如何在中職ＰＬＣ教學中構思設計課題

摘要：大部分中職學生的學習基礎較差，在PLC教學中，教師構思一些難易適中、容易在PLC實驗室試驗、并有一定效果的課題來指導學生設計，對于激發學生的學習興趣和提高學生的PLC程序設計能力具有非常重要的作用。

關鍵詞：中職；PLC教學；PLC課題；設計能力

PLC的概念

PLC（Programmable Logic Controller,可編程控制器）是繼電接觸控制技術、計算機技術、微電子技術相結合的

產物，具備邏輯控制、定時、計數等功能，它取代了繼電接觸控制系統。

PLC采用直觀的類似繼電接觸控制電路圖的梯形圖語言，采用計算機順序執行存儲程序的原理，并采用了微電子設計和制造技術，是繼電接觸控制技術與計算機技術、微電子技術相結合的產物，即工業專用計算機。它既有計算機控制系統的特點（控制功能由軟件實現），又具有繼電器控制系統的優良抗電噪能力（適應工業控制的各種惡劣工作環境）。PLC還具有很強的聯網能力和高可靠性，不僅可以單機使用，而且可以與計算機結合組成集散式控制系統，是現代工業控制的基礎部件，是工廠自動化的支柱之一。因此，大部分中等職業學校和技工學校的電工、電子、機電、制冷等專業都開設了《可編程控制技術》課程。

現在大部分中等職業學校和技工學校的教學都采用中國勞動社會保障出版社出版的教材《可編程控制技術》（以下簡稱教材）。但是，由于教材中的例題和習題不夠豐富，有的例題和習題也難以在PLC實驗室進行試驗。因此，如果教師完全按照教材來授課，教學難度很大。如果教師要求設計的課題過于簡單，學生就沒有興趣，相反，如果教師要求設計的課題過于復雜，難度過高，又會打擊學生的學習積極性，使學生畏難而不愿意學習設計。因此，教師應構思一些難易適中的容易在PLC實驗室試驗效果的課題來指導學生設計，這樣對于激發學生對PLC的學習興趣，提高學生PLC程序的設計能力，具有非常重要的作用。

如何設計PLC課題

PLC課題設計的主要步驟（1）分配輸入輸出設備，即確定哪些外圍設備是輸送信號到PLC的，哪些外圍設備是接受PLC輸出信號的；（2）畫出PLC與輸入信號、輸出信號相對應的I/O接線圖；（3）確定控制系統必須完成的動作及完成這些動作的順序，設計PLC程序，畫出梯形圖；（4）在計算機上用專用軟件畫出PLC的梯形圖，并將梯形圖轉換成指令，再傳送到PLC；（5）運行PLC，觀察效果，對程序進行調試。在學校的PLC實驗室里，大部分PLC課題的程序是用指示燈來驗證其效果的，利用指示燈可以設計出很多實用的程序。

設計課題實例下面我們來分析一些例子。

1．兩個電機順序啟動、立即停止和兩個電機順序啟動、順序停止

課題1—1為兩個電機順序啟動、立即停止。有兩個電機KM1和KM2，控制要求如下：按下啟動按鈕，KM1啟動并自鎖，延時5秒之后，KM2啟動并自鎖；按下停止按鈕，KM1和KM2立即停止。

課題1—2為兩個電機順序啟動、順序停止。有兩個電機KM1和KM2，控制要求如下：按下啟動按鈕，KM1啟動并自鎖，延時5秒之后，KM2啟動并自鎖；按下停止按鈕，KM2立即停止，延時5秒之后，KM1停止。

這兩個課題，從題目上看，差別不大，兩個課題的I/O接線圖是一樣的。教師可以在黑板上先講解課題1—1，并用指示燈來代替KM1和KM2，在PLC實驗室演示其效果。然后，教師將課題1—1改成課題1—2，并提出問題：“如果電機停止時也要求順序停止，怎么辦？”布置學生自行設計。有了課題1—1的例子，學生以為課題1—2也很容易，強烈的求知欲促使學生積極地進行課題1—2的設計。在教師指導下，學生花了一定的功夫才設計出來，盡管花了時間，但卻激發了學生的學習興趣。

