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可编程控制器(PLC)是以微处理器为核心,综合了计算机技术、自动控制技术、半导体技术、数字技术和通信技术发展起来的一种工业自动控制装置。广泛应用在制造业、医疗健康等有关生产和民生的行业。PLC因其简单适用、可靠性高、灵活性强、维修方便等优点,迅速占据工业控制领域的核心地位。随着工业自动化的高速发展、机器人技术的快速崛起及智能设备的大量应用,PLC作为自动控制系统的核心,承担多设备协调运行的重任,在工业控制领域发挥巨大作用。
PLC能为自动控制提供安全可靠的,较为完善的解决方案,满足当前各行业自动化企业的需求。随着技术需求的不断升级,PLC的控制功能由简单的逻辑控制、顺序控制逐步向复杂的连续控制和过程控制发展,编程语言也多样化、高级化,加大智能模块开发力度,网络通信功能不断增强。
PLC课程作为机电相关专业的核心课程,要求学生能够学习一种基本的PLC机型,掌握PLC控制技术的原理、功能、程序设计、编程技巧及控制系统的设计方法。PLC课程知识体系综合、实践性极强,为了增强学生学习兴趣,锻炼实践能力,培养创新能力,学校引进了模拟真实的企业生产工艺流程的自动分拣机作为PLC课程的实践教学平台[1]。
自动分拣设备由两个具有独立功能的工作站组成,可实现工件的定向出料,材质和颜色的辨识,工件正反向的辨别和翻转,工件分拣的功能,可应用于全自动和手动两种模式。设备集成了PLC编程技术,传感器技术,气动技术,电机调速控制技术,机械传动技术,触摸屏组态技术,变频器技术。每个工作站既能独立实现特定的功能,又能互相关联形成一条完整的生产线,真实体现企业自动化生产线的运作流程。
根据自动分拣设备硬件结构和运作流程的特点,在教学过程,对设备进行模块化、多任务分解的教学设计,学习任务尽量细化,内容尽量简单易实现,由浅入深,逐渐加强实践知识的应用和扩展。
第一,硬件任务设置。根据硬件功能,共分解五个学习模块。同学们分模块学习,掌握各模块硬件基本工作原理,能看懂硬件安装图,进行硬件安装调试,故障检测及排除。硬件模块如图1。
图1 硬件模块
第二,软件任务设置。细化各部分功能,同学们逐一完成各项实训任务,每项任务编写过程,适当更改控制要求,努力达到随机应变,熟练应用的水平。然后把各模块组合,完成总体软件设计。根据分拣机工作流程,软件任务分解如图2:
图2 软件模块
结合企业的实际应用,引入实践教学设备,在教学过程细化教学任务,降低模块学习难度,极大激发同学们的学习兴趣。
(1)自动分拣设备综合性强,包括机械、电机、气动、传感器、触摸屏、变频器等多中技术的综合应用,开阔了学生的眼界,提升他们了专业知识综合应用的能力。
(2)根据设备硬件及工作流程特点,详细分解学习任务,降低任务难度,增强同学们学习信心,灵活改变控制要求,加强同学们处理问题的能力。
(3)小组合作,分工完成设计任务,同学们互相学习,共同进步,团队沟通能力和协作能力提高。
(4)定期举办自动线安装与调试技能赛项,完成自动分拣设备的硬件故障排除和软件程序设计,以赛促学,充分利用自动分拣设备的教学价值,也为更高级别的技能赛项选拔人才。
同学们通过自动分拣设备的实践学习,编写灵活多样的PLC程序,并解决一些设备故障及硬件升级改造等问题,实践能力得到很大提高。在今后的教学中,我们将根据实际需求,进行设备局部硬件改造及软件升级,不断提高自动分拣设备的教学应用价值。