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

關(guān)于項(xiàng)目教學(xué)法在電氣控制及PLC中的應(yīng)用

摘要：介紹引進(jìn)典型電氣控制項(xiàng)目“節(jié)能環(huán)保中水回用水處理廠智能控制系統(tǒng)”來(lái)輔助電氣控制及PLC可編程項(xiàng)目教學(xué)的開(kāi)展，以實(shí)際工程項(xiàng)目為基礎(chǔ)來(lái)設(shè)計(jì)教學(xué)模塊、開(kāi)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(shí)點(diǎn)都能在該項(xiàng)目中得以體現(xiàn)和應(yīng)用，學(xué)生感受真實(shí)項(xiàng)目、學(xué)以致用，同時(shí)項(xiàng)目具有綜合性，鍛煉學(xué)生項(xiàng)目設(shè)計(jì)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(dòng)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(dòng)化控制、智能儀器儀表、精密加工、數(shù)控機(jī)床以及機(jī)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(dòng)化教育專業(yè)和機(jī)械工程及自動(dòng)化教育的專業(yè)必修課。通過(guò)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(shí)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(jì)能力，掌握典型電氣控制電路的分析和設(shè)計(jì)方法，掌握可編程控制器的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，熟練掌握基本邏輯指令的應(yīng)用，掌握步進(jìn)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(shí)，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(diǎn)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(xiàng)目教學(xué)是以項(xiàng)目實(shí)施為主線有效組織理論和實(shí)踐知識(shí)，師生共同實(shí)施并完成一個(gè)“項(xiàng)目”為主要學(xué)習(xí)方式的教學(xué)活動(dòng)，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(dòng)導(dǎo)向教育理念的教學(xué)方法，將傳授知識(shí)為主的傳統(tǒng)教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橐酝瓿身?xiàng)目、職業(yè)體驗(yàn)和解決問(wèn)題為主的多維互動(dòng)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(lái)越廣泛的應(yīng)用。通過(guò)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程，讓學(xué)生學(xué)習(xí)必要的理論知識(shí)及掌握必備的專業(yè)技能，突出知識(shí)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(xiàng)目教學(xué)模塊
　　實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)，項(xiàng)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(xiàng)目經(jīng)�；谛№�(xiàng)目來(lái)教學(xué)，僅能說(shuō)明一個(gè)知識(shí)點(diǎn)或某個(gè)問(wèn)題，綜合知識(shí)無(wú)法體現(xiàn)，這樣各知識(shí)點(diǎn)之間彼此孤立，章節(jié)的聯(lián)系比較匱乏，彼此的知識(shí)點(diǎn)無(wú)法連貫，邏輯關(guān)系無(wú)法得到梳理，不能對(duì)學(xué)生的綜合能力進(jìn)行鍛煉。然而學(xué)生畢業(yè)后往往面對(duì)的是比較綜合的工程項(xiàng)目，而他們的知識(shí)結(jié)構(gòu)是孤立的，面對(duì)綜合設(shè)計(jì)一個(gè)項(xiàng)目不知道從何處下手，尤其是既需要分析、設(shè)計(jì)又要安裝調(diào)試的復(fù)雜的項(xiàng)目無(wú)從下手了。學(xué)生不能立即投入到生產(chǎn)實(shí)踐中，無(wú)奈還要從頭學(xué)起。
　　基于以上的問(wèn)題，在展開(kāi)項(xiàng)目教學(xué)法實(shí)施過(guò)程中，選取一個(gè)比較綜合典型的真實(shí)項(xiàng)目——節(jié)能環(huán)保中水回用水處理廠智能控制系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。參照教學(xué)大綱和緊扣教材內(nèi)容，根據(jù)項(xiàng)目組成設(shè)計(jì)以下主要教學(xué)模塊：（1）項(xiàng)目教學(xué)實(shí)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(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)；（4）提升泵房、反沖濾池、加礬加氯、送水泵房?jī)x器儀表的電氣控制原理圖、元器件布置圖及施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)；（5）提升泵、鼓風(fēng)機(jī)、反沖泵、送水泵的不同啟動(dòng)形式設(shè)計(jì)；（6）S7-200（含7個(gè)從站）和S7-300（含2個(gè)主站）PLC設(shè)計(jì)及編程；（7）主站PLC與各從站的Proface-Bus及中控制室的通信實(shí)現(xiàn)；（8）主站PLC觸摸屏編程及中控室的主機(jī)系統(tǒng)組態(tài)；（9）整個(gè)中水回用系統(tǒng)與Intenet通信；（10）項(xiàng)目的竣工及驗(yàn)收—課程總結(jié)。隨著自動(dòng)化生產(chǎn)的發(fā)展，該課程涉及到許多新知識(shí)、新技術(shù)領(lǐng)域。我們以加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)為突破口，以創(chuàng)新為契機(jī)，構(gòu)建以項(xiàng)目為載體的理論實(shí)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(diǎn)和定位，既要具備工程性，又要具備師范性，通過(guò)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(shí)和能力結(jié)構(gòu)的“雙師型”人才。
二、項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計(jì)：
　　1.項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計(jì)
　�。�1）選擇合適的配套教材。我們將電氣工程及自動(dòng)化教育和機(jī)械工程及自動(dòng)化教育的專業(yè)崗位對(duì)電氣方面的知識(shí)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(shí)用知識(shí)為主，加強(qiáng)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(xiàng)目與教材結(jié)合緊密，涵蓋的知識(shí)比較吻合，也是現(xiàn)在自動(dòng)化行業(yè)及大學(xué)競(jìng)賽的主流技術(shù)。
