《PLC器件及應(yīng)用》課教學(xué)探索

摘要：通過(guò)對(duì)《PLC器件及應(yīng)用》專(zhuān)業(yè)課實(shí)踐教學(xué)歷程的闡述，分析其在教學(xué)實(shí)踐中存在的問(wèn)題及實(shí)際教學(xué)效果，并進(jìn)一步從其工程實(shí)踐性、教學(xué)專(zhuān)業(yè)性、教材選擇及加強(qiáng)實(shí)踐等四個(gè)方面引出對(duì)其教學(xué)具有實(shí)際針對(duì)性的四點(diǎn)探索思考。

關(guān)鍵詞：PLC器件；CPT；教學(xué)實(shí)踐；CXP

中圖分類(lèi)號(hào)：G64？搖 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）37-0208-02

一、引言

PLC（可編程控制器）作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，在工業(yè)控制領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從無(wú)到有，從接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍；在功能上實(shí)現(xiàn)了由弱到強(qiáng)，由邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步；在應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從小到大，從單體設(shè)備簡(jiǎn)單控制到勝任運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制及集散控制等各種任務(wù)的跨越。目前，PLC成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在世界各地發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。這不僅體現(xiàn)在其應(yīng)用普及方面，也體現(xiàn)在其新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度上，更體現(xiàn)在對(duì)相關(guān)技術(shù)人才的大量需求上。

在就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的今天，掌握PLC應(yīng)用技術(shù)是從事工業(yè)控制研發(fā)技術(shù)人員必須擁有的一門(mén)專(zhuān)業(yè)技術(shù)。但是，目前對(duì)PLC技術(shù)的教育還很落后，許多相關(guān)專(zhuān)業(yè)的高校畢業(yè)生對(duì)此知之甚少，許多學(xué)生到工作崗位后不得不進(jìn)一步補(bǔ)充這方面的知識(shí)。計(jì)算機(jī)技術(shù)是與PLC技術(shù)緊密相關(guān)的，因此，對(duì)于計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的本科畢業(yè)生，使其具備一定的PLC基本知識(shí)，并能完成一些簡(jiǎn)單的實(shí)際工程，這一方面可以完善學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，拓展學(xué)生的思維方式，提高學(xué)生的就業(yè)素質(zhì)，從而有利于學(xué)生更加順利的走向社會(huì)、服務(wù)于社會(huì)；另一方面，有利于拓寬學(xué)生的就業(yè)渠道，使學(xué)生更易于為相關(guān)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域所接納。

基于此，計(jì)算機(jī)學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系對(duì)本系專(zhuān)業(yè)做了富有前瞻性的調(diào)整，在計(jì)算機(jī)技術(shù)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)上設(shè)立了新的專(zhuān)業(yè)方向——計(jì)算機(jī)控制，其中《PLC器件及應(yīng)用》課是該專(zhuān)業(yè)方向的核心課程之一。

二、《PLC器件及應(yīng)用》課的教學(xué)實(shí)踐

《PLC器件及應(yīng)用》課作為計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)控制方向的核心課程之一，對(duì)于它的教學(xué)，其工程實(shí)踐性要求是很高的。

1.教學(xué)實(shí)踐一。考慮到《PLC器件及應(yīng)用》課程的工程實(shí)踐性，最初采用工程實(shí)用性較強(qiáng)的教材《PLC應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)與實(shí)踐》，且只安排了48課時(shí)理論教學(xué)。《PLC應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)與實(shí)踐》是一本實(shí)用性教材，它以西門(mén)子公司的S7-200系列，OMRON公司的CQM1系列，三菱公司的FX2N系列和華光公司的SU-6B系列PLC為例，首先，把PLC分為硬件和軟件兩部分分別進(jìn)行介紹，然后綜合起來(lái)介紹整體的控制系統(tǒng)，最后遵循從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的順序安排許多PLC在不同行業(yè)中的具體的工程實(shí)例以引導(dǎo)學(xué)生從理論到工程實(shí)踐的轉(zhuǎn)換。通過(guò)實(shí)踐教學(xué)發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題：首先，對(duì)于《PLC器件及應(yīng)用》這樣一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，僅采用傳統(tǒng)的純粹以課堂講授為主的教學(xué)方法是不恰當(dāng)?shù)模m然選用了工程實(shí)用性較強(qiáng)的《PLC應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)與實(shí)踐》這本書(shū)作為該課程的教材。其次，教材選擇有問(wèn)題。《PLC應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)與實(shí)踐》的確是一本工程實(shí)用性很強(qiáng)的教材，但要通過(guò)選用它作教材以填補(bǔ)該課程教學(xué)的實(shí)踐性要求是不合適的。該書(shū)不適于做教材，做輔導(dǎo)參考書(shū)應(yīng)該是比較好的選擇。第三，課時(shí)安排有問(wèn)題。只安排理論課而沒(méi)有安排實(shí)驗(yàn)課使這門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程失去了實(shí)踐的意義。以上問(wèn)題的存在，使得實(shí)際教學(xué)效果并不象預(yù)設(shè)的那樣理想。學(xué)生最終反應(yīng)只是知道有PLC器件，問(wèn)到具體知識(shí)時(shí)就顯得有些愣懂，不知所措。

