新疆應(yīng)用職業(yè)技術(shù)學(xué)院 盧哲

引言

筆者連續(xù)兩年和同事組成兩人團(tuán)隊(duì)參加全國(guó)職業(yè)院校技能大賽暨自治區(qū)預(yù)賽（高職教師組）現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試項(xiàng)目的比賽，并指導(dǎo)學(xué)生也參加此項(xiàng)目學(xué)生組的比賽。實(shí)實(shí)在在地和學(xué)生學(xué)在一起、練在一起、比在一起 ，從備賽到參賽再到調(diào)試配合裁判評(píng)分，親身經(jīng)歷了備賽過(guò)程中的困難險(xiǎn)阻、勞累艱辛，比賽時(shí)的緊張氛圍，領(lǐng)獎(jiǎng)時(shí)的激動(dòng)心情?，F(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試的比賽項(xiàng)目主要是以實(shí)際生產(chǎn)為任務(wù)工況環(huán)境，PLC控制技術(shù)為主體 ，并融入電機(jī)拖動(dòng)技術(shù)、變頻器調(diào)速技術(shù)、觸摸屏組態(tài)控制技術(shù)等學(xué)科知識(shí)，綜合性很強(qiáng)，難度較大。但是收獲很多。伴隨著諸多收獲的同時(shí)也發(fā)現(xiàn)自己在實(shí)施教學(xué)過(guò)程中存在的一些問(wèn)題，爭(zhēng)取做到以賽促教 ，以賽促學(xué)，故對(duì)自己的授課內(nèi)容做了一些的調(diào)整。文中將以《PLC綜合實(shí)訓(xùn)》中一節(jié)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容為例展開(kāi)介紹。

1 《PLC綜合實(shí)訓(xùn)》的教學(xué)現(xiàn)狀

《PLC綜合實(shí)訓(xùn)》作為輔助《PLC應(yīng)用技術(shù)》這門(mén)專(zhuān)業(yè)課理論知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用，在實(shí)踐教學(xué)中使用PLC綜合實(shí)訓(xùn)臺(tái)完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，由各種模塊構(gòu)成，如PLC模塊、按鈕模塊等，學(xué)生只需插線(xiàn)即可，雖然很方便，大大降低了難度，但也省掉了硬件接線(xiàn)的環(huán)節(jié)。以往主要進(jìn)行的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目和訓(xùn)練的程序內(nèi)容有：“多種液體自動(dòng)混合”——步進(jìn)指令單分支的應(yīng)用，“生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)送料裝車(chē)系統(tǒng)”——步進(jìn)指令選擇性分支的應(yīng)用，“交通燈控制”——步進(jìn)指令并行分支的應(yīng)用；“ 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制 ”——步進(jìn)指令單分支內(nèi)包含子分支的應(yīng)用；“鐵塔之光 ”和“簡(jiǎn)易四層電梯控制”——功能性指令的應(yīng)用。在我校，電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)圍繞這些項(xiàng)目一般進(jìn)行為期兩周的實(shí)訓(xùn)。雖然這些實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容比較經(jīng)典，難度偏上，但是僅僅只能滿(mǎn)足對(duì)課堂理論知識(shí)所學(xué)指令理解的強(qiáng)化和實(shí)踐。距離職業(yè)技能大賽的賽項(xiàng)內(nèi)容和滿(mǎn)足行業(yè)需求還有一定差距，許多在實(shí)踐工作上常用的內(nèi)容都沒(méi)有涉及，如學(xué)生沒(méi)有接觸過(guò)完整的硬件接線(xiàn)，只是插線(xiàn)。再如，不能接觸到多個(gè)PLC的通訊等。

2 教學(xué)改革實(shí)踐[3]

筆者以親身經(jīng)歷技能大賽后獲得的經(jīng)驗(yàn)， 并結(jié)合自己在平時(shí)教學(xué)中的總結(jié)，對(duì)《PLC綜合實(shí)訓(xùn)》進(jìn)行了一些教學(xué)改革。

