主頁 > 技術(shù)文章 > 關(guān)于項目教學(xué)法在電氣控制及PLC中的應(yīng)用 2024-10-15

關(guān)于項目教學(xué)法在電氣控制及PLC中的應(yīng)用

摘要：介紹引進典型電氣控制項目“節(jié)能環(huán)保中水回用水處理廠智能控制系統(tǒng)”來輔助電氣控制及PLC可編程項目教學(xué)的開展，以實際工程項目為基礎(chǔ)來設(shè)計教學(xué)模塊、開展教學(xué)，使電氣控制及PLC中的應(yīng)用課程的絕大多數(shù)知識點都能在該項目中得以體現(xiàn)和應(yīng)用，學(xué)生感受真實項目、學(xué)以致用，同時項目具有綜合性，鍛煉學(xué)生項目設(shè)計能力，提高綜合素質(zhì)，教學(xué)效果良好。
電氣控制及PLC應(yīng)用課程是電氣控制及自動化專業(yè)的主干課程，其內(nèi)容與工程應(yīng)用緊密結(jié)合，在工業(yè)自動化控制、智能儀器儀表、精密加工、數(shù)控機床以及機電一體化技術(shù)等領(lǐng)域中得到日益廣泛的應(yīng)用。本課程是（我校）電氣工程及自動化教育專業(yè)和機械工程及自動化教育的專業(yè)必修課。通過本課程的學(xué)習(xí)，除了讓學(xué)生學(xué)習(xí)電氣控制和PLC可編程控制器應(yīng)用技術(shù)基本知識外，還以提高學(xué)生的素質(zhì)和全面能力為宗旨。具體教學(xué)要求是熟悉常用低壓電器的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性及應(yīng)用，掌握繼電接觸器控制系統(tǒng)基本分析和設(shè)計能力，掌握典型電氣控制電路的分析和設(shè)計方法，掌握可編程控制器的工作原理及結(jié)構(gòu)特點，熟練掌握基本邏輯指令的應(yīng)用，掌握步進順控指令編程方法及應(yīng)用，了解PLC網(wǎng)絡(luò)及通訊基本知識，繼電接觸器控制系統(tǒng)基本分析能力，特別是掌握典型電氣控制電路的分析能力，重點是S7-224/S7-300可編程序控制器的編程技術(shù)、通信模式及調(diào)試技巧。
　　項目教學(xué)是以項目實施為主線有效組織理論和實踐知識，師生共同實施并完成一個“項目”為主要學(xué)習(xí)方式的教學(xué)活動，是建立在建構(gòu)主義和情景學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上體現(xiàn)行動導(dǎo)向教育理念的教學(xué)方法，將傳授知識為主的傳統(tǒng)教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橐酝瓿身椖�、職業(yè)體驗和解決問題為主的多維互動式的教學(xué)模式，在職業(yè)教育的專業(yè)課程教學(xué)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。通過項目實施過程，讓學(xué)生學(xué)習(xí)必要的理論知識及掌握必備的專業(yè)技能，突出知識的學(xué)習(xí)服務(wù)于職業(yè)能力的建構(gòu)。
一、電氣控制及PLC應(yīng)用項目教學(xué)模塊
　　實施項目教學(xué)，項目的選取要具有典型性、代表性和全面性，以往的教學(xué)選取的項目經(jīng)�；谛№椖縼斫虒W(xué)，僅能說明一個知識點或某個問題，綜合知識無法體現(xiàn)，這樣各知識點之間彼此孤立，章節(jié)的聯(lián)系比較匱乏，彼此的知識點無法連貫，邏輯關(guān)系無法得到梳理，不能對學(xué)生的綜合能力進行鍛煉。然而學(xué)生畢業(yè)后往往面對的是比較綜合的工程項目，而他們的知識結(jié)構(gòu)是孤立的，面對綜合設(shè)計一個項目不知道從何處下手，尤其是既需要分析、設(shè)計又要安裝調(diào)試的復(fù)雜的項目無從下手了。學(xué)生不能立即投入到生產(chǎn)實踐中，無奈還要從頭學(xué)起。
