基于PLC数字量方式多段速控制变频器调速

[摘 要] 教学活动前制定的教学方案，是促使教学活动有序、有效、科学化的重要途径。它把教学理论与学习理念在设计实践中连接起来，对于指导实际教学工作、促使教学活动科学有序具有重要的意义。

[关键词] 变频器 PLC 情境激趣 精讲点拨 实践操练

一、学情分析

《PLC与变频器技能实训》课程是自动化、电气、机电一体化等专业的一门专业课，针对企业自动化生产线安装、调试、维修等典型工作任务进行分析后，归纳总结出来的培养学生PLC与变频器技术应用核心能力而设置的学习领域，对学生职业能力培养和职业素质养成起主要支撑作用，也为学生考取中、高级维修电工职业资格证书做准备。

二、教学目标

1.专业能力目标

（1）熟悉变频器外部控制端子的功能；（2）掌握外部运行模式下变频器的参数设置及操作方法；（3）熟悉PLC功能图的编程方法；（4）绘制PLC与变频器电路的接线图和电路的连接的能力；（5）具备按要求编写、调试PLC程序实现控制变频器调速运行的能力。

2.方法能力目标

（1）具有利用网络、数据手册、厂商名录等获取和查阅技术资料的自主学习能力；（2）评估（自我、他人）工作结果的能力；（3）具有方案设计和开拓创新能力；（4）归纳和总结能力。

3.社会能力目标

（1）良好的沟通能力和团队协作精神；（2）规范操作和安全文明生产的职业习惯；（3）自我控制与管理能力。

三、重点难点

重点：变频器的参数设置；

难点：PLC控制编程方法。

四、教学方法

1.情景导入，任务引领

通过变频调速在工业领域应用的视频和PPT课件，引导学生进入基于plc 数字量方式多段速控制变频器调速项目教学情境中，并在课堂上采用启发式和提问式相结合的教学方法，提高学生学习兴趣。

2.学生主体、教师为辅

明确学生的主置，教师的辅助位置。调动学生主动参与、自主学习；采用学案对学生进行自主导学，增强学习主动性并提高学习效率；

3.重视教学手段、过程评价，技能培养

采用多媒体教学，使抽象的行为具体化、形象化。做到“理实一体、学做合一”。课堂上发挥“任务引领，结果驱动”职业教学理念，注重过程评价，增强学生的自信心；考核中绝对评价与过程评价相结合，以培养学生解决实际问题的技能为出发点；

五、教学过程组织

1.教学准备

（1）学生分组

全班学生30人，按“同组异质”将学生分成15组，每组2人。

（2）实训设备准备

“THPFSF-3B型可编程序控制系统设计师综合实训装置”15套；导线，每组若干；万用表、常用工具，每组1套。

2.教学实施

根据高职学生的特点，将项目内容分为三个工作任务，引导学生循序渐进完成知识学习和技能培养。教学过程按如下流程图所示，采用行动导向四步教学法完成项目任务。

（1）工作任务一：PLC与变频器的连接

导：情境激趣

播放多媒体课件：通过PLC控制变频器的外部端子实现变频器对电机的多段调速，变频器按图1.1所示的时序图进行运行。教师提出问题：变频器对电机的多段调速的控制原理是什么？如何使用PLC控制变频器？由此，引出工作任务课题。

【设计思路】以变频器对电机的多段调速在工业控制领域的实际应用为切入点，利用多媒体教学手段（视频），吸引学生的注意力，把学生思维引向学习内容。

学：合作学习

以小组为单位，学生根据教师的问题，复习外部运行模式下变频器的参数设置、PLC功能图的编程等知识。教师根据学生学习情况，巡视指导，释疑解难。

【设计思路】通过学案导学，学生在教师的引导下，通过合作学习，完成对原有知识的复习和巩固，同时可以发挥不同层次学生的个性特长，使学生不仅能学会知识，还能习得解决问题的方法，培养合作的意识。