2.教學(xué)實(shí)踐二。為提高PLC教學(xué)效果，學(xué)院專(zhuān)門(mén)建立了PLC實(shí)驗(yàn)室。PLC實(shí)驗(yàn)室中安排有20臺(tái)套OMRON公司的CPM2A系列PLC實(shí)驗(yàn)箱。為加強(qiáng)《PLC器件及應(yīng)用》課的實(shí)踐性，為克服以前教學(xué)中的問(wèn)題，在教學(xué)中，給該課程安排了24課時(shí)的理論課教學(xué)，8課時(shí)的理論實(shí)驗(yàn)課以及32課時(shí)的PLC獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課，并通過(guò)調(diào)研將教材改換為由江秀漢、湯楠等編寫(xiě)，西安電子科技大學(xué)出版社出版的《可編程序控制器原理及應(yīng)用》（第二版）。這種設(shè)計(jì)安排經(jīng)實(shí)踐教學(xué)，證明是很有效的。由西安電子科技大學(xué)出版社出版的《可編程序控制器原理及應(yīng)用》是以日本OMRON公司的新型PLC CPM2A系列為主線，系統(tǒng)的介紹了可編程序控制的基本原理，指令系統(tǒng)，PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，介紹了CPT，CX-Programmer等計(jì)算機(jī)輔助編程的應(yīng)用。最后對(duì)國(guó)內(nèi)外常用的PLC器件作了簡(jiǎn)單介紹。由于該教材所講PLC系列和PLC實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)箱中所用的PLC系列相關(guān)性很強(qiáng)，這就為整個(gè)教學(xué)內(nèi)容的安排創(chuàng)造了良好的前提條件。首先，由于理論課僅安排24課時(shí)，而教材中涉及的相關(guān)內(nèi)容又較多，因此理論課講解就應(yīng)該有所側(cè)重，比如在講解第四章（指令系統(tǒng)）時(shí)，就點(diǎn)到為止，而不應(yīng)象講匯編語(yǔ)言指令那樣細(xì)講。另外，對(duì)于第五章（編程監(jiān)控設(shè)備及其應(yīng)用），這章主要與上位機(jī)輔助編程環(huán)境（如CPT，CX-Programmer等）相關(guān)，不講解該章。這樣一來(lái)就省出許多課時(shí)用于其他章節(jié)的講解。其次，對(duì)于8課時(shí)的理論實(shí)驗(yàn)課，結(jié)合上位機(jī)輔助編程環(huán)境CPT，結(jié)合PLC實(shí)驗(yàn)箱僅用2課時(shí)完成對(duì)教材第五章（編程監(jiān)控設(shè)備及其應(yīng)用）的教學(xué)。另外6個(gè)實(shí)驗(yàn)課時(shí)，結(jié)合教材第四章（指令系統(tǒng)）安排一些訓(xùn)練題目，學(xué)生通過(guò)這些題目的實(shí)踐訓(xùn)練達(dá)到對(duì)PLC指令系統(tǒng)及上位機(jī)輔助編程環(huán)境CPT的熟悉掌握，并對(duì)梯形圖編程及助記符編程有切身的理解。最后是32課時(shí)的PLC獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課。PLC獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課，采用實(shí)驗(yàn)箱配套的上位機(jī)輔助編程環(huán)境CX-Programmer 4.0版，主要完成了實(shí)驗(yàn)箱上設(shè)計(jì)的6個(gè)工程實(shí)驗(yàn)。首先安排了8個(gè)課時(shí)讓學(xué)生結(jié)合已熟悉的編程環(huán)境，通過(guò)題目“搶答器的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)”的完成達(dá)到對(duì)實(shí)驗(yàn)箱上的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)箱的連線操作以及編程環(huán)境CX-Programmer的熟悉掌握，達(dá)到對(duì)實(shí)驗(yàn)軟硬件環(huán)境有了切身的感受和理解，為完成后續(xù)實(shí)驗(yàn)樹(shù)立了自信心。事實(shí)上，后面實(shí)驗(yàn)學(xué)生表現(xiàn)熱情﹑認(rèn)真。完成實(shí)驗(yàn)后，許多學(xué)生感覺(jué)很有成就感。

