wù)訓(xùn)練，能較好地鍛煉操作者程序編寫設(shè)計能力、自動線設(shè)計開發(fā)能力、自動線連接與調(diào)試能力、工程實施能力和安全意識。突出強(qiáng)調(diào)技術(shù)的綜合運(yùn)用。實驗室設(shè)備水平上了一個新的臺階，避免了過去教學(xué)與實際操作相脫節(jié)的教學(xué)局面。現(xiàn)在實驗室是一周4天，8小時開放。滿足了頂崗實習(xí)學(xué)生三班倒的工作、學(xué)習(xí)的需要。對在外地的同學(xué)以網(wǎng)絡(luò)為載體，及時發(fā)送教學(xué)課件、實訓(xùn)臺影像。教師制作、發(fā)送和批改和項目相對應(yīng)的學(xué)習(xí)頁，使外地學(xué)生也能同步學(xué)習(xí)。

3 課題研究的主要內(nèi)容

PLC課程的項目與任務(wù)的設(shè)計即是教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計，它是課程設(shè)計思路和教學(xué)目標(biāo)的具體體現(xiàn)。它即要符合企業(yè)和崗位技能需求，具有針對性，又要保持PLC知識的系統(tǒng)性與完整性。任課老師精選設(shè)計的每個實例項目要有一定的科學(xué)性、連貫性。由簡到繁、由易到難。單元內(nèi)的實例都能有效地為該單元核心內(nèi)容的教學(xué)服務(wù)，并且這些實例課題既能方便學(xué)生的學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率又要包含工作現(xiàn)場，本課程預(yù)計設(shè)置10項目。

項目一，硬件系統(tǒng)安裝及軟件系統(tǒng)的使用。該項目來源于工廠的主控單元PLC，要求學(xué)生了解它的硬件結(jié)構(gòu)，硬件組態(tài)、硬件調(diào)試。同時工廠大量使用STEP7軟件，要求學(xué)生可以熟練使用該軟件的位指令。

項目二，輸送滾床轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)，通過PLC控制繼電器實現(xiàn)電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制、定時器控制，使?jié)L床輸送線實現(xiàn)直線運(yùn)輸，旋轉(zhuǎn)運(yùn)輸。

項目三，PLC軟件程序控制伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動行車運(yùn)行。

項目四，指示燈控制系統(tǒng)。工廠中還有很多指示燈，它們可顯示不同的工作狀態(tài)，因此對它們的控制也是學(xué)生必須掌握的。該項目來源于激光焊指示燈系統(tǒng)，有紅黃綠三種指示燈，亮和滅各有不同的意義，閃爍的頻率代表不同的工作狀態(tài)。

項目五，PLC軟件程序控制變頻器、編碼器使升降臺變速運(yùn)行。學(xué)生學(xué)會用PLC控制交流電機(jī)就掌握了工廠的大多數(shù)設(shè)備的控制原理。

前五個項目完成基本可以設(shè)計了一個完整PLC和電機(jī)的控制系統(tǒng)。以上項目為第一學(xué)期的學(xué)習(xí)內(nèi)容。在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行第二學(xué)期的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

項目六，機(jī)械手的設(shè)計，運(yùn)用氣動控制技術(shù)由PLC控制電磁閥使機(jī)械手按要求進(jìn)行快速移動夾緊、松開動作。

項目七，堆垛解垛控制系統(tǒng)，用PLC的結(jié)構(gòu)化程序處理復(fù)雜的控制任務(wù)，使學(xué)生學(xué)會在主循環(huán)組織塊中多次調(diào)用功能塊和功能。

項目八，PROFIBUS現(xiàn)場總線的應(yīng)用。

學(xué)會應(yīng)用通信模塊選擇調(diào)試好的任意兩個系統(tǒng)模塊，實現(xiàn)兩個CPU315-2DP之間主從通信。

項目九，自動線加工系統(tǒng)模塊上位機(jī)程序編寫、調(diào)試。

熟練應(yīng)用WinCC組態(tài)軟件圖形編輯器；掌握畫面切換、顯示畫面窗口、動態(tài)設(shè)計等方法和步驟。

項目十，WinCC組態(tài)軟件與Profibus現(xiàn)場總線的通信。

利用圖形編輯器組態(tài)加工模塊的畫面，顯示加工工位的計劃值、實際值時間信息；完成加工模塊的組態(tài)功能。能夠進(jìn)行上位機(jī)的控制及顯示。

4 情景教學(xué)案例

現(xiàn)以輸送滾床轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)為例進(jìn)行情景教學(xué)的案例進(jìn)行說明：

4.1 轉(zhuǎn)臺站控制要求

輸送滾床轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)，通過PLC控制繼電器實現(xiàn)電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制、定時器控制，使?jié)L床輸送線實現(xiàn)直線運(yùn)輸，旋轉(zhuǎn)運(yùn)輸。

