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关键词: 电气与可编程控制器课程 实践积极性 实习训练 应用性
1.引言
服务社会作为世界高等教育的三个职能之一[1],即是强调教育不仅仅是传授理论知识,更重要的是增强学生对知识的应用能力。大部分大学生毕业后都要走向工作岗位,需要实践环境,进行实际操作和从而获得发现、解决问题的能力,于是在实训中掌握、巩固和加强知识的应用显得非常重要。
为适应以上要求,在电气与可编程控制器课程中,我们尝试进行了以下改革:在暑期,首先选拔出十名具有较强实践动手能力,善于思考的学生组成特训小组,直接由老师指导。在集体学习了控制任务的情况下负责电气与可编程控制器系统的元器件选型,电气接线板、电气接线图、电气原理图、元器件位置图的设计,然后招标购买和定制相应器件,自主完成电气控制柜的安装,接线,并结合回火炉控制系统[2]和C460车床控制系统[3]的控制要求编程、下载、调试,完成电气控制柜的整体设计和实验,反思问题和总结经验,撰写相应报告。学期开始后由这十名特训成员直接带领其他学生小组进行实训,重复以上实训内容,取得了很好的实训结果。
2.当前电气与可编程控制器课程中存在的问题
可编程控制器(Programmable Logic Controller,简称PLC或PC)是专为适应工业环境的应用而设计的一种数字运算操作电子系统[4]。它采用了可编程存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算,顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令,并通过数字量,模拟量的输入输出,控制各种类型的机械工业或生产过程。
经过30多年的发展,PLC自身已十分成熟与完善,尤其在顺序控制、开关量逻辑运算和处理这两方面具有显著优势,而模拟量闭环控制也已成熟,并随着半导体技术、计算机技术和通信技术的发展,PLC的结构和速度也得到了飞速发展,所以在工业控制领域中可编程控制器的应用非常广泛,涉及可编程控制器的岗位也是非常丰富的,需要大量能够熟练设计,操作,控制和维护此类工业控制应用设备的人才。对电子类专业而言,电气与可编程控制器是必不可少的课程,然而传统教学存在以下不足:(1)学生实践基础较差,缺乏主动锻炼的乏环境;(2)填鸭式课堂教育对学生吸引力小,常有逃课现象;(3)知识的掌握停留在认识阶段,不能将讲授知识和实际应用客观地联系起来;(4)未能掌握电气常识,导致在传统实验中,停留在“依葫芦画瓢”,老师查线后简单记录数据的被动阶段。这也就削弱了电气与可编程控制器课程的教学效果,不能充分体现其综合性和实用性的教学目的。
3.学生主导、突出工程的一体化实训
这次实训的主体是中山大学南方学院07级电子专业的全体学生,实训的目的是通过以学生为主导,教师为辅的方式,使学生获得从具体控制系统的项目需求分析,设计到电气与可编程控制柜所有元器件的采购、安装、接线,到最后完成控制系统的程序编写、调试和实训报告的全部参与和实践。如图1所示:
3.1控制系统分析
这部分内容的主要目的是让学生了解工业过程中,为适应自动生产、加工而应用广泛的车床、流水线等工艺,并分析它们的控制过程,以掌握其电气原理,完成控制系统的设计。
本次综合实训选择了两个典型控制系统,分别为回火炉控制系统和C460车床控制系统。首先分析了它们的运动结构、电力拖动形式、控制要求、实现原理,不同电机之间的协作关系,然后思考完成相应控制功能需要的数字或模拟输入输出量,对应的驱动形式,以得到所需元器件类型和数量,达到一个定性到定量的分析,最后让学生开始思考其主电路和控制电路原理和组成,所需要的保护、报警、显示等故障保护措施,尝试设计其电气原理图,以达到对系统的全面理解。
3.2电气原理图等的设计
基于对工业控制系统的认识,结合低压电器控制原理和电机控制理论等知识,引导学生进行电气控制系统图的设计。电气控制系统图包括电气原理图、电气元件位置图和电气安装接线图。这也就要求我们首先设计电气原理图,在掌握控制原理的基础上,系统的考虑控制需求、电气安全等从而进行器件选型,然后综合以上知识进行电气接线板的设计,即设计电气元件位置图,并结合所选型号器件的尺寸,获得了电气接线板的制作图纸。步骤如下:
(a)电气原理图的设计:根据控制系统要求,采用标准电气符号和标识,设计符合绘制准则的电气原理图。
(b)器件选型:满足控制系统要求和电气安全的基础上,进行器件选型。首先计算输入输出点数,并考虑适当冗余进行可编程控制器的选型,然后选择交流接触器、电机等器件,并充分考虑功能、尺寸、额定电流、电压等指标。
