触摸屏与PLC控制变频器的正反转最新设计资料

现代制造及自动化技术教师大赛教学文本2011全国职业院校现代制造及自动化技术教师大赛组委会编制2011年10月《触摸屏与PLC控制变频器的正反转》教学设计一、课题设置分析（一）选题背景分析本课题的教学设计是《PLC与变频器综合技能实训》中的项目课题，本课题的教学对象是机电一体化二年级学生。

本课题的主要目的是将机电一体化专业专业课电机与电气控制技术、PLC控制技术、变频器控制技术，触摸屏技术等相关知识整合在一起，以实际工作岗位的典型项目为载体，采用理实一体化的项目化教学模式开展教学，使学生掌握变频器与PLC的基本应用、触摸屏对PLC和变频器的控制等相关专业知识，培养学生分析问题，解决实际问题的能力。

本次教学设计以天煌THPFSF-3A型可编程控制系统设计师综合实训装置为对象，以《PLC与变频器综合技能实训》及本实验装置指导书为参考教材展开教学设计。

设计中充分体现了以学生为主体的教学理念，本设计思路的特色在于将课堂设在实验室，将实验室设计在实习工厂，以实习工厂工作岗位的典型项目为载体，按项目的实施过程开展教学，使学生真正做到学有所得，学有所用，即学即用，增强学生的兴趣，同时培养学生城实、守信、善于协作、爱岗敬业的职业道德和职业素质。

（二）课程能力培养与定位分析根据市场调研，机电一体化专业学生未来的就业岗位主要定位在维修电工、车间电气技术员、工业自动化系统安装调试工、工业自动化系统设计工程师助理、工业自动化系统维护技术员等岗位，这些岗位对学生掌握生产线中的常用设备触摸屏、变频器、PLC的能力要求较高，这些技能也是机电一体化专业学生未来从业时的必备技能，因此本课程的能力定位在要求学生在不断学习的过程中能达到维修电工类技师的水平，属于学生后期专业课学习的提高阶段，与学生就业衔接较为紧密，实用性较强。

二、学情分析（一）思想层面分析机电一体化二年级的学生已经学习的专业课有《电机与电气控制》、《可编程控制器》、《变频器应用基础》等相关课程，对相关专业知识已经有一定的了解，但由于知识学习缺乏联系，学生对其在生产实践中的应用并不了解，缺乏系统的实践环节。

学生非常渴望学习到的知识能和今后的工作密切相关，基于学生的这一心理愿望和提高学生的学习兴趣的需要，就要求学习的知识与生产实践能有效衔接。

本课题采用实习工厂中实际的案例作为引入点，让学生先去工厂参观，然后在实验室模拟工厂控制环节，最后将实验室控制环节应用于实践的三大步骤，能极大的提高学生学习的兴趣和积极性。

（二）现实层面分析现有的教学实际环境是，每个教学班级共40人，10台实训装置。

因此将40人分为10组，每4人一组，在小组中选取小组长负责整个小组的管理。

教室的排布图如图1-1所示。

图1-1中所指示的教室，设置了物品存放和休息区、资料查询区、和教学实践区三个区域，主要是让学生能够按照企业员工的要求来要求自己，上课前能将衣物、水杯、手机等物品事先存放，教学时间专心的学习；资料查询区方便了学生在实训中查询图1-1教室格局分布图资料；教学实践区设有10台设备，多媒体教学仪器和讨论区所需要的桌椅。

这样排布有利于理实一体的教学模式的展开。

教室有直接通往工厂的通道，学生在实验室实践完毕后可以将学习到的东西直接应用于工厂实践。

三、设计思路（一）“从企业中来，到企业中去”的任务为导向的教学。

本次教学设计拟以机电一体化实习工厂中的电机定子生产线为背景，从中选取一个教学实践环节作为教学的任务，以此为导向，让学生在实验室中完成知识的学习和任务的设计实施，最后将其应用于工厂实践。

