基于PLC的多功能實(shí)訓(xùn)裝置培養(yǎng)學(xué)生綜合能力

王巍皓 張川 鄭克選

1 基于PLC的多功能實(shí)訓(xùn)裝置的構(gòu)成和工作原理

1.1 基于PLC的多功能實(shí)訓(xùn)裝置的構(gòu)成

該多功能實(shí)訓(xùn)裝置系統(tǒng)由觸摸屏、交換機(jī)、操作員站、工程師站、PLC、運(yùn)料小車、水箱七個(gè)部分構(gòu)成，可按照功能分為邏輯控制部分、過程控制部分、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)部分三個(gè)模塊：

圖1 系統(tǒng)構(gòu)成

邏輯控制部分可以實(shí)現(xiàn)通過PLLC控制運(yùn)料小車按照編輯好的程序運(yùn)動;過程控制部分通過PLC來控制水箱液位，可設(shè)定液位值或讓液位值保持平衡;工業(yè)網(wǎng)絡(luò)部分可以實(shí)現(xiàn)在觸摸屏上對系統(tǒng)的控制，并構(gòu)建工業(yè)以太網(wǎng)。

1.2 工作原理

邏輯控制部分：模擬運(yùn)料小車的運(yùn)行，并通過編程來完成各種工藝要求。包括光電開關(guān)、指示燈、操作按鈕、實(shí)驗(yàn)電機(jī)和模擬運(yùn)料小車安裝在一個(gè)開放的安裝板上，便于設(shè)備安裝和接線教學(xué)，也便于進(jìn)行操作展示。

過程控制部分：水箱通過開閉電磁閥進(jìn)水，通過變頻器調(diào)節(jié)水泵電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)出水，進(jìn)行液位控制。所述的變頻器、水泵、手動閥、電磁閥、液位計(jì)、水箱和管路安裝在一個(gè)白鋼材質(zhì)的柜體內(nèi)，柜體內(nèi)有一個(gè)控制箱，上述設(shè)備中的變頻器安裝在控制箱內(nèi)，并配有斷路器和接線端子，柜體內(nèi)變頻器、電磁閥、液位計(jì)的信號線接于端子上，通過電源電纜、數(shù)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(jié)構(gòu)便于安裝板和柜體的分體搬運(yùn)或擺放。

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)部分：（1）觸摸屏：運(yùn)料小車和水箱液位的控制可以在計(jì)算機(jī)上操作，也可以使用觸摸屏可以脫離計(jì)算機(jī)，裝置可獨(dú)立操作，并且可以開發(fā)HMI監(jiān)控畫面組態(tài)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。（2）工業(yè)以太網(wǎng)：可通過交換機(jī)實(shí)現(xiàn)多人編程;構(gòu)建工業(yè)以太網(wǎng)，建立PLC與觸摸屏的ProfiNet通訊，配置工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)和ProfiNet網(wǎng)線。

2 學(xué)生知識獲取與專業(yè)技能培養(yǎng)

2.1 動手能力培養(yǎng)

與傳統(tǒng)的綜合實(shí)訓(xùn)相比，該實(shí)訓(xùn)最大的特色就是讓學(xué)生真正動手去做實(shí)驗(yàn)。在做的過程中不拘泥與一種方法，可以根據(jù)自己的設(shè)計(jì)思路，自由發(fā)揮。這樣既增加了學(xué)習(xí)的趣味性，也調(diào)動了自主學(xué)習(xí)的積極性，有利于培養(yǎng)學(xué)生的開放性思維。在現(xiàn)有的綜合實(shí)訓(xùn)基礎(chǔ)上，增加系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備安裝和控制柜配線等動手實(shí)踐環(huán)節(jié)，與現(xiàn)有的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目結(jié)合，可構(gòu)成綜合工程實(shí)訓(xùn)課程。

2.2 專業(yè)知識培養(yǎng)

