机械手毕业设计总结模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇机械手毕业设计总结，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

1.关注点不一样，学校和学生意见分歧由于教育行政部门每年都要对毕业论文（设计）进行抽检评优，所以学校很紧张，万一结果不好，影响学校的声誉。但现状是，机械类专业绝大多数学生从第5学期中后期开始进行顶岗实习，而且大部分从事的是机床操作和产品检验、包装等工种，没有太多的技术含量，与“设计”无缘。少部分学生在产品销售岗位实习，还有部分在售后服务岗位实习，与“设计”关系都不大，学生看不到毕业设计对他们将来的工作有多大作用，他们更关注的是就业。因此，没有太大的动力去认真地搞毕业设计。由于学校对老师有要求，老师本意当然想认真地指导学生，可是学生在顶岗实习阶段，不能与老师经常见面，有的根本见不了面，只能通过电话、网络沟通，学生上网不便，邮件也说不清楚，老师只能过一段时间督促一下，指导效果大打折扣。

2.毕业设计所需信息和资料难以搜集，影响进度毕业设计阶段，学生都在企业顶岗实习，企业没有专门的提供给学生的图书馆、机房、网络、实验室等毕业设计所必须的基本条件。学生对相关专业资料的搜集、分析、利用等能力相对较弱，这些资源的缺乏令学生在选题、开题和具体实施阶段显得无从下手，只能胡乱参照往年或网上资料相关题目。例如，机械类专业学生中期检查交上来的题目大多是轴类、箱体类、圆盘类零件的加工工艺及数控编程、各种零件的模具设计、各种普通机床经济型数控化改造、电梯和机械手、水位、各种生产线等的PLC控制、机床夹具设计、机械设备的故障诊断与维修等等，题目有的大而空，有的是课程设计内容，有的是教材上的实例。学生撰写论文时参考教材或网络公开资料过多，没有什么数据支撑，也没有什么自己的观点和实际作品，谈不上论文的质量及学生水平的提高。

3.学生方面的原因江苏省这几年的高职招生，有提前单招，有注册入学，还有中职对口单招，最后，通过真正参加高考录取的考生，所占比例已经较少了。即使是这些学生，录取的分数也很低。而且，江苏省录取的总人数已经超过了报考学生总数，基本上只要想上学，都能上。所以招进来的学生的知识基础较差，学习兴趣不高，水平和能力又参差不齐。毕业设计和顶岗实习时间重叠，绝大部分学生是自己通过人才市场选择的实习企业，岗位要求学生和正式用工一样的工作时间和强度，学生每天上8小时甚至12小时的班，有的企业两班倒，有的三班倒，没有精力再去搞毕业设计。另一方面，在学校的前两年，也没有好好学习专业知识，造成很多学生不知道毕业设计要做什么，怎么做。老师给学生的课题，学生做不了，学生自己定的题目，又很不恰当。勉强写出的论文不规范，文字欠通顺，表述设计意图和设计方案逻辑性不强，质量很低，有的直接抄袭论文或干脆购买，没有起到培养综合能力和科研水平的目的。

4.指导老师方面的原因由于学生多而专业教师少，教师的指导工作量过大，一般平均每位专业教师要承担十多个学生的毕业设计指导，学生远在四处各地，老师无法对学生进行细致、系统和及时的指导和检查。而且本身又有繁重的教学工作，老师的精力跟不上。另外，各个学校重点关注的是招生就业，使得老师可能不太重视毕业设计工作，不愿多花时间与精力。从教师本身来看，高职院校的年轻教师很多是刚从学校毕业的，没有实践环节，只能照本宣科；年长教师，没有知识更新的再教育环节，对新技术不太了解。老师自己实践水平不高，给学生的选题，为回避实践环节，很多选择了与工程实际相脱离的综述类题目或计算机仿真题目。这些都使毕业设计指导工作难度增大，难以保证质量。

二、对策分析

1.提前启动毕业设计工作在人才培养方案中，将各主要专业课程向前两学年转移，减少第三学年的计划课程。第五学期初开始毕业设计，包括落实任务、查阅资料，掌握毕业设计的基本程序、要求，完成毕业论文的总体框架设计。学生在校完成毕业论文总体框架后，到企业、实习基地边实习边做毕业设计，更有针对性，学生不再感到茫然。

2.充分利用毕业顶岗实习到用人单位进行半年以上顶岗实习，是高职院校落实《教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》（教高[2006]16号）文件精神，大力推行“校企合作、工学结合”，突出高职教育特色，改革人才培养模式的重要举措。这几年，我院机械类学生的顶岗实习已提前至第5学期的下半学期，由于企业对技能型人才的需求较旺，所以，绝大部分学生自己都能较容易找到相关实习岗位。学生带着各自初拟的毕业设计课题，分散到不同地方、不同部门进行毕业实习，这种分散实习的方式不会影响企业的生产秩序，比较容易被企业接受；还有部分学生，在第3或者第4学期已经选择了进入与学校签有合作培养协议的“订单班”学习，我系有“上海鸿得利”、“富士康”、“亿滋”、“无锡松下”等众多订单班，学生完成基本专业知识学习后直接进入这些单位顶岗实习。毕业设计的内容与实际所从事的岗位联系，如果与初拟的框架有冲突，可再作研究内容和方法的调整，甚至重新开展课题研究。做到理论联系实际，提高学生的解决实际问题能力，提高毕业设计的质量。

3.校企共同指导学校自己聘请公司的技术人员做企业兼职指导教师，实现校企共同指导毕业设计。校内指导教师主要负责毕业设计规范化指导，负责过程管理，制定毕业设计流程，对毕业设计的各个环节进行监督检查，对后期的毕业论文的撰写进行指导和审核。保持与企业指导教师、毕业生的联系与沟通。企业的指导教师负责具体的技术、内容指导，提供企业相关资料以及学生与实习企业合作环境的协调。学校应支付企业导师一定报酬，同时，企业导师参与答辩要占到一定比例。我院建立了顶岗实习管理平台，要求学生顶岗实习期间至少每周写一次周记，每个周记提出一个工作问题，解决一个工作问题，学习一个工作中需要的新知识点，详细记录，并报告指导教师，指导老师进行点评、指导，随时关注学生动态，及时解决学生在实习过程中遇到的问题。另外，学生还要完成手写的实习报告，也按周填写，学生的企业指导老师，对学生一周的工作进行评价、总结.

4.丰富毕业设计课题来源

（1）指导教师的科研课题。此类型题目所占比例呈逐年上升趋势。原因主要是近几年学校科研环境的改善及本系教师队伍的完善，科研项目逐渐增多，项目层次包括院级、市级、省级、国家级。

（2）依托技能竞赛及各级各类创新创业大赛开展毕业设计的实践活动。鼓励学生积级申报江苏省大学生实践创新项目，参加大学生机械设计大赛、自动化生产线安装与调试、汽车维修、汽车营销、数控操作大赛、大学生创业大赛、职业规划大赛等。毕业设计开始时间可以依据竞赛时间进行调整，毕业设计可以以综合性竞赛项目实物作为成果，由竞赛辅导教师兼任毕业设计指导教师，对学生在前期创新过程中的作品进行完善和理论升华。通过技能竞赛学生熟练了技能，树立了竞争意识、团队意识，更尝到了学习技能、精通技能的甜头。

（3）学生自己确立的课题。题目主要来自毕业顶岗实习或者将要就业的单位，收集与实际工作相关的资料，在导师的指导下确定毕业设计题目。这说明学生下企业顶岗实习为毕业设计的选题提供了大量的专业实践机会。对于部分搞不了设计的学生，要求他们将实习体会写下来，形成实习报告。

（4）模具、数控、机械、机电专业跨专业整合，开展任务驱动、项目导向的毕业设计课题探索，使学生综合能力与素质得到全面提升。

（5）参与教师的教学活动。学生参与教学课件的制作，如机械设计基础、液压与气动技术、夹具设计、数控编程、模具设计等课程中的动画、视频的制作。既巩固了所学专业知识，又熟练掌握常用软件的操作，为将来的工作打下了良好的基础。

（6）不断完善毕业设计课题类型，开设毕业设计指导课程。经过这几年的实践总结，我们大体上把机械类高职毕业设计的类型分为以下几类，同时，我院已开设指导毕业设计的相关课程或讲座。1）工艺夹具类。此类主要完成各种零件的加工工艺编制及加工零件所需夹具的设计。2）数控编程类。主要完成零件的加工工艺编制及数控编程，可以和机械设计类结合，以团队的形式，完成机构的设计、机构零件的数控编程、加工。3）注塑、冲压模具类。主要完成各种注塑、冲压模具设计。4）机械设计类。减速器、机器人、机械手、各种泵、控制装备、农业机械、汽车、液压系统及各种设备的设计。5）机床类。机床主传动系统及进给系统设计、钻床、铣床、组合机床设计，也可以利用学校的金工实习车间进行各类机床的拆装、测绘训练。6）机械类课程图形库、动画库、试题库建设。7）机电一体化类普通车床数控化改造及各种设备的PLC控制系统设计。8）机电设备或生产线故障分析与诊断。

（7）答辩形式多样化。答辩可以采取多种形式，答辩地点可以选择校内的多媒体教室、实训室，也可以搬到校外学生顶岗实习的企业现场，邀请企业指导老师、技术人员、学生的同事一起参加答辩；答辩形式可以是陈述性答辩，也可以是作品展示性答辩；团队项目，可指定一人进行答辩。要保证各类形式如实习报告类、调查报告类、市场调研类、创业计划类、售后报告分析类、设计类都可以参加答辩。

三、总结

根据上面分析，现在的毕业设计质量较难保证，而现有国情下高职毕业设计暂时无法替代。但是，毕业设计也应随着形势的发展进行较大程度的改革，否则，不能发挥起应有的过渡桥梁作用，有以下几点值得思考：

（1）是否能强化课程综合实训和课程设计，淡化毕业设计。例如机械设计基础课程结合CAD/CAM课程进行综合实训；液压与气动技术、机械制造基础、PLC等进行课程设计；数控编程与操作理论课程结合实训进行典型零件的数控编程与加工训练。这样的训练更扎实，更有实效。

（2）毕业设计过程要增强学生对毕业设计的认识、让学生明确其目的和意义。

篇2

二、设计的目的

11）掌握机械手动作流程。

2）掌握电气控制元件的选择与计算方法。

3）掌握PLC选择与应用。

三、设计要求

两条传送带分别由电动机驱动，机械手有液压缸驱动上下左右旋转两个方向运动，液压系统是1000W电机。设计要求

1）机械手由原位下降抓物上升右转下降放物上升左旋原位结束。

2）用常用的电气元件控制。

3）有工作状态指示及照明。

4）有必要的电气保护和联锁。

四、完成的任务

要求说明详细，字迹工整，原理正确，元件选择有理。图纸规范，图形清晰，符号标准，线条均匀。

（1）设计与绘制电气控制原理图，元件安装布置图、接线图。

（2）毕业设计说明书（8000以上）

1）设计题目

2）控制原理说明设计方案论证

3）主要器件选择依据与计算

4）元件明细表

5）设计总结及改进意见

6）主要参考资料

五、 工厂电气控制技术 机械工业出版社 主编 方承远

工厂电气控制设备 机械工业出版社 主编 许廖

机床电气控制技术 机械工业出版社 主编 王炳实

可编程序控制器的应用技术 机械工业出版社 主编 王兆义

可编程序控制器的原理及程序设计 电子工业出版社 主编 崔亚军

前言

由于可编程序控制器具有可靠性高、通用性强、程序设计简单及便于安装调试等优点，它在工业控制的各个领域发挥着越来越重要的作用。社会对可编程序控制器技术人员的需长也越来越迫切。

可编程控制器的机型较多，但其基本结构和工作原理相同，基本指令、控制功能和编程方法类似。本设计书以是用最广泛的德国西门子可编程控制器为核心，主要介绍了可编程控制器的基础知识、基本结构、指令系统、程序设计、控制系统以及可编程序控制器在逻辑控制系统的模拟量控制系统中的应用等知识。本设计书结合了大量的图形，使设计一目了然。并给出了程序调试，最后给出了主要的流程图、梯形图、详细注释及助记符语言等。

本设计书参考了众多可编程序控制器教学用书，结合自己所掌握的知识，并由指导教师田林红老师的指导下完成。在此真诚的衷心的感谢田老师的指导帮助。

由于本人水平有限，错误和不妥之处再所难免，敬请各位老师及各位读者批评指正。

目 录

前言...................................................（）

摘要...................................................（1）

一、电器控制技术的发展状况.............................（3）

二、PLC的基本结构和工作原理...........................（3）

1、PLC的基本结构...................................（ ）

2、PLC的工作原理...................................（ ）

三、可编程控制器的特点及基本功能.......................（）

1、PLC的特点.......................................

2、PLC的基本功能...................................

四、PLC的应用领域和发展趋势...........................（3）

五、PLC应用中应注意的若干问题.........................（4）

六、机械手移动工件的控制系统

1、机械手移动工件控制系统的基本机构................（5）

2、机械手移动工件的控制要求与工作流程..............（6）

3、操作面板布置....................................（6）

4、控制系统构成....................................（6）

七、梯形图设计.........................................（6）

1、梯形图的整体设计................................（6）

2、各部分梯形图的设计..............................（8）

3、机械手的PLC控制梯形图..........................（8）

4、程序语言............................... ........（8）

八、总结... ...........................................（26）

）

附录...............................................