(c)电气元件位置图和电气接线板的设计:结合电气原理图和所选器件,集中配置电气元件,以求美观,安全和接线方便。
(d)电气安装接线图的设计:针对设计的电气接线板和元件位置图,结合电气原理图,对电源、主电路、控制电路及照明电路等接线进行设计。
(e)电气控制柜的设计:考虑电源的接入、接地等因素,以及移动和学生实验接线的方便等,设计双向可开门,正面为有机玻璃,操作面板直接可视且带滚轮的电气控制柜。
通过以上电气控制系统的设计,学生基本掌握了控制任务和实现方式,对低压电器控制有了很好的了解,同时需要阅读大量可编程控制器的模块资料,以及其他电器的资料,对低压电器目前潮流和实物也有了一定的了解。
3.3器件采购
在选型阶段,我们和学生已经走访了很多次市场,基本了解了低压电器的市场行情,但是为了减少现场采购的压力,我们采用了网上竞标和现场采购两种方式进行,针对像SiemensS7-200PLC这样的标配器件,我们采用了网上竞标方式购买,而螺丝、电线等则采用了现场购买方式,所以这次采购相对比较轻松。
3.4安装和接线
学生以组为单位,每个团队各负责一台电气控制柜的安装和接线。参照电气元件位置图,把大概120台电器或配件安装在电气接线板上,大概是一天时间的工作量。
在进行电气元件接线之前,要求每位同学首先学习电气常识,掌握电气装置的安装注意事项,以及接地与接零的相应知识,然后结合电气元件接线图,进行接线,做到主电路和控制电路尽量避免交叉和平行走线,减少干扰;做好过电压、过电流、漏电保护和接地,等等。
实际动手操作比理论难很多,很多学生都表示,接线是一项非常需要耐心、体力和技巧的劳动,每一个拐角都要折成漂亮的90度角,并且还要掌握每个电器的工作原理和接线方式,以及相互之间的先后顺序和布线技巧。而有些问题一旦没有注意到,很有可能导致短路,轻则烧毁电器,重则危及人身安全,所以需要很强的安全意识。接线的工作量比较大,时间较长,在接线的过程中,同学们可以同时掌握低压电器以及控制工艺。
3.5程序编写与调试
因为实训选用了西门子S7-200CPU和相应模块,所以要求学生利用自己的课余时间进行STEP7编程语法的学习,分别掌握语句表、梯形图和功能块等不同的编程实现方式。考虑到每个小组的具体情况都不尽相同,各有差异,我们首先给学生讲解了四种不同的编程方式:(1)使用起保停电路的编程方式;(2)使用步进梯形指令的编程方式;(3)使用移位寄存器的编程方式;(4)使用置位复位指令的编程方式。然后学生根据自身的知识特点和兴趣爱好,选用不同的编程方式。接着从最简单的一个按钮控制一个灯开始学习编写程序,渐渐地加入自锁、互锁、计时器、计数器、顺序控制等控制功能。当对STEP7编程熟悉之后,开始让学生思考回火炉和C460车床控制系统的地址分配、控制要求及实现逻辑。
由于在校大学生基本不具备继电器控制的设计经验,因此经验设计法不适合,我们提倡学生使用逻辑设计法。而为了增强逻辑性,便于理解和编程实现控制功能,我们引导学生思考如何将一个复杂的控制系统分成几个相对独立的子任务,分别对各子任务进行编程,最后将子任务的程序合理的连接起来,从而能够帮助同学们清晰的认识到各个控制子任务及相互之间的逻辑关系。
同时为了增强安全和可靠性,程序的编写要充分考虑手动和自动方式,遇有紧急故障,可及时手动停止。程序在下载到CPU之前,需要不断的修改和仿真。比如把程序导出后下载到仿真软件S7-200sim2.0中,进行反复仿真和调试,直到不仅能够满足控制要求,而且具备一定的鲁棒性、预防突发故障和紧急停车等性能为止。
3.6联机调试和编写实训总结报告
虽然在仿真软件中已经反复进行过调试,但并不代表程序一定能够满足控制要求,联机调试是必备步骤。在联机调试之前,需要制定周密、详尽的调试计划,充分考虑工业加工环境可能遇到的干扰和突发事件,不能盲目调试而忽略安全隐患。
通过联机调试之后,让程序连续运行一段时间,以确保程序的正常运行。
做到这一步,电气与可编程控制器实训已接近尾声,凝聚了众多的汗水和精力展现给我们的是一整的电气控制柜,内含满足回火炉和C460车床控制系统实现的软硬件。但是为了让学生回顾实训内容、总结实训经验和提升自己的专业知识,要求每个组以实训总结报告的形式编写技术文件,包含实训目的、平台、内容、步骤、结果和心得等六部分。
4.结语
电气与可编程控制器课程的综合性、实用性和应用广泛性,使得它与其他课程不同,仅仅靠理论学习,没有实践锻炼,将使得对知识的掌握缺少直观性、系统性、实践性和综合性。为了系统培养学生对控制系统、低压电器、电气常识、PLC、编程和调试等的认识,开展PLC综合实训课程是十分必要的,同时也能让大学生提前认识到工作所需要的汗水、耐心、责任、创造性思维和团队合作精神,提高综合素质。
参考文献:
[1]傅树京.高等教育学[M].首都师范大学出版社,2007.
