福建教育论文范文PLC技术案例教学法研究

　　PLC是可编程逻辑控制器，在很多自动化生产，机械设计中都会用到PLC。大学的理工专业也都会学习到PLC课程，对PLC课程的教学，很多教师也有不少研究，本文是一篇福建教育论文范文，主要论述了PLC技术案例教学法研究。
　　摘要：以带式运输机控制系统为案例，对教学时的仿真演示，控制要求，接线图设计，梯形图程序设计及课后讨论等一系列教学过程进行了分析，并对教学效果进行了评价。

　　关键词：可编程控制器,带式运输机,案例教学法

　　1 引言

　　可编程控制器(PLC)技术在我院是自动化、机械设计制造及其自动化和电气工程及其自动化等专业的一门核心课程，在该课程的教学中，存在教学方法老化，单一传授理论知识，应试性的被动学习等问题。学生注意力主要集中在教师传授的现成知识上，学习围着课本和考试，缺乏教学辅助工具和相关实验设备，学生在学习的过程中缺乏感性认识，教学内容缺乏具体的载体，学习效果不太理想。且该门课程实践性强，学生只有在学习的过程中对不同的实际案例进行硬件电路的连线，编程调试验证等多个环节反复练习，才能领会可编程控制器的用法。在PLC的教学改革中，潘春玲提出了仿真软件在PLC教学中的应用教学，余青峰提出了任务驱动教学方法，本文提出案例教学方法，仿真观察一提出问题一讲解方案一课后讨论相结合，在课堂教学中把理论与实践有机的结合起来，充分发掘学生的想象力，提高学生解决实际问题的综合能力，学生通过项目的进行，学习和掌握每一环节的基本知识，在进行案例教学过程中有针对性地培养学生独立工作能力，创新能力以及与人合作沟通的能力。下面以带式运输机控制系统为例，介绍案例教学法在PLC教学中的应用。

　　2 教学案例分析

　　2.1仿真教学演示

　　带式运输机普遍应用于金属矿物输送，煤炭输送等工业环境中。在物料输送的过程中，各设备间必须按照严格的顺序启动和停止控制，以防止启动或停止时物料在系统中堆积起来，甚至损坏设备。案例中，物料输送过程包含三个电动机M1，M2，M3和一个料斗，料斗由电磁阀YV控制。接触器KM1～KM3分别控制M1～M3。电磁阀控制物料从料斗中落下，送到运输带1上;M1转动，带动运输带1输送物料到运输带2上;M2转动，带动运输带2输送物料到运输带3上;M3转动，带动运输带3输送物料到料场。

　　在该案例的教学中首先进行控制过程的仿真演示，使用欧姆龙CP1E-N40型PLC为控制器，利用组态王(Kingview)软件制作监控界面，采用半实物仿真形式，仿真界面如图1所示。通过案例的仿真，学生观察到系统的启动过程：M3，M2，M1，YV等设备先后启动;停止过程：YV，M1，M2，M3等设备先后停止。还有紧急停止，过载保护等相应的控制过程。当学生观察到这些控制过程后提出问题：为什么系统启动时各设备不是同时启动，停止时也不是同时停止?引导学生思考在工业环境中，运输带自动控制过程的实际控制情况。

　　2.2提出控制要求

　　通过对学生的提问后提出系统具有下列控制要求：

　　第一，正常启动：为了防止运输带上的物料堆积，启动过程为M3先启动，5秒钟后M2再启动，再过4秒后M1启动，再过3秒后，YV启动，物料输送开始。用启动按钮SB1控制。

　　第二，正常停止：为了保证停止时运输带上不再有物料堆积，停止过程为电磁阀YV先停止，5秒后M1停止，再过5秒后M2停止，再过5秒后M3停止。用停止按钮SB2控制。

　　第三，紧急停止：电磁阀YV，电动机M1，M2，M3同时停止。用急停按钮SB3控制。

　　第四，过载保护：分别采用热继电器对三个电动机M1，M2，M3进行过载保护。M1过载时，YV和M1同时停止，M2延时5秒后停止，M3再延时5秒后停止;M2过载时，YV、M1、M2同时停止，M3延时5秒后停止;M3过载时，YV、M1、M2和M3同时停止。用热继电器动合触点FR1，FR2，FR3分别控制。过载时相应报警指示灯闪烁显示。

　　给出控制要求后，提出问题：该系统的控制需要多少个输入，多少个输出?引导学生思考该系统用PLC控制需要哪些输入设备，哪些输出设备。

　　2.3输入输出地址分配

　　根据控制要求，给出输入输出地址分配如表1所示。

　　2.4接线图设计

　　安排学生根据已学的知识用草稿自己设计接线图，然后给出正确的接线图，让学生比较两种接线图的不同。指出学生设计的接线图的错误和不足的地方。本案例采用欧姆龙CP1E-N40型PLC为控制器，控制接线图如图2所示：

　　2.5梯形图程序设计

　　PLC控制的核心在于梯形图程序的设计，其设计方法有经验设计法、逻辑设计法、顺序设计法等。本案例采用经验设计法，此方法必须要掌握一些常用功能的梯形图程序编写方法，如电动机的启保停控制等。在给学生讲解时要根据编程的思路进行讲解，根据控制要求，逐步实现各项控制功能，而不是直接把整个程序拿出来，笼统的进行讲解。如本例首先要讲解顺序启动和紧急停止功能，则程序要先实现M3电机的启停控制，如图3所示。M3启动5秒后，M2才启动，则M2的启动可以利用定时器T0实现。如此类推可以实现整个启动过程。然后再讲解梯形图中紧急停止，顺序停止以及过载保护的控制过程。在讲解梯形图的过程中，利用欧姆龙的编程软件及仿真软件CX-Programmer，演示控制功能的实现过程，学生真正能感受到程序的正确性。

　　2.6课后讨论

　　讲解完整个案例的控制过程后，引导学生讨论整个控制过程。例如控制功能是否完善?是否还需要增加电机和电磁阀的手动控制功能，如果要增加，如何实现。接线图中的输出部分为什么有3个COM端口，而输入只有一个COM端口?程序的设计还有没有其它方法?能否用更简单的设计方法，能否用顺序功能图法进行程序设计?通过讨论扩展学生的思维，对实际的控制情况有更深入的思考。

　　3 结论

　　改变传统的教学方法，教学过程中采用项目化教学，以任务为驱动，结合计算机仿真，穿插各种问题，引导学生思考解决办法，学生的主观能动性有较大提高，特别是模拟实际的工业控制过程，提高了学生解决实际问题的能力，也增强了学习兴趣，教学效果得到较大的改善。
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