如何在中職PLC 入門教學中按項目開展教學

賴永鎮

（江門市新會機電高級職業技術學校 廣東 江門 529100）

中職生基礎知識普遍比較欠缺， 缺乏學習的積極性和主動性，進取心不足，大部分學生處于被動學習的狀態。 為此，要想在上課時吸引學生的注意力，培養學生的動手能力，使學生掌握更多的專業知識，具備較強的實踐能力， 使學生畢業時能具備就業崗位所需的職業能力， 就必須改變只講理論沒有實踐 （或者脫離實際）的教學方法。要由淺入深，設計一個又一個的項目，一講一練（或邊講邊練），引導學生一步步地獲取知識。下面是筆者在中職PLC 入門教學中設計的一些項目，這些項目在實際教學中取得了非常好的教學效果。

項目1：電動機的點動控制改為PLC 控制

電動機的點動控制在工廠經常用到， 是最簡單的繼電器、接觸器控制電路。 它只用到了一個電機、一個接觸器和一個常開按鈕。在工廠中，我們沒有必要將這么簡單的電路改成PLC 控制。 我們是為了學習PLC 控制才在PLC 實驗室將其改成PLC 控制的。 將這個電路改成PLC 控制，學生可學會PLC 的硬件與按鈕、線圈、接觸器和電機的連接， 接觸到最簡單的梯形圖和最簡單的指令，使學生消除對PLC 的神秘感。 如圖1 所示。

圖1 三相電機的點動控制圖

項目2：電動機的自鎖正轉控制改為PLC 控制

電動機的自鎖正轉控制比電動機的點動控制在硬件上多了一個常閉按鈕、一個線圈的輔助觸點。

學生已經學會了將電動機的點動控制電路改成PLC 控制電路。 將電動機的自鎖正轉控制電路改成PLC 控制電路，硬件上只需要增加一個常閉按鈕，梯形圖上只需多并聯一個常開觸點、多串聯一個常閉觸點，指令比電動機的點動控制只增加了2 步，如圖2 所示。

圖2 三相電機的自鎖正轉圖

項目3：接觸器聯鎖的電動機正反轉控制改為PLC 控制

接觸器聯鎖控制的電動機正反轉線路，是工廠里用得最多、用途最廣泛的控制電路。 它用到了一個電機、兩個接觸器、一個常開按鈕和一個常閉按鈕。

學生已經學會了將電動機的自鎖正轉控制電路改成PLC 控制電路，將接觸器聯鎖控制的電動機正反轉線路改成PLC 控制電路，硬件上只需增加一個常開按鈕、一個接觸器，在輸出端各自串聯了常閉輔助觸點（用于硬件聯鎖）。 梯形圖類似于兩個電動機的自鎖正轉控制電路，各自串聯一個常閉觸點（用于軟件聯鎖），如下頁圖3 所示。

圖3 接觸器聯鎖的正反轉控制圖

項目4：兩個電機順序啟動、立即停止和兩個電機順序啟動、順序停止

學生在學會將一個電機的點動、電動機的自鎖正轉控制、 接觸器聯鎖控制的電動機正反轉線路改成PLC 控制之后，教師可適當地增加難度，將一個電機改為兩個電機，可以省去繼電器、接觸器控制電路。

筆者設計了下面兩個子項目（見下頁圖4）：（1）兩個電機順序啟動、立即停止：有兩個電機M1 和M2，控制要求如下： 按下啟動按鈕，M1 啟動并自鎖， 延時5秒之后，M2 啟動并自鎖。 按下停止按鈕，M1 和M2 立即停止；（2）兩個電機順序啟動、順序停止：有兩個電機M1 和M2，控制要求如下：按下啟動按鈕，M1 啟動并自鎖，延時5 秒之后，M2 啟動并自鎖。 按下停止按鈕，M2 立即停止，延時5 秒之后，M1 停止。

圖4 兩個電機的順序起動、立即停止圖

以上兩個題目看起來差別不大，PLC 控制接線圖是一樣的。 教師可以在黑板上先講解子項目1，并用指示燈來代替KM1 和KM2，在PLC 實驗室演示其效果。 然后提出問題：“如果電機停止時也要求順序停止，怎么辦呢？ ”教師接著在黑板上將子項目1 改成子項目2，讓學生思考并自行設計。學生會以為子項目2 也很容易，強烈的求知欲促使學生積極地進行子項目2 的設計， 結果大部分學生花了一定工夫后都沒有做出來， 最后在教師的指導下才做出來，反而激發了學生的學習興趣（見圖5）。

