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一、PLC控制技术是维修电工必须掌握的新技术
众所周知,随着经济发展和科技进步,工厂企业的自动化控制已向智能化方向发展,加工手段已由技术型向智能型转化。传统的继电器控制生产设备,因体积大、耗电多、可靠性差、改变生产程序不方便,已不能满足产品多元化生产方式的需要。而PLC控制技术集计算机技术、自动控制技术、通讯技术为一体,以其体积小、控制能力强、改变生产程序灵活方便、可靠性高等特点,在工业自动化控制中显示出较大的优越性,得到了广泛应用。但由于企业现有技术工人普遍欠缺这方面的专业知识,在维修、维护以PLC为核心的控制系统时,难以承担设备维修、维护任务,在一定程度上影响了企业生产的正常运行。因此,维修电工专业的学生是否掌握PLC控制技术,已成为其就业竞争能力的重要衡量标准,也成为各类职业学校维修电工专业普遍关注的焦点。
二、以PLC为核心 传统继电接触器为外围执行电路的控制方式 成为中职学校维修电工实训新课题
《电力拖动控制线路与技能训练》课程是中职学校维修电工专业的传统课程,课程实训通常包括配接继电器、接触器、行程开关、控制按纽等传统元件组成各种控制电路,在对学生掌握基本控制原理、基本操作技能上不可或缺。但在诸如机床控制等复杂的逻辑控制课程中,教学和学生学习效果均不理想,教学深度受学生素质和实习条件的限制而无法深入,在学生思维中无法建立起基本的现代电气逻辑控制模型。
近年PLC技术的普及推广,使得以PLC为核心、继电接触器为外围执行电路的控制系统逐渐体现出优越性。它即可以通过编写、修改程序来实现复杂的逻辑控制,又保留了传统电路大负荷抗过载的优点,在工厂企业生产设备中得到了普遍应用。因此,必然成为中职学校PLC实训教学的重点。
PLC本来就脱胎于传统的继电接触器控制技术,其采用的梯形图编程语言,仍然保留着传统继电控制电路的符号模型,与继电控制电路原理之间也有着紧密的联系。不同品牌的PLC普遍采用梯形图编程语言,也正是为工厂一线技术工人方便使用而设,与采用高级语言的工业控制PC机有着明显的区别,PLC技术应该也必然成为维修电工的专业技能。
由于PLC技术最先兴起在西方发达国家,我国该领域的职业技术教育明显滞后,在二年制中职技术学校电工专业的课程编排上也有待改进。笔者认为,如何将维修电工专业的《电力拖动》传统课程与《PLC》课程进行有机整合,使其更加适应中职学校学生的素质特点,如何更好地组织课程实训教学成为中职学校研究的新课题。
三、与高职高专学校比较,中职学校对PLC实训教学重点应有所区别和侧重
中职学校学生毕业后,将在工厂企业的第一线工作,对生产设备控制系统的维修、维护有独特的特点。面对故障电路,应以保证在维修、维护中不扩大其故障范围为前提,在更换、修改PLC程序的操作上,笔者认为应当以慎重的态度看待。换句话说,PLC程序的修改或者编写技术不大可能成为中职学校毕业学生的主攻技术方向。其一,PLC与其所控制设备的性能指标、安全要求、生产工艺等有着密切的联系,其外接的各种传感器、控制电路与PLC内部程序有着密切的关联性,PLC应用程序的编写技巧非常复杂且庞大,往往是一个专业技术团队集体的结晶, 根本不可能是中职学校毕业学生可以理解的。其二,一些关键设备上的PLC的程序可能属于商业机密,专业人员破译仍非常困难,在一些关键性设备诸如楼寓电梯控制、检测计量设备上的PLC,国家有严格的操作人员认证制度,根本不允许随便进行程序改动,因为程序稍有错误将会造成不可预知的损失,甚至可能造成设备瘫痪、人员伤亡。
因此,从这个现实状况出发,对中职学校学生的PLC教学重点,应当与高职高专学校学生有所区别。应当放在基本知识、基本技能、基本维修维护安全常识方面,放在PLC输入电路、输出电路与外围控制元件的安全匹配方面,明确维修过程中什么地方不可以动,什么地方动了有安全风险方面,避免由于不负责任的操作造成设备故障的扩大化。在课程安排上应当淡化复杂的PLC 程序讲解,从基本指令入手,同时加强不同品牌的PLC的横向比较。在实训教学上,重点加强PLC与被控器件的安全连接技术、故障测量判断、PLC更换技术等方面,增加PLC与控制系统结合部的维修技能训练。
