職業(yè)院校機電一體化技術(shù)專業(yè)實訓教學案——**PLC控制電機正反轉(zhuǎn)系統(tǒng)安裝與調(diào)試**一、教學基本信息課程名稱機電控制技術(shù)實訓項目PLC控制電機正反轉(zhuǎn)系統(tǒng)安裝與調(diào)試授課班級2022級機電1班授課教師張三（高級技師/實訓指導教師）授課時長4課時（180分鐘）實訓場地機電控制實訓中心（配備10套PLC實訓臺）二、教學目標設(shè)計（一）知識目標1.掌握電機正反轉(zhuǎn)控制的基本原理（包括互鎖、聯(lián)鎖邏輯）；2.熟悉PLC（西門子S7-200SMART）的輸入/輸出（I/O）端子分配規(guī)則；3.理解PLC編程中`LD`（裝載）、`OR`（或）、`AN`（與非）、`OUT`（輸出）等基本指令的功能。（二）技能目標1.能獨立完成電機正反轉(zhuǎn)系統(tǒng)的硬件接線（PLC、接觸器、按鈕、電機之間的電路連接）；3.能排查系統(tǒng)常見故障（如接線錯誤、程序邏輯漏洞、設(shè)備損壞等）。（三）素養(yǎng)目標1.培養(yǎng)“安全第一”的操作意識（嚴格遵守用電安全、設(shè)備操作規(guī)范）；2.提升團隊協(xié)作能力（以4人小組為單位完成任務(wù)，分工負責接線、編程、調(diào)試）；3.樹立嚴謹?shù)穆殬I(yè)態(tài)度（接線前核對端子編號、編程后檢查邏輯正確性）。三、教學重難點分析（一）教學重點1.PLC控制電機正反轉(zhuǎn)的硬件接線規(guī)范；2.具有互鎖功能的PLC程序編寫（防止正反轉(zhuǎn)接觸器同時吸合）。（二）教學難點1.系統(tǒng)故障排查（如何通過現(xiàn)象判斷故障類型，如“電機不轉(zhuǎn)”“電機只能單方向轉(zhuǎn)”）；2.指令的靈活運用（如何用`AN`指令實現(xiàn)電氣互鎖與機械互鎖的結(jié)合）。四、教學準備（一）教師準備1.實訓設(shè)備：西門子S7-200SMARTPLC主機（CPUSR20）、交流接觸器（2個，額定電壓220V）、按鈕開關(guān)（3個：啟動、停止、反轉(zhuǎn)）、三相異步電機（1臺，功率0.55kW）、接線端子排、電源線、萬用表；2.教學資源：PPT課件（含電機正反轉(zhuǎn)原理動畫、PLC接線示意圖）、操作視頻（《PLC控制電機正反轉(zhuǎn)接線步驟》《STEP7-Micro/WINSMART編程教程》）、故障案例庫（10個常見故障場景及解決方法）；3.場地布置：將實訓臺按小組劃分（每臺實訓臺配備1套設(shè)備），張貼“安全操作須知”（如“接線前必須斷電”“禁止用手觸摸帶電端子”）。（二）學生準備1.理論預(yù)習：復習《電機與拖動》中“電機正反轉(zhuǎn)控制”章節(jié)，閱讀《PLC應(yīng)用技術(shù)》中“基本指令”部分；2.工具準備：每人攜帶螺絲刀（十字/一字）、試電筆、筆記本（記錄操作步驟與故障現(xiàn)象）；3.分組準備：4人一組，推選組長（負責分工協(xié)調(diào)）、接線員（負責硬件連接）、編程員（負責程序編寫）、調(diào)試員（負責運行與故障排查）。五、教學過程設(shè)計（分階段實施）（一）情境導入（15分鐘）教學活動：1.播放工廠車間視頻（展示電機正反轉(zhuǎn)在傳送帶、機床中的應(yīng)用），提問：“為什么電機需要正反轉(zhuǎn)？如果沒有互鎖會發(fā)生什么？”（引導學生回憶理論知識）；2.展示傳統(tǒng)繼電器控制電機正反轉(zhuǎn)的電路實物，指出其缺點（如觸點易損壞、修改邏輯麻煩），引出“PLC控制的優(yōu)勢”（可靠性高、編程靈活）；3.明確本次實訓任務(wù)：“用PLC設(shè)計一套電機正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，要求實現(xiàn)‘啟動-正轉(zhuǎn)-停止-反轉(zhuǎn)-停止’的循環(huán)，且正反轉(zhuǎn)接觸器不能同時吸合?！痹O(shè)計意圖：通過真實職業(yè)場景激發(fā)學生興趣，對比傳統(tǒng)控制與PLC控制的差異，明確實訓目標。（二）任務(wù)拆解與理論講解（30分鐘）教學活動：1.拆解任務(wù)為3個子任務(wù)：子任務(wù)1：硬件接線（PLC與外部設(shè)備的連接）；子任務(wù)2：程序編寫（實現(xiàn)互鎖邏輯）；子任務(wù)3：系統(tǒng)調(diào)試（運行程序并排查故障）。2.