摘 要

在工业生产和其他领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气，增加了工人的劳动强度，甚至于危机生命。机械手就在这样诞生了,机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。机械手的机械结构采用滚珠丝杆、滑杆、气缸等机械器件组成；电气方面有步进电机、驱动模块、传感器、开关电源、电磁阀、等电子器件组成。该装置涵盖了可编程控制技术，位置控制技术、气动技术、检测技术等，是机电一体化的典型代表仪器之一。本文介绍的机械手是由PLC输出两路脉冲，分别驱动横轴、竖轴步进电机驱动器，控制机械手横轴和竖轴的精确定位，微动开关将位置信传给PLC主机；直流电机拖动手爪和底盘旋转，位置信号由旋转码盘和接近开关反馈给PLC主机；电磁阀控制气开阀的开关来控制机械手手爪的张合，从而实现机械手精确运动的功能。本课题拟开发的物料搬运机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业，并可根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数。

关键字：

可编程控制器PLC；

机械手；

脉冲；

步进电机驱动器；

步进电机；

直流电机；

传感器；

限位开关；

电磁阀。

一、电气控制技术的发展状况

在现代工业中,为了实现各种生产工艺过程的要求,驱动生产机械的工作机构运动的电器机械装置称为电力动。在电力拖动中，电动机是生产机械的原动力。必须根据生产工艺的要求，通过各种控制电器，自动实现其启动、制动、反转及调速等控制，从而产生了电气自动控制技术。

20世纪20—30年代，人们采用继电器及接触器等元件控制电动机的运行，这种制动系统称为继电器—接触器控制系统。这类系统结构简单、价格低廉、维护方便，因此被广泛应用于各类机床和机械设备中。采用这种系统不但可以方便地实现生产过程自动化，而且还可以实现集中控制。目前，我国的大部分机床和其他机械设备仍旧采用继电器—接触器控制系统。由于该系统是固定接线形式，故在改变生产工艺时需要重新布线，控制的灵活性较差。另外，该系统采用有触点元件控制，动作频率低，触点易损坏，系统的可靠性差。

20世纪40年代，世界上出现了交磁放大机—电动机控制，这是一种闭环反馈系统，它利用输出量与给定量的偏差进行自动控制，其控制精度和快速性都有了提高。20世纪60年代出现了晶体管—晶闸管控制，到了70年展成为集成电路—晶闸管控制。由晶闸管供电的直流调速系统和交流调速系统不仅调速性能大为改善，而且减少了机电设备和占地面积，耗电少、效率高，已完全取代了交磁放大机—电动机系统。

在实际生产中，由于大量存在一些由开关量控制的简单程序控制过程,而实际生产工艺和流程又是经常变化的,因此需要一种能灵活改变程序的次新型控制器.于是,在20世纪60年代出现了一种能够根据生产需要方便的改变控制程序,而又比电子计算机结构简单、价格低廉的自动化装置—顺序控制.它是通过组合逻辑元件插接或编程来实现继电器—接触器控制线路功能的装置,能满足程序经常改变的控制要求,使控制系统具有较大的灵活性和通用性,但它使用的依然是硬件手段,装置体积大,功能也受到一定的限制.随着大规模集成电路和微处理技术的发展和应用,上述控制技术也发生了根本变化,在20世纪70年代出现了以微处理器为核心的、用软件手段来实现各种控制控制功能的新型工业控制器—可编程序控制器(PLC).它不仅充分利用了微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求,而且还照顾到了现场电气操作维护人员的技能和习惯,摒弃了微机常用的计算机程序语言的表达形式,独具风格地形成了一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构,使用户程序的编制清晰直观,方便易学,更容易调试和查错.它已经取代了继电器—接触器控制系统,被广泛应用于大规模的生产过程控制中,具有通用性强、程序可变、编程容易、可靠性高、使用维护方便等优点,故目前世界各国已将它作为一种标准化通用设备普遍应用于工业控制中.

电气控制技术是随着科学的不断发展、生产工艺的不断提高儿讯发展的。在控制方法上，它手动控制到自动控制；在控制功能上，它是从简单到复杂；在操纵上，它笨重到轻巧;在控制原理上,它从由单一的有触点接线的继电器—接触器控制系统,到以微处理器为中心的软件控制系统.随着新的控制理论和新型电器及电子元件的出现,电气控制技术还将不断得到发展.

二、 PLC的基本结构和工作原理

1、 PLC的基本结构

PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。根据结构形式的不同，PLC的基本结构分为整体式和模块式结构两类。

1）.整体式结构的PLC

整体式结构的PLC由中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）单元、电源电路和通信端口等组装在一起组成。

2）.模块式结构的PLC

模块式结构的PLC是将中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）单元、电源电路和通信端口等分别做成相应的模块，应用时将这些模块根据控制要求插在机架上，各模块间通过机架上的总线相互联系。

3）.PLC各组成部分介绍

（1）、中央处理器（CPU）

中央处理器（CPU）是PLC的核心部分，相当于PLC的“大脑”。它通过系统总线与用户存储器、输入/输出、通信端口等单元相连。通过制造厂家预制在系统存储器内部的系统程序完成各项任务。其主要功能是由编程器写入控制程序和数据到存储器、检验用户程序、从存储器上读取和执行程序，还可以进行PLC内部故障的诊断等。

（2）、存储器

根据存储器存储内容的不同，我们把存储器分为系统程序存储器、用户程序存储器和数据存储器。

系统程序存储器：用来存放系统软件的存储器。系统程序相当于计算机操作系统。是PLC厂家根据选用的CPU的指令来编写的，并固化到ROM里，用户不能修改其内容。

用户程序存储器：用来存放用户根据控制要求编制的程序。不同类型的PLC，其存储容量也不一样。

数据存储器：用以存放PLC运行中的各种数据的存储器。因为运行中数据不断变化，所以这种存储器必须可读写。

（3）、输入/输出（I/O）单元

输入/输出（I/O）单元是PLC与此同时外部设备连接的纽带。输入单元接收现场设备向PLC提供的开头量信号，经过处理后，变成CPU能够识别的信号。输出单元将CPU的信号经处理后来控制 外部设备的。

（4）、电源部分 （5）、通信端口

PLC的CPU模块上至少有一个通信端口。通过这个通信端口PLC可以直接和编程器或上位机相连。

（6）编程器

几乎每个PLC厂家都有自己的编程器。用户通过编程器来编写控制程序，并通过编程器接口将自己的控制程序输入到PLC。它还可以在线检测程序的运行情况。在出现故障时，通过编程器可以很方便的找出错误。

（7）特殊功能单元

主要包括模拟量输入/输出单元、远程I/O模块、通信模块、高速计数模块、中断输入模块和PID调解模块等。随着PLC的进一步发展，特殊功能单元的应用也越来越多。

2、PLC的工作原理

PLC的工作原理与继电器构成的控制装置一样，但是工作方式不太一样。继电器控制是并行方式，即如果输出或电，该线圈的触点立即动作。而PLC则不同，它采用循环扫描技术，只是该线圈通电或断电，并且必须当程序扫描到该线圈时，该线圈触点才会动作。也可以说，继电器控制装置是根据输入和逻辑控制结构就可以直接得到输出，而PLC控制则需要输入传送、执行程序、输出3个阶段才能完成控制过程。

PLC采用循环扫描技术可以分为3个阶段：输入阶段（将外部输入信号的状态传送到PLC）、执行程序阶段和输出阶段（将输出信号传送到外部设备）。

1)、输入阶段

在这个阶段中，PLC读取输入信号的状态和数据，并把它们存入相应的输入存储单元。

2)、执行程序阶段

在这个阶段中，PLC按照由上到下的次序逐步执行指令。从相应的输入存储单元读入输入信号的状态和数据，然后根据程序内部继电器、定时器、计数器数据寄存器的状态和数据进行逻辑运算，得到运算结果，并将这些结果存入相应的输出存储单元。这一阶段执行完后，进入输出阶段。在这个程序执行中，输入信号的状态和数据保持不变。

、输出阶段

在这个阶段中，PLC将相应的输出存储单元的运算结果传送到输出模块上，并通过输出模块向外部设备传送输出信号，开始控制外部设备。

三、 PLC的特点及基本功能

1、PLC的特点

1）、编程简单，易于掌握，PLC的设计者充分考虑到现场技术人员的技能和习惯，经常采用的是梯形图方式的编程语言，它与继电器控制原理图相似，具有直观，清晰、修改方便，易掌握等优点，即便未掌握专门计算机的人也能很快熟悉，因而受到了广大现场技术人员的欢迎。

2）、可靠性高，抗干扰能力 PLC是专为工业控制而设计的，由于采了一系列的措施，使之在恶劣的工业环境下仍能保证很高的可靠性，一般平均无故障时间可达到4-5万小时，远远超过以往电器控制系统和计算机控制系统。

3）、通用性能好，PLC品种多，档次高，同一以PLC可适用于不同的控制对象或同一对象的不同控制要求，同一档次，不同机型的功能也能方便地相互转换。

4）、功能强，PLC运用了计算机、电子技术和集成工艺的最新技术，在

硬件和软件两方面不断发展，使菘具备很强的信息处理能力，可进行逻辑、定时，计数和步进等控制，能完成A/D与D/A

5）、开发周期短 PLC在许多方面是以软件编程来取代硬件接线实现控制功能，大大减轻了繁重的安装接线工作，且编程简单，程序设计和高度修改也很方便安全，因此，大大缩短了PLC控制系统的开发周期。

6）、体积小，使用方便，由于PLC采用了半导体集成电路，其体积小，重量轻，结构紧凑，功耗低，是机电技术的理想控制器，PLC编程简单，自诊断能力强，能判断和显示自身故障，使操作人员检查判断故障方便迅速，而且接线少，维修时只需更换插入式模块，维护方便，修改程序和监视运行状态也容易。

2、PLC的基本功能

1）、逻辑控制 PLC具有逻辑运算功能，它设置有“与”、“或”、“非”等逻辑指令，能工巧匠够描述继电器触点的串联、并联、串并联等各种连接。因此它可以代替继电器进行组合逻辑与顺序逻辑控制。

2）、定时控制 PLC具有定时控制功能。它为用户提供了若干个定时器并设置了定时指令。定时值可由用户在编程时设定，并能在运行中被读出与修改，使用灵活，操作方便。

3）、计数控制 PLC还具有计数功能。它为用户提供了若干个计数器并设置了计数指令，计数值可由用户在编程时设定，并可在运行中被读出与修改，使用与操作都很灵活方便。

4）、步进控制 PLC能完成步进控制功能。步进控制是指在完成一道工序以后，再进行下一步工序，也就是顺序控制。PLC为用户提供了若干个移位寄存器，或者直接有步进指令，可用于步进控制，编程与使用很方便。

5）、A/D、D/A转换 有些PLC还具有“模数”转换（A/D）和“数模”（D/A），功能，能完成对模拟量的控制与调节。

6）、数据处理 有的PLC还具有数据处理能力，并具有并行运算指令，如两个数据并行传送、比较和逻辑运算，进行数据检索、比较、数制转换等操作。

7）、通信与联网 有些PLC采用了通信技术，可以进行远程I/O控制，多台PLC之间可以进行同位链接，计算机作为上机可对其命令并返回执行结果，这种采用一台计算机，多台PLC组成的颁式控制网络可完成圈套规模的复杂控制。

8）、监控控制 PLC具有较强的监控功能。在控制系统中，操作人员通过监控命令可以监视有关部分的运行状态，可以调整定时或计数设定值，因而高度、使用和维护都很方便。

四、PLC的应用领域和发展趋势

目前，PLC在国内已得到了广泛的应用。利用PLC最基本的逻辑运算、定时、记数等功能进行逻辑控制，可以取代传统的继电器控制系统，广泛用于机床、印刷机、装配生产线、电镀流水线及电梯的控制等。

较高档次的PLC具有位置控制模块，特别适用于机床控制。大、中型PLC具有多路模拟量输入输出和PID控制，可构成模拟量输入输出的闭环控制系统，用于过程控制。

随着计算机控制技术的发展，国外近几年兴起自动化网络系统，PLC与PLC之间，PLC与上位机之间连成网络，通过光缆传递信息，构成大型的多级分布式控制系统（集散控制系统）。PLC具有可靠性高、使用方便、编程简单、体积小、重量轻等特点。目前，全世界PLC生产厂家约200多家，生产300多个品种。作为控制装置，它在许多工业控制领域都得到了广泛的应用。随着微处理器技术的发展，PLC也得到了迅速的发展，其技术和产品日趋完善。

& nbsp;PLC的主要发展趋势主要表现在以下几个方面。

1、高速度、高I/O容量、功能强大

随着CPU处理速度的提高，PLC程序执行的速度也越来越快；在规模和超大规模集成电路的发展，相应地使I/O的容量也得到增加；智能模块的啬，使PLC能够实现的功能越来越多。

2、强大的PLC联网能力

随着人们对工业自动化的要求越来越高，人们已经不再满足对几个设备、几条生产线的PLC控制，而是要求实现对全工厂的自动化 ，所以提高PLC控制系统的网络功能成为PLC的发展趋势。以后人们不公能通过通信模块进行PLC与PLC、PLC与上位机之间的连接，还能通过拨号或者无线的方式使PLC联网。

3、编程软件多样化

PLC的梯形力语言、助记符语言和功能模块语言虽然使用方便，而且也能很好的实现控制要求，倡在处理一些高级功能（复杂运算、报表生成和打印等功能）时存在明显的不足，所以就要求高级语言（BASIC、C、FORTRAN等）、图形语言、汇编语言兼容。这样不公可以通过梯形图语言、助记符语言和功能 模块语言来编写程序，也可以通过高级语言来编程。

