可編程序控制器原理與應用實驗教學改革

【摘要】本文詳細分析了《可編程序控制器原理》實驗教學改革，闡述了如何在理論教學的基礎上，通過更新設備，改革管理方法來激發學生對本課程的學習興趣，提高學生的動手能力，激勵創新意識，與理論教學相互促進，提高學生的就業能力。

【關鍵詞】PLC 實驗教學 改革

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）02-0045-01

一、引言

隨著科學技術的進步，電氣控制技術與以往而言，也有了巨大的發展。《可編程序控制器原理與應用》這門課程，在介紹PLC工作原理及相關軟件的基礎上，重點要求掌握其實際應用。如何讓學生在課堂上充分完成理論與實踐的結合，如何更充分地提高學生對硬件的熟練程度，培養學生的綜合運用能力，成為實踐教學的關鍵。因此，應該以直觀的實踐為突破，推進該課程的教學改革。

二、《可編程序控制器原理與應用》實驗教學

可編程序控制器（Programmable Logic Controller，PLC），適應性強，可靠性高，抗干擾能力強，系統的設計、安裝、調試工作量少，維修工作量小，維修方便等特點。這使得PLC成為當今工業自動化控制的主要設備之一[1]。

《可編程序控制器原理》要求學生在了解控制器原理的基礎上，能夠了解相關的基本功能，能夠理解課程實際應用要求的知識模塊和工作內容，能夠掌握基本的工藝流程和技能技巧。傳統教學采用驗證式教學方式，以認識性教學為主。

三、《可編程序控制器原理與應用》實驗教學改革

1.實踐教學改革方案

實驗教學在要求學生掌握實務知識的基礎上，運用多種教學方式，建立健全實驗教學體系，開發開放綜合性及設計性實驗，激發學生的學習興趣，提高創新能力，進一步完善理論與實踐相結合的能力，培養學生認識問題和解決問題的能力，為學生走上工作崗位打下良好的基礎。

2.改革后的實踐教學內容及手段

與傳統的實踐教學不同，《可編程序控制器原理》作為一門操作性強的課程，我們將其實踐教學分成課內實驗和技能考核兩部分。

2.1課內實驗

課內實驗要求學生在掌握相關理論知識的基礎上，能夠完成基礎技能訓練。為了提高學生的學習積極性，實驗成績分為實踐課堂提問成績和實驗報告成績兩部分，實驗課成績計入本課程的總成績。基礎實驗主要考核學生對PLC硬件組成的認識，對梯形圖的閱讀與編寫能力，對實際工程的組件與維護能力。

2.2技能考核

由于課內實驗學時有限，在完成基礎實驗的基礎上，延續實踐教學，開設了相關的技能考核課程，要求學生在經過為期三周的實踐考核后，具備一定的職業崗位從業的素質，以達到合格的從業人才標準，完成從單純的理論性人才到真正的理論與實踐相結合的轉變。考核內容包括WINCC的使用，AD（PLC擴展模塊）模塊的使用，變頻器的使用，PLC相關的程序編寫，電機的維護與使用。

四、實驗設備的更新

針對《可編程序控制器原理》課程操作性、實踐性強的特點，我們改造、更新了實驗室的設備，為同學們學習提供了更加完善的平臺，同時也提高了實驗室的利用率。

更新后的實驗臺包括一套控制系統需要的最基本的模塊。實驗臺采用西門子公司的系列產品，包括一個7寸彩色西門子觸摸屏smart 700，一個西門子變頻器MICROMASTER 420，一個CPU224XP CPU模塊（CN 24V DC/DC/DC）， 一個EM235模擬量輸入/輸出模塊，被控對象為由三相異步電動機和直流發電機組成的電機控制系統。學生可以更加直觀的認識一套PLC系統的工作過程，通過對Wincc的組態，到對PLC程序的編寫，再到對被控對象的控制，真正實現對可編程序控制器的了解和掌握。例如，技能考核的一個內容就是要求學生利用已有系統完成對電動機的調速實驗，要求通過PLC控制，使電機轉速穩定在500r/min（指定轉速）。這里面培養學生對Wincc的組態能力，對相關程序的編寫能力，對模擬量的處理能力，對PID應用能力等專業知識，也通過系統的訓練，培養了學生系統調試的能力。

五、改革后的管理體系及評價方法

為了給學生創造更大的發展空間和機會，實驗室采用新的管理方法。撇棄了以往過多講解的教學方法，采取實驗內容下放，答疑為主，指導為輔的教學方法[4]，即：本次實驗結束后，布置下次實驗內容，要求學生做好課后準備，下次實驗開始時，老師不再講解原理及內容，由學生自行完成，老師負責對學生在實驗過程中提出的問題進行解答和解決。這樣，對學生而言，在自己學習過程中發現并解決的問題，肯定印象深刻，提高了學習效率，豐富了課堂內容；對老師而言，為了適應課堂教學改革，實驗教師必須積極參加課后相關課程的學習，接觸更多的工程實踐案例，提高自身的科研能力與學術水平。

與管理體系相配合，采取新的評價方法。為了激發學生的動手能力和創新能力，實驗成績劃分為考勤10%、實驗操作40%、實驗報告30%、課堂問答10%、心得體會10%。其中實驗操作部分包含了基礎實驗的操作熟練水平和提高性實驗的實現兩部分。通過模塊化的訓練，到最后完整的系統培訓，帶領學生完成從理論到實踐的跨越與結合。

六、教學成果驗證

自實驗室改革后，實驗室的利用率大大提高了，通過一段時間的教學使用，教學效果比較明顯。第一批學生經過技能考核后，有20多名同學通過了高級技師的考核，取得了從業資格證。

七、結論

通過對實驗教學的改革，不斷探索和完善實驗室的管理和建設，以提供給學生更好的學習氛圍和學習平臺為目標，突出亮點，形成優勢。實踐證明，新的設備加上新的管理方法，學生在動手能力和創新能力上都有了較大水平的提高，對可編程序控制器的學習熱情也被調動起來，好多同學主動要求報考參加勞動局組織的PLC程序設計師職業資格考試。本次改革，使學生在完成基本實驗的基礎上，以提高學生理論水平、實踐能力為目的，促進了學生理論知識的掌握和對控制系統的認知，充分體現了知行合一的學習目的。

參考文獻：

[1]王永華，現代電氣控制及PLC應用技術[M].北京航空航天大學出版社，2008年

[2]孟麗君，鄂曉宇，提高實驗教學質量的新途徑[J].遼寧教育研究，2006，65-66

[3]汪寧，《自動控制原理》實驗教學改革[J].高等教育研究，2010，74-76

[4]盤寧，黃桂標，把實驗室建設成為創新教育的重要基地[J].廣東工業大學學報（社會科學版），2007（7）

作者簡介：

劉建華（1982-），女，漢族，山西太原，中國礦業大學徐海學院，助教。