　　基于以上的問題，在展開項目教學(xué)法實施過程中，選取一個比較綜合典型的真實項目——節(jié)能環(huán)保中水回用水處理廠智能控制系統(tǒng)來進行教學(xué)設(shè)計。參照教學(xué)大綱和緊扣教材內(nèi)容，根據(jù)項目組成設(shè)計以下主要教學(xué)模塊：（1）項目教學(xué)實施前準(zhǔn)備工作及模擬招投標(biāo)介紹；（2）中水回用水廠供配電介紹及用電安全；（3）中水回用水廠的用到的低壓電器設(shè)備教學(xué)及知識點學(xué)習(xí)；（4）提升泵房、反沖濾池、加礬加氯、送水泵房儀器儀表的電氣控制原理圖、元器件布置圖及施工圖紙設(shè)計；（5）提升泵、鼓風(fēng)機、反沖泵、送水泵的不同啟動形式設(shè)計；（6）S7-200（含7個從站）和S7-300（含2個主站）PLC設(shè)計及編程；（7）主站PLC與各從站的Proface-Bus及中控制室的通信實現(xiàn)；（8）主站PLC觸摸屏編程及中控室的主機系統(tǒng)組態(tài)；（9）整個中水回用系統(tǒng)與Intenet通信；（10）項目的竣工及驗收—課程總結(jié)。隨著自動化生產(chǎn)的發(fā)展，該課程涉及到許多新知識、新技術(shù)領(lǐng)域。我們以加強實踐教學(xué)為突破口，以創(chuàng)新為契機，構(gòu)建以項目為載體的理論實踐一體化教學(xué)模式，符合技術(shù)師范本科專業(yè)的培養(yǎng)特點和定位，既要具備工程性，又要具備師范性，通過課程和專業(yè)訓(xùn)練使學(xué)生成為具有“講師”、“工程師”等知識和能力結(jié)構(gòu)的“雙師型”人才。
二、項目教學(xué)設(shè)計：
　　1.項目教學(xué)設(shè)計
　�。�1）選擇合適的配套教材。我們將電氣工程及自動化教育和機械工程及自動化教育的專業(yè)崗位對電氣方面的知識和技能需求為目標(biāo)，以就業(yè)單位人才需要為基準(zhǔn)，結(jié)合技術(shù)師范培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)選擇教材。以現(xiàn)行主流PLC為參考，以必需、實用知識為主，加強學(xué)生電氣控制技能的培養(yǎng)，教材的內(nèi)容包括常用低壓控制電器、電氣控制線路的基本原則和基本環(huán)節(jié)、PLC可編程控制器基礎(chǔ)、S7-200PLC的系統(tǒng)配置及質(zhì)量系統(tǒng)、SETP7-Micro/WIN32編程軟件、S7-300和S7-400PLC系統(tǒng)配置與編程及通信及網(wǎng)絡(luò)等；被選取的項目與教材結(jié)合緊密，涵蓋的知識比較吻合，也是現(xiàn)在自動化行業(yè)及大學(xué)競賽的主流技術(shù)。
（2）項目實施前，先完成模擬投標(biāo)及中標(biāo)過程，讓學(xué)生明白項目實施過程中必經(jīng)的流程和步驟，體會真實項目的投標(biāo)中標(biāo)和方案實施的過程。標(biāo)書設(shè)計就是按項目模塊來分類，每進行一個模塊就是完成標(biāo)書方案中的一部分。
3）項目教學(xué)模塊借助組態(tài)軟件給出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組態(tài)圖，標(biāo)出了每個模塊應(yīng)完成的項目任務(wù)，根據(jù)模塊工作量和知識的多少合理安排課時。每個模塊預(yù)先提出問題，讓學(xué)生先思考，鼓勵學(xué)生發(fā)揮與創(chuàng)新，根據(jù)學(xué)生人數(shù)，恰當(dāng)分組，每組模擬為一個施工團隊，選出隊長，由其對整個組的人員進行協(xié)調(diào)分工，課前每組先設(shè)計一套實施項目模塊的方案，課間展開討論，老師甄別或指出最佳方案及實施方法，課后留給學(xué)生擴展的空間。
　�。�4）對要完成的項目教學(xué)任務(wù)要提出具體要求。如基本的工廠供配電；常用的低壓電器；基本的電氣控制及啟動方式；電氣原理圖、元器件圖、施工圖繪制；PLC編程、通信、組態(tài)等。課后要求學(xué)生提交項目教學(xué)實訓(xùn)報告，電子圖紙，學(xué)生團隊自己評價，教師講評驗收。