[2]李彪.回火炉燃烧控制系统[J].自动化与仪器仪表,2009,(5):113-114.
[3]王兆京.维修电工(高级)[M].机械工业出版社,2007.
关键词:家用电冰箱、整机电气控制、实训教学
中图分类号:G42文献标识码: A
一台电冰箱整机的电气控制电路图,它的位置贴在冰箱后的背面或者是贴在冷藏箱门的里面,打开箱门就能看见,能看见电路元件的连接,连接导线的颜色,其电路图看起来比较简单、粗略,具体详细的电路就没有了,只能再查找其它的资料。单从表面上看其实际电路往往是看不到的,在改装或维修电气控制系统时往往都比较困难,但作为一名制冷维修工又必须要掌握的基本识图技能才能根据故障现象进行电气电路的维修,因此针对制冷维修工技术的要求,进行电气控制实训教学是个难点。
目前家用电冰箱的规格、种类繁多,不同类型的家用电冰箱所用的电气控制形式也不一样,学生要想在学校课堂内有限的时间内把各种形式电冰箱的电气控制系统都熟识是不可能的,也是不现实的。
一般的中等职业学校的实训条件也很难具备如此繁多的规格和种类,因此,学生首先懂得把电冰箱最基本的控制线路进行分析与检修,再弄清几种代表性整机电气控制系统来龙去脉,其次弄懂基本电气控制的原理和故障现象的分析与检修,在此基础上再进一步加深认识就基本上达到了实训教学的目的。
电气控制实训教学的各个环节直接影响到教学效果和实训质量,现就家用电冰箱整机电气控制系统实训的教学,谈谈具体实训教学环节的几点做法:
一、合理分组,提高实训效果
冰箱电气控制系统的实训要求知识性和实践性都很强,实训教学与理论课教学不同,它不仅需要有场地,还需要有实训设备,才能完成实训教学所要求的操作任务。如果每人用一套设备,对个人来说,实际操作时间虽多,但受个人智慧和能力的限制,实训教学的效率和质量却不一定好;进行分组教学,每组使用一套设备,就能发挥小组集体智慧和能力优势,同时还能保证实训的效率和质量。在分组时,教师应根据学生平时的学习成绩、动手操作能力、性格诸方面的差异,以4-6人为一组进行平均搭配,尽可能使每个小组处于同一个水平、具有同样的竞争力,将同一班级的学生分成若干个最优化的合作学习小组,每个小组内设立组长、记录员、资料员、发言人等各一名,采用轮班制,确定每个成员的职责,明确每个成员的任务。如组长负责组织、开展小组合作学习活动,资料员负责搜集学习资料,记录员负责记录本组的意见和观点,合作学习活动发言人负责代表小组汇报小组合作学习成果。
二、激发学生学习识图、读图的兴趣,提高学生动手操作的积极性
在实训本课题前,首先要让学生通过多种渠道去了解家用电冰箱的实际电路究竟是怎样的,通过观察、寻找、拆卸等方式,根据需要也可以指导学生到商场去收集一些相关资料。经过本人多年带电冰箱实训教学的经验,感到要培养学生的学习兴趣、动手能力要一步一个脚印,从基本的基本技能开始,要让他们感受到从易到难、从简到繁、从直观到隐藏来安排实训内容,甚至哪怕是一扎线的接头、导线的连接开始,千万不能让学生过快接触到比较难于完成实训效果的实习,同时也练习了识图、读图能力,为电气控制系统出现故障进行维修做好准备。如果直接就给一台电冰箱让学生进行电气控制的实习,学生根本无从下手。所以我会先让学生进行电冰箱基本电气控制系统接线的模拟接线,从一个个基本单元电路(具体部件电路)开始,让学生在比较直观的、看得见的条件下让学生去识图、读图再到接线、检测、检修等实际操作,边说边操作,眼到手到思想到,这个电路都学会了再进行下一个电路,按部就班的完成整机电气控制电路的实训,这样就很容易使学生获得成功感。如果直接给学生一台整机电冰箱进行实训,无论老师怎样去描述实习步骤,他们也将不知道要从那里入手,反而学生的成功感、学习的兴趣、动手的积极性就不能得到提高。
三、加强操作过程,紧扣实训环节