講解子任務(wù)1：PLCI/O分配（以表格形式呈現(xiàn)）：輸入設(shè)備功能PLC輸入端子輸出設(shè)備功能PLC輸出端子正轉(zhuǎn)按鈕SB1啟動正轉(zhuǎn)I0.0正轉(zhuǎn)接觸器KM1控制電機正轉(zhuǎn)Q0.0反轉(zhuǎn)按鈕SB2啟動反轉(zhuǎn)I0.1反轉(zhuǎn)接觸器KM2控制電機反轉(zhuǎn)Q0.1停止按鈕SB3停止電機I0.2——————強調(diào)：“輸入設(shè)備（按鈕）接PLC的輸入端子（I開頭），輸出設(shè)備（接觸器）接輸出端子（Q開頭），電源端子要接對（L接火線，N接零線）?！?.講解子任務(wù)2：程序邏輯（用梯形圖表示）：正轉(zhuǎn)回路：`LDI0.0`（正轉(zhuǎn)按鈕）→`ANQ0.1`（反轉(zhuǎn)接觸器互鎖，防止同時吸合）→`OUTQ0.0`（正轉(zhuǎn)接觸器輸出）；反轉(zhuǎn)回路：`LDI0.1`（反轉(zhuǎn)按鈕）→`ANQ0.0`（正轉(zhuǎn)接觸器互鎖）→`OUTQ0.1`（反轉(zhuǎn)接觸器輸出）；停止回路：`LDI0.2`（停止按鈕）→`ANQ0.0`→`ANQ0.1`（停止所有輸出）。設(shè)計意圖：將復雜任務(wù)拆解為可操作的子任務(wù)，通過表格與梯形圖直觀呈現(xiàn)知識，降低學習難度。（三）實操演練（90分鐘）教學活動：1.小組分工：組長分配任務(wù)（接線員負責連接PLC與按鈕、接觸器、電機；編程員負責編寫程序；調(diào)試員負責用萬用表檢查接線、運行程序）；2.教師巡回指導：重點檢查接線規(guī)范（如“按鈕的常開觸點是否接對”“接觸器的線圈是否接PLC輸出端子”）；指導編程員解決“邏輯錯誤”（如“忘記加互鎖導致接觸器同時吸合”）；提醒安全操作（如“接線前必須斷開實訓臺電源”“調(diào)試時不要用手觸摸電機轉(zhuǎn)軸”）；3.小組完成任務(wù)后，舉手示意教師驗收（教師檢查電機是否能正常正反轉(zhuǎn)、互鎖是否有效）。設(shè)計意圖：通過“做中學”提升技能，教師巡回指導及時解決學生問題，培養(yǎng)團隊協(xié)作能力。（四）故障排查與拓展（30分鐘）教學活動：1.模擬故障：教師為部分小組的實訓臺設(shè)置故障（如“正轉(zhuǎn)按鈕接成常閉觸點”“程序中互鎖指令遺漏”“接觸器線圈損壞”），要求學生在10分鐘內(nèi)排查并解決；2.小組匯報：每個小組分享故障現(xiàn)象、排查過程與解決方法（如“電機只能正轉(zhuǎn)，不能反轉(zhuǎn)——檢查程序發(fā)現(xiàn)反轉(zhuǎn)回路沒有加正轉(zhuǎn)互鎖，修改后正?！保?；3.拓展任務(wù)：要求學生修改程序，實現(xiàn)“電機正轉(zhuǎn)3秒后自動停止，再反轉(zhuǎn)3秒后自動停止”（引導學生學習`TON`（定時器）指令）。設(shè)計意圖：通過故障排查培養(yǎng)解決問題的能力，拓展任務(wù)提升學生的自主學習能力。（五）總結(jié)與評價（15分鐘）教學活動：1.學生總結(jié)：每個小組用1分鐘總結(jié)本次實訓的收獲（如“掌握了PLC接線方法”“學會了用互鎖指令防止接觸器沖突”）；2.教師總結(jié)：梳理本次實訓的重點（硬件接線、程序邏輯、故障排查），強調(diào)“職業(yè)素養(yǎng)”（如“嚴謹?shù)牟僮髂鼙苊庠O(shè)備損壞”“團隊合作能提高工作效率”）；3.評價反饋：過程性評價：教師根據(jù)學生操作規(guī)范（20分）、團隊合作（10分）、故障排查（10分）打分；結(jié)果性評價：根據(jù)任務(wù)完成情況（電機正反轉(zhuǎn)正常，40分）、程序邏輯正確性（20分）打分；學生自評與互評：學生填寫《實訓評價表》（見附件），評價自己與組員的表現(xiàn)。設(shè)計意圖：通過總結(jié)梳理知識，評價反饋促進學生反思，提升教學效果。六、課后拓展1.完成拓展任務(wù)：修改程序?qū)崿F(xiàn)“電機正轉(zhuǎn)3秒后自動反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)3秒后自動停止”，并錄制調(diào)試視頻提交；2.查閱資料：了解《PLC編程規(guī)范》（如GB/T____），寫出1000字的心得體會；3.企業(yè)調(diào)研：采訪本地制造業(yè)企業(yè)的機電維修工，了解“PLC控制電機正反轉(zhuǎn)”在實際工作中的應(yīng)用場景與常見問題。七、教學反思（課后填寫）1.學生對哪些內(nèi)容掌握較好？（如硬件接線、基本指令）；2.學生在哪些環(huán)節(jié)遇到困難？（如故障排查、定時器指令的使用）；3.下次實訓需要調(diào)整哪些內(nèi)容？（如增加故障排查的時間、提供更多編程案例）。附件：實訓評價表評價維度評分標準分值學生自評組員互評教師評分操作規(guī)范遵守安全規(guī)程（接線前斷電、不用手觸摸帶電端子）；接線正確（端子編號無誤）20程序編寫邏輯清晰（有互鎖功能）；指令正確（無語法錯誤）40調(diào)試效果電機能正常