2．三人搶答器（一）和三人搶答器（二）

2—1為三人搶答器（一）：由甲、乙、丙三個人組成一個搶答小組，每個人前面有一個搶答按鈕、一盞指示燈，主持人前面有一個主控開關、一盞警告指示燈。設計要求如下：（1）在主持人閉合主控開關后，搶答開始，甲、乙、丙三個人誰先按下自己前面的按鈕，誰前面的指示燈亮，另兩個人再按無效。（2）答題時間為8秒，在后3秒主持人前面的警告指示燈閃3次（每次1秒），然后指示燈和警告燈均熄滅，可以重新開始搶答。

2—2為三人搶答器（二）：由甲、乙、丙三個人組成一個搶答小組，每個人前面有一個搶答按鈕、一盞指示燈，主持人前面有一個主控開關。設計要求如下：（1）在主持人閉合主控開關后，搶答開始，甲、乙、丙三個人誰先按下自己前面的按鈕，誰前面的指示燈亮，另兩個人再按無效。（2）答題時間為8秒，在后3秒，已經亮的指示燈閃3次（每次1秒），然后熄滅，可以重新開始搶答。

在PLC教學實踐中，筆者發現學生對搶答器是非常感興趣的，因為學生經常在電視上看到搶答的場面。但是教材中提供的搶答器是6人搶答器，對中職學生來說難度稍大。課題2—1和課題2—2，從題目上看，只有很小的差別；從設備上看，課題2—2比課題2—1省去了一盞指示燈，增加了一點難度。教師在教學中，可提出課題2—1，先讓學生思考一段時間，再指導學生設計，并試驗出效果。然后，教師將課題2—1改成課題2—2，并提出問題：“我們可不可以省去主持人前面的那盞燈，讓每個回答問題的人前面的那盞燈在最后3秒也閃3次呢？”，學生因為經過了課題2—1的設計，又看到了效果，他們會認為課題2—2也差不多，強烈的求知欲使他們積極進行課題2—2的設計，結果還是花了很多的功夫才設計出來。在設計過程中，學生的學習興趣被激發起來，學生的設計能力也得到提高。

3．紅綠燈（一）和紅綠燈（二）

下圖是教材中提供的習題。原題目如下：利用MC、MCR指令設計交通燈白天與夜間的控制程序。控制要求：白天按圖3時序工作，夜間所有路口黃燈每秒閃一次。

筆者認為，這樣的題目對中職學生來說難度偏大。筆者將這個題目拆分成紅綠燈（一）和紅綠燈（二）。紅綠燈（一）是東西走向，即是三盞燈的控制。紅綠燈（二）是東西走向和南北走向，但不包括夜間控制。在學生學會紅綠燈（一）設計的基礎上，再思考紅綠燈（二），學生的興趣比較高，教學效果比較好。

4．抽獎機

有8盞指示燈組成的抽獎機，按下啟動按鈕，8盞指示燈每隔0.01秒輪流閃動，按下停止（抽獎）按鈕，只有一盞指示燈亮（可以先規定停在某盞燈有獎），重新按一下啟動按鈕后，8盞燈又重新閃動。

在教學中，筆者獨創了這個抽獎機的設計課題，對這個課題學生非常感興趣，演示效果也非常好。在教學中，教師可先演示這個程序的效果，然后要求學生去設計程序，學生如果設計時出現問題，教師可以再給一點提示和指導。如果教師買幾本筆記本或其他學習用品作為獎品，在上課快結束時，突然舉行抽獎活動，讓學生輪流去按啟動和停止按鈕，指示燈如果停在有獎位置時，學生將獲得獎勵筆記本1本，此時學生對PLC編程有了更濃厚的興趣，整個課堂氣氛都活躍起來了，學生在輕松、愉快的氣氛中學到了知識。

還有一些課題，如廣告燈、洗衣機的拆裝等等。總之，基于中職學生學習基礎差、喜歡直觀教學的特點，教師構思一些難易適中的PLC設計課題，對學生學好PLC這門課有很大的幫助。

參考文獻：

[1]肖明耀.可編程序控制技術[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2004.

[2]高勤.電器及PLC控制技術[M].北京：高等教育出版社，2002.

[3]李乃夫.可編程控制器原理·應用·實驗[M].北京：中國輕工業出版社，1998.

作者簡介：

賴永鎮（1965—），江西龍南人，廣東省新會機電高級技術學校助理講師、助理電氣工程師，研究方向為電工與電子。