五、 PLC应用中应注意的若干问题

本节主要介绍PLC在应用过程中经常遇到的一些对PLC的某些输入信号的处理问题。

1、PLC输入信号抖动的消除

在实际应用中，有些开关输入信号在接通过程中，由于外界干扰会出现时通时断的“抖动”现象。这种现象在继电器系统中由于继电器的电磁惯性一般不会造成误动作，没什么影响。但在PLC应用系统中，PLC是不断扫描工作，扫描周期一般比继电器动作时间短得多，抖动信号很可能被PLC检测到，造成错误的结果。所以，必须对这些“抖动”进行处理，已保证系统正常工作。

2、两线式传感器输入的处理

如果PLC输入设备采用两线式传感器（如接近开关、光电开关等）时它们的漏电电流较大，可能会出现错误的输入信号。为了避免这种现象，可在输入端并联输入电阻R，

旁路电阻R的阻值由下式确定：

I（Um∕InUn）∕（R+Un∕In）∕≤UL

式子中，I为传感器的漏电流；Un、In分别是PLC的额定输入电压和额定电流；Um是PLC输入电压低电平的上限值。

3、 由晶体管提供输入信号的处理

如果PLC输入信号由晶体管提供，则要求晶体管的截止电阻应大于10千欧姆，导通电阻应小于800欧姆。

六、机械手移动工件的控制系统

1、机械手移动工件的基本机构

机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。机械手可以完成许多工作，如搬物、装配、切割、喷染等，应用非常广泛。应用PLC控制机械手实现各种规定的工序动作，可以简化控制线路，节省成本，提高劳动生产效率。

如图 [1] 所示，是一台工件传送机械手的动作示意图。

其作用是将工件从A位置传送到B位置。其上升、下降和左移、右移动作由双线圈的两位式电磁阀驱动气缸来控制完成，一旦电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动直到相对的线圈通电为止。另外夹紧、放松的动作由只有一个线圈的两位式电磁阀驱动的气缸控制完成，线圈通电，夹住工件，线圈断电，放松工件（若担心停电时的工件跌落，可选用通电时松开、断电时夹紧的夹具）。

图 [1]

2、机械手移动工件的控制要求与工作流程

机械手的全部动作由气官缸驱动，而气缸又有相应的电磁阀控制。其中，上升/下降和左移/右移分别由双线圈两位电磁阀控制。例如，当下降电磁阀通电时，机械手下降；下降电磁阀断电时，机械手下降停止。只有当上升电磁阀通电时，机械手才上升；当上升电磁阀断电时，机械手上升停止。同样，左移/右移分别由左移电磁阀和右移电磁阀控制。机械手的放松/夹紧由一个单线圈两位置电磁阀（称为夹紧电磁阀）控制。当该线圈通电时，机械手夹紧；当该线圈断电时，机械手放松。

当机械手右移到位并准备下降时，为了确保安全，必须右工作台无工件时才允许机械手下降。也就是说，若上一次搬运到右工作台上的工件尚未搬走时，机械手应自动停止下降，用光电开关进行无工件检测。

机械手的动作过程如图 [2] 所示。

图 [2]

从原点开始，按下起动按钮，下降电磁阀通电，机械手下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止；同时接通加紧电磁阀，机械手夹紧。夹紧后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通右移电磁阀，机械手右移。右移到位时，碰到右限位开关，右移电磁阀断电，右移停止。若此时右工作台上无工件，则光电开关接通，下降电磁阀通电，机械手下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止；同时夹紧电磁阀断电，机械手放松。放松后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止，同时接通左移电磁阀，机械手左移。左移到原点时，碰到左限位开关，左移电磁阀断电，左移停止。至此，机械手由原位下降抓物上升右转下降放物上升左旋原位结束。经过八步动作完成了一个周期的动作。

3、操作面板布置

如图 [3] 是可编程控制器控制盘面板布置图

  ; 图 [3]

机械手的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式。

手动操作：就是用按钮操作对机械手的每一步运动单独进行控制。例如，当选择上/下运动时，按下启动按钮，机械手下降；按下停止按钮，机械手上升。当选择左/右运动时，按下启动按钮，机械手右移。当选择夹紧/放松运动时，按下启动按钮，机械手夹紧；按下停止按钮，机械手放松。

自动操作方式又分为步进、单周期和连续操作方式。

步进操作：每按一次启动按钮，机械手完成一步动作后自动停止。

单周期操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手自动完成一个周期的动作后停止（如果在操作过程中按下停止按钮，机械手停在该工序上，再按下启动按钮，则又从该工序继续工作，最后停在原位）。

连续操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手的动作将自动地、连续地不断地周期性循环。在工作中若按一下停止按钮，则机械手将继续完成一个周期的动作后，回到原点自动停止。

4、控制系统构成

（1）控制系统图

机械手移动工件控制系统图如图 [4] 所示

图 [4]

（2）输入/输出端子地址分配

该机械手控制系统所采用的可编程控制器是由德国西门子公司生产的S7－200CPU214。如图 [5] 是可编程控制器输入输出端子地址分配图。

图 [5]

该机械手控制系统共使用了14个输入量，6个输出量。

七、梯形图设计

机械手的控制属于顺序控制，采用步进指令，根据说明机器工作状态转换的图形，进行程序设计。

1.梯形图的整体设计

根据机械手的工作方式情况，在选择“单步操作”时，应执行“单步操作”程序；在选择“自动”方式时，应执行“自动程序”，故梯形图的总体构成应如图 [6] 所示。其中，自动程序要在启动按钮按下时才执行。

图 [6]

2.各部分梯形图的设计

1）通用部分梯形图设计

（1）状态器的初始化：

初始状态器S600在手动方式下被置位、复位。当方式选择开关处于“返回原位”（X501接通）时，按下返回原位按钮（X505）时被置位；在“单步操作”（X500接通）时，S600复位。处于中间工步的状态器用手动动作复位操作，即在方式选择开关位于“单步操作”或“返回原位”时，中间状态器同步复位，故初始化梯形图如图 [7] 所示（如果状态器要在供电时从断电前条件开始继续工作，则不需要M71）。

图 [7]

（2）状态器转换启动：

若机械手工作在自动工作方式下，当初始状态器S600被置位后，按下起动按钮，辅助继电器M575工作，状态器的状态可以一步步向下传递，即可以进行转换。在执行“连续操作”程序时，转换启动继电器M575一直保持到停机按钮按下为止。另一方面，采用M100检查机器是否处于原位。当M575和M100都接通时，从初始状态器开始进行转换，其梯形图如图 [8] 所示。

图 [8]

（3）状态器转换禁止梯形图：

激活特殊辅助继电器M574，并用步进指令控制状态器转换时，状态器的自动转换就被禁止。

在“单周期”工作期间，按下停止按钮时，M574应被激励并自保持，操作停止在现行工步。当按下启动按钮时，从现行工序重新开始工作，M574应复位，即重新允许转换。

图 [9]

在“步进”工作方式时，M574应始终工作，此时，禁止任何状态转换。但每按下一次启动按钮时，M574断开一次，允许状态器转换一步。

在“手动”工作方式（单一操作，返回原位）情况下，禁止进行状态转换。在手动方式解除之后，按下启动按钮，则状态转换禁止解除，M574复位。

PLC在启动时，用初始化脉冲M71使M 574自保持，以此禁止状态转换。直到按下启动按钮。状态器转换禁止体形图如图 [9] 所示。

通过对图 [8]、图 [9] 分析可得出：在执行“单步操作”和“返回原位”程序时，M575一直不能被接通，而M574长期被接通（按下启动按钮时除外）；执行“步进”程序时，每按一次启动按钮，M574断开一次，M575接通一次，状态器转换一次；在执行“单周期操作”程序时，按下启动按钮，M574断开，M575接通，状态器的状态可一步一步向下转换，直至按下停止按钮时，M574自锁，状态器的状态转换被禁止，操作停止现行工序（再次按下启动按钮时从现行工序开始工作）；在执行“连续操作：程序时，M575一直接通到按下停止按钮，此时M574一直不能接通。

2）单步操作梯形图 ：

图 [10]

3）返回原位梯形图 ：

在“返回原位”状态下，“夹紧”与“下降”动作应被停止，上限位未动作时应进行“上升”；上限位动作时，“右行”动作应停止，并左行至左限位位置。返回原位梯形图如图 [11] 所示。

图 [11]

4）“自动”状态流程图 ：

如图 [12] 所示

图 [12]

图 [12] 表示了机械手自动工作时执行各工步的情况。表明了各工步的实现以及各工步的转换条件。在第一次下降工步中，下降电磁阀Y430接通。自下限位置时，X401接通，转化为“夹持”过程。在夹持工步中，夹持电磁阀Y731置位，同时驱动T450。T450接通后，转化为第一次上升。此后执行类似的操作，完成由初始条件到下一个初始条件的一系列操作。在夹持输出Y431置位后，保持夹持，直到夹持输出复位松开。如上所述一步一步按顺序驱动各个负载动作，称为顺序控制或过程步进型控制。这种控制过程用继电器符号程序很难实现程序设计。

用状态器替代自动工作流程图中的各个工步，可得到图 [13] 所示的功能表图。初始状态在图中用双线框表示。

图 [13]

根据图 [13] 的功能表图，可设计出自动操作时的梯形图，

如图 [14]所示。

图 [14]

3.绘制机械手PLC控制梯形图 &n bsp; 图 [15-1]

该机械手在自动工作时，应先将其工作方式选择开关放在“返回原位”，并按下返回原位按钮，对状态器进行置位，然后再将工作方式选择开关放至自动工作方式下。若自动工作状态解除，则应将工作方式选择开关放至“单步操作”位置 。

4、程序语言：

0 LD X501 30 AND X503

1 AND X505 31 OR X502

2 S S600 32 OR X500

3 LD X500 33 OR X501

4 R S600 34 OR M71

5 LD X500 35 OR M574

6 OR X501 36 ANI M101

7 OR &nbs 陈立定、吴玉香、苏开才 编

7.《电器及PLC控制技术》 机械工业出版社 主编 黄净

8.《机床电器与PLC 》 西安电子科技大学出版社 主编 李伟

9.《PLC应用开发技术与工程实践》 人民邮电出版社 求是科技

10.《PLC实验实训指导书》 河南工业职业技术学院 主编 路剑

11.《可编程控制器的原理与应用》 北京希望电子出版社 主编 史增芳

附录：

表1 数字量输入地址定义

地 址 符 号 定 义 备 注

I0.0 启动按钮

I0.1 下限位 下限位开关

I0.2 上限位 上限位开关

I0.3 右限位 右限位开关

I0.4 左限位 左限位开关

I0.5 无工件检测 无工件检测开关

I0.6 停止按钮

I0.7 单操作 单步方式开关

I1.0 步进操作 步进方式开关

I1.1 单周期操作 单周期方式开关 I1.3 左与右

I1.4 上与下

I1.5 夹与松

表2 数字量输出地址定义

地址 符 号 定 义 备 注

Q0.0 下降电磁阀 下降电磁阀线圈

Q0.2 夹紧电磁阀 松开/夹紧线圈

Q0.1 上升电磁阀 上升电磁阀线圈

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一、引言

毕业设计是教学过程中最后一个重要的实践性教学环节，五年制高职机电专业毕业设计的目的是培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能，提高独立分析和解决问题的能力，也是培养以后从事企业进行技术改革工作的初步能力的一个重要环节。为了贯彻《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》（教高［2006］16号）文件精神，“以服务为宗旨，以就业为导向，走工学结合发展道路”的办学方针，根据教育部高等职业教育毕业设计方面的要求，我们总结了近几年各职业院校的实际教学经验与教改情况：由具有丰富专业教学经验及生产实际经验的双师型教师来指导学生的毕业设计，以工作任务为驱动、工作过程为导向的“教、学、做”三合一的职业技术项目的设计。其特点有以下几点。

1.内容选择上充分体现“理论够用，能力为本，应用型人才培养”的新世纪应用型人才培养的思想，以工作任务为中心，彰显针对性、实践性和指导性强的特征，通过设计日常生活中经常遇到的实例，按照生产实际要求和实际方法、步骤，进行设计、选材、加工等。

2.精选日常生活中常见的典型题目，查询所必需的一般设计资料和最新的国家标准及行业标准，对产品的加工工艺及毕业设计的相关知识进行必要的融合，对引导学生形成实践计划方案，完成具体的工作任务，针对性很强。

3.从拓展学生对本专业广度和深度的要求角度出发，我们选择了10个典型的毕业设计课题，对于培养学生解决实际问题有很好的作用。

从当前机电专业的普通高校的本科、专科；职业院校的专科、电大生五年制高职的学生毕业设计的情况（如下表）调查情况看：

1.普通高校的多以论文和样品的形式，论文为主，样品为辅；

2.职业院校的专科、电大生以论文的形式，论文为主；

3.五年制高职以论文和样品的形式，论文为辅，机械加工产品为主。

毕业课题列表

根据高职学生的技能优势，我校根据学生的实际情况，对2005级学生的毕业设计小组要进行课题的开题报告论证、要进行中期毕业设计进程的报告、要进行毕业设计答辩及毕业成果演示。

