“星—三角”降压启动PLC控制实训教学设计的创新与实践

郑长山

摘 要： 本文从教学情况与重难点分析，以及从教学策略上采取相应措施，详细阐述星—三角降压启动PLC实训教学过程设计，在实训教学过程中运用多种教学方法和手段提高学生学习积极性和学习乐趣，达到良好的学习效果。

关键词： 星—三角 降压启动 PLC 实训教学

引言

星—三角降压启动（以下简称Y-△PLC）控制的组装与调试制应用十分广泛，非常重要。大型电动机的启动时间为几秒到几十秒，在生产过程中，电动机要经常启动或停止，因此电动机的启动性能对生产有直接影响。小容量的电动机可以采用直接启动方式，但当电动机容量较大时，启动时产生的启动电流为额定电流的4至7倍，这么大的启动电流将带来下述不良后果[1]。

（1）启动电流过大使电压损失过大，启动转矩不够，导致电动机根本无法启动；（2）使电动机绕组发热，绝缘老化，从而缩短电动机的使用寿命；（3）造成过电流保护装置误动作、跳闸；（4）使电网电压产生波动，进而形成影响连接在电网上的其他设备的正常运行[1]。因此采用降压启动的方法限制启动电流，Y-△是降压启动的一种。

所以Y-△PLC控制的组装与调试的实训教学就显得非常重要，并且很多人认为该实训教学困难，学生学习效果不够理想，为此笔者就实训教学设计进行了如下创新与实践。

1.对教学情况与重难点进行分析

（1）教学情况

高职学生特点：学习积极性不高；自主学习能力弱；好奇心强、乐于动手；理论知识转化为实践应用的能力较弱。

实训达到的知识和能力目标是：掌握Y-△PLC控制基本原理；能够手工绘制Y-△PLC控制基本原理图；熟悉Y-△PLC控制硬件构成；掌握Y-△PLC控制电路组装；掌握PLC定时器指令；掌握Y-△PLC控制程序编制及调试；掌握Y-△控制电路的联机运行调试；掌握Y-△PLC控制电路故障检修，最终培养学生创新意识、解决问题的能力及良好的职业综合能力。

（2）重难点分析

理解Y-△PLC控制电路的基本原理（重点）；

手工绘制Y-△PLC控制基本原理图（重点）；

应用PLC定时器指令（重点）；

Y-△PLC控制电路组装（重点）；

Y-△PLC控制电路的程序编写与调试（重点）；

Y-△PLC控制电路的组装（难点）；

Y-△PLC联机运行调试（难点）；

Y-△PLC控制电路的故障检修（难点）。

2.采用的教学策略

根据以上教学情况与重难点分析，教学策略要体现“做中教，做中学”的教学特色，具体教学策略如下：

重难点采用项目教学法、PPT讲解及教师实训前准备的星—三角降压启动控制组装与调试视频解决。

采用网上搜索实训仿真教学系统软件，通过软件中仿真动画解决实训内容学习兴趣不高的问题。

采用小组学习法，通过小组自评、小组互评激发集体荣誉感，解决学生自主能力弱的问题。

采用任务驱动法，使理论与实操深度融合，提高职业技能。

3.星—三角降压启动PLC控制实训教学过程设计（12课时）

（1）课前准备

通过QQ或微信形式通知学生浏览精品课程网站，学习Y-△PLC控制原理，利用实训仿真教学系统软件，提前预习Y-△PLC控制器件安装与调试。

（2）工厂Y-△应用视频引入激发学生的学习热情

通过网上下载工厂Y-△视频短片，播放给学生观看，讲述Y-△PLC控制应用的重要性和广泛性，激发学生的学习热情。

（3）创设Y-△实训项目应用情境

为给学生直观感性的认识，提高学习兴趣，可以创设以下实例情境。

教师演示电动机Y-△PLC控制的动作过程，当按下启动按钮SB1后，KM1和KM2的主触点动作，电机M星形降压启动，看到电机低速旋转。电机M星形运行10秒后，星形接触器KM2的主触点断开，三角形接触器KM3主触点接通，电机M以三角形连接全压运行，看到电机快速旋转。当按下停止按钮SB2后，看到电机M停止转动。假如电机过载，热继电器触点FR动作后，电机M因过载保护而停止，报警灯亮。

将学生分成两人一个学习小组，请每组演示体验，调动学生的积极性和能动性。教师告诉学生，他们通过12节课的学习，也可以完成该实验的硬件连接及软件编程，看到同样的电机运行效果。短时间里就能体会成功的喜悦。这种做法既给学生下达了实训任务，驱动学生思考该如何完成这样一个Y-△PLC控制电路，应用启发式教学法和案例教学法。