2.1 對(duì)教學(xué)內(nèi)容的整合

除了上述內(nèi)容，《PLC綜合實(shí)訓(xùn)》還應(yīng)涉及電工電子技術(shù)、機(jī)床電氣控制、傳感器測(cè)量與檢測(cè)技術(shù)、觸摸屏組態(tài)技術(shù)和變頻器調(diào)速技術(shù)等 ，應(yīng)該將這些學(xué)科知識(shí)融合起來(lái)，構(gòu)建起聯(lián)系，讓學(xué)生對(duì)各個(gè)學(xué)科的內(nèi)容有更深入、更具體的聯(lián)系。具體實(shí)施過(guò)程就是創(chuàng)設(shè)工作情境，把大賽涉及的內(nèi)容劃分成小的實(shí)訓(xùn)任務(wù)，將難度降低，每個(gè)任務(wù)都有目的性、針對(duì)性地完成一些知識(shí)點(diǎn)。最后再通過(guò)一個(gè)綜合型的任務(wù)將各部分聯(lián)合起來(lái)。以2018年現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試項(xiàng)目的賽題為例，它的實(shí)質(zhì)是用到兩個(gè)PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的Y-△ 降壓?jiǎn)?dòng)、變頻器控制的電機(jī)實(shí)現(xiàn)變速、步進(jìn)電機(jī)、雙速電機(jī)這四種電機(jī)的控制 ，并用組態(tài)觸摸屏來(lái)實(shí)現(xiàn)操作，還可以用按鈕模塊來(lái)調(diào)試，此外還有PLC之間的通訊。為了擴(kuò)大知識(shí)面，讓任務(wù)由易至難逐層遞進(jìn)，又增設(shè)了單速電機(jī)、電機(jī)正反轉(zhuǎn)和雙速電機(jī)正反轉(zhuǎn)等受PLC控制的內(nèi)容。在教學(xué)中，筆者把它們兩兩組合。如：基于生產(chǎn)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)和變頻電機(jī)、雙速電機(jī)和變頻電機(jī)、雙速電機(jī)和正反轉(zhuǎn)、單速電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)、變頻電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)、Y-△降壓?jiǎn)?dòng)和變頻電機(jī)等。在以前的實(shí)訓(xùn)任務(wù)中選擇了一些在課堂理論教學(xué)過(guò)程中完成 ，不但讓學(xué)生及時(shí)消化理論知識(shí)及時(shí)消化，還能使實(shí)訓(xùn)周有更多課時(shí)完成這些綜合性強(qiáng)的內(nèi)容。但課堂實(shí)訓(xùn)時(shí)間有限，不可能完全完成，因此可以把部分內(nèi)容演變成考試題，將各個(gè)知識(shí)面都充分利用起來(lái)。

2.2 對(duì)實(shí)訓(xùn)資源整合

之前缺乏經(jīng)驗(yàn)，為了備賽 ，有些元件都是“拆東墻補(bǔ)西墻 ”來(lái)滿(mǎn)足訓(xùn)練，訓(xùn)練完再安裝回去。 在經(jīng)費(fèi)有限的情況下，想實(shí)現(xiàn)成立專(zhuān)門(mén)技能大賽項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)室是有難度的， 也有可能會(huì)造成資源浪費(fèi)。可以在現(xiàn)有的電工實(shí)訓(xùn)室基礎(chǔ)上，多采購(gòu)一些不同型號(hào)的PLC、步進(jìn)電機(jī) 、變頻器 、組態(tài)觸摸屏 ，按鈕模塊等元件 ，以靈活完成多種項(xiàng)目。不至于因?yàn)樵狈Χ绊懹?xùn)練，也不至于元件不夠用使訓(xùn)練和正常教學(xué)產(chǎn)生矛盾。

2.3 對(duì)考核辦法創(chuàng)新[2]

