楊旭東

【摘 要】機(jī)電傳動(dòng)控制課程設(shè)計(jì)是機(jī)電專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中一個(gè)重要組成部分，該課程設(shè)計(jì)以PLC控制系統(tǒng)為核心，將機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的各個(gè)部分有機(jī)聯(lián)系到一起。因此該設(shè)計(jì)的質(zhì)量對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的影響較大。針對(duì)現(xiàn)在的課程設(shè)計(jì)教學(xué)過程中存在的一些問題，從課程設(shè)計(jì)題目的選擇、課程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)和課程設(shè)計(jì)考核評(píng)價(jià)進(jìn)行了理論探索與實(shí)際訓(xùn)練，取得了較好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】PLC；機(jī)電傳動(dòng)；課程設(shè)計(jì)

機(jī)電傳動(dòng)與PLC是機(jī)械類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是培養(yǎng)學(xué)生掌握機(jī)電傳動(dòng)控制能力的核心課程。學(xué)習(xí)理論課后，通常安排一到兩周的課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，課程設(shè)計(jì)是理解和掌握該門課程非常重要的實(shí)踐性環(huán)節(jié)。搞好課程設(shè)計(jì)教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力具有非常重要的意義。設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是理解各種電氣控制元件的工作原理和應(yīng)用，以及常用電氣控制線路和 PLC控制技術(shù)。然后綜合進(jìn)行相關(guān)題目的設(shè)計(jì)，目標(biāo)在于培養(yǎng)和提高學(xué)生獨(dú)立工作的能力，加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，以及創(chuàng)造性應(yīng)用專業(yè)及基礎(chǔ)知識(shí)的能力、解決實(shí)際生產(chǎn)過程中問題的能力。因此課程設(shè)計(jì)的效果將對(duì)學(xué)生的實(shí)際工作能力產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

項(xiàng)目教學(xué)法是指學(xué)生在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的工程項(xiàng)目。項(xiàng)目都是來自于生產(chǎn)實(shí)踐或?qū)嶋H研發(fā)項(xiàng)目。在教學(xué)過程中，整個(gè)項(xiàng)目是指根據(jù)客戶需求，構(gòu)思一套控制系統(tǒng)，詳細(xì)設(shè)計(jì)、工藝實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行調(diào)試等，它要求學(xué)生積極主動(dòng)的查找資料，提出問題，分析問題和解決問題，以及提高團(tuán)隊(duì)合作能力。在具體的工程應(yīng)用中解決實(shí)際問題。在完成項(xiàng)目任務(wù)的過程中，學(xué)生會(huì)遇到很多困難，只有興趣和成就感才能克服各種困難來完成整個(gè)項(xiàng)目，學(xué)生得到真正的鍛煉，提高了自信心。

1 傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)模式存在的問題

課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置是為了培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考，真正理解并且靈活運(yùn)用所學(xué)相關(guān)理論知識(shí)的能力。通過實(shí)際項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，可以培養(yǎng)學(xué)生機(jī)電工程師思維的訓(xùn)練。通常課程設(shè)計(jì)的題目是設(shè)計(jì)可編程序控制器自動(dòng)控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)地點(diǎn)在教室或者機(jī)房。方式仍然類似于課堂教學(xué)，是由老師給出題目和參考資料。學(xué)生主動(dòng)參與的機(jī)會(huì)不多，在被動(dòng)設(shè)計(jì)的情況下，學(xué)生的創(chuàng)造力和積極性沒有得到發(fā)揮。隨著高等教育改革的推進(jìn)， 國家目前大力提倡建設(shè)創(chuàng)新型國家，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，改變粗放型發(fā)展模式。人才的培養(yǎng)目標(biāo)從理論研究型的精英教育向?qū)嵱脛?chuàng)新型的方向發(fā)展，以適應(yīng)創(chuàng)新型社會(huì)發(fā)展需求。原有的設(shè)計(jì)方式將不能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的要求。

