電氣專業(yè)電控系統(tǒng)維修類一體化課程專業(yè)核心技能的教學(xué)設(shè)計(jì)

李炳

摘要：本文分析研究了電氣自動(dòng)化設(shè)備安裝與維修專業(yè)電控系統(tǒng)維修類一體化課程專業(yè)核心技能及相應(yīng)的教學(xué)設(shè)計(jì)，利用魚骨圖技術(shù)分析，得出本專業(yè)電控系統(tǒng)維修類一體化課程的專業(yè)核心技能為繪制故障樹的結(jié)論，并通過具體學(xué)習(xí)任務(wù)，分析了繪制故障樹需要具備或?qū)W習(xí)的知識(shí)、技能，提出了繪制故障樹的相應(yīng)教學(xué)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：電氣專業(yè) 電控系統(tǒng)維修類一體化課程 故障樹 教學(xué)設(shè)計(jì)

電氣自動(dòng)化設(shè)備安裝與維修專業(yè)根據(jù)《一體化課程教學(xué)資源包開發(fā)指導(dǎo)手冊》開發(fā)出本專業(yè)三個(gè)層級(jí)（中、高、技師）的一體化課程。其中，有三門電控系統(tǒng)維修類課程：高級(jí)課程，即簡單電子線路維修，課程中學(xué)習(xí)任務(wù)包括DS--2042型數(shù)碼電子鐘無法顯示故障維修、DSC-32型直流調(diào)速柜開環(huán)控制系統(tǒng)無法調(diào)速故障維修；高級(jí)課程，即繼電控制線路維修，課程中學(xué)習(xí)任務(wù)包括20/5t橋式起重機(jī)繼電控制線路維修、B2012A龍門刨床繼電控制線路維修；技師課程，即《復(fù)雜設(shè)備電氣控制系統(tǒng)維修》，課程中學(xué)習(xí)任務(wù)包括DSC-32卷揚(yáng)設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)電氣控制系統(tǒng)維修（直流調(diào)速）、TVT-LMB-01仿真型龍門刨床正向運(yùn)行無法調(diào)速故障電氣控制系統(tǒng)維修（交流調(diào)速）、企業(yè)課題（XX型地面設(shè)備電控系統(tǒng)故障維修）、課程拓展（撰寫TVT-LMB-01型龍門刨床電氣控制系統(tǒng)維修技術(shù)手冊）。

本文以電氣專業(yè)技師層級(jí)電控系統(tǒng)維修類學(xué)習(xí)任務(wù)——TVT-LMB-01仿真型龍門刨床正向運(yùn)行無法調(diào)速故障電氣控制系統(tǒng)維修（交流調(diào)速）為例，研究以下兩個(gè)問題：為什么繪制故障樹，繪制故障樹的教學(xué)設(shè)計(jì)。

一、為什么繪制故障樹

繪制故障樹是電氣專業(yè)電控系統(tǒng)維修類一體化課程的專業(yè)核心技能。學(xué)生學(xué)會(huì)了繪制故障樹，就學(xué)會(huì)了電控系統(tǒng)維修類工作的核心技能（維修工作方法），為能夠勝任企業(yè)中電氣自動(dòng)化設(shè)備的電控系統(tǒng)維修類工作奠定了基礎(chǔ)。

1.繪制故障樹是后續(xù)維修工作的前提

利用魚骨圖技術(shù)，分析TVT-LMB-01仿真型龍門刨床正向運(yùn)行無法調(diào)速故障電氣控制系統(tǒng)維修（交流調(diào)速）案例，得出以下各個(gè)工作環(huán)節(jié)的技能點(diǎn)。

（1）工作環(huán)節(jié)1：明確任務(wù)。工作目標(biāo)：明確案例任務(wù)的工作內(nèi)容、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。輸出結(jié)果：故障樹。技能點(diǎn)：繪制電氣原理框圖，繪制故障樹。

（2）工作環(huán)節(jié)2：制定維修方案。工作目標(biāo)：制定案例任務(wù)的維修流程及元器件、工具、儀表清單。輸出結(jié)果：維修方案。技能點(diǎn)：依照故障樹制定維修流程，依照故障樹制定工具、儀表清單。

（3）工作環(huán)節(jié)3：維修。工作目標(biāo)：確定故障點(diǎn)，排除故障，自檢試車。輸出結(jié)果：維修記錄。技能點(diǎn)：依照維修流程，利用診斷工具（萬用表、上位機(jī)監(jiān)控軟件、變頻器OP、示波器等），采用檢查方法（電壓法、替換法、調(diào)整參數(shù)法等），確定故障點(diǎn)；采用維修工具（熱風(fēng)槍、電工通用工具等）修復(fù)故障元件或替換故障元件。

（4）工作環(huán)節(jié)4：驗(yàn)收交付。工作目標(biāo)：驗(yàn)收設(shè)備，完成產(chǎn)品的交付。輸出結(jié)果：驗(yàn)收單。技能點(diǎn)：核算維修成本。