实习工厂的总体格局如图1-2所示。

包括了机电一体化专业的重要专业课程的实训室：针对于中级维修电工的控制盘实训室、继电器故障检测实训室，针对于高级维修电工和技图1-2实习工厂格局分布图师的PLC变频器综合实训室、液压气动实验室、自动生产线实训室。

实训室的后方是一个校企合作的小型电机生产工厂，有两条人工生产线和一条自动生产线，和两台车床。

自动生产线是用来对定子铁心进行精加工、车床用来加工笼型转子、人工生产线中一条是用来进行定子嵌线工艺加工，另一条是电机总装生产线。

人工生产线有两条皮带传送带组成，控制皮带运行的电动机由PLC控制变频器对其进行起动停止和正反转的控制，电动机的起动停止和转速还可以由触摸屏直接控制。

本设计的总体理念是“从企业中来，到企业中去”，选取了实习工厂中的人工生产线皮带运输机的控制这一案例为教学任务导入，让学生在实验室中学习触摸屏与PLC控制变频器的正反转的方法，然后将其应用于生产实践中，让学生真正感觉到学有所得、学有所用。

（二）抽象任务形象化，复杂任务简单化。

本教学设计的第一个环节是带学生参观工厂中皮带运输机用触摸屏与PLC 变频器对传送带进行控制的过程，让学生直观的理解任务的目标，使得抽象的任务形象化。

另外将一个整体任务划分为几个子任务，由小组合作完成，能做到复杂任务经过分工后变得简单，降低了任务难度，增加了学生学习兴趣。

本次教学设计的主要任务是触摸屏与PLC控制变频器的正反转，在教学过程中，分为以下步骤完成。

每个子任务的要点列写在学生学案上，由学生经过学案设计的步骤，查询和记录操作要点，然后在完成任务。

图1-3教学任务分解（三）学生职业素养的培养1、 基本职业素养的培养本次教学设计中，把课堂搬进实验室，而把实验室设计在实习工厂内部，主要目的是让学生在进入实习工厂中时，就以一名工厂员工的身份来要求自己。

实训室中设计有休息区、资料区和学习区。

休息区设有物品暂存柜，要求学生将随身携带的和实验无关的物品，如衣物，水杯，手机等物品在进入学习区之前先暂存在休息区，实验过程中一律不准带闲杂物品进入，以保证学习区实验环境始终整齐有序，课间休息时可在休息区接听手机喝水等。

资料区，要求学生能有序的查询资料，并在查询过后物归原处，另外要求在进入学习区和工厂时一律着工作服，穿绝缘鞋入内。

这样的要求有效的培养了学生的职业素养，贯彻了企业中对员工的5S 管理理念。

2、 团队协作能力的培养。

在教学设计中，采用每四人一组，将任务进行分解，每人完成一部分的方式，由小组合作完成整个任务，计分方式以组为单位。

在最后设计了教学讨论环节，先由学生分小组总结和讨论，任务完成中遇到的问题，然后派代表来总结和提问。

这样的设计锻炼了学生的团结协作能力，语言表达能力，增强了学生的团队合作意识和团队竞争意识。

四、教学目标（一）认知与技能领域目标 1、能了解Wincc flexible 的设置过程，并能通过观摩总结归纳本课题项目的图1-4 5S 职业素质培养图1-5团队协作精神操作要点。

