于歡歡

【摘要】本文闡述了以PLC為控制器的分揀控制系統(tǒng)的教學設計，以提高學生的學習興趣和專業(yè)技術能力為主旨，采取五步教學法完成“理實一體化”的教學過程，并在教學設計中融入學生的PLC職業(yè)崗位能力的培養(yǎng)，強化學生的安全生產(chǎn)意識和實際應用能力。

【關鍵詞】PLC? 分揀控制系統(tǒng)? 教學設計? 職業(yè)崗位能力

可編程控制器（PLC）是自動化相關專業(yè)的核心專業(yè)課程，目前在工業(yè)控制中被廣泛應用。而分揀控制系統(tǒng)是PLC控制中的一個典型應用。本次教學設計依托THJDME-1型光機電一體化實訓裝置，通過傳感器、PLC、皮帶輸送機、氣缸、滑槽四部分來完成工件的分揀。本次課的教學目的是要求學生能夠讀懂各種氣動原理圖，熟悉相關規(guī)范標準;掌握各種電磁閥的應用情況，熟練調(diào)整機械裝置、氣動裝置、傳感器、變頻器等器件，并熟悉相關規(guī)范標準;能夠根據(jù)任務要求，制訂工作計劃和檢查表、編寫調(diào)試程序?；谠摻虒W內(nèi)容的實踐性和應用型，教學設計利用任務驅(qū)動的方式，采用：“五步教學法”進行整個教學活動的設計。

一、布置任務

首先進入實驗室要進行安全文明生產(chǎn)的講解，并按照工廠“6S”規(guī)范化管理嚴格要求，使學生的身份轉換成“工程師”。任務的下發(fā)以派工單的形式，如表1所示。通過派工單使學生快速進入“工程師”的角色，強化學生的職業(yè)崗位意識。

二、信息獲取

在學生讀懂本次任務之后，教師引導學生學習本次任務必備的理論知識。引導學生通過教材、互聯(lián)網(wǎng)、實訓平臺說明書等相關資料主動學習氣動裝置、傳感器、變頻器、電磁閥等硬件知識;啟發(fā)學生梳理PLC控制流程的制定、外接線的工藝要求以及PLC指令的基本應用。此過程以學生為主，教師為輔，打破了傳統(tǒng)的講臺式的教學模式，旨在培養(yǎng)學生的自我學習能力以及自我解決問題的能力。

三、制定方案

以小組為單位制定任務實施方案。培養(yǎng)學生的組內(nèi)配合（包括分工合作）能力，提高團隊協(xié)作精神和溝通能力。教師引導學生任務實施方案必須包括如下幾點：（1）小組討論功能要求，做好分工任務。（2）機械裝置、傳感器等器件的調(diào)整。（3）輸入點和輸出點的分配。（4）繪制I/O接線圖，完成PLC及其外部接線。（5）調(diào)試變頻器，設定變頻器的控制參數(shù)。（6）程序編寫的分工。（7）下載，調(diào)試。（8）當程序不能實現(xiàn)原定功能時，判斷問題。（9）如何調(diào)試、修改程序。

四、實施任務

具體實施過程如下：

1、工作現(xiàn)場

（1）列出IO分配表。根據(jù)任務分析，可以得出輸入元件有10個，分別為啟動按鈕、停止按鈕、入料口檢測光電傳感器、槽一電感式傳感器、槽二光纖傳感器、推料前限位、推料后限位、導料前限位、導料后限位、對射傳感器;輸出元件有4個，分別為HL4指示燈、變頻器（正轉高速和正轉低速）、推料氣缸、導料氣缸。所以，選擇PLC的輸入點數(shù)應為10個，輸出點數(shù)應為6個

（2）畫出電氣控制原理圖。根據(jù)IO分配表，結合傳感器和電磁閥的國標繪制方法以及PLC的使用說明，畫出電氣控制原理圖。

（3）根據(jù)電氣控制原理圖安裝電路。進行電氣線路連接之前，首先確保電源開關處于斷開位置，然后將電源警示燈、傳感器和三相異步交流電動機的連線連到接線排對應的位置;按照電氣控制原理圖先接PLC輸出回路和電源警示燈的連線，再接PLC輸入回路的連線;按照照電氣控制原理圖完成變頻器和三相異步交流電動機的連線;再連接各模塊電源線;最后進行電路檢查。

（4）設置變頻器參數(shù)。 根據(jù)任務要求和變頻器的使用說明設置運行速度。

2、PLC程序設計

（1）分析控制要求。根據(jù)工作過程分析，控制主要有三部分要求：一是皮帶輸送機的運行要求，二是指示燈的控制要求，三是分揀功能要求。通過分析可以看出整個控制流程是按照設備的動作順序完成的，以三菱PLC為例較適合用SFC編程。由于不同材質(zhì)的工件被送到不同的位置，所以選用選擇性分支的SFC。

（2）繪制主程序和SFC的程序流程圖。主程序中必須包含SFC驅(qū)動條件，最好將啟停程序放到主程序中;SFC流程圖需要注意每一步的轉移條件和執(zhí)行步。選擇分支的條件和條件匯合需要按照要求給定。SFC流程如圖2所示。

（3）編寫程序。程序的編寫包括兩部分：主程序和SFC程序。根據(jù)上述程序分析及SFC流程圖，即可編寫程序。

（4）下載調(diào)試程序。檢查電路正確無誤后，將程序?qū)懭隤LC。程序功能的調(diào)試要根據(jù)工作過程要求，逐項檢查各項指標是否達標。如果每一步都符合任務要求，說明程序完全符合工作過程要求，否則應查明原因，修改后重新調(diào)試。

五、提交驗收

各小組完成任務后，提交驗收單。各小組派代表演示控制系統(tǒng)對不同工件的分揀準確度并講解設計思路，由其他小組和教師作為驗收方來評價控制系統(tǒng)是否安全合理規(guī)范。評價內(nèi)容包括：工藝、程序設計、調(diào)試運行、調(diào)試記錄、安全文明意識、團隊協(xié)作精神。該過程培養(yǎng)了學生的語言表達能力;還能夠讓學生在此過程通過參與驗收其他小組的設計，取長補短，拓寬PLC的程序設計思路。