目前機(jī)電傳動(dòng)控制課程設(shè)計(jì)中存在具體兩方面問題：第一，創(chuàng)新性不夠，雷同度高。由于很多工科院校都有機(jī)電傳動(dòng)與PLC課程，很多題目都已經(jīng)使用多年，由于網(wǎng)絡(luò)的發(fā)達(dá)，學(xué)生可以很容易得到現(xiàn)成的設(shè)計(jì)結(jié)果。學(xué)生實(shí)際設(shè)計(jì)缺乏成就感，沒有設(shè)計(jì)積極性。第二，指導(dǎo)教師仍然采用灌輸?shù)慕虒W(xué)模式，理論性強(qiáng)，難免流于紙上談兵。學(xué)生初次進(jìn)行電氣控制，如果還是和課堂教學(xué)一樣，照本宣科，學(xué)生很難產(chǎn)生興趣。本課程設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)報(bào)告，和電氣原理圖。從需求分析，到方案設(shè)計(jì)，從原理圖設(shè)計(jì)到電氣元件選型，從程序設(shè)計(jì)到安裝調(diào)試，如果認(rèn)真設(shè)計(jì)，學(xué)生要付出很大的努力。如果主動(dòng)性不高，積極性不夠，最終難免造成千篇一律現(xiàn)象，涉及報(bào)告大同小異，缺乏創(chuàng)造性。

2 基于項(xiàng)目教學(xué)法的教學(xué)模式

首先，是選題。PLC應(yīng)用非常廣泛。在冶金化工、機(jī)械制造、石油石化、輕工紡織、建筑建材等幾乎各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)代服務(wù)業(yè)也有很多場合應(yīng)用。所以課程設(shè)計(jì)的題目可選擇的工程項(xiàng)目很多，只要提前布置，完全可以讓學(xué)生通過實(shí)際調(diào)研后自主選擇。這樣學(xué)生有興趣，能夠發(fā)揮主觀能動(dòng)性，學(xué)生在實(shí)際工程背景下進(jìn)行設(shè)計(jì)受到的訓(xùn)練要比紙上談兵好很多。學(xué)生自信心增強(qiáng)了，學(xué)習(xí)專業(yè)的勁頭更濃，為將來的就業(yè)打下很好的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)時(shí)間比較短，選題應(yīng)該題量適當(dāng)，讓每一個(gè)學(xué)生通過努力能夠按時(shí)保證質(zhì)量完成設(shè)計(jì)。指導(dǎo)教師提供選題參考意見，經(jīng)過審核后才能確定。題目知識(shí)點(diǎn)太多、太難，學(xué)生很難完成；知識(shí)點(diǎn)太少、太簡單，達(dá)不到設(shè)計(jì)水平的要求。設(shè)計(jì)題目最好應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性；既可以讓學(xué)生得到鍛煉提高，又可以在實(shí)驗(yàn)室模擬接線安裝調(diào)試。

其次，是課程設(shè)計(jì)的步驟。在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，第一步，必須詳細(xì)理解控制系統(tǒng)的應(yīng)用場合，控制對(duì)象的特點(diǎn)， 實(shí)際考察生產(chǎn)設(shè)備的使用情況，以及各種需要控制的參數(shù)。明確生產(chǎn)現(xiàn)場的控制過程和使用人員的操作要求，熟悉加工工藝流程，要特別細(xì)心嚴(yán)謹(jǐn)，體現(xiàn)出工程意識(shí)。因?yàn)橹挥袦?zhǔn)確描述控制要求，才能設(shè)計(jì)出符合用戶要求的系統(tǒng)，應(yīng)畫出工作流程圖，與用戶詳細(xì)交流，得到確認(rèn)后，才開始進(jìn)行下一步。第二步進(jìn)行系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)主要包括主電路的設(shè)計(jì)、PLC 控制電路設(shè)計(jì)，各種電氣元件的選擇，強(qiáng)電設(shè)備的安裝布線等。通過對(duì)生產(chǎn)過程控制要求的詳細(xì)了解，確定控制對(duì)象與PLC之間控制信號(hào)。輸入信號(hào)包括按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)等開關(guān)量信號(hào)或溫度、壓力等模擬量信號(hào)，它們是從控制對(duì)象輸入到PLC。這些信號(hào)與 PLC 輸入口如果不匹配時(shí)，需要進(jìn)行處理后才能輸入PLC，或者采用特殊功能模塊。輸出信號(hào)也需要考慮，輸出模擬量信號(hào)還是數(shù)字量信號(hào)，輸出信號(hào)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)如果不匹配，還需要進(jìn)一步處理。然后由學(xué)生根據(jù)控制系統(tǒng)要求，通過網(wǎng)絡(luò)或者電話、也可以親自去電子市場，訪問各產(chǎn)品經(jīng)銷商進(jìn)行資料查詢，按所要求的數(shù)字量和模擬量模塊進(jìn)行配置，根據(jù)性價(jià)比來確定容量、性能都符合要求的PLC。然后分配需要的PLC的I/O 點(diǎn)，并且畫出PLC的外部接線圖。在分配 PLC的I/O端口時(shí)，盡可能將同一類型的信號(hào)集中安排，地址號(hào)按照順序連續(xù)進(jìn)行排列。目前，主流的PLC包括歐美廠家和日本廠家應(yīng)用比較多。但隨著我國國產(chǎn)PLC的不斷發(fā)展，將來，物美價(jià)廉的國產(chǎn)PLC應(yīng)用將越來越多。第三步進(jìn)行系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)要先畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖或順序功能圖，然后再轉(zhuǎn)化為梯形圖。編程時(shí)規(guī)范簡潔的設(shè)計(jì)程序，一定要加上注釋。程序完成后，進(jìn)行子程序調(diào)試、軟硬件聯(lián)調(diào)、系統(tǒng)調(diào)試。在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和整個(gè)設(shè)備完成后，就可進(jìn)行機(jī)電聯(lián)調(diào)，若不符合要求，可修改完善系統(tǒng)的硬件和軟件，如此反復(fù)，直到實(shí)現(xiàn)控制要求。主要難點(diǎn)在于調(diào)試軟件，調(diào)試的過程就是不斷修改完善程序和參數(shù)的過程，一定要非常認(rèn)真，軟件程序出現(xiàn)任何差錯(cuò)都會(huì)影響進(jìn)度，調(diào)試很辛苦，但也很有成就感。待全部調(diào)試結(jié)束，寫出詳細(xì)的設(shè)計(jì)說明書。

