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浅谈《可编程序控制技术》教学中体现“学生主体、教师主导”的几点心得

日期: 2021/2/12 浏览: 3 来源: 学海网收集整理 作者: 江苏省丹阳中等专业学校 谭星祥

可编程序控制器是以微处理器为基础,综合计算机技术、电子应用技术,自动控制技术以及通信技术发展起来的新型工业自动化控制装置。可编程序控制器作为中职机电技术应用专业方向课程,现就教学过程中体现“学生主体、教师主导”的理念谈谈个人的几点体会。
   一、可编程序控制(PLC)与传统继电器控制的关系
   传统继电器电力拖动自动控制系统,其控制电路是由接触器、继电器、按钮、开关等元件组成,完成对电力拖动系统的各项控制。因其具有结构简单、工作可靠,维护方便且价格低廉等优点,目前在国内仍然应用。而可编程序控制器是内部结构和功能上类似于计算机,采用以传统继电器控制电气图为基础的梯形图语言编程,易于与自动控制系统相连接,可以方便灵活地构成不同要求,不同规模的控制系统,其环境适应性和抗干扰能力强,同时具有数据处理,PID控制和数据通信功能,在控制系统应用方面明显优于传统的继电器控制。由于这些特点,目前在江苏省地方企业自动化控制系统中得到广泛使用,因此,在实习教学中,首先要让学生明白这两种控制系统的关系,激发学生学习可编程序控制技术的兴趣。
   二、可编程序控制器程序设计的步骤
   可编程序控制系统设计是实习教学的主要内容,也是学生学习的难点。主要包括软件设计和硬件设计两方面。在实习教学过程中,要根据学生的学习实际,结合具体的实习内容,有针对性,目的性开展教学,具体的程序设计步骤如下:
   1.硬件设计
   硬件设计的内容包括电动机主电路,接入PLC的控制电路,各类主令元件传感器和执行元件的选择,PLC输入/输出端的接线图,输出电路的外接电源等。在硬件设计中,学生需根据电动机容量,选择导线的材料,载面以及合适的各类主令元件的容量。而这恰恰是学生的弱项,所以在实习教学中,教师应培养学生进行准确计算,合理选择的能力。但决不能由教师全权包办,养成学生的不良惰性。以项目为载体,任务为驱动。学生通过完成教学中的任务来提高自己的能力。这样,经过几次实际操作,学生在学习过程中便会积累一些经验,也掌握了一定的计算方法。有利于提高学生的独立思考性和实际设计能力。对于设计中出现的错误和问题,发挥学生小组的作用,经过相互讨论、相互检查等流程,使学生自己修改错误。教师及时评讲,及时答疑解惑避免学生多走弯路。在硬件安装之前,学生应先提出注意事项,再设计安装步骤和工艺进行示范操作,最后学生实际操作,这样学生很快掌握操作技能技巧。在PLC输入/输出端的接线中,则需强调规范性、标准化。让学生自己熟悉了PLC的各个接口端子后,认真训练一开始就养成良好的布线习惯。如元器件的位置布置合理;导线剖剥不伤芯,不浪费;导线与I/O接口处不压皮,不露芯,不松动;配出的接线不交叉,不跨越,横平竖直,简洁美观,所走的线路主辅线路颜色分明,一目了然。
   2.软件设计
   可编程序控制系统软件设计内容主要包括:工艺过程分析PLC功能图设计,梯形图设计,指令语句的编制,程序的输入与检查等。这也是可编程序实习教学中的重中之重,是学生设计的主要内容。教学过程可分以下几步。
   (1)首先根据系统控制任务和要求,在深入了解和分析工艺条件和控制要求的基础上,确定PLC的基本控制方式,要完成的动作,自动工作循环的组成,自动控制的动作顺序,必需的保护和联锁条件及故障现象等。这一步在可编程序设计实习教学中十分关键。是培养学生能力的关键地方,在教学中我指导学生充分理解控制要求和工艺过程后,才进行以下的功能图设计。例如小车送料自动控制程序设计,要求小车可以在A、B两地之间正向起动(前进)和反向起动(后退),在A、B两处分别装有后限位开关和前限位开关,小车在B处停车,延时10S后自动返回。教师带领学生充分分析了其控制要求后,学生分组通过小组合作写出相应的动作过程,小车送料的工作循环过程分为前进、延时和后退三个工步:a、小车在前进步时,如果按下停止按钮(x002),小车回到初始状态;b、在初始状态时,如按下后退按钮(x001),小车由初始状态直接到后退状态,然后按照后退→前进→延时→…….顺序执行;c、小车在后退时,如果按下停止按钮(x002),则转移到初始状态,后退停止。
   (2)在分析其控制要求后,便可以指导学生进行功能图设计和梯形图设计。常用的设计方法有经验法和功能图表法。为了便于学生尽快掌握设计要领,教师可以综合这两种方法简单易学,设计的程序规范,直观、易阅读,也便于修改和调试,有利于初学学生接受。在学生熟悉了功能图设计法之后,便可适当引入经验设计法,这种方法实际是延续了传统的继电器电气原理图的设计方法,在一些典型控制单元电路的基础上,根据受控对象对控制系统的具体要求,采用许多辅助继电器来完成记忆,联锁、互锁等功能,这种方法具在很大试探性和随意性,但有利于学生把传统继电器控制系统改造成可编程序控制系统,大大简化了控制程序的设计。这样学生在掌握这两种设计方法后,便可以各取所长,大大提高他们编程能力,也有利于激发他们的编程乐趣。
   (3)最后,便可根据前面设计的梯形图写相应的指令语句,通过专用的PLC编程器进行程序输入、编辑和检查。这也是操作性较强的步骤,教师应让学生先熟悉编程器操作面板各键的功能和用途后,教师详细示范讲解其使用方法,学生同步完成相应的程序语句输入,从而使学生心领神会,快速掌握其要领。

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