另外,由于中职学校学生文化素质普遍较低,相对来说PLC课程难度较大,加上理论、实操教学大多采用分期学习的方法,极易出现理论和实践分离的现象。如果按照PLC课程的次序章节讲述,学习兴趣很难提高,教学效果不佳。导致市场技术需求和教学应对策略缺乏的瓶颈效应,致使一些中职学校维修电工专业干脆不开设PLC课程,造成学生知识面狭窄,不适应市场的技术需求。
为此,我们需要改变传统的教学观念,在课程内容取舍和教学方法上,与对待高职高专学生有所区别。充分考虑工厂企业的实际环境和学生的接受能力,因材施教、因势利导、区别对待、有所侧重,找到一套适合中职学生特点的实训教学方法。
四、优化PLC实训教学设备,突破PLC教学瓶颈
2007年,我校自主研发制作了《PLC控制电力拖动实训教学系统》,将《电力拖动》、《PLC》实训课程合并在一起,采用三菱、松下和西门子PLC开展实训教学,以传统接触器为控制输出元件,对电动机进行带负荷控制。在实习教学中,每个学生一套PLC和电脑用于编写程序,每个学生一套动力配电盘用于连接各种线路。为防止由于错误连接导致短路损坏PLC,在PLC的输入/输出端口上设置专门的保护电路装置,让学生在保护电路上进行连接。在教学模式上采用课题模块式教学方法,一个课题由浅到深,由《电力拖动》课程内容平行过度到《PLC》课程,鼓励学生大胆操作,使学习兴趣大增,教学效果较好。
例如:实验电动机正反转控制课题,先在实训教学系统配电盘上用接触器进行传统电路的连接,通电实验结束后用PLC再进行相同的控制培训。两种实验下来进行电路的比对,让学生明白其区别和联系,理解PLC在其中的逻辑控制作用。由于传统电路和PLC梯行图编程语言有完整的对应关系,学生对PLC程序的编写兴趣较浓,避免了初次学习PLC容易产生的畏惧心理。
再如:实验电动机自动往返控制课题,注重讲解作为PLC输入控制元件的按纽、行程开关的连接方法、PLC输入端口的选择,讲解容易造成PLC损坏的安全注意事项,穿插讲解PLC输入电路的基本组成和受控原理。虽然在理论教学的相关课程中,不一定讲到光电耦合器的工作原理,但在实习时单独拿出这部分电路讲解,一般反映都能够很好的理解。实验结束后,在让学生实习总结的基础上,提升学习层次,讲解PLC不同于继电接触器电路的独特地方。如:PLC输入按纽的开关量控制,可以用常开形式触点,也可以采用常闭点;控制按纽的梯形图程序编写时通常采用边沿触发的抗抖动技术——等PLC相关知识。每讲解一个新内容就做实验进行验证,教学效果较好。
在比较复杂的控制电路实训过程中,各种原因造成的短路故障也经常发生。由于在PLC上增设了实验设备保护电路,使PLC得到保护的同时还可以保留故障造成的损坏现象。在恢复保护电路之前,重点向学生讲解短路故障带来的危害,使其认识到如果没有保护电路,损坏的将是价格昂贵的PLC,在工厂实际环境中将导致生产设备损坏以及人员的伤亡。促使学生自觉的加强控制电路的检查、测试意识,逐步培养认真仔细的工作态度。
笔者在多年的实训教学中发现,在选择教学用PLC品牌上,三菱、松下PLC有着编程简单、容易上手的特点,比较适合初学者学习。从长远看,西门子品牌PLC(尤其S7-300)在大型设备控制方面的应用较广泛,是PLC的领军者,但由于其价格昂贵,实训设备资金投入较大,且软件需要授权、需要进行硬件组态和通讯方式设置等技术难点,学生学习起来比较难理解,可适当介入。
总之,就中职学校学生文化素质特点来说,感性接受能力大于理性接受能力,动手能力大于动脑能力。PLC课程中复杂的程序讲解再掺杂些英语知识,对于他们来说好比是天书,方法不当就会造成干脆放弃学习的现象出现,使正常的教学很难进行。循序渐进、在成功的基础上逐渐加大教学深度,逐步培养对PLC的学习兴趣,围绕工厂企业实际环境,本着学过、够用、实用、安全为重的教学思路,教学效果较好。
