孙鹏涛 翟慧

摘 要：本文以调试太阳能自动跟踪系统为学习任务，通过任务书引导学生利用西门子LOGO！控制技术，实现预期的控制要求，从而达到抽象的知识具体化，解决学生对理论知识缺乏理解和应用的教学难点的目标。

关键词：西门子LOGO！ 太阳能自动跟踪 过程性调试 控制技术

控制技术课程是中等职业学校电气技术类专业开设的一门专业核心课程。控制技术课程大致包括西门子LOGO！（西门子工业控制计算机的扩展模块）控制技术、PLC（可编程序控制器）控制技术、变频器控制技术等内容。本文所讲的控制技术课程采用了西门子LOGO！控制技术，结合职业学校教学实际与生产岗位需求，從工程应用的角度出发，突出了知识的应用性和实践性;以企业典型案例作为素材，突出了技能培养，提高了教学的针对性。通过学习太阳能自动跟踪装置系统，学生能够掌握主机模块的检测及调试、软件和硬件的调试，并通过LOGO！控制器给出指令，实现对太阳方位的跟踪。

一、中职学生在控制技术方面实验能力现状

中职学校培养的是技能型人才，他们除了要掌握过硬的基础理论知识外，更重要的是要具备很强的实验能力。多年的教学实践证明，中职学生的实验能力较差，主要表现为：基本操作不规范、实验装配不熟练、实验过程中总结归纳能力不强、实验结果不重视、对理论知识理解能力较差等。

学生实验能力差的主要原因有：基础差、底子薄、实验态度不认真、不注意实验习惯和科学态度;学时压缩、实验课不能正常开足;调试过程不系统、记录表格不全面;实验中过程性考核不完善;实验枯燥、无法贴近实际案例。

二、实验装置总体介绍

建议让学生主动阅读工作页内容，并通过教学训练培养学生独立分析、思考、解决问题的能力。

一是根据情境导入，对任务实例进行分析，将发现的问题及理由填入表1中。

二是知识链接。该实验装置主要包括以下几个部分：光传感器模块、太阳能跟踪控制模块、LOGO！主机模块、LOGO！TD模块等。光传感器模块是利用光敏元件将光信号转换为电信号;太阳能自动跟踪控制模块主要实现太阳方位检测与转换;LOGO！主机模块包含LOGO！主板和LOGO！控制器两部分，LOGO！主板主要实现内外部信号的传送及运算，LOGO！控制器主要实现太阳能自动跟踪程序的控制（见图1、图2）。

三、西门子LOGO！太阳能自动跟踪实验装置的调试

学生不仅要学会怎么操作，还要懂得为什么这样操作。通过教学训练培养学生独立分析、查找、记录、解决问题的能力。

（一）LOGO！编程软件介绍

这里主要涉及“工作页5：模拟量放大器”。本次“模拟量放大器”实验，是基于LOGO！软件实现的。根据模拟量放大器的性能，转动AI1～ AI4使模拟量输出可调，最终达到V1～V4的输出电压连续可调。

先在LOGO！上编写功能块图。

一是开始编写电路程序，从输出开始编写，直至输入结束编写。

二是当程序编辑完成后，就可以在LOGO！上测试了。按下ESC键返回到LOGO！菜单模式，有一个START（启动），点击OK，就进入了程序运行阶段。

三是根据模拟量放大器的性能，转动AI1～ AI4，使AQ1模拟量输出可调，最终达到V1～V4的输出电压连续可调。

（二）太阳能自动跟踪装置自动运行编程操作

这里涉及“工作页6：装置自动运行编程操作”。

1.LOGO！显示屏的编程使用

硬件连接：如图1所示，先将LOGO！TD的12V电源线，连接电缆同LOGO！主机模块相应接口进行连接，然后再将LOGO！的编程电缆同电脑相连接，最后24V/2A直流电源同LOGO！主机模块相连接，并接通电源。

2.LOGO！控制太阳能自动跟踪装置运行编程操作（手动）

硬件连接：如图1所示，将主机模块用24针数据电缆相连接，然后再将LOGO！的编程电缆同电脑相连接，最后24V/2A直流电源同LOGO！主机模块相连接，并接通电源。

提醒：在LOGO！主机模块上将六个黑色的拨盘开关拨至“D”的位置，将I1～I8八个纽扣开关置于中间“零位”;太阳能自动跟踪装置如图2所示，将拨动开关1和拨动开关2拨向“右边”位置，同时将电机转速调节旋钮逆时针旋到底。

控制要求：当按下LOGO！TD上的“F1”按钮时，太阳能光电池板逆时针旋转。 当按下LOGO！TD上的“F2”按钮时，太阳能光电池板顺时针旋转。

在光电传感器的输出信号电压发生偏差时开通电压和关断电压，即输出信号电压5.02V， 开通电压和关断电压为0.2V。在LOGO！显示屏上显示输出信号电压5.02V，开通电压和关断电压为0.3V。

注意：请再次核对实物现象，并填写表格。

3.太阳能自动跟踪装置自动运行编程操作

硬件连接：与（手动编程操作）上文相同。

控制要求：在实验室内，当遮光罩罩住上面的光电传感器时，太阳能光电池板顺时针旋转。当遮光罩罩住下面的光电传感器时，太阳能光电池板逆时针旋转。当天气好、阳光充足时，学生可以在户外进行太阳能自动跟踪装置实验。

四、课程特色与亮点

一是系统性强。控制技术最大的特点在于应用，但是这一特点常常会在教学中被忽略。 所以要在西门子LOGO！教学中将硬件安装、电子板检测、软件编程及整机调试等知识和LOGO！理论知识进行密切的融合，最终设置一些具有实际意义的应用项目，使学生从中得到锻炼。

二是连贯性强。将涉及的每个知识点通过一个实际项目贯穿始终。例如在进行设计的过程中，学生应用了LOGO！编程进行仿真调试，不但能够画出电器接线图、接线、调试、运行，而且还能对其中遇到的问题进行分析、解决。

三是习惯渗透。为学生制定适合学情的工作页。工作页不仅可以帮助学生快速理解内容，还可以将理论知识和操作技能转换为书面成果，让学生养成良好的记录习惯。

四是角色转变。本次教学模式的另一个创新之处是教师的角色发生了转变，教师由传统的传授者成为学生的协助者、促进者，对整个教学过程进行设计和组织。所以，教师应引导教学过程，从可控课堂向自由课堂、构建学习转变， 并建立切实有效的过程性评价机制。

参考文献：

[1]杨清学，周江.基于西门子LOGO！的智能太阳能跟踪系统[J].电子技术与软件工程，2016（6）.

[2]杨晟.基于S7—200 PLC的太阳能电池自动跟踪实训系统[J].现代电子技术，2013（21）.

[3]王航宇.基于S7-200PLC在太阳能跟踪控制系统中的应用[J].电子设计工程，2012（20）.

[4]林青.过程性评价在高校教学管理评价中的践行[J].山东农业工程学院学报，2015（9）.

[5]万里瑞.太阳能电池自动跟踪系统的设计[J].机械工程与自动化，2008（3）.

（作者单位：孙鹏涛，上海信息技术学校

翟慧，上海电子信息职业技术学院）