经过直观的、反复多次的模拟练习熟识后,就可以让学生由浅入深地接触电冰箱实际电路的接线和检测、维修。
首先从外面可以看得见的冰箱启动保护装置开始实习。指导学生参照模拟练习的情况认真观察启动保护装置各元器件的接线情况;实际测量各元器件的参数,要求学生对所看到的情况、测量的数据进行记录、比较、分析;自己再动手操作一遍,进行检查核准。
其次是冰箱内部的温度控制和照明电路。这两部分电路虽然元器件比较少,温度控制电路只有一个温控器,照明电路有一盏灯和一个门开关,但是,线路的连接就由能看得见变为看不见了。这时教师不好好引导的话,学生很容易被困难吓倒,以后的环节就比较困难了,因此,教师必须引导学生怎样从辨别导线颜色开始,区分导线的进出连接的点(器件);然后再用万用表去测量进、出线的连接情况等,由表及里,循序渐进。
最为关键的一步,定时化霜控制和风扇控制电路。这两部分用到的元器件相对比较多,线路连接也比较复杂,甚至有部分的零部件放在冰箱外部(部分机型)。如果学生没有进行过模拟电路接线训练的话,一接触就是实际电路,他们真是不知从何处入手,学生就很容易被一条条的连接线弄得晕头转向,什么的兴趣都没有了,掌握这方面的技能是最为关键的。要耐心地指导,教会学生凡事都要遵从规律、看清楚、做好记录、慢慢理顺,把具体电路进行分解,如:定时化霜电路可以分解为定时器部分、化霜温控部分和加热熔霜部分;风扇控制电路是由风扇电机和双联门开关电路组成。最为关键的是定时化霜电路的理解,如果把化霜定时器的接线弄清弄楚,其他元器件的接线就迎韧而解,主要电路部分弄清楚了,一些其它的加热防冻电路就变得简单多了。这些电路要么单独直接并接到主电路上,或几路并接在一起后再连接到主电路上,通过对各个部分逐渐弄通弄懂,学生就非常容易掌握电冰箱电气控制系统的接线和维修了。
四、加强巡回指导,适时示范讲解
巡回指导是实训教学的保障环节,也是实训教学中比较重要的环节之一,要求教师在学生训练中要针对器件的安装方法、接线的正确性、规范性、故障排除的思路、方法和通电试运转的安全性,有计划、有目的、有准备地到每个学生的实训工位进行检查指导,纠正不规范的操作,对存在的问题和异常情况及时处理解决。在巡回指导中要正确对待个别差异,注意因材施教、有的放矢,采用集中指导和个别指导相结合的方法,使学生的操作技能得到进一步的提高,达到统一的实训要求。
适时的讲解示范要注意时机(问题比较集中的),同时注意讲解示范不用教师亲自动手去做,最好是找个平时接受能力较强学生做示范,学生之间的传授更容易接受,也亦达到教学目的。讲解力求做到目的明确、内容适当、语言精练、条理清楚、逻辑性强,注重突出重点,多用启发式教学化解难点,使传授的知识生动形象通俗易懂。比如整机电气性能测试,一台正常运转的电冰箱用万用表的电阻档测量电源插头上的L-N-E三个插脚的直流电阻值,测L-N的直流电阻值是多少(应等于压缩机主绕组阻值)?L–E、N-E又是多少(∞)?把温控器开关断开,冰箱门关上,测L-N又是多少(应等于灯泡阻止)?恢复温控器开关到接通位置、把化霜定时器拧到化霜状态(化霜温控器处于接通和不接通两种情况)、冰箱门打开测L-N又是多少(接通约等于化霜发热器的阻值,不接通时约等于定时器电机阻值加上化霜发热器的阻值)?还有测量风扇电机等等……这样可使学生心里知道得一清二楚,手上干得明明白白,在操作中得心应手。
最后还要注意每次实训结束后,教师要结合当天训练的完成情况,出现的问题进行小结,肯定成绩、指出不足,分析原因,指出解决办法,同时也要要求学生回去认真总结当天的训练课题中存在有什么问题,不断积累经验。整个课题实习完后进行考核,让每个学生都知道自己对本课题实习技能掌握的程度。
参考文献
[1] 黄良辅编著,《电冰箱空调零部件实用手册》,人民邮电出版社.北京.1995
[2] 严云中、刘胜利编著,《电冰箱原理与维修技术》,新时代出版社.1997年.