4.2 教學(xué)方法比較

沒有建造汽車自動生產(chǎn)線實訓(xùn)臺之前輸送輥床轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)項目我們只能通過PC機(jī)用應(yīng)用位邏輯指令編寫一臺電動機(jī)正反轉(zhuǎn)程序。因為沒有傳感器的輸入信號，轉(zhuǎn)臺站工作情景根本無從談起。只能用仿真軟件驗證程序編寫的正確與否。學(xué)生學(xué)習(xí)過程變成背誦程序過程。理論與實踐嚴(yán)重脫節(jié)?，F(xiàn)在課題組老師研制了與工作崗位控制系統(tǒng)一致的汽車自動生產(chǎn)輸送線實訓(xùn)臺，頂崗實習(xí)學(xué)生他們在工廠只是使用，但自己沒有編過能直接控制減速交流電動機(jī)的程序，現(xiàn)在他們可以自己拆裝轉(zhuǎn)臺站，這樣對機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)了解更深刻?？梢詫刂葡到y(tǒng)的硬件和軟件按控制要求進(jìn)行設(shè)計編程調(diào)試。同樣是應(yīng)用位邏輯指令可以編寫多臺電動機(jī)的順序控制程序，所以學(xué)習(xí)興趣大增。

4.3 本項目的知識點(diǎn)和技能點(diǎn)

（1） 掌握單相交流電動機(jī)的工作原理及繼電器控制電動機(jī)原理。（2） 掌握S7-300PLC位邏輯指令。能夠利用位邏輯指令構(gòu)建轉(zhuǎn)臺站控制系統(tǒng)。（3） 具有轉(zhuǎn)臺站控制系統(tǒng)的構(gòu)建、接線、編程、下載、調(diào)試的技能。（4） 學(xué)會操作汽車自動線設(shè)備的轉(zhuǎn)臺站。

4.4 轉(zhuǎn)臺站組成及功能

轉(zhuǎn)臺站由轉(zhuǎn)速1300r/min、減速比1：50交流減速電機(jī)、電壓DC24V、四路的繼電器、額定電壓DC10～30V、額定電流200mA、檢測距離10mm的電感傳感器1及檢測距離4mm的電感傳感器2、滾輪導(dǎo)軌、輸送輥床、鈑金結(jié)構(gòu)件、機(jī)械零部件組成。主要部件功能如下：（1）交流減速電機(jī)1：用來通過同步帶/輪傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動滾筒轉(zhuǎn)動。（2）交流減速電機(jī)2：用來通過驅(qū)動滾輪在導(dǎo)軌運(yùn)行，達(dá)到轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)的功能。（3）繼電器：用來控制輥床交流減速電機(jī)、轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)交流減速電機(jī)的啟動/停止、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)，當(dāng)PLC輸出信號給繼電器線圈時電機(jī)運(yùn)行。（4）電感傳感器1：用來檢測輸送滾床出入口滑撬的位置，實現(xiàn)傳輸定位，當(dāng)檢測到滑撬物料時給PLC提供輸入信號。（5）電感傳感器2：用來轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)到位檢測，當(dāng)檢測到轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)到位時給PLC提供輸入信號。

4.5 軟件設(shè)計（圖1）

4.6 項目實施

4.7 評價過程

為了全面客觀地評價每個同學(xué)項目完成的質(zhì)量和總結(jié)成果，我們制作的自評、互評和師評表。每完成一個項目，就需要填寫自評表、互評表。其中包括知識考評、軟件編程、實際操作、項目驗收、聯(lián)系實際工作的創(chuàng)新點(diǎn)五大方面的考核。

5 總結(jié)

通過針對滿足頂崗實習(xí)需求的PLC課程的研究與實施，使PLC與電機(jī)控制技術(shù)的課程設(shè)計、教學(xué)實施、教學(xué)管理貼近工廠實際上了一個新的臺階。使高職高專學(xué)生在堅持頂崗實習(xí)的情況下，理論聯(lián)系實際，在很短的時間里很好地掌握PLC技術(shù)、WinCC監(jiān)控軟件、Profibus現(xiàn)場總線技術(shù)的知識。使學(xué)生具備了PLC常用指令的分析應(yīng)用能力、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝、接線、調(diào)試及故障排除能力。分析問題和解決問題的能力及溝通協(xié)作的能力。也充分滿足了企業(yè)對頂崗實習(xí)學(xué)生實力的要求。在實踐中使高職高專學(xué)生實踐能力強(qiáng)的優(yōu)勢突顯。目前學(xué)業(yè)完成的學(xué)生已在一汽大眾、大連發(fā)動機(jī)、大連變速器、一汽解放公司、一汽技術(shù)中心、米其林輪胎、一汽豐越等多家國內(nèi)外知名企業(yè)工作，成為企業(yè)電氣設(shè)計維修的技術(shù)骨干。教學(xué)內(nèi)容科學(xué)優(yōu)化，進(jìn)而為實習(xí)的崗位更好地服務(wù)。

吉林省高等教育教學(xué)研究課題：吉教高字【2012】45號

參考文獻(xiàn)

[1] 胡健.西門子S7-300/400PLC工程應(yīng)用（第2版）.北京航空航天大學(xué)出版社，2011.9.

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