　�。�5）師生共要明確項目教學(xué)過程中要重點鍛煉和加強的知識點。力求既全面又重點突出，能最大限度的鍛煉技能；對于項目實施過程中可能遇到的難點，要及時為學(xué)生重點講解及輔助突破。
　�。�6）每個項目模塊怎么實施，什么時間實施計劃要詳盡、人員分工要明確。幫助學(xué)生完成各個項目模塊的實施內(nèi)容及計劃表，開學(xué)二周制定好計劃，同時要及時拓展學(xué)生視野，項目團隊制定良好激勵機制和完善的管理制度，立爭協(xié)調(diào)高效的完成項目任務(wù)。
三、項目教學(xué)具體實施：
　�。�1）在理論教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生運用電機拖動及自動控制原理的基礎(chǔ)知識，分析PLC可編程專業(yè)課程編程內(nèi)容，強化閉環(huán)控制模型知識的掌握，使學(xué)生能在項目實施過程中體會PLC的智能控制思路。
　　（2）強化實踐教學(xué)，以實際的節(jié)能環(huán)保中水回用水廠電氣設(shè)備的基本功能、結(jié)構(gòu)組成及電路工作原理的分析為重點，讓學(xué)生學(xué)會分析復(fù)雜的實際電氣設(shè)備的工作原理，具備識讀電路圖、繪制電路圖、設(shè)計電路圖的能力。在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生安裝、調(diào)試、維修及維護自動化常用電氣設(shè)備的能力。對重點應(yīng)用知識在實訓(xùn)室訓(xùn)練，學(xué)生自評，教師嚴格考評，直到達到教學(xué)目標(biāo)為止。
　�。�3）教師將自動化現(xiàn)場實際搜集的智能電氣設(shè)備及相關(guān)資料補充到課堂中，并從網(wǎng)絡(luò)搜索相關(guān)智能電氣控制系統(tǒng)新技術(shù)，利用組態(tài)軟件做成展示項目，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)展示工程項目的技術(shù)細節(jié)，如煤礦絞車提升系統(tǒng)、遠程恒壓供水系統(tǒng)、電廠脫硫智能控制系統(tǒng)等，使學(xué)生直觀、方便地學(xué)到先進的專業(yè)技術(shù)知識。
　　（4）將計算機輔助軟件的使用引入教學(xué)中，如Pro/e繪制電氣原理圖，SETP7-Micro/WIN32編程軟件、組態(tài)6.53的使用、GP-2500觸摸屏的軟件編程等，使學(xué)生既學(xué)到知識的理論知識也拓展了知識面，使他們明白現(xiàn)代化的電氣控制系統(tǒng)是很多先進技術(shù)協(xié)調(diào)服務(wù)和集成的綜合效果。
四、教學(xué)考評方法：
　�。�1）設(shè)置學(xué)生自我評價機制，其包括學(xué)生自我評分，也包括組長對每個成員的打分。
　�。�2）設(shè)計項目教學(xué)驗收表格，細化子項目注意事項的考評。
　�。�3）每人必須對項目調(diào)試通過，并撰寫實驗報告。
　�。�4）考評計入平時成績，同時加大該項考核在總成績的比重。
五、項目教學(xué)效果：
實踐證明，整體性項目教學(xué)法的設(shè)計能加強學(xué)生綜合能力素質(zhì)的培養(yǎng)，提高專業(yè)課教學(xué)效率，更重要就是通過該項目教學(xué)法的實施，可以有效鍛煉學(xué)生的總體能力素質(zhì)的培養(yǎng)，在課程學(xué)習(xí)期間就獲得了解決實際工程項目的真實經(jīng)驗，打破實踐與教學(xué)脫離的尷尬局面，幫助學(xué)生走出困境。項目教學(xué)法實施兩年來，學(xué)生具備申報國家級大學(xué)生創(chuàng)新項目的能力，并能參與到具體項目設(shè)計和施工中，而且畢業(yè)生特別受用人單位青睞。

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