提高可編程序控制器課堂教學有效性之研究

摘要：可編程序控制器(簡稱PLC)在工業領域已得到廣泛的運用，具備PLC的綜合運用能力已成為電氣技術人員和工科學生的必然要求。如何提高PLC課堂教學有效性?培養學生PLC綜合運用能力，是一個非常值得研究的課題。

關鍵詞：PLC；提高；教學有效性

可編程序控制器(簡稱PLC)是一種專為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子系統。硬件是以微處理器為核心，融合了自動化技術、計算機技術、通信技術為一體的新型自動化控制裝置，軟件是采用面向生產、面向用戶的編程語言，通過數字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC是通過軟件實現控制過程，具有組裝維護方便、編程簡單、功能強、體積小、可靠性高、抗干擾能力強等特點，因此得到迅猛發展，在工業領域已得到廣泛的使用。了解PLC的工作原理，具備設計、調試、和維護PLC控制系統的能力，已經成為現代工業對電氣技術人員和工科學生的必然要求。

但是PLC這門學科理論性與實踐性都非常強!對于學生的學習，具有相當大的挑戰和考驗，針對學生在學習中出現的狀況，結合PLC學科特點與要求，提高PLC課堂教學的有效性，確保學生掌握扎實的PLC理論知識，具備PLC綜合運用能力，這是非常值得研究的課題。

一、做好PLC入門教學，激發學生的學習興趣

PLC這門學科理論性強、抽象，學生不易理解，難于入門，這幾乎是所有學習PLC初期時學生的共同感受，所以，做好人門教學是非常重要的。如果入門教學沒有做好，學生一開始就失去了學習興趣和熱情，就很難進入下一步的學習。入門教學一定要遵循簡單、直觀的原則。那么怎樣進行PLC入門教學呢?開始時，學生對PLC學科不了解，可以從網上搜索一些介紹PLC的背景資料，或者借助PLC仿真軟件，做一些PLC控制的自動化生產過程的視頻短片，幫助學生初步認識、了解PLC。例如，用PLC控制一個自動包裝橘子的生產過程，堆如大山的一堆橘子只需按下啟動按鈕，在傳送帶和傳感器的作用下一下子都用紙盒箱包裝得整整齊齊，一些零散的電子元件在PLC控制的自動化生產線瞬間變成一個完整的電路板。這些直觀的視頻教學，讓學生對這門學科有一個感性認識，認識到PLC功能的強大，產生學習的動力。同時，讓學生了解與我們的生活息息相關的一些PLC運用，如：一包面粉在PLC的控制下，按下啟動按鈕熱騰騰的面包就出爐了，讓學生覺得PLC離他們很近，有親近感，還可以在課堂上登人人才網，查看一些招聘電類的工作崗位，讓學生知道在就業市場上對PLC人才的需求情況(如：很多單位都提出“懂得PLC者優先考慮”)，以就業為導向讓學生明確學習目的和意義，促進學生更加自覺、主動地學習，并在學習中獲得樂趣與動力。

做好入門教學，激發學生的學生興趣，充分調動學生的積極性和學習熱情，讓學生進一步深入學習PLC是非常關鍵的。

二、學習PLC相關基礎課程以及掌握扎實的PLC基礎知識是學好PLC的基礎

1.學習PLC相關基礎課程

學習PLC，需要很多電類基礎課為依托、做基礎，才能夠快速、高效地理解和應用PLC。通常在學習PLC學科之前，要開設《電工基礎》《電子技術》《電力拖動控制線路與技能訓練》等相關學科。其中《電力拖動控制線路與技能訓練》學科和PLC的學習關系最為直接。電力拖動控制電路主要是繼電器開關量控制的邏輯控制方式，而PLC的邏輯控制則是在繼電器開關量控制的基礎上發展起來的，它們具有非常緊密的關系，特別是在PLC學習的入門階段，所以，學好相關的基礎課程，對于學生學習PLC是很重要的。例如，把電力拖動中的正反轉控制電路與PLC正反控制電路做比較，從自鎖，連鎖，熱機過載電器保護等方面都可以看出電力拖動控制電路和PLC控制電路是非常的相似。學生學習電力拖動中的三相交流異步電機的點動、連續、正反轉控制等基本電路，同時建立了開關量控制的基本概念，并在電力拖動控制線路的實訓中學習接線工藝，這為學生學習PLC控制器的外部接線奠定了良好的基礎。

