基于CDIO理念的PLC综合项目设置在应用技术大学的研究

崔晓++熊宇++曾贵娥

摘要：将CDIO教学模式引入到可编程序控制器的综合项目教学中，探讨CDIO教学模式在应用技术大学中的实践过程，在实践过程中合理设置综合设计项目，满足可编程序控制器的学习要求，让学生在学习过程中体验设计-制作、主动学习、团队协作等精神。

关键词：CDIO 可变程序控制器 综合项目 应用技术型大学

中图分类号：G511 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）10-0007-01

1 CDIO理念与可编程序控制器

CDIO是构思（conceive）、设计（design）、实现（implement）、运行（operate）的缩写，是由麻省理工学院等四所大学通过几年的研究、探索、实践建立的一种先进的工程教育模式。它以产品从构思、研发、运行到废弃和再利用的全生命过程为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间具有有机联系的方式学习和获取工程能力，包括个人的科学和技术知识、终身学习能力、交流和团队工作能力和在社会和企业环境下构建产品、过程和系统的能力。[1]

可编程序控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC，它在国内外已广泛应用于各个行业中，是电气自动化相关专业的一门重要的专业基础课，是数字电路、电机拖动等的后续课程。在可编程序控制器这门课程中我们把CDIO教学模式贯穿进来，通过设置可编程序控制器的综合项目，让学生们在“学中做”，“做中学”，在实践过程中体验设计-制作、主动学习、团队协作等精神。

2 综合项目设置

可编程序控制器我们分两学期完成，第一学期通过理论教学、简单的实验验证，第二学期开设综合项目设计。在第一学期里，学生们已经掌握了基本的PLC的硬件结构、基本指令、梯形图和步进指令；在第二学期我们设置综合项目设计。

可编程序控制器的使用情况大致可归纳为开关量的逻辑控制、模拟量控制、运动控制、过程控制、数据处理、通信及联网这几类。根据CDIO模式的教学要求，结合应用技术型大学的要求，我们设置了三1个设计题目：机械手的设计、变频恒压供水系统设计、触摸屏设计。在学期初我们根据学生的学习情况将学生分为三组，基础好的学生结合基础差的，让他们在进一步的学习设计中相互帮助、互相促进，发挥团队协作精神。我们把任务下达给各个小组，然后让同学们自己搜集资料，在规定的时间内顺序完成这三个设计。

2.1 机械手设计

机械手将工件从A点向B点传送。机械手工作原点在左上方，按下降、夹紧、上升、右移、下降、松开、上升、左移的顺序依次运动。它有手动、单步、一个周期和连续工作（自动）四种操作方式。[2] 具体操作图示如图1所示。

在该设计中我们主要是希望学生能够巩固各指令程序，进一步的掌握步进指令的应用，通过设计和调试复杂顺序控制系统，熟悉顺序控制程序的设计和调试方法。

2.2 变频恒压供水设计

变频恒压供水的基本思路是采用变频调速技术，通过压力传感器和压力控制系统，把管网的实际压力的变化情况转换成标准的电信号（过程变量），再把这个电信号输入到具有PID调节功能的控制器（PLC或智能仪表等），与控制器的设定值进行PID计算后，输出标准的电信号作为变频器的调节信号，进行变频调速，对泵的运行速度进行控制，达到恒压供水的目的。

在该设计中主要要求学生掌握模拟量处理模块，掌握变频控制，要求学生了解模拟量闭环控制系统和PID控制器。通过压力PID实验，熟练掌握可编程序控制器控制的流程和程序调试，能正确使用PID控制指令和PID参数的整定。

2.3 触摸屏设计

该设计要求学生掌握触摸屏、PLC、电脑之间的连接，掌握触摸屏软件的使用，进行触摸屏画面设计，完成触摸屏与PLC综合应用设计。

通过这三个设计，学生基本上在自己的努力和老师的指导下，能够把可编程序控制器的知识进一步的提高掌握。机械手设计使学生们掌握基本指令、顺序控制；变频恒压供水设计使学生们掌握变频器、PID控制和模拟量控制；触摸屏设计掌握运用相应软件设计友好界面。学生掌握技能如图2所示。

3 结语

我们根据CDIO设计理念，设置了三个设计项目，三组学生根据已学知识，查阅书籍资料（构思）进行设计，然后通过软件模拟调试（实现），到实验室进行实物操作（运行），完成设计。在整个CDIO设计过程中，学生们不仅掌握了所学知识，还进一步锻炼了他们的创新能力、实践能力和团队协作能力。

参考文献

[1]顾佩华，陆小华. CDIO工作坊手册[M].汕头大学出版社，2008，12：1.

[2]廖常初.PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2005.

[3]胡玉汞.可编程序控制器课程实验教学改革[J].教学改革，2008，29.

[4]彭传正.基于CDIO理念的大学物理综合项目设置[J].中国科技信息，2012，11.

[5]丁金林.CDIO在PLC教学改革中的应用[J].苏州市职业大学学报，2013，24.