3 項(xiàng)目教學(xué)法實(shí)施的效果

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，學(xué)生是被動(dòng)地學(xué)習(xí)，被動(dòng)地設(shè)計(jì)，積極主動(dòng)參與的興趣不大。實(shí)用的控制系統(tǒng)通常是較為復(fù)雜的，通常包括機(jī)械、電氣、液壓和氣動(dòng)等多方面的內(nèi)容，初次設(shè)計(jì)時(shí)，學(xué)生會(huì)感到非常困難，如果沒有積極性和熱情是不會(huì)加班加點(diǎn)完成任務(wù)的。改變方式后，學(xué)生能親眼看到自己設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，感受到巨大的成就感，增強(qiáng)了自信心，積累了經(jīng)驗(yàn)，提高了水平。雖然比以前辛苦很多，但是收獲很大。

實(shí)際的工程項(xiàng)目通常比較復(fù)雜，僅僅依靠一個(gè)人的努力是不夠的。復(fù)雜些的控制系統(tǒng)可以由指導(dǎo)老師指定學(xué)生小組分工合作，也可以學(xué)生自由組合，可以充分發(fā)揮學(xué)生的積極性。這樣就可以鍛煉學(xué)生的團(tuán)結(jié)合作能力。有的學(xué)生能力強(qiáng)，有的弱一些，如何充分發(fā)揮每一個(gè)學(xué)生的能力，也是非常不容易的。通過實(shí)際項(xiàng)目的訓(xùn)練，學(xué)生的合作能力得到提高，但是考核成績也要考慮每個(gè)學(xué)生的貢獻(xiàn)大小。也就是說評(píng)價(jià)要客觀一些。

4 總結(jié)

本文探討了機(jī)電傳動(dòng)控制課程設(shè)計(jì)的教學(xué)方法，希望能夠?yàn)槠髽I(yè)培養(yǎng)出具有理論扎實(shí)和實(shí)踐能力強(qiáng)的創(chuàng)新型人才。只有不斷提高課程設(shè)計(jì)質(zhì)量，才能培養(yǎng)出具有工程設(shè)計(jì)意識(shí)和富有創(chuàng)造力的社會(huì)需要的人才。通過實(shí)際工程項(xiàng)目提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，才能符合創(chuàng)新型社會(huì)和高科技企業(yè)對(duì)高等教育的要求。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王少剛.課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑[J].中國大學(xué)教學(xué)，2007（8）.

[2]張光斗.高等工科院校要培養(yǎng)工程師 [J].高等工程教育研究，2004（3），8.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]