（4）项目实施过程

步骤1：讲解Y-△PLC控制电路的基本原理。

教师结合电动机Y-△PLC的演示运行过程，通过PPT中Y-△PLC动画讲解原理，学生理解Y-△PLC控制电路的基本原理，更使学生产生兴趣，即理论联系实际。

步骤2：绘制Y-△PLC控制电路原理图。

把标准图发给他们，让每个组通过直尺绘制原理图，标准图见图1。先小组内部互相纠错，然后再小组之间纠错，老师检查并做记录，作为实训平时成绩。

步骤3：Y-△PLC控制电路的组装。

引导学生根据原理图及课前准备设计硬件构成，每个组轮流抢答讲述。

进行Y-△PLC控制电路的组装之前，老师播放Y-△PLC控制电路的组装视频，然后要求学生根据原理图接线完成小组组内自查、小组间互查，老师最后检查，给出每个组的组装成绩作为平时成绩。组装结果如图2所示。

步骤4：Y-△PLC控制电路的程序编制。

进行相关知识学习，如PLC定时器指令学习。通过点亮灯的例子讲解定时器指令。

根据项目要求和地址编写程序。老师通过边讲边操作，使学生更容易掌握指令应用与编程方法。Y-△PLC控制程序如图3所示。

教师将地址更改，定时更改，引导学生编写程序，编完的小组自评，然后小组间互评，老师最后检查。

步骤5：Y-△PLC控制电路的程序调试。

边讲边操作，使学生更容易掌握调试程序的方法。

在断电的情况下，将PLC的输入部分正确连接，将输出不连接控制对象。通电后，通过按钮给PLC输入信号，通过PLC输出端子指示灯和程序监控调试程序。如果满足项目要求，程序调试成功，不满足，检查原因，继续调试，直到达到要求。

学生模仿老师操作，在断电的情况下将PLC的输入部分正确连接，将输出不连接控制对象。送电前，小组自查，小组间互查，老师检查，再程序调试。

步骤6：Y-△PLC控制电路的联机运行调试。以下内容教师边讲边操作：必须在断电情况下，教师将PLC输出连到控制对象，确保连线正确，通电进行联机调试，当按下启动按钮SB1后，看到电机低速旋转，电机M星形降压启动。10秒后，看到电机快速旋转。电机M以三角形连接作全压运行。当按下停止按钮SB2后，看到电机M停止转动。假如电机过载，热继电器触点FR动作后，电机M因过载保护而停止，报警灯亮。

如果达到上述要求，联机调试成功，不满足，检查原因，继续联机调试，直到满足要求为止。

学生模仿老师联机调试。送电前，小组自查，小组间互查，老师检查，然后联机调试。

步骤7：Y-△PLC控制电路故障检修。

将故障现象、故障原因及排除方法列表格向学生引导性讲解。

教师讲解“排故六步法”。具体如下：

第一步：观察故障现象，通过“望、闻、问、切”了解故障前的操作情况和故障发生后的异常现象，以便根据故障现象判断故障发生的可能部位，进而进一步查找。第二步：判断故障范围。第三步：并查找故障点。第四步：排除故障。第五步：通电运行。第六步：做好维修记录，以备日后维修参考[2]。

步骤8：教师点评与评定成绩。

根据小组自评、小组间互评、教师检查及根据项目完成情况、合作情况、过程记录情况进行点评。按照考勤、平时成绩、实训日记、实训报告做一份评分表格，最终教师给出小组成绩，每个小组排名。每位学生为了本组集体荣誉，为此更积极努力，增强学习效果。

步骤9：项目拓展。

将本项目学到的单台电机控制拓展到多台电机控制，如三级传送带Y-△PLC控制，四级运煤传送带PLC控制。

此外，还可将本项目中学到的定时器知识拓展到交通灯PLC控制。

4.结语

本实训教学采用小组学习法和任务驱动法，提高学生学习积极性和主动性，让学生由“要我学”逐渐转变为“我要学”。工程视频引入，使学生身临奇境。按照工程思维步骤完成，更接近企业实践。在项目实施过程中突出“做中教，做中学”的教学方法，使学生在操作中获得成就感，体验学习乐趣。因此，该实训设计达到了良好的效果。

参考文献：

[1]李海波.徐瑾瑜.PLC应用技术项目化教程（S7-200）.北京：机械工业出版社，2012.8.

[2]周忠.彭小平.电气控制与PLC应用技术（西门子PLC）（理实一体化项目教程）.机械工业出版社，2013.7.

[3]施利春.李伟.PLC操作实训（西门子）.北京：机械工业出版，2007.8.

[4]潘益玲，陶影.谈《PLC控制系统组装与调试》课程教学改革.湖州职业技术学院学报，2009（3）.

[5]贾莉丽.基于项目教学法的PLC课程教学探索.现代教育，2013（8）.

[6]陈燕.PLC实训教学方法改进及改革创新.考试，2012（19）.

基金项目：江苏省高等职业院校高级访问工程师计划资助项目（2014FG113）