【关键词】电气控制技术;项目教学法;实践
1.引言
《电气控制技术》课程是高职电气自动化技术专业及相关专业的专业必修课程,该课程在整个专业的课程体系中起着承上启下的作用。传统的教学方法,已经不能适应市场对新型技术人才的需求。这种教学方法所讲授的知识与技能和实际有一定的距离,教学环境和用人单位对人才所要求的培养环境也存在较大差异。因此本文就高职《电气控制技术》课程探索了项目教学法。
项目教学的指导思想是让学生独立完成一个项目,从项目资料的收集、方案的设计以及项目的实施,到完成后的评价,都由学生来负责。教师在教学实施过程中起指导与解答疑难的作用。通过每个项目的实施,使学生能够了解和把握项目的每一环节的基本要求与整个过程的重点及难点。教学中选择的项目主要是从典型的工作任务中开发出来的,并以项目为核心,按照工作过程的逻辑关系整合于课程内。这种以职业工作任务为依托设定学习内容的教学模式,有效地解决了传统教学中理论与实践相脱离,使理论教学内容与实践教学内容通过项目或者是工作任务紧密地结合在一起。
2.项目教学法的内涵
项目教学法,就是指以实际的工程项目作为有效实行实践教学的载体,学生在教师或工厂企业技术人员的指导下,通过解决实际维修项目进行技能的实习。在教学过程中通过项目驱动,使学生学会查询资料,使学生在做中学习知识并进行展现和评价项目的实践过程。项目教学法的精髓在于学习过程。学生在这个过程中锻炼分析问题、解决问题、团队协作、自我展现等各种能力。教师已经不是教学中的主导地位,而成为学生学习过程中的引导者、指导者和监督者,在整个教学过程中学生具有绝对的主动性。从这个意义上讲,教师其实是项目指导人。项目教学可以使学生在教学中较好地掌握、运用新技术,离开学校就可以顶岗工作,实现学校与用人单位的无缝对接,保持就业的持续性。
3.项目任务的设置
项目任务的设置是“项目教学法”成功的关键。项目任务的设置应以场地、设备、人员等教学硬件为基础,综合考虑教学目标与要求、知识结构的纵横关系等教学软件,通过软件与硬件的结合来统筹规划项目的内容和层次。项目的设置既要密切联系书本的基础知识,又要具有一定的思考空间和难度,还得能够充分发挥学生的自主意识和创新能力。而且整个过程同学们都是自主完成,教师主要是营造学习氛围、创设学习情景,组织和引导教学过程,当学生在完成任务的过程中碰到困难时,给予具体的帮助。
4.项目教学法在电气控制技术课程中的实施
本项目主要在学院实训中心进行,实训室共有10台机床电气控制柜,因此将班级学生分成10组,每组选出一位组长,负责组织组员进行项目活动。本项目实施分三个阶段,第一阶段掌握基础知识,同学们要掌握机床电气的基本知识,掌握元器件的结构和工作原理,了解元件的型号规格和种类,这个阶段主要是到图书馆和网上查阅搜集资料。第二阶段就是对电路图的理解和认识,同学们要理解机床电气的基本控制环节,看懂典型机床电气控制系统电路图。第三阶段是故障诊断与排除,电气控制柜的控制线路与实际机床的电气控制线路完全相同,执行机构也是模拟实际机床的动作,因此故障现象和诊断排除方法基本与实际一致。
5.项目的评估总结
评估总结是项目教学法的重要环节。《电气控制技术》课程采用项目教学以来,学生们的反响强烈,学习热情很高,这在类似的课程教学中是不多见的。该课程极大地提高了学生动手操作能力,该教学模式理论联系实际,极大地激发了学生学习的积极性和主动性。学生们普遍反映该教学模式新颖,能真正提高自己的能力。
组织学生进行项目的评估总结,由学生自己及小组成员总结所完成项目的优点和不足,这样可以使学生从多层次、多方面了解自己的工作效果和不足,根据自己的实际情况进行下一个项目的调整和设计。教师的评价,要注重于理论设计、动手操作、工作态度、创新能力等方面,让学生在各个层面和各个角度都有所收获。
通过评估,选出优劣,可以鞭策学生做好下一个项目,激发广大同学积极参与实践,勇于实践的兴趣。所以,实训的评估总结过程是学生一个再学习的过程,提高的过程。
6.结论
项目教学法的实施环境为学生提供了学习、工作情景,这更符合用人单位工作的实际,从而缩短了学校与企业的差距,使我们的学生毕业后能尽快地顶岗工作。以课程为中心转变为以实际经验为中心,有助于教师理论与实践能力的提高。项目教学法能更早地让学生接触到工作中遇到的问题并运用已有的知识共同解决它,对高职学生来说很有针对性,与社会实践紧密结合。
参考文献
[1]郭爱华,范国星.我国高职高专教育发展的新趋势[J].中国成人教育,2005(02).