二、确定选题进行理论设计

05大专机电有两个班级，80多人，我们把它分成10个小组。每个小组7―9名学生。

1.选题并确立10个课题。选题主要从机电专业的培养目标出发，在利于巩固、深化、扩大所学知识；利于培养学生独立工作能力，使学生能够得到全面的训练；尽可能与生产、科研、管理、教学等实际需要相结合。课题由指导教师组提供十个选题方向的主导意见，允许学生提供建议供指导教师组参考。选题应尽可能选择已经在实际生产中投入使用的，在内容的深度和广度符合教学要求、价格适中、能够组装完成的产品。选题难度要适中，任务量应保证中等水平学生经努力八周时间内能完成，不得选择纯论文性的选题。教师指导组经过分析、筛选提供的十个题目是：交通灯智能控制系统的设计、自动化立体仓库的设计、弓形模具的设计、基于单片机的路灯照明控制系统设计与应用、物料自动分拣系统、圆形薄片冲裁模的设计、智能小车的设计、CA6140车床控制系统的设计、机械手的制作设计、四层楼自动控制系统的设计。

学生可以自由结合组成10个小组，但是每个组的人员不能偏差过大。每个小组组长根据学生个人的特点，合理地把小组成员进行分工。允许每个小组在10个课题内自选，每个小组完成一个选题相关资料的查阅工作。

根据选题时查阅资料的情况，学生要做好开题报告。开题报告是毕业设计可行性的论证，也可作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及系审查后生效。

开题报告一般由本课题的研究目的及意义、本课题的国内外的研究现状；本课题的研究内容和拟解决的主要问题、本课题的研究思路和方法、本课题的预期效果、本课题研究的进度安排六个部分组成。

中期汇报主要是学生对前期设计的情况是否和计划中一致，存在什么问题，如何解决，后期如何修正计划，可能出现什么问题，采取什么措施进行完善。答辩领导小组的建议。

2.毕业设计的书面文字的形成

毕业设计既要保证每个学生经历一个课题的全过程，又要保证每个学生均有其独立完成的部分。学生通过网上查询，图书资料的查阅，把自己的思路和指导老师交流，通过多次的修改后，形成书面文字，理论部分的文字说明和图形不得少于8000字，不包括封面、目录、总结、参考资料，等等。所有图形、表格和文字都须用计算机打印，装订成册，人手两册。

3.答辩

答辩是检查学生毕业设计质量的一场“口试”。通过这一形式，有助于学生进一步总结设计、材料购买、零件加工、产品装配的过程中需要注意的问题，提高应变能力及自信心，为真正走上社会打下坚实的基础。答辩主要考查学生的一些专业基础知识和基本理论。答辩的过程实际上也是帮助学生总结的过程。教师要积极引导学生总结在设计过程中积累起来的经验，分析设计效果，找出不足和改进方法，帮助学生把实践转化成自己的知识和技能。答辩专家组由本专业的专家和校外院校专家组成，指导教师不能参加，并邀请学生家长和相关用人企业的领导参加，让家长和企业了解毕业生的学习情况和工作能力，为下一步学生就业做好宣传工作。

学生答辩小组，由本小组推选一到两人主答辩，其他同学辅助答辩，主答辩要把小组人员的分配情况、开题报告的论证、设计的思路、设计过程遇到的问题及解决方法、零件购买、加工、装配过程、演示效果进行汇报。专家组提出的问题原则上应该由分工的组员回答，其他同学可以进行补充，并充分利用毕业设计成果的运行，回答直到专家满意为好。

4.成绩评定

评定成绩的根据主要有几个方面：一是毕业设计的质量；二是答辩的表现，而答辩的表现不低于毕业设计的质量；三是选题报告；四是毕业设计中期汇报；五是材料购买的价格及质量的好坏的评定；六是产品加工、装配后的运行效果如何。成绩评定分优秀、良好、及格和不及格四个档次。

三、产品的形成

购买小组的同学要进行市场调研，了解材料及各种零件的性价比。把需要的材料、外购件及标准件买回来。

负责加工小组的同学了解零件使用的材料及性能，熟悉零件图纸，了解加工方法及加工设备。同学们有的要进行钳工加工、焊接、车工加工、数控加工、线切割，等等。

装配小组要了解机电设备的装配工艺过程，做好装配前的准备工作，研究和熟悉产品装配图及有关的技术资料，了解产品的结构，各零件的作用，相互关系及连接方法。确定装配方法，确定装配顺序，检查装配时所需的工具、量具和辅具，对照装配图清点零件、外购件、标准件，等等。对装配零件进行清理和清洗，对某些零件还需进行装配前的钳加工（如：刮削、修配、平衡试验、配钻、铰孔，等等）。先进行组件装配，再部件装配，最后总装配。调节零件和机构的相互位置、配合间隙、结合松紧，等等，使机构或机器工作协调(轴承间隙、镶条位置、齿轮轴向位置的调整，等等）。用量具或量仪对产品的工作精度、几何精度进行检验，直至达到技术要求为止。进行空运转和负载运转，试验其灵活性、振动、温升、密封性、转速、功率、动态性能。凡要求不发生漏油、漏水和漏油的零件或部件在装配前都需做密封性试验。为了防止不加工面锈蚀和使产品外表美观要进行喷漆和涂油处理。

四、实物成果演示

学生通过亲自动手购买材料，加工零件，组装产品，试运转，收获了成果，感到五年的学习还是有成效的，心理上得到满足。小组成员轮流担任演示员，向评委专家、企业领导、学生家长及学校领导、老师和学生展示自己的成果，向他们解说产品的功能；也是向领导、老师、同学们汇报自己五年来的学习是有效的劳动；还可以把自己毕业设计产品的制作过程用相机录制下来，作为自己就业时的一种很好的推荐材料。

五、成果扩大

经过05级学生的第一次毕业设计的成功，我们对五年制高职毕业设计的前景有了很大的信心；06机电大专我们也选择了10个不同课题，不同的是毕业设计指导老师的经验丰富多了，把05机电学生毕业设计的优缺点分析给06的学生听，让他们在毕业设计中少走弯路；07机电大专也选择了10个不同的课题，他们毕业设计的质量将会越来越高。现在我们的毕业设计成果展览室的样品越来越多，我们诚心地邀请领导、专家和同行们来我校指导、交流。

五、结语

我校机电专业的学生，通过毕业设计，既能符合普通大专生理论毕业设计的要求，又能把五年制高职学生的技能水平展示出来。这向社会说明在职业学校的学习是有很大收获的，展示了高职学校学生的能力，向社会交出了一份满意的答卷。

参考文献：

［1］张桂香主编.机电类专业毕业设计指南.机械工业出版社.

［2］张华主编.电类专业毕业设计指导.机械工业出版社.

［3］孙波主编.机械专业毕业设计宝典.西安电子科技大学出版社.

［4］宋守许，刘志峰，夏链，李军鹏，李旗号.工科大学毕业设计调查及其分析.合肥工业大学学报.

［5］韩晓燕，张彦通，李汉邦.对本科教学工作水平评估中毕业设计评审的分析和建议.高教发展与评估.

篇4

现代学徒制实行企业和学校结合交替式培养的模式，学生具备双重身份：即在学校是学生，在企业是学徒工。依靠企业中的实践与学校职业教育中的理论学习密切结合。每周1~2天在职业学校学习理论知识，4~5天在企业实践学习，理论课与实践课课时之比约为3∶7或2∶8。理论学习时间之短，要求专业课教学必须整合一切教学资源，以学生的专业能力素质和专业技能为本，突出实践性，大胆地创新教学模式。

一、推行实施性教学计划与开放性课程体系的创新

多数专业课实践性较强，抽象概念又多，设备及工艺装备结构复杂。有些内容在课堂上不能很好地表达，教学效果必然差。所以实施性教学计划的创新就是要把教材中实践性强的内容放到实习实验、课程设计中去完成，把抽象的知识由模糊变清晰，这样才能取得事半功倍的效果。例如机电专业，机械基础中的轴的结构可放在车工实习现场中，指导学生动手拆开车床主轴箱，再讲解；拉伸试验可放在实验室结合实验过程和结论，进行现场讲解、分析。

开放性课程体系的创新主要突出开放性。表现在两个方面：一是进行多元化整合课程模式，要求课程间整合形成模块，课程内实现知识、技能、态度整合，整合的突出特征，就是实行理实一体化，而理实一体化整合的有效途径，是课程的项目化。让学生在做中学、学中做；二是积极创设教学情境，注重学科间知识的渗透，使学生所学的知识由简单到复杂，由单一到综合，形成综合职业能力，实现职业能力的递进。例如，机电专业在机械制图测绘综合练习时改变以往测绘减速器，而测绘一副典型模具或车床尾座顶尖。又如金属材料与热处理课程在适当位置插入常用零件如带轮、链轮、齿轮、蜗轮蜗杆等零件的常用材料选择及热处理方法。

二、教学方法与教学手段的创新

现代学徒制要求尽量压缩专业理论课的教学时间，以注重学生的智力发展和创造思维的形成为主。教学方法的改革就是全面推行素质教育，用启发式取代“灌输式”，注重学生能力的培养。对教材的主要内容、重点和难点讲清、讲透，对次要内容略讲或不讲，留给学生自学、思考。

1充分利用现代化教学手段，加大直观教学力度

为进一步提高学生的观察与思维能力，在专业课教学中应广泛应用多媒体技术。例如机械制图中的图样表达方式，利用多媒体使学生能观察到假想剖切、分离、旋转、投影等整个过程。再如液压系统分析，通过多媒体技术可以让学生观察到各控制阀的开启、油液的流动方向、执行元件的动作的全过程。这样既能有效地培养和提高学生的观察思维能力，又能使学生在寓教于乐中学到各种专业的知识和技能。

2讲练结合的教学方法，突出学生的主体性

讲解与练习相结合是专业课教学的有效方法之一。在讲解过程中，精选授课内容，在对重难点讲深、讲透的同时，要着重培养学生分析问题的能力，再让学生自主练习，在实际参与和反复练习中获得知识与技能。比如定轴轮系传动比分析是机械基础课的重点和难点。在分析过程中着重讲清传动比的定义和对公式的理解与运用。难点在于怎样灵活地确定首轮和末轮，再对公式进行相应的转变和运用。那么在教学中得首先分析一种基本形式的定轴轮系例题，然后让学生自主练习一次。再以机械手表中的齿轮传动为例，讨论首轮和末轮的确定，告诉学生其实末轮也可以作为首轮，首轮也可以作为末轮，只要对分析问题有利，可以作适当的假设。然后让学生动手练习，老师巡视，以发现问题并作相应的提示。最后根据学生完成的情况进行讲解、答疑。

3引导与讨论相结合的教学模式

在专业课的教学中，有些内容如果用引导和讨论相结合的教学模式可能会起到更佳的效果，能充分调动学生的主观能动性和创造潜能。例如《机械制造工艺基础》课中的基准选择的内容是该课的重点和难点，它对产品质量、夹具结构及操作加工影响均很大。为培养学生的独立思考能力和创造思维能力，可采用引导和讨论的教学模式进行教学。在讲授基准内容时，先提出以下问题：什么是基准？基准有哪些类型？选择定位基准要考虑选择原则？接着让学生观看基准选择的教学录像片，使学生对选择定位基准有一个直观的认识。然后结合实物、模型进行讲授和课堂讨论，在讲授过程中重点讲解选择原则。然后结合几种不同形状零件，让学生自己分析，选择基准并在课堂上展开讨论。在讨论过程中老师要注意引导、启发和总结。通过课堂讨论使学生能根据不同零件，不同加工方法，灵活地选择不同的定位基准。

三、实践性教学环节的创新

实践性教学环节是向学生传授专业知识和操作技能的重要途径。书本上所学的理论知识要通过实践性教学环节来消化、巩固和提高。创新实践性教学环节主要从以下两方面入手：

1课程设计与专业实习相结合

课程设计与专业实习相结合是在学生进行专业实习前布置有关的课程设计题目。让学生带着问题、带着任务进行实习，这样就能让学生把观察到的、大量的原本是零散、无序的内容，按课程设计的要求清楚地表述出来。而教师在学生实习过程中的作用则是引导学生收集有关资料、数据、参数等，以便实习结束后能结合实际生产情况进行课程设计。这样理论联系实际的课程设计不再是纸上谈兵，而是理实一体化，既充分调动和激发了学生学习兴趣，又让课程设计结合了企业的实际需求，取得了双赢的教学效果。

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中图分类号：G642 文献标识码：A

1 教学理念与改革思路

作为教育部和中国工程院共同实施的卓越工程师教育培养计划项目的首批十所高校之一，天津大学非常重视实践教学环节，重视国家级实验教学示范中心的建设。2004年，天津大学投资3300万元建成15000㎡的实践教学大楼，将原来分散的实习中心和各基础实验室以及专业实验室集中在一起，成立了机械工程实践教学中心。

天津大学机械工程实践教学中心围绕国家级实验教学中心的建设目标，明确了长期建设发展方向：

（1）围绕学校人才培养目标“培养理论基础厚、专业口径宽、实践能力强、综合素质高，具有社会责任感、国际视野和创新精神的高层次人才”进行中心的规划和建设。

（2）深化工程实践教育改革，树立以学生为主体，教师为主导，知识、能力和素质协调发展的教育理念；提升认知、动手、创新三个能力和整体综合素质的培养。

（3）构建工程实践教育体系，将实践教学活动贯穿于现代工程教育的各个环节，用科研成果带动系列课程和教学实践环节创新。

（4）整合优化资源配置，与机械工程学科发展紧密结合，统筹规划实验室建设，以学科科研成果提升本科生实验教学水平。

2 教学体系与教学内容

2.1 建立与理论教学有机结合，以能力培养为核心，分层次的实验教学体系

配合工程实践教育改革，中心建立层次化、模块化实践教学体系。将实践教学内容划分为基础型实践教学、综合设计型实践教学和研究创新型实验教学三个层次。形成了包括实习、实验、课程设计、毕业设计、课内外科技创新活动等主要教学环节，贯穿于本科教育人才培养全过程的综合工程实践教育的新体系。