教：精讲点拨

外部运行模式下变频器的参数设置及操作方法

教师利用PPT等课件，讲解外部运行模式下变频器的参数设置，指导学生如何绘制PLC与变频器电路的接线图。

【设计思路】在学生复习并掌握原理的基础上，通过课件进行新知识的讲授，边讲解边演示，为学生掌握操作技能、养成规范操作的职业习惯打下良好基础。

做：实践操练

学生2人一组，在实训设备上完成PLC与变频器的连接。教师根据学生学习情况，巡视指导，释疑解难，纠正错误。

【设计思路】先学后做，让学生在合作探究中，将获得的知识、技能和方法综合应用，促进学生巩固知识，习得技能，掌握方法，发展思维。

评：总结评价

师生共同讨论，归纳总结本工作任务的学习要点，学会归纳总结的方法。

【设计思路】让学生把所学得知识进行梳理分析、形成系统化、有序化的知识结构。同时，通过归纳总结，有针对性的提出思考问题，为下一工作任务的开展提供铺垫。

（2）工作任务二：使用功能图对PLC进行编程

导：问题引领

提出问题：在完成上一工作任务的基础上，教师提出问题：变频器的调速控制方法有哪些？如何用PLC实现控制，由此，引出本工作任务课题。

【设计思路】以变频器的调速控制方法为切入点，引导学生在已完成工作任务的基础上，思考本工作任务的教学目标。

学：合作学习

以小组为单位，学生根据教师的问题，通过查找课前准备的资料，组内讨论。教师根据学生学习情况，巡视指导，释疑解难。

【设计思路】通过学案导学，学生在教师问题的引导下，通过合作学习，发挥不同层次学生的个性特长完成对已获得信息的组织，培养合作的意识。

教：精讲点拨

PLC控制变频器的编程方法

教师利用PPT等课件，通过分析不同控制方法的优劣，提出PLC控制变频器的方法，并讲解通过PLC控制变频器的外部端子实现变频器对电机的多段调速的编程思路与方法（用功能图法编制梯形图）。

【设计思路】在学生复习并掌握原理的基础上，通过课件进行新知识的讲授，边讲解边演示。

做：实践操练

学生2人一组，首先让变频器处于断电状态，然后在实训设备上完成PLC程序的录入、编辑，并在教师的指导下，调试和运行程序，模拟操作并观察PLC输出指示状态。教师根据学生学习情况，巡视指导，释疑解难，纠正错误。

【设计思路】先学后做，让学生在合作探究中，将获得的知识、技能和方法综合应用，促进学生巩固知识，习得技能，掌握方法，发展思维。

（3）工作任务三：变频器的参数设置及综合调试

导：问题引领

提出问题：在完成上一工作任务的基础上，教师提出问题：如何进行变频器的参数设置？如何输入？由此，引出本工作任务课题。

【设计思路】以变频器的参数设置为切入点，引导学生在已完成工作任务的基础上，把学生思维引向学习内容，思考本工作任务的教学目标。

学：合作学习

以小组为单位，学生根据教师的问题，通过查找课前准备的资料，组内讨论。教师根据学生学习情况，巡视指导，释疑解难。

【设计思路】通过学案导学，学生在教师问题的引导下，通过合作学习，发挥不同层次学生的个性特长完成对已获得信息的组织，培养合作的意识。

教：精讲点拨

变频器的参数设置及输入方法

教师利用PPT等课件，讲解变频器的参数设置及输入方法，并引导学生完成变频器的参数设置与输入。

【设计思路】在学生复习并掌握原理的基础上，通过课件进行新知识的讲授，边讲解边演示。

做：实践操练

学生2人一组，在实训设备上变频器的参数设置，并在教师的指导下，进行PLC和变频器的综合调试和运行，观察变频器的调速状态。教师根据学生学习情况，巡视指导，释疑解难，纠正错误。

【设计思路】先学后做，让学生在合作探究中，将获得的知识、技能和方法综合应用，促进学生巩固知识，习得技能，掌握方法，发展思维。

参考文献:

[1] 方爱平，《PLC与变频器技能实训――项目式教学》，高等教育出版社，第1版，2011年7月.

[2] 宋爽 周乐挺，《变频技术及应用》，高等教育出版社，第1版，2008年12月.

[3] 廖常初，《PLC基础及应用》，机械工业出版社，第2版，2007年6月.

作者简介：

马玉国（1962―），男，汉族，籍贯：辽宁省大连市庄河市，大学本科，高级实验师，维修电工高级技师，研究方向：PLC、变频器等自动化技术等。