三、《PLC器件及應(yīng)用》課的教學(xué)探索思考

1.課程的工程實(shí)踐性必須落到實(shí)處。《PLC器件及應(yīng)用》是工程實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，因此在教學(xué)安排上應(yīng)該偏重于工程實(shí)踐訓(xùn)練。目前，除了已經(jīng)購(gòu)買(mǎi)的20套實(shí)驗(yàn)箱，由幾位相關(guān)教師開(kāi)發(fā)了10套實(shí)驗(yàn)箱以補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，結(jié)合8課時(shí)實(shí)驗(yàn)及32課時(shí)的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課是能夠滿足該課程的實(shí)踐性要求的。

2.明確教授對(duì)象是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的本科生。《PLC器件及應(yīng)用》課程是針對(duì)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的本科學(xué)生開(kāi)設(shè)的，因此講授課程中一定要考慮其與計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的相關(guān)性，既要考慮教學(xué)對(duì)象已有的與PLC器件相關(guān)的計(jì)算機(jī)知識(shí)，也應(yīng)考慮教學(xué)對(duì)象后來(lái)要學(xué)的相關(guān)知識(shí)，從而使得學(xué)生既達(dá)到對(duì)PLC學(xué)習(xí)的目的，又使得該課程的教學(xué)具有承前啟后的效果。《PLC器件及應(yīng)用》課是面向計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)本科大三開(kāi)設(shè)的，《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課與其同時(shí)開(kāi)設(shè)，而《微機(jī)原理》課剛開(kāi)過(guò)。由于PLC器件是建立在單片機(jī)之上的一種產(chǎn)品，很多PLC器件內(nèi)部就使用了單片機(jī)，因此，在教學(xué)中，引入單片機(jī)的相關(guān)內(nèi)容，引入微處理器、單片機(jī)與PLC器件的比較內(nèi)容，強(qiáng)化說(shuō)明PLC的應(yīng)用領(lǐng)域及其在工業(yè)自動(dòng)化控制中的重要應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)PLC器件的興趣及主觀積極性。

3.教材的選用上要結(jié)合計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)。選用西安電子科技大學(xué)出版社出版的《可編程序控制器原理及應(yīng)用》（第二版）作教材，雖然該書(shū)不是專(zhuān)門(mén)針對(duì)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)編寫(xiě)的，但在該書(shū)的第一章（概述）中很好的把PLC器件與繼電器控制，微型計(jì)算機(jī)，單片機(jī)以及集散系統(tǒng)進(jìn)行了比較說(shuō)明，因此上課時(shí)只要再做適當(dāng)?shù)脑鰷p調(diào)整可以基本達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。當(dāng)然，隨著后面教學(xué)的深入，可考慮自己編寫(xiě)教材。

4.進(jìn)一步加強(qiáng)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課。對(duì)PLC器件的學(xué)習(xí)必須上升至獨(dú)立完成一個(gè)控制系統(tǒng)，而對(duì)于控制系統(tǒng)就不僅要掌握一定的編程技術(shù)，還需要知道如何針對(duì)實(shí)際應(yīng)用選擇合適的PLC器件型號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行資源配置。目前，已在原有實(shí)驗(yàn)箱的6個(gè)配套實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，也開(kāi)發(fā)了一些新的實(shí)驗(yàn)題目，并在實(shí)驗(yàn)中引入組態(tài)軟件，從而進(jìn)一步豐富了獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容。后面還要結(jié)合實(shí)驗(yàn)箱努力開(kāi)發(fā)設(shè)置一些相關(guān)的課程設(shè)計(jì)，從而讓學(xué)生在系統(tǒng)級(jí)上掌握PLC器件。

四、結(jié)語(yǔ)

《PLC器件及應(yīng)用》課屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科下的二級(jí)學(xué)科計(jì)算機(jī)控制技術(shù)方向的一門(mén)重要課程，對(duì)該課程的教學(xué)目前仍處于探索階段，隨著今后教學(xué)實(shí)踐的不斷深入，還是應(yīng)該在該課程的實(shí)踐性上下功夫，比如實(shí)驗(yàn)設(shè)備的及時(shí)更新，整個(gè)課程課時(shí)的進(jìn)一步優(yōu)化，合理的安排相關(guān)課程的教學(xué)層次等。

參考文獻(xiàn)：

[1]求是科技.PLC應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)與工程實(shí)踐[M].北京：人民郵電出版社，2007.

[2]楊公源，等.可編程控制器PLC原理與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

[3]江秀漢，等.可編程序控制器原理及應(yīng)用[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2003.

[4]周美蘭，等.PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì)[M].北京：科學(xué)出版社，2003.