堅(jiān)持考核形式多樣化，注重過(guò)程性考核。每個(gè)項(xiàng)目都會(huì)進(jìn)行一次小組互評(píng)，并對(duì)每個(gè)同學(xué)進(jìn)行學(xué)生個(gè)人評(píng)分。小組成績(jī) = 每個(gè)實(shí)訓(xùn)任務(wù)完成度60%+ 接線(xiàn)的工藝性20%+ 做衛(wèi)生、著裝等情況20%。學(xué)生個(gè)人得分 = 小組分40%+ 個(gè)人在實(shí)訓(xùn)中的表現(xiàn)情況60%，防止個(gè)別同學(xué)渾水摸魚(yú)。課程總評(píng)成績(jī) = 實(shí)訓(xùn)報(bào)告成績(jī)30%+ 平時(shí)表現(xiàn)70%。平時(shí)表現(xiàn)則為學(xué)生個(gè)人得分的平均成績(jī)。避免出現(xiàn)平時(shí)不認(rèn)真實(shí)訓(xùn) ，只靠完成一個(gè)實(shí)訓(xùn)報(bào)告就得高分的現(xiàn)象。

3 實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程

教學(xué)過(guò)程要充分體現(xiàn)學(xué)生自主思考、探索、實(shí)踐、調(diào)試的過(guò)程，教師則是起到正確引導(dǎo)、提示、及時(shí)總結(jié)和給予學(xué)生積極評(píng)價(jià)的作用。和理論教學(xué)一樣，也分為課前、課中和課后三個(gè)環(huán)節(jié)。

3.1 課前預(yù)習(xí)

實(shí)訓(xùn)周期間學(xué)生所有的理論課都會(huì)停課，20至24學(xué)時(shí)實(shí)訓(xùn)課之外，學(xué)生有許多閑暇的時(shí)間。提前把任務(wù)書(shū)發(fā)放至每個(gè)學(xué)生，要求學(xué)生提前預(yù)習(xí)，編制程序上課時(shí)檢查。

3.2 課中實(shí)訓(xùn)

課中實(shí)訓(xùn)是教學(xué)的重點(diǎn)，主要有任務(wù)分配和分析、任務(wù)實(shí)踐、小組互評(píng)和個(gè)人評(píng)分、任務(wù)小結(jié)、課后作業(yè)等5個(gè)環(huán)節(jié)。將結(jié)合一個(gè)具體的實(shí)訓(xùn)任務(wù)為例，并把該任務(wù)的接線(xiàn)原理等圖和程序完整的分享給大家。

3.2.1 任務(wù)分配和分析

把學(xué)生分成若干組，每組2至3人，組內(nèi)劃分職責(zé)，如：編程、接線(xiàn)等。接下來(lái)舉一個(gè)具體的任務(wù)實(shí)例來(lái)說(shuō)明：

在某混料裝置項(xiàng)目中，需要用到步進(jìn)電機(jī)M1（只進(jìn)行單向正轉(zhuǎn)運(yùn)行）和變頻電機(jī)M2進(jìn)行加料（有正反轉(zhuǎn)），其中：

按下啟動(dòng)按鈕SB5（x0）后，M1以速度1啟動(dòng)(每脈沖轉(zhuǎn)動(dòng)角度為0.1125度，每秒1圈)。再按下SB5按鈕M1電機(jī)以速度2(每脈沖轉(zhuǎn)動(dòng)角度為0.45度，每秒3圈) 運(yùn)行按下停止按鈕SB6（x2），M1電機(jī)停止。

按下啟動(dòng)按鈕SB5（x1）后，電機(jī)M2以25Hz正轉(zhuǎn)啟動(dòng)，再按下SB5按鈕M2電機(jī)50Hz反轉(zhuǎn)運(yùn)行，加速時(shí)間為0.5s，按下停止按鈕SB6，M2電機(jī)停止。