2、能够通过查阅实验指导书，绘制出PLC控制变频器的外部线路图。

3、能够查找变频器手册总结出本课题中所需变频器的基本参数的设置值。

4、能够掌握触摸屏的I/O域输入的数值如何通过编程的数据转换，变为PLC 模拟量模块输出的电压值。

(二) 能力领域目标1、能够通过观摩和记录要点后，自行完成触摸屏控制PLC变频器使电动机进行正反转及变频调速的项目设计，并下载调试。

2、能够根据绘制的变频器外部线路图进行电路的正确连接。

3、能够根据查询好的变频器参数进行本项目参数的设置。

4、能够用STEP 7 MicroWIN软件进行PLC项目程序的设计和调试。

（三）情感领域目标1、能够让学生了解到所学的知识在工厂企业中的应用，让学生真正的感受到学有所得，学有所用。

2、让学生能够在学中做，在做中学，提高学生的学习兴趣。

3、能够让学生在实践环节中养成良好的职业素养。

教学重点：1、Wincc flexible软件的基本设置。

2、PLC与变频器外部电路的设计3、变频器参数的设置。

4、PLC程序的编写。

教学难点：1、触摸屏的画面中I/O域变量连接和参数设置。

2、变频器P79,P160,P73参数设置的顺序。

3、PLC编程中触摸屏的数据和模拟量输出数据之间的转换。

4、触摸屏、PLC、变频器之间的通讯和整体项目的调试。

五、教学程序（一）教学前的准备1、学前参观参观实习工厂的皮带传送机，及其电气控制柜。

为课程导入做准备。

2、学生分组学生共40人，每10人一组，共分为10个小组。

并为小组设立小组长。

3、教学仪器准备天煌可编程控制器设备10台包括：变频器实验单元、触摸屏单元、PLC控制单元、电动机一台，电脑一台、数据线2根，导线若干。

（二）教学内容1、内容的导入：学生在学习专业课程时，往往缺乏学习兴趣的原因是不知道学习的知识和今后的工作的有何联系，学习目的不明确，学习缺乏动力教师向学生讲述，本课题将实习工厂电图1-6生产线传送带机定子生产线和总装生产线的皮带传送机的控制案例应用到教学当中。

此皮带传送机根据生产不同类型产品的需要，皮带传送机要求能够正反转，并且根据订单要求和员工熟练程度，可对传送带进行变频调速。

电动机运行和调速的控制由触摸屏通过PLC控制变频器完成。

以校办工厂的皮带传送机的控制作为项目切入点，创造学习情境，能够吸引学生的注意力，激发学生兴趣，把学生思维引向学习内容，让学生在学习之初感受学习后的应用价值，为下一步营造灵活有序的课堂学习氛围打下良好基础。

2、实验结果的观摩了解了生产实践中的皮带运输机后，还是不了解和本次课程有何联系，目标仍旧不明确。

教师事先设计好整个任务，在内容导入之后，将设计好的任务进行通电试车运行，让学生了解将生产实践的案例转化为实验室的模拟环境，并且知道它们之间的联系。

将工厂典型案例转化为实验环境，通过教师的演示和讲解，让学生在学习中进一步的明确学习的目的，以及在学习中所要达到的最后实验效果。

带着明确的目标进行学习，有助于提高学习的积极性和有效性。

3、任务分解和实施学生已经具备PLC编程基础，变频器应用知识基础，但对Wincc flexible 软件的基本使用不很熟悉，对PLC控制变频器中使用的EM235模块及其编程不很熟悉。

任务实施中将总任务分为以下四个子任务：（1）子任务一：Wincc flexible 软件的基本使用。

Wincc flexible 软件的基本使用和项目的模拟调试、下载、调试的过程教师可先采用多媒体演示一边案例操作过程，一边讲解，学生在听的过程中记录要点（具体的要点记录方法见学案涉及部分）。

讲解完毕后，学生自己操作，教师指导，并对结果进行验收评分。

（2）子任务二：PLC控制变频器外部电路的设计与接线。

教师告诉学生变频器的常用端子的使用方法，学生记录要点，学生参考实验指导书自行设计电路（将学案部分的电路连接起来），由教师检查是否正确，然后让学生根据电路图接线，教师检查并对结果进行验收评分。

（3）子任务三：变频器参数的设置教师让学生借阅查询变频器手册，将需要设置的参数设计在学生学案上，让学生针对本次设计的特点来填写参数表格，然后按照表格查询填写的结果来完成变频器参数的调整。