关键词:高职院校;项目教学法;建筑电气控制技术;教材
中图分类号:G718.5 文献标识码:B 文章编号:1674-9324(2012)06-0043-02
项目教学法已成为职业教育的一种热门教学方法,但此法的应用不是将整门课程的所有内容都按项目教学法教学。将项目教学法泛化,误解了项目教学法的实质。应该将课程内容通过项目化整合,打破传统的教材编制方法和授课方式,通过将项目场景模拟化、项目目标难度分解化以及示范项目演示等方式将理论与实践紧密结合起来,以达到良好的教学效果。
一、项目教学法
1.项目教学法的内涵。项目教学法是通过实施一个完整的项目而进行的教学活动,其目的是在课堂教学中把理论与实践教学有机地结合起来,充分发掘学生的创造潜能,提高学生解决实际问题的综合能力。项目教学法的主体是学生,每个环节都尽可能让学生独立完成,教师的作用只是组织、协调和指导,而不是代替学生去做。一个完整的项目教学,内容包括项目名称(包括项目任务)、制订计划、项目实施、项目检查和项目总结五个环节(有的项目完成后还要对项目归档),除项目名称主要由教师确定外,其余各个环节都是以小组合作形式,由学生独立完成。
2.项目教学法的优点。项目教学法最显著的特点是“以项目为主线、教师为主导、学生为主体”,改变了以往“教师讲、学生听”的被动教学模式,创造学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式,在实验实训课程中应用其特点尤为突出。教学中所选的项目一般为生产、生活中的真实项目,要完成一个项目必须调动完成项目所需的综合知识和综合技能,根据项目中需要的角色来安排学生各自的任务,在项目实施过程中,可以通过调换角色让学生熟练操作各个任务内容,因此项目教学法具有综合性。
二、高职院校《建筑电气控制技术》授课分析
1.从教学内容上分析。首先,《建筑电气控制技术》这门课程的教材选择性较小,几乎所有教材的编写都是按照低压电器元器件的介绍电气控制电路的基本环节的分析应用环节举例说明(消防、空调制冷、锅炉设备、电梯和机械设备等方面)三个模块,这样从基础到典型再到应用的顺序,符合我们传统的教学模式,这样的教育教学方法适用于基础学科的学习,对于专业课程虽然可以达到教学目的,但对于学生而言缺少学习兴趣。其次是课程安排是否合理,实验是否仅仅作为理论教学的补充内容。目前高校教育里普遍存在的一个现象就是把实验作为对理论内容的一个验证,各校编制非常详细的实验指导书,学生只需要按照指导书的实验步骤去操作验证其结果是否相符,这样无疑淡化了实验的作用。
2.从学生的学习状况分析。通过对连续三届电气专业学生197名学生进行问卷调查,调查内容涉及学生的学习动机(态度)、学习目标、学习效果以及遇到的问题多个方面。调查结果如下:①学生的学习目标明确,但不能执行到底,导致最终学习效果未能达到预期。由于该课程在电气专业占有重要的地位,专业教师曾多次强调该课程的重要性以及对后续课程的影响,有60.91%的学生希望通过该课程提高自身的专业知识水平和综合应用能力,有30.46%的学生仅仅是为了考试及格,还有8.63%的学生对此不屑一顾。②学生质量参差不齐。高职院校由于近几年扩招,生源质量下降,文科生学理科的比例不断上升,学习基础相对较差,基本上都是被动上课,课后也以完成作业为主,基本上不涉及预习、学习、复习的基本过程。有63.86%的学生感到学习困难,有36.14%的学生可以适应。③学生对实验实训内容兴趣浓厚。实验实训课中通过自己动手接线、调试,通电试车成功,增强了学生的自信心,同时也激励了他们的学习兴趣。
三、项目教学法在《建筑电气控制技术》教学中的应用研究
