基于PLC 运料小车制作反观课程改革

崔少军，王 聪，苗 鹏，王 艳

（汕尾职业技术学院，广东 汕尾 516600）

PLC 应用技术课程有编写运料小车控制程序的案例，实际教学中通过仿真或LED 灯显示等方法来验证程序，但缺乏真实的运料小车工作情景，因此利用学生毕业设计完成运料小车教具设计与制作。设计过程中需运用电路基础、模拟电子技术、数字电子技术、高频电子技术等课程内容，但学生很难灵活运用课程知识解决实际问题。现有课程教学内容（教材）与实际应用衔接太少，尤其是专业基础课，高职教育课程改革势在必行。

1 PLC 运料小车模型设计

为了简化设计，将运料小车模型所运的“料”用“水”代替，右边为储料箱，左边为用料，小车在平台上左、右循环运料，采用PLC 循环控制往返运行，构建起运料小车的工作模型。

制作运料小车实物模型。放料装置由储料箱（PVC 材料）和放料电磁阀（洗衣机进水阀改制）构成；运料车采用PVC 材料，内部安装卸料电磁阀；牵引装置采用低速电机驱动，左右两边各固定一个滑轮，牵引线（用松紧带）连接运料车，同时左右两边各安装一个限位开关（燃气热水器中的微动开关）；平台与支架用轻便的胶合板搭建。该运料车辅助电路包括定时显示、报警、电源、PLC连接电路及到位自动放料电磁装置等（见图1）。

2 PLC 运料小车硬件设计

图1 PLC 运料小车实物模型

2.1 出料电磁阀设计

本系统储料下方的出料电磁阀不能直接用洗衣机进水阀代替。原因有两个：一是电压太高（220V交流电）不安全；二是水槽水压不同于自来水水压，水压太小阀门不开启。解决方案是重新缠绕线圈，采用12V 直流驱动。根据“电路基础”知识，先估算电源功率，确定电流I 小于0.5～0.1A 为宜，由欧姆定律算出漆包线电阻取值范围在24～120Ω，根据匝数估算长度，再由电阻定律算出漆包线的线径，确定0.35～0.14mm，根据漆包线线径与电流、线径与电阻对照表，确定线径和长度，缠好的电磁阀接上12V 电源，通电测试几分钟摸线圈不过热便可（实际工作设定10 秒出料）[1]。

2.2 小车左行到位卸料系统设计

在运料小车运行过程中，如何实现运料车碰到左边限位开关自动停止同时自动放水的问题，设计中采用小车内的电磁阀接9V 电池与干簧管串联，干簧管处于常开，小车运行到左边碰到限位开关停止，同时干簧管靠近电磁铁（固定在支架上，左限位开关接通电磁体电源），干簧管吸合，小车内9V 电源电磁阀开启卸料，实现完全自动化。此电磁铁采用 “]”磁芯（老式电视机行输出变压器磁芯），选用漆包线的参数，缠绕方法同上[2]。

2.3 显示系统与报警系统设计

本设计采用三菱FX1S-14MT8 入6 出的PLC控制器件，出料、卸料定时显示的数码管都采用PLC 驱动。因输出端口不够故数显模块采用单片机控制。工作结束报警电路用“数字电子技术”课程中提到的555 音频振荡器即可解决此问题[3]。

2.4 电源及电机控制

基于上述各硬件模块的设计，除单片机用5 V以外，其余均采用12 V 电压，采用“模拟电子技术”课程中的直流稳压电源知识完成电源电路设计。本设计选用10 W左右的220V/12V小型变压器，以7812、7805 为输出模块设计电路即可。运料小车往返运行，即电机能正反转问题，可以结合“电力拖动技术”课程中的电机正反转控制技术进行设计，本控制通过PLC 分别控制两个小型直流12 V 继电器便可实现[4]。

2.5 平台与支架设计

支架、储料盒、运料小车的设计，运用“机械制图”课程中的三视图知识不难完成相关设计。支架选用胶合板，储料盒、运料小车选择有机玻璃较好，剩下就是裁剪、粘合、组装技术。

3 反观课程教学内容改革

基于上述PLC 运料小车各部分硬件系统设计可知，解决每个问题的知识、技能都源于已学的专业课程，但学生不能较好地运用所学课程知识解决实际问题。翻阅现有教材，内容还是以传授知识体系为主。要想学生学以致用，在实际教学过程中应面向工作岗位要求，将课程要求的知识、能力的培养融入一个个实训项目中进行教学。

例如，继电器、电磁阀等在电路中经常遇到，有必要添加到课程教学中来。如上述运料小车使用的两种不同电磁阀，有了这方面知识就可自制完成；电容、电感串并联谐振内容放到高频电子技术课程中讲授；电路的基本定理、定律与分析方法，直流激励下的一级动态电路等知识可在电路基础和模拟电子技术课程中通过验证性实训项目来完成；元器件选用、测量、装配，电路分析、故障诊断，仪器仪表的使用维护等能力的培养可嵌入到电路基础、模拟电子技术、数字电子技术等专业课程的实训项目实施教学。

经过多年教学实践，对电路基础、模拟电子技术、数字电子技术、高频电子技术等课程进行有益的探索和改革，总结梳理了课程对应的知识、能力清单及所对接的实训项目（见表1～4）。

在教学过程中，通过实训项目将课程各章节知识有机结合，学生更容易接受，可有效提高专业基本能力，遇到诸如上述PLC 运料小车等电子产品综合设计制作，学生也有能力解决。

表1 电路基础课程知识、能力、实训项目内容对接[5]

表2 模拟电子技术课程知识、能力、实训项目对接 [6]

4 小结

由于篇幅所限，本文仅以部分电子类专业课程为例，浅析了教学中如何将课程的知识、能力、实训项目有效对接实施教学，并对课程改革进行了积极的思考和探索。在实际教学中，不能一本教材讲到底，课程内容应随新产品、新技术的出现以及授课对象的不同及时更新实训项目实施教学，学生知识、能力、素养的形成最终落脚点还是课程教学，所以课程改革永远在路上。

表3 数字电子技术课程知识、能力、实训项目对应表[7]

表4 高频电子技术课程知识、能力、实训项目对应表[8]