分析任務(wù)：題目主要涉及步進(jìn)電機(jī)、變頻器和PLC型號(hào)選擇。對(duì)于步進(jìn)電機(jī)需要注意接線(xiàn)、步進(jìn)電機(jī)的編程指令。對(duì)于變頻器需要注意接線(xiàn)、參數(shù)設(shè)置。此外，步進(jìn)電機(jī)只能選用能產(chǎn)生高頻信號(hào)的T型PLC, 而變頻器接三相交流電， 故選用R型PLC。學(xué)生有提前預(yù)習(xí)，但對(duì)于新的知識(shí)需要著重講解。

3.2.2 任務(wù)實(shí)踐

圖1電氣原理圖

圖2元件布局圖

完成一個(gè)任務(wù)，大致需經(jīng)歷以下六步：（1）任務(wù)分析；（2）完成I/O地址分配；（3）完成電路圖、元件布局圖的設(shè)計(jì)，見(jiàn)圖1和圖2，注意兩個(gè)PLC之間的通訊 ；（4）正確接線(xiàn) ，注意接線(xiàn)工藝性，做到橫平豎直，不交叉。通電前必須用萬(wàn)用表測(cè)量有無(wú)短路和接線(xiàn)錯(cuò)誤。接線(xiàn)時(shí)最好按圖接線(xiàn)可以避免很多錯(cuò)誤。（5）變頻器的參數(shù)設(shè)置，見(jiàn)表1；（6）PLC程序的編制，對(duì)步進(jìn)電機(jī)用PLSY指令，還用到了功能指令和普通指令的配合使用，見(jiàn)圖3；（7）下載程序，根據(jù)任務(wù)要求的動(dòng)作完成調(diào)試，檢查程序是否能完成動(dòng)作要求。完成這部分內(nèi)容需要組內(nèi)同學(xué)互相配合。能完整調(diào)試成功的過(guò)程中會(huì)遇到很多問(wèn)題，培養(yǎng)了學(xué)生不氣餒，會(huì)排查錯(cuò)誤，并盡力解決問(wèn)題的寶貴品質(zhì)。

表1變頻器參數(shù)設(shè)置表

圖4FX3U-48MR型PLC內(nèi)的程序

3.2.3小組互評(píng)和個(gè)人評(píng)分

這部分內(nèi)容上文已講過(guò)，不再重復(fù)。注重此部分主要是讓同學(xué)之間互相學(xué)習(xí)，取長(zhǎng)補(bǔ)短。如，接線(xiàn)的工藝性。再如工作臺(tái)面是否干凈整齊，是否能做到零線(xiàn)頭等。這些都是大賽比較重視的部分，也是工作中需要的寶貴品格。

3.2.4 任務(wù)小結(jié)

1～2分鐘的任務(wù)小結(jié)對(duì)重難點(diǎn)進(jìn)行梳理，幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)體系。

3.2.5 課后作業(yè)

完成實(shí)訓(xùn)報(bào)告的書(shū)寫(xiě)，課前交作業(yè)，而不是拖到最后。并預(yù)習(xí)新的內(nèi)容。

3.3 課后復(fù)習(xí)

對(duì)本堂課學(xué)習(xí)到的知識(shí)、遇到的問(wèn)題和困難、實(shí)訓(xùn)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤等進(jìn)行詳細(xì)總結(jié)，并記錄在任務(wù)書(shū)上，作為以后工作中有參考價(jià)值的一手資料，培養(yǎng)學(xué)生勤思考、善總結(jié)的能力。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)一系列的實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)內(nèi)容的改革，學(xué)生在軟件編程、硬件設(shè)計(jì)和接線(xiàn)、調(diào)試等方面的能力得到了很大提高，在工具擺放整齊，臺(tái)面整潔等職業(yè)素養(yǎng)方面形成自覺(jué)習(xí)慣。學(xué)生在2019年自治區(qū)技能大賽中此項(xiàng)目獲得二等獎(jiǎng)的好成績(jī)。學(xué)無(wú)止境，只有不斷參與，勇于迎接新挑戰(zhàn)才能接受更多新知識(shí)。