上述提到的高职院校学生在学习《建筑电气控制技术》课程中的三个现象,可以归纳为学生由于过于强调技能培养,片面地理解为学习只为技能,忽略理论,导致学习追求实用,在理论课上学习情绪低迷,而在操作中虽然兴趣很高,但是遇到理论问题又感到难以扩展和提高自己。所以采用一种合适的教学方法以激励学生的学习兴趣显得尤为重要,在此提出项目教学法在本课程中的应用实例。首先,要选择一本合适的教材,教材应以实例为主线、以项目为单元编写内容,将低压电器元件和典型电气控制环节分别分布在各个项目中交叉学习并即时操作练习。目前在教材领域存在这样的空白,分析现状后认为有以下几点原因:一是该课程本身是一门综合叉学科,内容既是基础必备知识,又是多个领域的复杂综合体,涉及内容较广,教与学的过程都受课时的制约而不能达到良好效果;二是建筑电气行业需求虽多,但按照我国目前的建筑业发展水平,电气控制方面并未真正达到普及,所以对该系列设备的生产研究以及更新相对缓慢。此内容现已列为校研究课题正在进行中。其次,合理设置项目内容亦能达到事半功倍的教学效果。下面以三层电梯的基本控制项目为例列出各项目内容:①项目名称:三层电梯的基本控制。②项目计划:教师对项目内容进行前期引导分析,然后针对项目内容的不同需求对各组别提出项目要求,并监督其实施,随时检查,总结分析。③项目实施:教师先让学生熟悉项目内容,通过对前期项目的回顾分析该项目的控制要求,可以将该项目中的具体要求细化,学生划分小组(每组至少三人)分组领取任务,小组各成员各自列出该控制系统所用设备清单及其控制方法,组内进行讨论并加以说明讲解,选择最优方案;编制控制系统安装说明书;实物接线及其调试;通电试车。④项目检查:在实施过程中根据内容跟踪检查。⑤项目总结:总结心得。⑥扩展项目:在对项目掌握良好的基础上适当增加难度,通过增加控制要求完善系统控制需求。上面列出的六个内容中,项目内容的选择及其组织需要教师做大量的准备工作,同时项目实施和项目检查是教学过程中的关键环节,实施过程的重要性无需强调,但项目教学法的使用不能忽略项目检查部分的作用,不同于传统的教学方法的考试,项目教学法应该建立完善的考核机制,如果没有严格的要求和健全的考核手段,分组教学过程中将会有部分学生浑水摸鱼,所以应该将考核标准与项目内容和项目实现目标结合起来确定,同时也是希望学生可以在严格的要求下能持之以恒以达到最佳教学效果。
四、建立良好的校内、校外项目研发实验实训基地
校内教学设施不足将大大限制项目教学法的实施,学校应引进现代化的教学实验实训设备,或者支持校内教师自主研发教学用设备,既能节省资源,又能带动青年教师提高实践操作能力。校企合作也是实施项目教学法的一个不可缺少的部分,教学过程中只有不断地到实践中去摸索才能发现哪些内容既是企业工程中的热门问题,又是可以纳入到教学中去研究并应用的,并且不断更新,保证了高职教育的与时俱进。
关键词:PLC系统;可靠性;保护;多电源
中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2017)02-0008-02
我校机电工程分院机电一体化技术专业为分院重点专业,电子电气实训中心机电一体化实训室也是省级示范实训基地,而《电气控制与PLC技术》为本专业的核心课程,PLC技术为本专业的重中之重,为顺应国家对职业教育的发展,我实训中心引入了当下中小型企业使用非常广泛的台达DVP16ES2型号可编程控制器。
而机电类专业的实验室除了正常教学,还涉及技能考证,如维修电工中级与高级、技师与高级技师等级的劳动技能的考核与鉴定。电气控制与PLC课程中也引入了台达DVP16ES200T型号的可编程控制器。该类型PLC具有适用性强、通信方便、等优点。但在学校教学应用存在以下几方面的不足:PLC输入/输出端子易磨损、易烧坏、负载输出的电源单一、带负载能力弱、维护与检修难、输出负载为接触器或交流继电器时,不能直接驱动。以上不足成为影响专业教学,学生在实践操作中容易损坏PLC,也是教学改革中必须面对的问题。针对以上出现的不足,我对台达可编程控制器DVP16ES200T型号提出建设方案、电路可行性做出分析,也结合目前自动化应用实际生产中比较科学的方法,以及符合高职学生的实际情况做出一些应对,以满足学校的硬件教学资源使用需求。
1 系统总体设计方案
该类型PLC在本校教学应用存在以下几方面的问题与不足:(1)由于使用频率高,PLC所使用的电路板接线端子易损坏,PLC端子易磨损;(2)电路故障时,输入/输出触点极易烧坏;(3)负载输出的电源单一及带负载能力弱;(4)PLC系统发生故障时,维护与检修难;(5)输出负载为接触器或交流继电器时,不能直接驱动。