（2）項(xiàng)目實(shí)施前，先完成模擬投標(biāo)及中標(biāo)過(guò)程，讓學(xué)生明白項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中必經(jīng)的流程和步驟，體會(huì)真實(shí)項(xiàng)目的投標(biāo)中標(biāo)和方案實(shí)施的過(guò)程。標(biāo)書設(shè)計(jì)就是按項(xiàng)目模塊來(lái)分類，每進(jìn)行一個(gè)模塊就是完成標(biāo)書方案中的一部分。
3）項(xiàng)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(gè)模塊應(yīng)完成的項(xiàng)目任務(wù)，根據(jù)模塊工作量和知識(shí)的多少合理安排課時(shí)。每個(gè)模塊預(yù)先提出問(wèn)題，讓學(xué)生先思考，鼓勵(lì)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(gè)施工團(tuán)隊(duì)，選出隊(duì)長(zhǎng)，由其對(duì)整個(gè)組的人員進(jìn)行協(xié)調(diào)分工，課前每組先設(shè)計(jì)一套實(shí)施項(xiàng)目模塊的方案，課間展開(kāi)討論，老師甄別或指出最佳方案及實(shí)施方法，課后留給學(xué)生擴(kuò)展的空間。
　�。�4）對(duì)要完成的項(xiàng)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(dòng)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(xiàng)目教學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告，電子圖紙，學(xué)生團(tuán)隊(duì)自己評(píng)價(jià)，教師講評(píng)驗(yàn)收。
　�。�5）師生共要明確項(xiàng)目教學(xué)過(guò)程中要重點(diǎn)鍛煉和加強(qiáng)的知識(shí)點(diǎn)。力求既全面又重點(diǎn)突出，能最大限度的鍛煉技能；對(duì)于項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中可能遇到的難點(diǎn)，要及時(shí)為學(xué)生重點(diǎn)講解及輔助突破。
　�。�6）每個(gè)項(xiàng)目模塊怎么實(shí)施，什么時(shí)間實(shí)施計(jì)劃要詳盡、人員分工要明確。幫助學(xué)生完成各個(gè)項(xiàng)目模塊的實(shí)施內(nèi)容及計(jì)劃表，開(kāi)學(xué)二周制定好計(jì)劃，同時(shí)要及時(shí)拓展學(xué)生視野，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)制定良好激勵(lì)機(jī)制和完善的管理制度，立爭(zhēng)協(xié)調(diào)高效的完成項(xiàng)目任務(wù)。
三、項(xiàng)目教學(xué)具體實(shí)施：
　�。�1）在理論教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用電機(jī)拖動(dòng)及自動(dòng)控制原理的基礎(chǔ)知識(shí)，分析PLC可編程專業(yè)課程編程內(nèi)容，強(qiáng)化閉環(huán)控制模型知識(shí)的掌握，使學(xué)生能在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中體會(huì)PLC的智能控制思路。
　�。�2）強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，以實(shí)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(diǎn)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)分析復(fù)雜的實(shí)際電氣設(shè)備的工作原理，具備識(shí)讀電路圖、繪制電路圖、設(shè)計(jì)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(hù)自動(dòng)化常用電氣設(shè)備的能力。對(duì)重點(diǎn)應(yīng)用知識(shí)在實(shí)訓(xùn)室訓(xùn)練，學(xué)生自評(píng)，教師嚴(yán)格考評(píng)，直到達(dá)到教學(xué)目標(biāo)為止。
　�。�3）教師將自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際搜集的智能電氣設(shè)備及相關(guān)資料補(bǔ)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(xiàng)目，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)展示工程項(xiàng)目的技術(shù)細(xì)節(jié)，如煤礦絞車提升系統(tǒng)、遠(yuǎn)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(jìn)的專業(yè)技術(shù)知識(shí)。
　�。�4）將計(jì)算機(jī)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(shí)的理論知識(shí)也拓展了知識(shí)面，使他們明白現(xiàn)代化的電氣控制系統(tǒng)是很多先進(jìn)技術(shù)協(xié)調(diào)服務(wù)和集成的綜合效果。
四、教學(xué)考評(píng)方法：
　　（1）設(shè)置學(xué)生自我評(píng)價(jià)機(jī)制，其包括學(xué)生自我評(píng)分，也包括組長(zhǎng)對(duì)每個(gè)成員的打分。
　�。�2）設(shè)計(jì)項(xiàng)目教學(xué)驗(yàn)收表格，細(xì)化子項(xiàng)目注意事項(xiàng)的考評(píng)。
　�。�3）每人必須對(duì)項(xiàng)目調(diào)試通過(guò)，并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
　�。�4）考評(píng)計(jì)入平時(shí)成績(jī)，同時(shí)加大該項(xiàng)考核在總成績(jī)的比重。
五、項(xiàng)目教學(xué)效果：
實(shí)踐證明，整體性項(xiàng)目教學(xué)法的設(shè)計(jì)能加強(qiáng)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(guò)該項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)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(shí)際工程項(xiàng)目的真實(shí)經(jīng)驗(yàn)，打破實(shí)踐與教學(xué)脫離的尷尬局面，幫助學(xué)生走出困境。項(xiàng)目教學(xué)法實(shí)施兩年來(lái)，學(xué)生具備申報(bào)國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目的能力，并能參與到具體項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工中，而且畢業(yè)生特別受用人單位青睞。

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