通過靈活的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)課程設(shè)置，從工程實(shí)踐出發(fā)，按工藝、控制要求，設(shè)計(jì)硬件控制系統(tǒng)，編寫程序，然后在實(shí)驗(yàn)設(shè)備上搭建系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，讓學(xué)生從工程應(yīng)用的角度去分析、判斷，提出問題，然后解決問題，全面提高學(xué)生的程序設(shè)計(jì)綜合應(yīng)用能力和工程實(shí)踐能力。此裝置也可進(jìn)行自動化工程項(xiàng)目實(shí)施，進(jìn)行設(shè)備安裝和接線，編寫控制程序，然后對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，讓學(xué)生從工程應(yīng)用的角度去分析、判斷，提出問題，然后解決問題，培養(yǎng)學(xué)生工程意識，提高學(xué)生工程能力和專業(yè)知識

2.3 創(chuàng)新能力培養(yǎng)

創(chuàng)新能力是個(gè)體應(yīng)用已有的基礎(chǔ)知識和可以利用的材料，并掌握相關(guān)學(xué)科前沿知識的基礎(chǔ)上，通過自身的努力，創(chuàng)造性地提出新的發(fā)現(xiàn)、發(fā)明或改進(jìn)革新方案的能力，而設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)最能促進(jìn)學(xué)生思考和發(fā)揮想象力，通過此裝置，教師以實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目為引導(dǎo)，通過已有的設(shè)備和所學(xué)的知識，讓學(xué)生從工程應(yīng)用的角度去設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)并實(shí)施完成項(xiàng)目，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2.4 實(shí)踐能力培養(yǎng)

對于實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，學(xué)生不可能一開始就很好的按照項(xiàng)目的實(shí)施過程去執(zhí)行，這是一個(gè)從模仿到設(shè)計(jì)，再到創(chuàng)新的過程，而這個(gè)過程會遇到很多問題，學(xué)生可以獨(dú)立的分析問題，解決問題，通過實(shí)訓(xùn)，不僅有利于學(xué)生分析問題和解決實(shí)際能力的提高，也有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

經(jīng)過一系列的實(shí)踐與思考，學(xué)生可以通過參加相關(guān)的競賽來應(yīng)用和檢驗(yàn)自己所學(xué)的專業(yè)知識知識和技能

3 結(jié)語

基于PLC的多功能實(shí)訓(xùn)裝置涵蓋了自動化專業(yè)所涉及到的自動控制原理、PLC、過程控制、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)等多項(xiàng)知識，采用了開放式、模塊式結(jié)構(gòu)，為學(xué)生動手實(shí)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(shí)踐平臺。通過基于PLC的多功能實(shí)訓(xùn)裝置， 采用了“教-學(xué)-做-創(chuàng)”一體化流程。改變傳統(tǒng)教學(xué)中教師為主，學(xué)生為輔的教學(xué)模式。同時(shí)教學(xué)項(xiàng)目將會以小班授課，分組教學(xué)，針對不同的學(xué)生因材施教，以各組高水平的學(xué)生為助教，幫助指導(dǎo)其他成員，通過互助的方式，共同進(jìn)步。這不僅促進(jìn)了學(xué)生專業(yè)知識技能方面的提升， 更重要的是鍛煉了學(xué)生表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、創(chuàng)新能力等多方面綜合能力，提高了學(xué)生的社會競爭力。

項(xiàng)目基金：由遼寧科技大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助 項(xiàng)目編號：201910146181。

（作者單位：遼寧科技大學(xué)電子與信息工程學(xué)院）

：AR'>年山東省職業(yè)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目《基于現(xiàn)代學(xué)徒制校企雙主體育人模式下“雙導(dǎo)師”師資隊(duì)伍建設(shè)機(jī)制的研究》;編號：2019700。

（作者單位：1.威海市文登技師學(xué)院2.威海市文登區(qū)職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校）