设计方案围绕着当前实际教学中存在的以上不足加以设计,解决不同供电电源负载供电、可编程控制器自身端口易损坏、带负载能力弱以及教学系统的维护等问题,设计方案如图1所示。
1.1 保护及扩展模块的选择
选用的是8路24V直流继电器模块,根据实际要求,设计出了PLC输出端口驱动24V直流继电器电路。 PLC输出信号送至光耦,再由光信号驱动三极管,再由三极管驱动继电器线圈。当线路发生短路故障,由于PLC内部信号与继电器电气隔离,损坏也只是外加继电器模块,从而保护了PLC,光耦保护电路如图2所示。
1.2 开关电源的选择
DVP16ES2自带输出直流电源24V,但为了给可编程控制器提供更稳定、可靠的电源,以及减少PLC模块体积,所以选用了DELTA公司的S/N:D024048AZL14510378型号开关电源,输入为:100-240V~1.2A,50-60Hz。输出为:24V-2A。此开关电源体积小、重量轻,该型号的电源的输出电压是由激励信号的占空比来调节的,因此稳压性能好,并具有短路保护功能。
2 现场终端的方案实施
将保护模块(8-24VDC)、空气开关(DZ47LE-32 C16)、开关电源(100-240V-1.2A 50-60Hz)、(DVP16ES32)等固定在基座上,原理图及布局图如图3所示。
2.1 模块系统的布局
该线路系统的设计,从元器件布置开始,所以合理布置器件非常重要。
2.2 线路接线要求
布线应符合系统设计所规定的电气原理图及布线图的要求。并进行硬线的连接,要求硬线排列整齐,横平竖直,尽量不跳线、美观。电线两端头接线,除了与插接件相连者外,必须采用接头压接。
2.3 模块号码管使用要求
每根电线两端必须有清晰牢固的线号,每个插头、插座,每个接线端子上或安装位置处必须有清晰牢固的代号标记。
2.4 技术性能
本教学系统工作电压可采用220V/380V,PLC控制电路工作AC电压220V,继电器模块DC电压24V。开关电源的主要参数为:AC输入100-240V~1.2A,50-60Hz。额定输出24V-2A。
工作环境:温度-10度~45度,相对湿度
外形尺寸:400mmX400mmX150mm。
2.5 选择工作电压等级
在实际使用过程中,电压等级的选择主要根据现场元件及负载来选择。每一路24V继电器的输出端是独立的,故可单独加独立电压,实训过程中常见的工作电压有直流5V、12V、24V、48V几种,常见交流工作电压有110V、220V、380V三种。
3 应用
本系统可用于当前我校的机电类专业的实验室中,工具体为:电气控制课堂/实训、PLC课堂/实训、维修电工技能考证等场合。
为了提高PLC实训系统的可靠性,我们要对于该系统故障和常见部位在硬件上设置保护,以负载出现短故障为例,当负载短路时,由于光耦电气隔离作用,使短路故障不影响上一级,即可编程器件内部。
为了验证本模块可行性,采集了不同应用场合的效果反馈,采用不同电源及负载,都能很好的运行。已基本解决由于使用频率高,导致PLC本身接线端子易损坏的问题,如出现短路故障时,由先前的PLC内部继电器烧坏转成开关电源内部的熔断器断开或是外加24V直流继电器烧坏。负载输出的电源单一及带负载能力的问题已解决,能同时驱动多种不同电压的电源。验证过程主要应用场合有:电气控制课堂/实训、PLC课堂/实训、维修电工技能考证等场合。
4 结语
由于本系统采用模块化设计方案,当出现故障时,方便地为维修人员提供准确故障分析和解决思路。本系统符合我国现阶段电子电气、机电类专业的教学中,投入本校机电一体化实训室使用一年后,证明其稳定可靠,达到预设目的,该系统还可进一步实现使用在企业产品中,具有一定推广价值。
参考文献
[1]中达电通股份有限公司.台达DVP-PLC编程技巧[J].北京:中国电力出版社,2010.
[2]李长久.PLC原理及应用[J].北京:机械工业出版社,2008.
[3]佟为明.低压电器继电器及控制系统[J].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2000.