2.掌握扎實的PLC基礎知識

(1)PLC的硬件組成

可編程控制器主要由中央處理單元(CPU)、存儲器(RAM、ROM)、輸入輸出單元(I/O)、電源和編程器等幾部分組成。

(2)PLC的軟件結構

在可編程控制器中，PLC的軟件分為兩大部分：

系統監控程序：用于控制可編程控制器本身的運行。主要由管理程序、用戶指令解釋程序和標準程序模塊，系統調用。

用戶程序：它是由可編程控制器的使用者編制的，用于控制被控裝置的運行。

(3)PLC的編程指令

PLC的編程指令有很多，大致可以分為程序流程指令、傳送與比較指令、算術與邏輯指令、循環與移位指令、高速處理指令、方便指令、外部I/O設備指令、浮點數運算指令、定位指令、時鐘運算指令、外圍設備指令、觸點比較指令等。對于每一個指令的應用和編程元件都進行深入、全面的了解，才可以避免在編程應用的生產過程中出錯。

可見，這些相關學科和PLC基礎知識的學習，對學生學習PLC起到了基礎性的作用。

三、借助多媒體虛擬、仿真技術，選擇恰當的教學方法，提高PLC課堂教學的質量和效率

1.充分利用PLC仿真軟件，提高PLC理論教學

PLC理論知識，抽象，難于理解，怎樣讓它變得直觀、形象，過程清晰?對于學生的學習意義重大。通過運用PLC仿真軟件，能夠實現傳統教學實現不了的情境、動畫、實驗等。以生動、形象、高效的仿真，激發學生的學習興趣，調動學生的學習積極性。仿真軟件的主要運用有：(1)在PLC教學中把一個個指令和編程元件直觀地展示。例如，一個上升沿指令，在觸電接通或斷開的時候有個脈沖輸出，可以通過軟件直觀展示動作變化；(2)借助PLC的仿真軟件模擬上課時的程序，模擬所控制的動作運行過程，檢驗設計的程序是否正確?可以實現理論和實踐相互印證；(3)通過仿真軟件模擬工業控制過程場景來設計控制程序。這樣使教學過程更加形象、直觀與逼真，有助于學生高效學習。

借助于知識面廣，信息量大，能夠快速而準確地呈現教學過程中所需的信息資料的多媒體仿真技術，幫助學生更好地理解與學習，大大地提高了課堂教學的質量與效率。

2.以案例教學法為主線開展PLC實訓教學，提高學生PIE綜合運用能力

在學生掌握了一定的PLC知識的基礎上，積極開展PLC實訓教學。開展PLC實訓教學應遵循先易后難、循序漸進的原則，先進行一些簡單的PLC控制過程的案例，在學生掌握一定的操作技能后，再進行一些綜合性、應用型的案例。例如：交通燈控制系統，電機的順序啟動、停止設計。

通過典型而實用的案例，引導學生分析、討論、設計程序，引發學生積極、自主地學習。在案例選擇上，應體現教學內容的重點和難點，同時注意案例覆蓋的知識面，具有典型性。透過案例分析，學生比較容易理解各指令特點，能夠比較深入、全面地學習整個程序設計流程。最后從PLC的流程圖、梯形圖、外部接線圖的繪制，程序調試等，嚴格按照設計一個機械設備或PLC控制的電氣設備項目的完整要求來開展PLC綜合實訓，讓學生系統地學習PLC在生產實踐中運用的全過程，提高學生PLC綜合運用能力。

總之，PLC是一門理論與實踐緊密聯系的學科，學好PLC必須多思考、多實踐，把理論知識和動手實踐緊密地結合起來。在不斷實訓、實踐中學習，在不斷學習中實踐、提高!

參考文獻：

[1]孫政順.PLC技術.高等教育出版社，2005-06-01.

[2]廖常.PLC基礎及應用(第2板).機械工業出版社，2007-06.

[3]常文平.電氣控制與PLC原理及應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，2006.

作者簡介：鄭光勝，出生于1972年，男，廈門人，教育碩士，講師，主要從事電子、電工基礎、維修電工的教學與研究工作。

(作者單位 廈門市集美職業技術學校)