(作者单位:山西省阳泉市技工学校)
众所周知,随着经济发展和科技进步,工厂企业的自动化控制已向智能化方向发展,加工手段已由技术型向智能型转化。传统的继电器控制生产设备,因体积大、耗电多、可靠性差、改变生产程序不方便,已不能满足产品多元化生产方式的需要。而PLC控制技术集计算机技术、自动控制技术、通讯技术为一体,以其体积小、控制能力强、改变生产程序灵活方便、可靠性高等特点,在工业自动化控制中显示出较大的优越性,得到了广泛应用。但由于企业现有技术工人普遍欠缺这方面的专业知识,在维修、维护以PLC为核心的控制系统时,难以承担设备维修、维护任务,在一定程度上影响了企业生产的正常运行。因此,维修电工专业的学生是否掌握PLC控制技术,已成为其就业竞争能力的重要衡量标准,也成为各类职业学校维修电工专业普遍关注的焦点。
二、以PLC为核心 传统继电接触器为外围执行电路的控制方式 成为中职学校维修电工实训新课题
《电力拖动控制线路与技能训练》课程是中职学校维修电工专业的传统课程,课程实训通常包括配接继电器、接触器、行程开关、控制按纽等传统元件组成各种控制电路,在对学生掌握基本控制原理、基本操作技能上不可或缺。但在诸如机床控制等复杂的逻辑控制课程中,教学和学生学习效果均不理想,教学深度受学生素质和实习条件的限制而无法深入,在学生思维中无法建立起基本的现代电气逻辑控制模型。
近年PLC技术的普及推广,使得以PLC为核心、继电接触器为外围执行电路的控制系统逐渐体现出优越性。它即可以通过编写、修改程序来实现复杂的逻辑控制,又保留了传统电路大负荷抗过载的优点,在工厂企业生产设备中得到了普遍应用。因此,必然成为中职学校PLC实训教学的重点。
PLC本来就脱胎于传统的继电接触器控制技术,其采用的梯形图编程语言,仍然保留着传统继电控制电路的符号模型,与继电控制电路原理之间也有着紧密的联系。不同品牌的PLC普遍采用梯形图编程语言,也正是为工厂一线技术工人方便使用而设,与采用高级语言的工业控制PC机有着明显的区别,PLC技术应该也必然成为维修电工的专业技能。
由于PLC技术最先兴起在西方发达国家,我国该领域的职业技术教育明显滞后,在二年制中职技术学校电工专业的课程编排上也有待改进。笔者认为,如何将维修电工专业的《电力拖动》传统课程与《PLC》课程进行有机整合,使其更加适应中职学校学生的素质特点,如何更好地组织课程实训教学成为中职学校研究的新课题。
三、与高职高专学校比较,中职学校对PLC实训教学重点应有所区别和侧重
中职学校学生毕业后,将在工厂企业的第一线工作,对生产设备控制系统的维修、维护有独特的特点。面对故障电路,应以保证在维修、维护中不扩大其故障范围为前提,在更换、修改PLC程序的操作上,笔者认为应当以慎重的态度看待。换句话说,PLC程序的修改或者编写技术不大可能成为中职学校毕业学生的主攻技术方向。其一,PLC与其所控制设备的性能指标、安全要求、生产工艺等有着密切的联系,其外接的各种传感器、控制电路与PLC内部程序有着密切的关联性,PLC应用程序的编写技巧非常复杂且庞大,往往是一个专业技术团队集体的结晶, 根本不可能是中职学校毕业学生可以理解的。其二,一些关键设备上的PLC的程序可能属于商业机密,专业人员破译仍非常困难,在一些关键性设备诸如楼寓电梯控制、检测计量设备上的PLC,国家有严格的操作人员认证制度,根本不允许随便进行程序改动,因为程序稍有错误将会造成不可预知的损失,甚至可能造成设备瘫痪、人员伤亡。
因此,从这个现实状况出发,对中职学校学生的PLC教学重点,应当与高职高专学校学生有所区别。应当放在基本知识、基本技能、基本维修维护安全常识方面,放在PLC输入电路、输出电路与外围控制元件的安全匹配方面,明确维修过程中什么地方不可以动,什么地方动了有安全风险方面,避免由于不负责任的操作造成设备故障的扩大化。在课程安排上应当淡化复杂的PLC 程序讲解,从基本指令入手,同时加强不同品牌的PLC的横向比较。在实训教学上,重点加强PLC与被控器件的安全连接技术、故障测量判断、PLC更换技术等方面,增加PLC与控制系统结合部的维修技能训练。