（5）工作環(huán)節(jié)5：總結(jié)與拓展。工作目標(biāo)：總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、提高效率，強(qiáng)化技能。輸出結(jié)果：技術(shù)論文，T101恒壓供水壓力波動(dòng)電氣控制系統(tǒng)維修方案。技能點(diǎn)：撰寫技術(shù)論文，繪制故障樹。

通過上述5個(gè)工作環(huán)節(jié)技能點(diǎn)的分析得出，只有繪制完成故障樹，才能確定維修流程及所需的工具、儀表，制定維修方案，實(shí)施維修等。

2.繪制故障樹是電控系統(tǒng)維修類工作的核心內(nèi)涵

利用魚骨圖技術(shù)，分析電控系統(tǒng)維修類課程所有學(xué)習(xí)任務(wù)，梳理每個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)的技能點(diǎn)，可提煉出電控系統(tǒng)維修類工作的以下內(nèi)涵。

（1）工作環(huán)節(jié)1：明確任務(wù)。內(nèi)涵：復(fù)雜問題簡單化。

（2）工作環(huán)節(jié)2：制定維修方案。內(nèi)涵：經(jīng)驗(yàn)法，即查詢維修記錄，對同類故障，利用經(jīng)驗(yàn)直接排除；縮小故障范圍法，即繪制故障樹。

（3）工作環(huán)節(jié)3：維修。內(nèi)涵：依照維修方案，利用診斷工具（驗(yàn)電器、萬用表、上位機(jī)監(jiān)控軟件、變頻器OP、示波器等），采用檢查方法（電阻法、電壓法、電流法、短接法、逐步排除法、替換法、調(diào)整參數(shù)法等），確定故障點(diǎn)。

（4）工作環(huán)節(jié)4：驗(yàn)收交付。內(nèi)涵：采用維修工具（電工通用工具、電烙鐵、熱風(fēng)槍等）修復(fù)故障元件或替換故障元件，自檢試車。

（5）工作環(huán)節(jié)5：總結(jié)與拓展。內(nèi)涵：核算維修成本、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、提高效率。

通過對上述5個(gè)工作環(huán)節(jié)內(nèi)涵的分析得出，繪制故障樹能夠縮小故障維修范圍、簡化維修步驟、確定維修流程、提高維修效率，對診斷故障點(diǎn)、排除故障起到了指導(dǎo)作用，是電控系統(tǒng)維修類工作的核心內(nèi)涵。

二、繪制故障樹的教學(xué)設(shè)計(jì)

本文以繪制TVT-LMB-01仿真型龍門刨床正向運(yùn)行無法調(diào)速故障電氣控制系統(tǒng)維修（交流調(diào)速）故障樹為例，介紹利用魚骨圖技術(shù)分析“明確工作任務(wù)”工作環(huán)節(jié)中，繪制故障樹所對應(yīng)的知識(shí)與技能。

1.需要具備或?qū)W習(xí)的技能點(diǎn)、知識(shí)點(diǎn)

（1）技能點(diǎn)。包括：會(huì)分析電控系統(tǒng)的控制電路（梳理輸入、輸出信號(hào)）；會(huì)分析電控系統(tǒng)的主電路（梳理驅(qū)動(dòng)器、執(zhí)行器）；會(huì)繪制電控系統(tǒng)電氣原理框圖（梳理電控系統(tǒng)的單元模塊）；會(huì)確定故障范圍（依據(jù)正向運(yùn)行無法調(diào)速故障現(xiàn)象對照電氣原理框圖，在電控系統(tǒng)原理圖上圈出故障所涉及的元件及接線）；會(huì)繪制故障樹。

（2）知識(shí)點(diǎn)。包括：P1C數(shù)字量、模擬量輸入接口DI＼AI、P1C模擬量輸出接151AI＼AQ，變頻器模擬量控制信號(hào)輸入端，創(chuàng)臺(tái)主拖電機(jī)電氣控制方式、橫梁電機(jī)電氣控制方式，側(cè)刀架電機(jī)電氣控制方式、垂直刀架電機(jī)控制方式、三類電機(jī)四種控制方法的特點(diǎn)，PLC輸入側(cè)單元模塊、PLC輸出側(cè)單元模塊，主電路執(zhí)行單元模塊（創(chuàng)臺(tái)主拖電機(jī)模塊、橫梁升降電機(jī)模塊、側(cè)刀架電機(jī)模塊、垂直刀架電機(jī)模塊、抬刀電磁鐵模塊）。

通過針對案例的分析，在梳理完成繪制故障樹所需要具備或?qū)W習(xí)的知識(shí)和技能點(diǎn)后，可以得出繪制故障樹教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)是“學(xué)會(huì)繪制故障樹的方法”。

2.繪制故障樹的六步法

繪制故障樹教學(xué)設(shè)計(jì)思路是學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)，歸納提煉出繪制故障樹的六步法，具體教學(xué)設(shè)計(jì)如下所示：