（1）基础型实践教学：面向本科低年级学生，培养基本的工程实践能力。学生根据实验指导书的要求，在教师指导下，按照既定方法和仪器条件，完成全部实验过程，以深化课堂理论教学，培养学生基本实验能力。

（2）综合设计型实验教学：面向机械类和近机类学生，培养综合应用知识能力和一定的系统集成能力。学生经过一个阶段理论课和实验课的学习，综合运用所学知识和技能，完成一定的实验内容。可以在一门课程的一个小循环之后安排综合实验，或在几门课程之后安排较大规模的、较长时间的综合实验，在教师指导下，采用集设计与制作为一体的开放式教学模式进行，主要目标在于培养学生理论联系实际和综合设计与实验能力。

（3）研究创新型实验教学：面向机械类高年级学生。学生根据实验题目，运用所学知识，开展创造性思维，确定实验方案。独立操作完成实验，并进行综合分析。培养学生的独立思考（科学研究）能力、组织能力、实验能力和创新能力。

以我校黄田教授科研成果——Diamond 高速并联机械手为载体，以其技术创新过程为典型案例，将设计、制造和控制三大系列课程的主要内容贯穿于机电产品的研究、创新与开发流程中，是以培养学生综合应用知识能力和系统集成能力，进一步提高学生的工程设计能力、工程实践能力和科技创新能力。并联机械手实验室面积120平方米，可同时容纳一个班学生开展实验。实验贯穿了包括概念设计、运动学/刚性动力学分析、结构设计、三维造型与运动仿真，工艺设计、数控编程、零件加工、装配，机械手离线编程、控制系统搭建、程序网络传输、运动控制等内容系列课程的堂上案例教学和实验教学；使用同一载体，开设创新型综合实验，构建可重构的模组散件和控制系统。该实验是以科研成果为引导的研究创新性教学——Research lead teaching，并实现了实验教学的国际交流。这种基于“1+X”模式的教学改革与实践，获2009年第六届高等教育天津市级教学成果一等奖。

基础型实验 28个，占54.9%；综合设计型实验20个，占39.2 %；研究创新型实验3个，占5.9%。综合设计型实验和研究创新型实验占总实验的45.1%。更新实验占总实验的15.7%。

2.2 教学内容注重传统与现代的结合，与科研、工程和社会应用实践密切联系，融入科技创新和实验教学改革成果，实验项目不断更新

在实验内容建设方面，着重开展以下三方面的工作：

（1）规范基础实验教学内容。对于传统的基础实验，进行规范化管理，更新实验手段，修订实验教程，完善实验内容，提高教学效果。

（2）加强数控等新设备、新材料、新工艺等实践教学内容。利用世行贷款、天南大共建、“985”项目等建设经费，采购一批数控车床、数控铣床、电火花加工等设备，加强数控技术实践教学内容。

（3）采购快速原型、教学机器人、MPS模块化制造系统、激光焊机、三坐标测量机等设备和仪器，用于实践教学，筹建了金相实验室和熔模铸造实验室，丰富了教学内容。

3 教学方法与教学手段

（1）实验教学实施过程中，不断引入现代技术，采用多媒体等教学手段，融合计算机辅助设计及制造等多种方式辅助实验教学。例如：通过多媒体资料作为实习、实训的辅助教学手段，扩充学生对机械加工全面知识的认识，开阔视野。在线切割实习环节，利用CAD、CAM软件辅助教学，使学生对现代加工流程有直观的认识与了解。

在实验教学方案的设计中，中心注重启迪学生思维，注重培养创新意识。通过开放实验室建设和创新实验的开发、开辟校外实践教学基地，组织大学生工程训练综合能力竞赛、全国大学生机械产品数字化设计大赛、机械产品创新设计大赛等科技竞赛活动，有效地培养学生的创新意识和工程实践能力。

（2）建立适应学生能力培养、鼓励探索的多元实验考核方法和实验教学模式。中心采用命题实验、自选实验、开放实验等多种方法，逐步形成以学生为中心的自主式、合作式、研究式实验教学模式。所有试验全部为学生亲自动手完成，培养学生的创新、实践能力。不同实践教学模块采用不同的考试制度和考试方法。对于独立设课的综合性、研究型、开放式实验，重点考核学生的完成项目的思路、质量、工作态度、团队合作精神和研究创新能力，并为此制定了详细的评分标准，其中包括实验操作、实验报告和实验总结等内容。改革考试制度和考核方法让学生真正体会到：考试是手段，真正学到本事才是目的。

中心鼓励学生自主设计实验和多人共同设计大型实验。例如：机器人创意设计及三维实体构型创新实验旨在锻炼学生自主创新能力以及熟练使用三维实体绘图软件的能力；实验要求学生分组进行，在具备一定的知识背景后，融入创新理念和方法，鼓励学生从生活中观察、讨论、研究并确定每组各自的机器人方案，完成从概念设计、功能设计到产品构型设计的过程。在成果展示阶段，本组对各自机器人的名称、功能、用途和传动机构的特点等做详细介绍，同学们自由提问与当堂解答的方式调动了课堂气氛，最终成绩为各组互评和教师打分相结合。为学生在机械原理与机械设计等后续课程的学习中奠定基础。

4 教学效果与成果

篇6

[中图分类号] G42 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2014）14-0012-03

一、引言

2000 年10 月，CDIO 工程教育改革的项目由美国麻省理工学院和瑞典皇家工学院等工程院校共同发起，经过近十年的传播，已经扩展到全世界。该改革的愿景是为学生提供一种强调工程基础，基于真实产品的构思、设计、执行、运作过程的工程教育[1]。CDIO代表构思、设计、实现和运作，是“做中学”和“基于项目教育和学习”的集中概括和抽象表达。它以产品的从研发到运行的生命周期为载体让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。

项目教学法起源于美国，盛行于德国，近年来流传到我国。目前，在我国的中、高职院校的教学中应用项目教学法已渐普及，应用型本科院校盛行CDIO工程教育模式，在CDIO模式下，应用项目教学法的研究尚少，还处在一种探索阶段。如何以CDIO 为教育理念，借鉴成熟国家的项目教学法做法，在应用型本科工程实践中实施“项目教学”呢？不乏是一个新的课题。

二、国外项目教学法研究

它最初的含义是“知识可以在一定的条件下自主建构获得， 学习是信息与知识、技能与行为、态度与价值观等方面的长进，教育是满足长进需要的有意识、有系统、有组织的持续交流活动”。[2]2003年7月德国联邦政府教育部职教所制定了以行动为导向的项目教学法，不仅传授给学生理论知识和操作技能，更重要的是培养他们的职业能力。

德国项目教学法为什么能够盛行多年不衰呢？源于德国先进的职业技术教育体制，为发展我国的职教事业提供了可借鉴的经验。[3]

德国项目教学法的实施过程包括布置项目、分析项目相关学科知识、材料购置及经济核算、项目设计及制造分工、项目总成本核算等。下面以 “立式铣床” 模型为例，介绍德国原汁原味的项目教学法的实施过程。

1.布置项目。项目名称――立式铣床模型的设计与制造。此环节首先由盖尔森基辛（Gelsenkirchen）的职业技术学院的老师Rode先生周密地准备一套立式铣床模型，展现在同学们的面前，演示立式铣床模型的三个自由度的运动，提出项目任务，激发学生的兴趣。

2.老师向学生分析跨专业学科相关知识

（1）CNC与经济关系。例：从简单的零件到复杂的装配好的立式铣床模型，教师首先从材料角度分析，从而引出其价格不同，要求学生通过数学计算，计算出最低耗材成本。

（2）CNC与电子、控制学关系。老师演示了一个方向在伺服电机驱动下，通过丝杠副传动机构的传递，完成一个自由度的运动功能。这涉及到了电子。类似关联学科的相关知识仍存在，不再赘述。

（3）学生（可以是不同专业的学生）在老师的指导下集中采购材料，了解市场成品“象棋”的价钱，从而体验市场经济，珍惜材料，计算成本。

（4） 学生在教师指导下，分小组实施完成项目，不同小组之间协作完成不同项目内容：设计图纸、编写工艺、制造加工、检测、装配等。

（5）学生对项目总成本进行核算，为提高生产率找出最低成本。

（6）老师提到了如果把立式铣床模型实施三个方向数控化，如何实现？

在以上六个环节中，贯穿在这个项目中有很多跨学科的知识在其内。设计阶段涉及到了机械设计的知识，加工前材料的采购阶段涉及到物理学的知识，物资采购的能力以及经济关系，制造装配阶段，需要查工具书、切削参数的选择、工艺的确定、程序的编制，实际操作机床进行加工、监测以及最后的装配，涉及到了学生制造能力的培养，成本核算阶段涉及到了数学和金融的知识，采用数控化机床与传统机床的设计制造进行比较，提出问题，让学生考虑解决的方法，涉及到了电子、控制学等相关技术。

一个看似相对简单的立式铣床模型竟然包含了如此广的知识面，德国教师在设计方面所下的功夫很大。项目“小组”的形式体现了学生团队合作精神，共同或分工完成整个项目的设计和制作。参加项目教学工作小组的学生来自不同的专业和工种，甚至不同的专业领域，目的是训练他们今后在实际工作中与不同专业、不同的部门同事的合作能力。

综上分析，德国的项目教学法滋生在“双元制”教育体制的土壤内，教师综合素质很高，每个专业教师都具备很宽泛又很扎实的专业功底。我国的中、高职业教育与崇尚技艺的德国相比，无论在教育发展的成熟程度，还是在人们心理认同程度上都存在一定的差距。

三、在国内应用型本科中，尝试以CDIO为理念，“项目”引领工程实践

德国的学生在学习阶段采用项目式教学方法，一切学习活动都是围绕“项目”进行。工程实践在本科院校是指实验、课程设计、毕业设计、工程训练、生产实习等环节。

1.开发项目

我们从德国开发项目的设计中得到的启发是：在本科实践环节中，抓住每一种工程实践的特点，确定相关的项目。例如：开发各类小装备、参加的各种级别的机械设计比赛、机电液课程设计项目等，都属于收集典型项目的焦点。

2. 以CDIO为教育理念，实证应用型本科院校“项目”引领工程实践

首先，确定方案，实现设计单一机构向综合机构教学转移，比较方案、验证方案可行性并优化方案；其次，准确设计机构；最后，实施制造，实现理论向实践转移，“知”向“行”转移；最后，知行合一。

（1）构思项目：（Conceive ）： 概念阶段。针对工程实践，让学生掌握专业知识的基本原理，确定“项目”的未来发展方向。接到项目首先研究项目产品完成的任务，然后构思整个项目的架构和初步方案。让学生构思出整个产品的几个分机构的设计，结合以前所学，学生在指导老师的指导下，就会对该项目有一定的进一步认识和构思，从而对整个项目实现草案设计。

以2011年第八届浙江省机械设计大赛为例，小车能顺利穿越一区的狭窄隧道和二区并到达三区、四区完成救援任务，为实现短时间内救援机器人顺利完成救援任务，其行走机构除具备良好的转向性能及行驶稳定性之外，还必须具有较高的行驶效率。

项目要求得到的相应构思：主要分两大类，构思一： “救援小车”的行走机构，满足速度、满足差速转向、满足通过隧道、满足车体拓宽，构思二：“救援小车”的救援目标抓取机构，满足限定范围内的救援活动，构思机械手式抓取还是吸盘吸入式。

（2）设计项目（Design）：技术阶段。以项目产品设计与规划为核心，通过研发，拟解决某一具体的问题或某些问题。仍以“救援小车”为例：根据构思的初步草案，学生通过了解现有的产品设计思路，产品功能、应用领域，结合自己所学提出优化设计理念和产品设计改进建议，对于能力比较强的学生选为技术小组组长，带领其他组员主要解决设计和创新过程中，发现的一些问题，提交指导教师或通过查阅资料解决。

仍以“救援小车”为例，构思一中，可分解出两类机构的设计：变距装置结构设计、差速转向行走机构设计；构思二中，可分解出机械手式抓取机构设计、机械臂结构设计、扫铲式救援装置设计、吸盘式救援装置设计等。分解出的机构中通过比较进行优化设计阶段，确定最后方案。在每一个机构的设计中，都可以有不同种实现的途径，这个时候一定要发挥学生之所能，让学生进行发散思维，翻阅丰富的参考资料，设计各个不同的分机构，然后小组成员在老师的带动下，优化取舍，确定最佳方案，这是个很艰苦的重要阶段。图1 、图2为学生设计的“救援小车”的三维设计和二维设计。

（3）执行项目（Implement）：制造阶段。以制造、建造为核心，组织一体化的项目制造。结合“产、学、研”互动的特色，将设计产品引入到工程训练中心来，学生自己动手完成零件的加工和装配，以设计图纸为蓝本，完全按照工件图纸要求进行，把所有零件加工后，组装成装配产品。在制造过程中直接加工零件和装配零件，可以增强学生的生产劳动观念、产品质量观念和经济价值观念，零件加工和装配的训练过程为培养学生的工程实践素质、理论联系实际和严肃认真的工作作风打下了坚实的基础，过程中产生的问题可以磨练学生的工程意志和提升学生的工程素质。图3、图4分别为学生设计的“救援小车”的行走机构图，和“救援小车”的抓取结构。