另外,由于中职学校学生文化素质普遍较低,相对来说PLC课程难度较大,加上理论、实操教学大多采用分期学习的方法,极易出现理论和实践分离的现象。如果按照PLC课程的次序章节讲述,学习兴趣很难提高,教学效果不佳。导致市场技术需求和教学应对策略缺乏的瓶颈效应,致使一些中职学校维修电工专业干脆不开设PLC课程,造成学生知识面狭窄,不适应市场的技术需求。
为此,我们需要改变传统的教学观念,在课程内容取舍和教学方法上,与对待高职高专学生有所区别。充分考虑工厂企业的实际环境和学生的接受能力,因材施教、因势利导、区别对待、有所侧重,找到一套适合中职学生特点的实训教学方法。
四、优化PLC实训教学设备,突破PLC教学瓶颈
2007年,我校自主研发制作了《PLC控制电力拖动实训教学系统》,将《电力拖动》、《PLC》实训课程合并在一起,采用三菱、松下和西门子PLC开展实训教学,以传统接触器为控制输出元件,对电动机进行带负荷控制。在实习教学中,每个学生一套PLC和电脑用于编写程序,每个学生一套动力配电盘用于连接各种线路。为防止由于错误连接导致短路损坏PLC,在PLC的输入/输出端口上设置专门的保护电路装置,让学生在保护电路上进行连接。在教学模式上采用课题模块式教学方法,一个课题由浅到深,由《电力拖动》课程内容平行过度到《PLC》课程,鼓励学生大胆操作,使学习兴趣大增,教学效果较好。
例如:实验电动机正反转控制课题,先在实训教学系统配电盘上用接触器进行传统电路的连接,通电实验结束后用PLC再进行相同的控制培训。两种实验下来进行电路的比对,让学生明白其区别和联系,理解PLC在其中的逻辑控制作用。由于传统电路和PLC梯行图编程语言有完整的对应关系,学生对PLC程序的编写兴趣较浓,避免了初次学习PLC容易产生的畏惧心理。
再如:实验电动机自动往返控制课题,注重讲解作为PLC输入控制元件的按纽、行程开关的连接方法、PLC输入端口的选择,讲解容易造成PLC损坏的安全注意事项,穿插讲解PLC输入电路的基本组成和受控原理。虽然在理论教学的相关课程中,不一定讲到光电耦合器的工作原理,但在实习时单独拿出这部分电路讲解,一般反映都能够很好的理解。实验结束后,在让学生实习总结的基础上,提升学习层次,讲解PLC不同于继电接触器电路的独特地方。如:PLC输入按纽的开关量控制,可以用常开形式触点,也可以采用常闭点;控制按纽的梯形图程序编写时通常采用边沿触发的抗抖动技术——等PLC相关知识。每讲解一个新内容就做实验进行验证,教学效果较好。
在比较复杂的控制电路实训过程中,各种原因造成的短路故障也经常发生。由于在PLC上增设了实验设备保护电路,使PLC得到保护的同时还可以保留故障造成的损坏现象。在恢复保护电路之前,重点向学生讲解短路故障带来的危害,使其认识到如果没有保护电路,损坏的将是价格昂贵的PLC,在工厂实际环境中将导致生产设备损坏以及人员的伤亡。促使学生自觉的加强控制电路的检查、测试意识,逐步培养认真仔细的工作态度。
笔者在多年的实训教学中发现,在选择教学用PLC品牌上,三菱、松下PLC有着编程简单、容易上手的特点,比较适合初学者学习。从长远看,西门子品牌PLC(尤其S7-300)在大型设备控制方面的应用较广泛,是PLC的领军者,但由于其价格昂贵,实训设备资金投入较大,且软件需要授权、需要进行硬件组态和通讯方式设置等技术难点,学生学习起来比较难理解,可适当介入。
总之,就中职学校学生文化素质特点来说,感性接受能力大于理性接受能力,动手能力大于动脑能力。PLC课程中复杂的程序讲解再掺杂些英语知识,对于他们来说好比是天书,方法不当就会造成干脆放弃学习的现象出现,使正常的教学很难进行。循序渐进、在成功的基础上逐渐加大教学深度,逐步培养对PLC的学习兴趣,围绕工厂企业实际环境,本着学过、够用、实用、安全为重的教学思路,教学效果较好。
(作者单位:山西省阳泉市技工学校)