（1）工步1

教學(xué)目標(biāo)：梳理電控系統(tǒng)的控制電路——s7-200PLC輸入信號(hào)。

設(shè)置引導(dǎo)問題：在TVT-LMB-01仿真型龍門刨床電氣原理圖上，圈畫出S7-200PLC輸入端子及外接元器件。

教學(xué)組織：組織學(xué)生在工作頁的原理圖上圈出s7-200PLC輸入端子及外接元器件；組織學(xué)生輪流說出一個(gè)s7-200PLC輸入端子及外接元器件，課代表在白板上記錄；師生進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，探討有無遺漏，并研討AT為何種信號(hào)輸入。

（2）工步2

教學(xué)目標(biāo)：梳理電控系統(tǒng)的控制電路——s7-200PLC輸出信號(hào)。

設(shè)置引導(dǎo)問題：在TVT-LMB-01仿真型龍門刨床電氣原理圖上，圈畫出S7-200PLC輸出端子及外接元器件。

教學(xué)組織：組織學(xué)生在工作頁的原理圖上圈出畫出s7-200PLC輸出端子及外接元器件；組織學(xué)生輪流說出一個(gè)s7-200PLC輸入端子及外接元器件，課代表在白板上記錄；師生進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，探討有無遺漏，并研討AQ為何種信號(hào)輸入及變頻器模擬量控制信號(hào)輸入端。

（3）工步3

教學(xué)目標(biāo)：梳理電控系統(tǒng)的主電路——驅(qū)動(dòng)器、執(zhí)行器。

設(shè)置引導(dǎo)問題：在TVT-LMB-01仿真型龍門刨床電氣原理圖上，圈畫出驅(qū)動(dòng)器、執(zhí)行器。

教學(xué)組織：組織小組學(xué)生研討，該刨床采用了幾類電機(jī)，分別采用哪些控制方式，分別驅(qū)動(dòng)哪些負(fù)載；組織學(xué)生展示，研討成果，課代表在白板上記錄；師生進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，探討有無遺漏，教師點(diǎn)評(píng)三類電機(jī)四種控制方法的特點(diǎn)。

（4）工步4

教學(xué)目標(biāo)：梳理電控系統(tǒng)——單元模塊。

設(shè)置引導(dǎo)問題：在TVT-LMB-01型龍門刨床電氣控制系統(tǒng)框圖上，填空補(bǔ)畫完整。

教學(xué)組織：組織學(xué)生查找變頻器手冊，展示M430變頻器3、4、5、6、9接線端子的含義，教師小總結(jié)；組織學(xué)生以小組為單位在網(wǎng)上查找類似龍門刨床的電氣原理框圖，在工作頁上補(bǔ)寫完整電氣原理框圖；組織利用實(shí)物投影小組展示成果，后續(xù)小組點(diǎn)評(píng)；師生進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，探討是否有誤導(dǎo)項(xiàng)，如有在工作頁上打“×”符號(hào)。

（5）工步5

教學(xué)目標(biāo)：確定正向運(yùn)行無法調(diào)速故障的范圍。

設(shè)置引導(dǎo)問題：在TVT-LMB-01仿真型龍門刨床電氣原理圖中，圈出故障在電控系統(tǒng)中所涉及的元件及接線。

教學(xué)組織：利用實(shí)物投影展示電氣控制系統(tǒng)框圖，組織全體學(xué)生風(fēng)暴PLC輸入側(cè)單元模塊，確定創(chuàng)臺(tái)調(diào)速電位器模塊，研討所涉及的元件及接線；組織全體學(xué)生風(fēng)暴PLC輸出側(cè)單元模塊，確定變頻器啟停、運(yùn)行方向控制模塊，研討所涉及的元件及接線；提問電控系統(tǒng)主電路是否需要繪制故障樹；總結(jié)排故的宗旨及縮小故障范圍的方法。

（6）工步6

教學(xué)目標(biāo)：繪制故障樹。

設(shè)置引導(dǎo)問題：繪制故障樹。

教學(xué)組織：繪制順序?yàn)閺碾娫粗翀?zhí)行器，該節(jié)課10分鐘內(nèi)獨(dú)立完成（手繪），組織學(xué)生展示評(píng)價(jià)后定稿，教師總結(jié)。

三、小結(jié)

電氣自動(dòng)化設(shè)備安裝與維修專業(yè)目前有電控系統(tǒng)維修類、裝調(diào)類、聯(lián)調(diào)類等一體化專業(yè)課程。本文利用魚骨圖技術(shù)分析研究了電氣專業(yè)電控系統(tǒng)維修類一體化課程專業(yè)核心技能——繪制故障樹，歸納出繪制故障樹的五步法：分析電控系統(tǒng)的控制電路，分析電控系統(tǒng)的主電路，繪制電控系統(tǒng)電氣原理框圖，確定故障范圍，繪制故障樹。同時(shí)，本文提出了繪制故障樹的教學(xué)設(shè)計(jì)。在后續(xù)工作中，我們將繼續(xù)研究電控系統(tǒng)裝調(diào)類、電控系統(tǒng)聯(lián)調(diào)類等一體課程的核心技能及相應(yīng)的教學(xué)設(shè)計(jì)。