■

图3 “救援小车”的行走机构

■

图4 “救援小车”的抓取结构

（4）运作项目（Operate）：服务阶段。各个机构设计完整后，确定最终方案，制造组装出来完整的产品。可以对项目进行运作，完成任务。图5和图6为学生设计的“救援小车”的最后两种不同方案的“救援小车”。

■

图5 “救援小车”方案一图 图6 “救援小车”方案二

四、CDIO与项目引领工程实践的相辅相成的关系

CDIO工程教育虽然包含培养学生实践能力的教学项目，但不同于项目教学。在应用型本科的工程实践中，两者是相辅相成的。CDIO工程教育在一体化的课程体系中不仅包括实践教学项目，也包括专业技术的系统知识教育，具有长期性与学制化的特点；而项目教学是针对某一具体项目开展的教学活动，具有短期性与临时性的特点 [4，5]；从表面上看，两者有些相似，项目教学包括立项、计划、实施、展示和结项等各个阶段，学生需要在教师的帮助下对各个阶段中可能产生的问题找出相应的解决方法。但是两者的实质性不同在于，CDIO工程教育旨在提供一种学生获取知识与经验的背景环境，它是制度化的、循环性的，而不是即时性的，并不随着实践教学项目的完成而终结。而项目引领工程实践是实实在在的项目在贯穿整个工程实践的训练。

五、总结

借鉴德国“项目教学”的做法，以CDIO为工程教育理念，项目引领工程实践，不仅提高了学生综合素质、工程意识和创新能力，而且促进教师和学生互动实践教学。对比德国项目教学法，也看到了我国项目引领工程实践实施的软硬环境均存在不足之处，德国项目教学注重项目成本的核算、指导教师的综合素质较高、项目完成后的功能拓展、制造项目的工业化程度等等，而应用性本科的工程实践，若要借鉴德国项目教学法，与师资力量、实践教学体制、软硬件都存在直接关联。因此，在科学的方法论指导下与严谨的行动框架内推进应用型本科的项目引领工程实践不妨是一个很有效的尝试和发展趋势。

[ 参 考 文 献 ]

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

[2] 李坤.赵阳.宁静等.德国职教项目教学法的理论研究与实践及推行策略[J].吉林工程技术师范学院学报，2009（3）：25-27.

篇7

最初负责控制大小球的机械手大都采用继电器接触逻辑控制系统进行控制。它的接线复杂，抗扰性差且不方便维修。所以它的工作寿命受到很大的影响。本设计采用最新推出的日本三菱最新推出的FX1N-40MR型PLC控制系统代替继电器接触逻辑控制系统对机械手的控制。通过改进后的系统具有可靠性高、抗干扰能力强、便于维护等优点。

本设计由郑厚亮完成，感谢刘耀元教授的热心指导。因本人知识面的局限性以及实践经验有所欠缺。设计中如有不足之处，恳请批评指正。

目录

前言

内容摘要

第一章 工作概况及过程.......................5

第二章 方案论证.............................7

第三章 单元分述.............................10

第四章 程序设计.............................14

第五章 系统设计.............................22

第六章 调试说明书...........................29

小结.........................................31

内容摘要

本设计首先介绍了大小球分类的工作示意图和工作流程图，分析了控制系统的要求。紧接着对大小球分类控制系统提出了三种不同的设计方案，通过比较并结合控制系统的要求，决定选用PLC状态编程方案。然后根据工作流程图，对各个工作环节作了详细的描述，并给出了相应的操作程序。根据本设计的控制特点：选择性分支，分别对分支状态和汇合状态作了描述，再综合起来得到系统状态转移图，由此得出对应的梯形图程序和系统指令表。根据控制要求，结合程序设计，得到系统电路图和系统接线图，列出了所需要的元器件表。接着是调试部分，列出了相应的操作步骤。最后是对本设计的总结

The design of the first ball on the size of the work of classification diagram and work flow chart of the control system. Immediately after the ball on the size classification system to control the three different design options, by comparison with control system and the requirements of state decided to choose PLC programming programme. Then the basis of the flow chart of the various aspects of the detailed description, and gives the corresponding procedures. According to the design of the control features: selective branches, respectively, and the convergence of the state branch of state described, to be integrated with state of the transfer system plans, which come to the corresponding ladder procedures and systems command table. Under the control requirements, the combination of programming, system by system and circuit wiring diagram, the list of the necessary components table. Followed by the commissioning of the list of the corresponding steps. Finally, there is a summary of the design

关键词：控制系统 可编程控制器（PLC） 选择性分支 程序设计 系统设计

第一章 工作概况及过程

一、概况

如图1所示，大小球分类传送装置的主要功能是将大球吸住送到大容器中，将小球吸住送到小容器中，实现大、小球分类。

大小球分类传送装置原理图1--1

二、生产工艺过程

1、初始状态 如图1所示，左上为原点位置，上限位SQ1开关和左限位SQ3开关压合动作，原点指示灯HL亮。装置必须停在原点位置时才能启动。若初始时不在原点位置，可通过手动方式调整到原点位置后再启动。

2、大小球判断 当电磁铁碰到小球时，下限位开关SQ2动作压合；当电磁铁碰到大球时，SQ2不动作。

3、工作过程 按下启动按钮SB，装置按以下规律工作（下降时间为2秒，吸球放球时间为1秒）：

图1--2

第二章 方案论证

方案一：

采用继电接触器控制。

此方案主要是继

电接触器控制，由继电器、接触器、按钮、行程开关等组成，按一定的控制要求用电气连接线连接而成，通过对电动机的启动、制动、反向的控制，来实现对大小球分类传送的自动化。

其优点是价格低，设计安装方便。但因为继电器接触控制采用固定接线，其缺点有：

1、继电控制的电路复杂，若要想改变逻辑关系就要改变接线关系。

2、继电控制的所有触点的动作是它的通电或断电同时发生的，因而工作效率低。

3、继电控制器的器件体积大。

4、可靠性差。

方案二：

PLC的梯形图方案

梯形图沿袭了继电器控制电路的形式。也可以说是，梯形图是在电器控制系统中常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的。它利用基本指令的互锁、自锁等连接实现控制要求。因此，梯形图具有形象、直观、实用，电器技术人员容易接受等特点。是目前用的较多的一种PLC编程语言。

梯形图是形象化的语言，很容易让广大的电器技术人员接受，但对于一个复杂的控制系统，尤其是顺序控制程序，由于内部的连锁、互动关系复杂，其梯形图往往长达数百页，通常要由熟悉的电气工程师才能编制出这样的程序。另外，如果在梯形图上不加上注释，则这种梯形图的可读性会大大的降低。

方案三：

采用PLC状态编程的方案。

近年来，许多新生产的PLC在梯形图语言之外加上了采用IEC标准SFC语言，用于编制复杂的顺序控制程序。利用这种先进的编程方法，初学者也很容易编出复杂的顺控程序，即便是熟练的电气工程师用这种方法后也能大大的提高工作效率。另外这种方法也为调试、试运行带来许多难以言传的方便。

利用该方案设计控制大小球分类传送的系统。状态转移图如下：

状态转移图 图2--1

说明表2--1

X1 上限位开关 Y4 左移操作程序

X2 下限位开关 Y5 下降操作程序

X3 左限位开关 Y6 放球操作程序

X4 小球限位开关 Y7 上升操作程序

X5 大球限位开关 Y8 左移操作程序

Y1 下降操作程序 M0 辅助开关 Y3 上升操作程序 T2 1S定时器

备注：由于整个设计中牵涉的开关按扭特别多，为了使整个设计过程有一个明确、清晰的结构。使参阅者能够快速的看懂整个设计思路，本工序图中的限位开关和输出信号以及其他的章节中的开关是独立的，没有共同作用。

通过上面的状态转移图可以发现利用该方案有以下优点： （2）各工序之间的联系清楚，工序的转换条件直观。

（3）可读性强、易理解、清晰的反映了整个工序的控制过程。

通过以上三种方案的比较，得出以下结论：

方案三采用了PLC状态编程方法的方案最优。PLC的状态编程是根据状态转移图进行的编程，而状态转移图是描述控制过程和特性的一种图形，也是设计PLC的顺序控制程序的有力工具，顺序控制功能图并不涉及所描述的控制功能的具体技术，它是一种通用的技术语言。可以进一步设计和不同专业的人员之间进行技术交流之用，所以方案三才是最佳的方案。

第三章 单元分述

分析控制要求，确定输入输出设备

1、分析控制要求 根据步进状态编程的思想，首先将系统的工作过程进行分解，其流程如图3所示。

2、确定输入设备 系统的输入设备要有五个行程开关和一只按钮，因此PLC需要6个输入点分别和它们的常开触头相接。 二、I/O点分配

根据确定的输入输出点数，分配I/O点见表3—1

分配I/O表3--1

输入 输出

元件代号 功能 输入点 元件代号 功能 输出点

SB 系统启动 X0 KM1 上升 Y0

SQ1 上限位 X1 KM1 下降 Y1 SQ3 左限位 X3 KM1 右移 Y3

SQ4 小球限位 X4 YA 吸球 Y4

SQ5 大球限位 X5 HL 原点显示 Y10

三、用PLC控制后，机械臂的动作要求如下：

1、上限位开关SQ1（X001）和左限位开关SQ3（X003）压合动作，机械臂到达原点位置，原点指示灯亮。其操作程序如下：

3、机械臂上的吸球电磁铁开始吸球，经过定时器（T2）1秒延时，吸球动作结束。其操作程序如下：

4、机械臂开始上升，到达上限位开关SQ1（X001）时，SQ1（X001）压合，上升动作结束。其操作程序如下：

5、机械臂开始右移，若到达小球限位开关SQ4（X004）时，SQ4（X004）压合；若到达大球限位开关SQ5（X005）时，SQ5（X005）压合右移动作结束。其操作程序如下：

&nbs p;

6、机械臂开始下降，到达下限位开关SQ2（X002）时，SQ2（X002）压合，下降动作结束。其操作程序如下：

7、机械臂上的吸球电磁铁开始放球，经过定时器（T4）1秒延时，放球动作结束。其操作程序如：

8、机械臂开始上升，到达上限位开关SQ1（X001）时，SQ1（X001）压合，上升动作结束。其操作程序如：

9、机械臂开始左移，到达左限位开关SQ3（X003）时，SQ3（X003）压合，左移动作结束。其操作程序如下：

10、一个工作循环过程完毕，机械臂的工作方式为单步循环。

第四章 程序设计

根据大小球的分类装置的工作过程，以吸引球的大小作为选择条件。SQ2压合时，系统执行小球分支，反之，系统执行大球分支。 分支状态转移图4--1

S21分支状态编程采用：先进行分支状态的驱动处理，再依次转移的方法进行编程。

分支状态S21的指令表4--1

编程状态 指令 元件号 指令功能 备注

第一步： OUT T1 K20

驱动负载

LDI T1

OUT Y001

第二步：

依次转移 LD T1

第一分支转移条件

向第一分支转移

AND X002

SET S22 第一分支转移方向

LD T1

第二分支转移条件

向第二分支转移 SET S32 第二分支转移方向

二、S25为汇合状态。S25状态是分支程序的汇合点，称其回合状态。汇合状态S25由S24，S34中的任一状态驱动。其状态转移 图4--2和指令表4—2如下：

汇合状态S25的状态转移图4--2

S25汇合状态编程采用的方法是：依次进行汇合前所有状态的驱动处理，再依次向汇合状态转移

汇合状态S25的编程指令表4—2

编程步骤 指令 元件号 指令功能 备注

第一步：

依次进行汇合前所有状态的驱动处理

第一分支 STL S22 激活S22状态 S22状态的驱动处理

OUT T2 K10 驱动负载

SET Y004

LD T2 转移条件

SET S23 转移方向

STL S23 激活S23状态

OUT Y000 驱动负载

LD X001 转移条件

SET S24 转移方向

STL S24 激活S24状态 S24状态的驱动处理

LDI X004 驱动负载

OUT Y003

第二分支 STL S32 激活S32状态 S32状态的驱动处理

OUT T3 K10 驱动负载

SET Y004

LD T3 转移条件

SET S33 转移方向

第一步：

依次进行汇合前所有状态的驱动处理 第二分支 STL S33 激活S33状态 S33状态的驱动处理

OUT Y000 驱动负载

LD X001 转移条件

SET S34 转移方向

STL S34 激活S24状态 S34状态的驱动处理

LDI X004 驱动负载

OUT Y003   ;

第一步：

依次向汇合状态转移 STL S24 再次激活S24状态 第一分支向汇合状态转移

LD X004 转移条件

SET S25 转移方向

STL S34 再次激活S34状态 第二分支向汇合状态转移

LD X005 转移条件

SET S25 转移方向 状态转移图4--2

状态转移图所对应的程序梯形图如图4--3所示。

图4--3

根据单流程的编程方法和选择性分支的编程方法，对照状态转移图 图4—2。写出系统指令表 表4—3。

系统指令表 表4--3

程序步 指令 元件号 程序步 指令 元件号

0 LD M8002 4 LD X001

1 SET S0 5 AND X003

3 STL S0 6 SET S20

（续）

程序步 指令 元件号 程序步 指令 元件号

8 STL S20 35 STL S23

9 OUT Y010 36 OUT X000

10 LD X000 37 LD X001 13 STL S21 40 STL S24 17 LDI T1 42 OUT Y003 19 LD T1 44 OUT T3 K10

20 AND X002 47 SET Y004 23 LD T1 49 SET S33

24 ANI X002 51 STL S33

25 SET S32 52 OUT Y000

27 STL S22 53 LD X001

28 OUT T2 K10 54 SET S34

31 SET Y004 56 STL S34

32 LD T2 57 LDI X004

33 SET S23 58 OUT Y003

（续）

程序步 指令 元件号 程序步 指令 元件号

59 STL S24 77 LD T4

60 LD X004 78 SET S27 63 STL S34 81 OUT Y000

64 LD X005 82 LD X001

65 SET S25 83 SET S28

67 STL S25 85 STL S28 69 LD X004 87 LD X003

70 SET S26 88 SET S20

72 STL S26 90 RET

73 OUT T4 K10 91 END

76 RST Y004

第五章 系统设计

本章的主要内容是设计本系统的电路系统。

一、硬件接线

执行电路 图5--1

PLC输入输出电路 图5--2

根据输入输出设备及I/O点分配表，把执行电路图（8）和PLC电路图（9）连接起来，完成大小球分类传送控制系统电路图（10）

大小球分类传送控制系 统电路图5--3

其电路组成及元件功能见表5—1

电路组成及元件功能见表 表5--1

序号 电路名称 电路组成 元件功能 备注

1

电源电路 QF 电源开关

2 FU3 作变压器短路保护用

3 TC 给PLC及PLC输出设备提供电源

4

主电路 FU1 作电动机M1的电源短路保护用

5 KM1主触头 控制电动机M1的正转

6 KM2主触头 控制电动机M1的反转

7 FR1 作电动机M1的过载保护用

8 M1 升降电动机

9 FU2 作电动机M2的电源短路保护用 11 KM4主触头 控制电动机M2的反转 13 M2 水平移动电动机

14

控制电路

PLC输入电路 FU4 作PLC电源电路短路保护用

15 SB 启动按钮

16 SQ1 上限位 18 SQ3 左限位

19 SQ4 小球限位

20 SQ5 大球限位

（续）

21

控制电路

PLC输出电路 FU5 作PLC输出电路短路保护用 安装时，YA用接触器KM代替

22 KM1线圈 控制KM1的吸合与释放

23 KM2线圈 控制KM2的吸合与释放

24 KM3线圈 控制KM3的吸合与释放

25 KM4线圈 控制KM4的吸合与释放

26 YA 吸球

27 KM1常闭触头 M1正反转联锁保护

28 KM1常闭触头 M1正反转联锁保护 30 KM1常闭触头 M2正反转联锁保护

31 FU6 PLC输出电路短路保护

32 HL 原点显示

备注：

二、安装接线图

根据大小球分类传送控制系统电路图5--3绘制系统接线图5--4

大小球分类传送控制系统接线图 图5—4

三、器件清单

器件清单 表5--2

序号 分类 名称 型号规格 数量 单位 备注

1 工具 常用电工工具 1 套

2 万能表 MF47 1 只

3

设备 PLC FX1n-40MR 1 只

4 小型三级熔断器 DZ47-63 1 只 6 三相电源插头 16A 1 只 8 熔管 2A 4 只

9 6A 6 只 11 指示灯 24V 1 只

12 按钮 LA4-3H 1 只

13 行程开关 JLXKI-111 5 只 15 & nbsp;端子板 TD-1520 1 只

16 安装铁板 600mm*700mm 1 块

17 导轨 35mm 0.5 m （续）

19

消耗材料 铜导线 BVR-1.5 8 m

20 BVR-1.5 4 m 双色

21 BVR-1.5 5 m

22 紧固件 M4x20mm螺钉 若干 只

23

紧固件 M4螺母 若干 只

24 Ф4mm垫圈 若干 只

25 编码管 Ф1.5mm 若干 m

26 编码笔 小号 1 支

大小球分类传送控制系统安装板图（12）

第六章 调试说明书

大小球分类传送装置的主要功能是将大球吸住送到大容器中，将小球吸住送到小容器中，实现大、小球分类。

一、 安装电路 2、根据接线图5--4，固定元器件。

3、根据配线原则及工艺要求，对照元件的接线图进行配线安装。

4、板上元件及外围设备的配线安装。

二、 自检

1、检查布线。对照接线图5--4检查是否掉线，错线，是否漏编，错编，接线是否牢固等。

2、使用万能表检测安装的电路，测量相应阻值与正确阻值是否相符。根据线路图检查是否有错线、掉线、错位、短路等。

3、通电观察PLC的指示LED经自检，确认电路正确且无安全隐患。

三、输入指令表 指令表窗口图6--1

四、 通电调试、监控系统

1、连接计算机与PLC，用SC-09编程线缆连接计算机COM1串行口与PLC的编程接口。

2、进行端口设置后，写入程序

3、调试系统。将PLC的RUN/STOP开关拔至RUN位置后，观察系统的远行情况。如出现故障，立即断电。重新分析原因，检查电路或梯形图后重新调试，直至系统实现功能。

小结

毕业设计是综合检验大学所学知识应用能力的重要环节，也是使理论知识系统化、强化实践能力的有效手段，它能巩固所学知识、加强系统设计能力，起到启发思想的效果。

本设计为大小球分类传送装置PLC控制系统的设计，是可编程控制器在工业上的重要应用。随着电子技术、计算机及自动化技术的迅猛发展，PLC技术懂得发展也越来越快，PLC的功能也越来越强大，PLC在工业上的应用也越来越广泛。

大小球分类传送装置PLC控制系统使用了简单明了的机械动作。它能精确、快速的实现大小球的分类。而且有效工作时间长，维护方便。应用起来相当的方便。

感谢刘耀元老师及同组同学的大力支持和帮助，通过本次毕业设计制作，使我对自己所学的知识有一个新的提高。在查询资料和收集有关材料期间，经历了不少的艰辛，但收获同样是巨大的。在整个设计过程中，使我所学的知识得到了一定程度的融会贯穿。也培养了我独立工作的能力；树立了对自己工作能力的信心；大大提高了动手能力。通过本次的设计，相信对今后的学习工作有着重要的影响。

最后，再次感谢老师刘耀元，在他的细心指导下，让我解开了许许多多的疑问和难提。也在次感谢我的同组同学，在这次设计中，更体现出真诚、合作的团队精神，而这种精神也是当今社会所需要的。

[2] 张万忠主编. 可编程控制器应用技术. 第3版. 化学工业出版社.

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前言

电气控制与PLC技术已广泛应用于工业、农业及其它产业实现自动化、信息化、远程化及智能化领域中。《电气控制与PLC》是现代控制设备中应用最广泛、实用性最强、企业最急需的专业课程之一。它是一门集理论性、实践性很强的课程。《电气控制与PLC技术》要求学生掌握电气设备运行、维护、安装及调试等方面的理论知识和应用能力。对于电气工程与自动化专业、机电一体化专业、农业电气及其自动化和农业机械制造专业的毕业生来说，就业前景广阔。但是以前缺少对实践技能和职业能力的培养，表明《电气控制与PLC技术》系列课程的教学设计不完善，授课内容不能满足各专业学生的需要。同时，为了确保教学效果，各学校建设了PLC实训室，但是因没有设施较为齐全的实验室，在实际的教学中很难收到应有的教学效果。为此，笔者根据几年来对该课程教学的实践与探索，在逐一分析这些教学问题的基础上，总结出在《电气控制与PLC技术》系列课程方面积累的经验，以供大家参考。

一、整合课程教学内容，注重技术能力培养

通过市场调研分析得知，《电气控制与PLC》课程在实践中所需要的能力是：电气控制操作能力、PLC基本原理及应用能力、编程能力、功能指令应用能力与维护能力。按照这些能力培养的需要，重新构建实践教学内容体系，即将实践教学比重提高到70%，为以后从事现代设备的使用与维修等方面工作奠定良好基础。因此，在课程内容教学安排上，要注重相关课程（如电工技术、电机控制、单片机控制技术等）在该课程中的应用，采用循序渐进的方式，在内容上从电气控制主回路到控制回路、从局部电路到整体电路、从原理应用到工艺安装，使学生由易到难学习，逐步掌握现代设备电气控制原理分析和故障诊断方法。

经过大量的调查研究，结合电气工程与自动化专业、机电一体化专业、农业电气及其自动化和农业机械制造专业的特点，将《电气控制技术》与《PLC技术》整合为《电气控制与PLC技术》课程。在课程教学中，通过一体化教学、案例教学等教学形式，修订了各专业的教学大纲，调整并优化了适合各专业需要的教学内容和教材，并且对教学内容安排、教学方法等进行了精心组织和安排。根据课程特点和教学大纲要求，明确了各章节的重点和难点知识，选出学生应重点，并且在教学过程中，合理使用多媒体教学，这样既调动了学生学习的积极性，又便于更好的理解知识。

二、为提高教学效果开发出配套的多媒体课件

对于各种类型的电器元件的工作原理和功能、常用的继电器电路、PLC的组成、PLC的工作原理以及种类繁多的各种功能指令的应用等重、难点，以往用板书的形式教学，效果往往不是很理想。对于这种情况，本人结合实际案例，以训练学生的实践技能能力为目标，并结合当前电气控制与PLC的发展现状，充实该课程的设置内容，使学生能更好的得到的训练。并亲自制作了与教材配套的多媒体课件，利用现代信息技术，如：Flas、影像和声音等，使课程内容形象生动。

三、采取多种教学方法

在《电气控制与PLC》课程教学过程中可以采用项目教学法或任务驱动教学法。这种学习方法是使学生的学习围绕完成一个具体任务进行，这个具体任务将教学内容融合在一起，把理论与实践有机地结合。这一教学方法始终把学生作为学习的主体，以任务作为驱动，让学生通过自己的操作，把书上死的理论变成活的应用，教师的引导、点拨更多的是把知识加以引申，使学生能够触类旁通，点面结合、以点带面、以旧带新。教师引导学生由简到繁、由易到难、循序渐进地完成一系列“任务”，从而使学生获得清晰的思路，能够把握知识的脉络。

四、加强实践教学环节

《电气控制与PLC技术》是一门实践性很强的专业技术课。该课程的设置包括理论教学、实验环节和课程设计环节教学。为了更好的体现课程内容，开设高质量的实验课，达到实践的目的和效果，在评价方法中，将实验过程中的进行情况、解决问题的能力及实验成绩纳入整个实验的最终成绩中，这样可以不断提高学生的学习主动性和自我解决实际问题的能力。同时，利用现有的设备开发新型的实验。另外，鼓励学生走进创新实验室，培养学生的创新能力。在这方面可以开展以下活动：

（一）自主开发多种PLC控制对象的控制装置。

其一，通过各种方法收集了一些废弃不用的挖掘机、遥控车等玩具做为学生实训的控制对象。另一方面，开发了面向工程应用的多种PLC控制对象（交通灯、电梯和液体混合）的控制装置。通过一段时间的实践，这些控制装置可以适用于4个层次（课程实验、课程设计、设计创新和毕业设计）不同专业（电气工程及其自动化、农业电气化与自动化、机械制造及其自动化、农业机械制造及信息控制）的实践教学体系，这些装置发挥了重要作用，继续完善并用于PLC的实践教学。

（二）利用现成的教学模型进行二次开发。

先期建立的PLC实验室，购置了一些先进的教学模型，如机械手控制模型、立体仓储模型、四层电梯模型、八层变频调速电梯模型、挖掘机控制模型、吊车模型等，这些模型都是单机PLC控制，从最近几年的应用来看，利用情况不是很好，并且年年用，最后学生都失去了兴趣。鉴于这种现状，为了充分利用这些价值不菲的教学模型，研发了现代化物流仓储控制系统、基于现场总线的PLC实训实验室。这些二次开发的新的教学装置与企业现场的实际控制接近，成本低，学生兴趣高，课堂教学效果好，。

（三）基于组态技术的PLC实训仿真系统开发。

PLC的控制对象可以是实物模型，但它成本高、种类少，也可以是模拟演示的PLC实验箱，相对成本较低，不过，观察不直观。利用组态软件在计算机屏幕上模拟PLC的控制对象可以弥补上述不足，并且成本低、免维护、灵活多样、形象直观、丰富学生的实训课内容，增强PLC实训课的教学效果。到目前为止，利用“组态王”已经开发了自动售货机、八层电梯、交通灯、霓虹灯等仿真对象，并且这些组态实训仿真对象已经用于PLC各个实训环节，在实训过程中，学生的参与性增强了，提高了教学质量。

（四）建立开放式实验室。

在老师的指导下让感兴趣的学生选择实验项目，进行实验，能够使学生的创新能力得到提高。在实验教学资源的利用，实验教学质量的提高，学生实践能力的培养，以及学生实验时间和空间的调节等方面不同程度地起到了积极的作用。在实验室的开放过程中发现，通过开放实验项目的实施，使学生的动手能量和创新能力得到了明显的提高，并让学生在实验项目的进行中体会了科研的乐趣。

（五）通过补充新知识满足学生技能需求。

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论文键词：自主学习；工作坊；效果；不足

自主学习，又称自我调节的学习，一般是指学习者自觉确定学习目标、选择学习方法、进行学习监控、评价学习结果的过程。自主学习对于激发学生学习动机、挖掘学习潜能、培养创新精神以及形成独立学习和终身学习的思想等都具有重要意义。

现阶段调查研究表明，高职学生的自主学习主动性普遍偏低，主要表现为学习方法不明确、理论与实践结合能力较弱、工艺能力和工艺优化能力与理论结合能力不强、自主学习理论和专业技术的氛围不浓厚及自主学习条件不足。

一、工作坊教学模式的运作

2010年年末宁波职业技术学院将工作坊教学模式引入教学工作中。“工作坊”就是以实际项目为载体、以学生锻炼实际动手能力、强化专业技能、体验职业氛围及开展科技创新实践活动为目的的新型实训场所，是学生进行课外工作实践和提高自我管理能力的场所，同时也可作为学生完成毕业设计和教师进行技术研发提供项目设计和制作平台。

（一）工作坊的组成

工作坊以项目团队为单位，项目团队由不同年级、不同专业的学生自愿组合而成，每个项目配备指导技师，均利用课外时间进行。

（二）工作内容的确定

工作坊的内容以项目为核心，项目的题目或由指导技师给定，或由学生自己提出，学生写出项目的可行性报告，经项目审核小组审核，审核通过的作为工作坊项目开展活动。

（三）工作坊的管理方式

工作坊的运作完全由学生自主管理，学生自主选出项目组组长、副组长，明确分工，并自主完成项目资料收集、项目策划、制定技术方案、拟制项目计划书、技术设计、加工制作、成果评价、成果等各个过程。项目进行中的资金管理、进度检查、会议和讨论安排等事务均由学生自己完成。

（四）学生自主实践的运作

在活动中，学生凭个人兴趣爱好，在老师的指导下，设计自己所要制作的物品，利用课外时间进入工作坊从事设计、制图、加工制作、装配调试和修理。

每一位使用工作坊设备的人员必须接受不少于3小时的安全培训，并经考核合格后方可进入操作技能培训环节。学生进工作坊凭学生卡登录，凭实践卡进行活动。经过工作坊培训并能积极参加活动的学生，达到一定的活动时间并能独立制作完整作品，经指导教师考核认定后可以计算公选课学分，毕业时还可以获得实践经历的证明材料。

二、工作坊教学模式取得的效果

（一）搭建了自主学习平台，丰富学生课余生活，提高学生自主学习能力

工作坊的建设为学生搭建了自主学习平台，学生利用课余时间参加自己感兴趣的工作坊实践活动，不仅丰富了学生的课余生活，而且使学生的课余时间更多的用于知识、技能的学习上，激发了学生的学习兴趣，变被动学习为主动学习，提高了学生的自主学习能力。

（二）推进创新人才培养的理念和模式，提高学生自主创新能力

工作坊工作的推进倡导校园“无界化”理念，通过不同专业、不同年级学生的自由组合，学生之间互相学习，取长补短，丰富了学生的学习领域知识，为学生提供“文（科）工（科）交叉，多元发展”的平台。学生通过自我管理、自主完成项目开发、设计，不仅激发学生的学习兴趣，而且提高了学生的创新意识、发现和解决实际问题能力以及自我管理等能力。学生通过小组协作完成项目的开发，增强了学生的团队协作意识，避免出现我行我素的“人才”，提高了学生组织、交流、协调能力。

（三）发现人才、储备参加技能大赛人才

在每期的项目开发过程中，都会有十分优秀的学生脱颖而出，这些优秀学生将作为工作坊的指导小老师，负责指导下一期的学生，并作为科技大赛储备人才。其中“机械手的制作与操作”工作坊的同学在参加2011年浙江省高职院校“机器人”项目技能大赛暨全国职业院校技能大赛选拔赛中获得一等奖，“机械创新设计与制作”工作坊的同学在参加2011年浙江省大学生职业技能大赛暨全国职业院校技能大赛选拔赛机械部件创新设计与制造项目技能大赛中获得二等奖。这些参加大赛的同学都是在工作坊的学习选拔中发现的优秀学生。学生之所以能够取得这些可喜的成绩，都是学生平时通过在工作坊的项目开发过程中不断学习与磨练的结果。

（四）为教师科技研发提供平台，提高教师的科研能力

工作坊不仅为学生提供自主学习的平台，同时也为教师提供了科技研发的平台，教师在指导学生的过程中同学生一起发现问题、解决问题，在研讨的过程中，发现了现有产品中存在许多不足之处，并将这些不足作为技术难题攻关，这为教师提供了很有价值的科研项目。教师在工作坊中同学生一起动手操作，不仅提高了学生的实践动手能力，同时也为教师提供了一个实践操作的场地。

三、工作坊存在的不足之处

工作坊的建设还在起步阶段，还存在许多不足之处。

（一）工作坊的指导老师由专业教师兼职，教师指导学生同时还要担任教学任务，由于指导教师的精力有限因此指导教师不能将全部经历花费在工作坊的指导工作中，虽然工作坊配备了企业技术兼职人员，企业技术员由于工作原因也不能随时指导学生，因此学生在遇到自己无法解决的问题需要指导老师的帮助时不能第一时间得到帮助，影响工作坊项目的进度。因此工作坊还需配备专职的指导教师。

（二）由于大部分专业教师缺乏实践经验，对遇到的许多实践操作方面的难题有时也无法解决，从而影响工作坊的成绩的提高。因此教师还需要经常到企业实践，以提高自身的实践能力。

（三）学生在开展工作坊项目时，学生参差不齐，能力强的学生能够按照指导老师的要求完成各项任务，有些同学能力相对较弱，虽然参与的积极性很高，但在遇到自己不能解决的问题时，依赖老师、其他同学的依赖性很强，因此工作坊的开展还应考虑针对不同层次的学生在分配任务方面应依据不同学生的特点，针对其长处分配不同任务，充分调动学生的积极性，使学生的特长能够得到充分发挥。

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中图分类号：C45 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2014）10-0005-02

可编程控制器（PLC）是20世纪60年代诞生并发展起来的一种新型工业控制装置，集自动控制、计算机技术和通讯技术于一体。PLC以其体积小、功能齐全，通用性强，可靠性高、抗干扰能力强、能适应恶劣工业环境等独特的优点，在各个领域获得了广泛应用，被誉为当代工业自动化的三大支柱之一。《可编程控制器原理与应用》是武汉东湖学院机电工程学院面向电气工程及其自动化、自动化专业所开设的一门专业课程，对于自动化专业，还将其列为重点专业课程之一。本文在近5年教学实践的基础上，对《可编程控制器原理与应用》这门课程的教学方法进行了探索和总结，以期能进一步提高该课程的教学质量。

一、我院《可编程控制器原理及应用》课程现状

《可编程控制器原理及应用》是一门实践性很强的专业课。这门课程设置的最终目的是让学生掌握可编程控制器的工作原理、编程方法，并达到能利用它来实现简单系统的自动控制，为他们将来走向工作岗位打下一定基础。

根据以往学生的学习反馈来看，大部分觉得本课程学习起来比较困难。一方面，可编程控制器涉及的知识面比较广，综合性强，需要学生在学习过程中思路清晰，概念准确。但由于学生思维能力、知识基础和综合分析能力方面存在差异，给教学带来一定难度。另一方面，本课程除了理论学习外，还需要实际动手操作能力，这是三本院校部分学生比较欠缺的一部分。

我所在的学院对《可编程控制器原理与应用》安排的理论课时比较少，只有32课时，如何在这么短的时间让学生掌握PLC的工作原理、指令以及相应编程方法，最后再应用于简单的系统，对任课教师来说是一个挑战。选择合理的教学内容并把握好教学重点是至关重要的环节。

二、教学方法探索

1.培养学生学习兴趣

兴趣是学生最好的老师，也是他们学习的动力。如何才能提高学生的兴趣呢？

（1）充分重视初期课程

通过教学实践我们发现，刚开始的几次课非常重要，要让学生在初期的教学中，建立起对PLC技术应用的全面了解，而不仅是一个抽象的概念。可以广泛收集PLC在生活中的广泛应用，比如：电梯控制、十字路通灯控制、洗衣机控制、工业机械手控制等，并通过图片展现，视频短片播放等形式建立起对PLC的感性直观认识，让学生体会到PLC能应用在我们身边的很多领域，从而激发他们的学习兴趣和求知欲。

（2）教学案例紧贴生活

可编程控制器原理与应用的教学内容很多，其中编程方法是重点也是难点。而编程方法的基础则是指令的学习，指令学习是非常单一的，如果按照传统的理论教学模式，会让学生觉得难以理解并且会感到枯燥乏味，会降低他们的学习兴趣和学习热情。因此，我引入了案例教学法，而且所选案例紧贴日常生活，为学生所熟悉。比如引导学生设计十字路通灯，从中介绍定时器的应用；引导学生设计某食品包装线控制系统，引入计数器的指令等案例去取代空洞的理论，从而提高学生的学习兴趣和学习效率。

2.教学内容选择

可编程控制技术的涵盖面非常广，可以应用于自动化、电力、交通运输、航海等各个领域，其知识点也非常多，在有限的课堂时间内，如何有针对性地选择教学内容至关重要。

由于我所面对的专业为电气和自动化，在后续的学习过程中需要具备一定的电气控制基础，但前期并没有开设相关课程。故在设计本课程教学内容时加入了一小部分电气控制，其次是PLC的基本知识，包括其组成、编程语言、工作原理等内容，然后再结合学校实验设备――OMRONCPM2A，让学生掌握该设备的内部元器件、基本指令、常用功能指令等知识，最后再选择一些日常生活中典型的案例让学生掌握基本的总体程序设计方法，包括经验设计法、时序逻辑设计法和顺序控制设计法等。让学生逐步由简到难，慢慢掌握PLC的用法。重要的是还要让学生能够触类旁通，通过学习了CPM2A PLC后也能去掌握其它型号PLC的相关用法。

同时，在讲课过程中，重视案例选择，针对不同专业的学生，选择不同的案例。尽量所选择的案例与他们的专业相关，而且能和其他专业课挂钩。

3.教学方法探索

（1）采用启发式教学

在教学过程中，采用启发式教学，将教学重心从教转到学，避免“满堂灌”和“填鸭式”的教学，造成学生没有足够的思考空间，时间长了会造成学生的抵触情绪。因此，在教学方法上要注重老师主导，学生主体的模式，充分发挥学生的主动学习精神。比如在程序设计方法中，学生掌握基本编程方法后，程序设计就不再局限于条条框框，学生可以在老师的引导下去自主编程来实现相应的功能，以增加他们的成就感，让他们体会到其中的乐趣。

（2）更新教学模式

在授课时，突出加强学生综合能力培养和开启学生工程思维方式的教学理念。在讲指令和程序设计案例时，从实际工程问题的角度出发，以典型案例为主线，将每个案例分解为若干任务来进行解决，在其中引入相关原理和概念，并在适当的时候对有关知识进行拓展，以培养学生应用工程思维方式去理解问题和解决问题，缩短他们与就业岗位之间的距离。

同时，注重课堂教学与科研成果的融合，加强课堂教学和工程实际的联系，丰富课堂教学内容，不仅使课堂教学即具有基础理论性，又具有较强的应用性，而且使学生能更准确把握理论知识与工程实际的结合，激发学生主动学习的积极性。

（3）教学手段灵活

近年来，随着信息技术的不断发展，多媒体教学已经成为课堂教学的主要形式。多媒体教学能够通过图像、文字、动画等多种形式来呈现教学内容。针对课程的特点，在上课过程中，对一些重点、难点问题和一些典型案例的讲解采用板书与多媒体相结合，以充分发挥板书层次清晰和多媒体教学手段形象生动、信息量大的特点，加深学生对课程重点难点的理解，提高教学质量和水平。

4.重视实践环节

该课程实践性非常强，需要充分锻炼学生的动手能力，直观的实践环节是非常重要的一个环节。

（1）实践环节安排

实践教学作为专业教学的一个重要组成部分，与理论课教学处于同等重要的位置。针对该课程特点，我们院设计了几个不同的实践环节，比如对于自动化专业，要求他们必须要有较强的PLC基础，则为他们设置的实践环节是从“认知――课程实验――课程设计”，有一部分特别感兴趣的学生，还可以在毕业设计环节和专业设计环节中选择合适的案例和控制系统来进行进一步的研究。同时，学校配备了并建立了设计性、开放性、综合性、先进性的实验教学平台，学生可以根据学习需要自主选择、设计完成不同类型实验，有利于培养学生的工程应用能力和设计创新能力。

（2）充分调动学生积极性

在实践环节中，为了充分调动学生的积极性，让学生在动手的过程中去掌握PLC的相关应用方法，也为了避免学生“吃大锅饭”的现象，我们将教学内容分成不同的设计任务，然后将学生分成若干个兴趣小组，由兴趣小组的学生来进行讨论，分组完成设计任务。在教学过程中，教师处于主导地位，调动兴趣小组的协作能力，让学生自己动手编程序，然后进行程序调试，在调试过程中找出问题并解决，不断进行总结。从而慢慢掌握可编程控制器的几种基本编程方法和可编程控制器的接线方法和运用。

同时，从各个兴趣小组中抽调出一部分优秀的学生去参加相关大赛，以大赛促进教学，也可以进一步带动并促进学生的学习积极性。

三、结束语

《可编程控制器原理与应用》是一门理论性、趣味性和实践性都比较强的课程，要针对不同的教学对象去设置不同的教学内容，并采用合适的教学方法，充分调动学生的兴趣并培养他们的工程应用能力和创新能力，才能使学生能更好地掌握该课程。

参考文献：

[1]廖常初.PLC编程及应用（第3版）[M].北京：机械工业出版社，2008.

[2]林仁军.《可编程控制技术》教学难点的突破[J].四川文理学院学报，2007，（17）.

[3]杨佳.浅谈如何提高PLC教学效果[J].科学咨询，2013，（19）.