圖5 兩個電機的順序起動、順序停止圖

項目5：時間繼電器控制電動機自動Y—△降壓起動控制電路

時間繼電器控制電動機自動Y—△降壓起動控制電路，對中職學生來說，是比較復雜的控制電路。 它雖然只用到了一個電機，但這個電機要自動由Y 連接轉為△連接。 還有三個接觸器、一個時間繼電器、兩個常開按鈕和一個常閉按鈕。

學生已經學會了將接觸器聯鎖控制的電動機正反轉線路改成PLC 控制電路，將時間繼電器控制電動機自動Y—△降壓起動控制電路改成PLC 控制電路，硬件上只需要減少一個常開按鈕、 增加一個接觸器。梯形圖采用了主控與主控復位指令， 接觸到了定時器，如圖6 所示。

圖6 Y-△降壓啟停控制圖

項目6：三人搶答器1 和三人搶答器2

三人搶答器1：由甲、乙、丙三人組成一個搶答小組，每人前面有一個搶答按鈕、一盞指示燈，主持人持有一個主控開關， 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）答題的時間為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，如圖7 所示。

三人搶答器2：由甲、乙、丙三人組成一個搶答小組，每人前面有一個搶答按鈕、一盞指示燈，主持人持有一個主控開關。 設計要求如下：（1）在主持人閉合主控開關后，搶答開始，甲、乙、丙三人誰先按下自己面前的按鈕，誰前面的指示燈亮，另兩人再按無效；（2）答題的時間為8 秒，在最后3 秒時，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，如圖7 所示。

圖7 三人搶答器1 和三人搶答器2 接線圖及梯形圖

項目7：紅綠燈1 和紅綠燈2

紅綠燈是學生比較感興趣的項目，因為學生上學時會經常遇到紅綠燈。 但如果一個項目將東西和南北走向的紅綠燈都編出來，對中職生來說難度是大了一些。為了使學生容易理解，由淺入深。 筆者設計了如下頁圖8 所示的紅綠燈，指導學生編程，編程可以用定時器編，也可以用計數器編。

編好紅綠燈1 之后，筆者又增加了難度，設計了如圖9 所示的紅綠燈2。 學生學會紅綠燈1 設計的基礎上再思考紅綠燈2，學生的興趣比較高，效果比較好。

圖8 紅綠燈1 時間規則示意圖

圖9 紅綠燈2 時間規則示意圖

項目8：抽獎機

由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。

教學中， 筆者獨創了這個抽獎機的設計課題，學生對此非常感興趣，演示的效果也非常好。 教師可先演示這個程序的效果， 然后要求學生去設計程序，提示和指導學生完成程序設計。 教師也可以買幾本筆記本或其他學習用品作為獎品，在快下課時，舉行一次抽獎活動。 讓學生輪流去按啟動和停止按鈕，對指示燈停在有獎位置的學生給予獎勵，這樣可以活躍課堂氣氛。 學生對PLC 編程也會產生更濃厚的興趣，在輕松、愉快的氣氛中學到了知識。

項目9：全自動洗衣機的PLC 控制

全自動洗衣機是筆者在PLC 入門中設計的最難的一個項目。 控制要求如下：在主控允許的情況下，按下啟動按鈕，洗衣機開始進水，進水到“高水位”后，洗衣機正轉5 秒停1 秒，再反轉5 秒停1 秒，洗滌時間共120 秒。 然后開始排水，排水到“低水位”結束，按“手動排水”能直接排水，接下來脫水30 秒，最后蜂鳴器響15 秒。 要求畫出接線圖、梯形圖，上機運行，用指示燈來代替進水、排水的電磁閥，用指示燈來代替電機正轉、反轉的繼電器，在PLC 實驗室演示效果。

學生接到這個題目之前，已經學會了將正反轉電機控制電路改成PLC 控制， 將時間繼電器控制電機Y—△降壓起動改成PLC 控制，接到這個題目后，都躍躍欲試進行編程，但是這道題的確很復雜。 這時，需要提示學生，可將全自動洗衣機分解成幾個小項目。

（一）洗衣機1 的控制要求

在主控允許的情況下，按下啟動按鈕，洗衣機開始進水，進水到“高水位”后，洗衣機正轉5 秒停1 秒，再反轉5 秒停1 秒。 然后開始排水，排水到“低水位”結束，按“手動排水”能直接排水。 要求畫出接線圖、梯形圖，上機運行，效果正確（見圖10）。

圖10 PLC 控制——洗衣機1 接線圖和梯形圖

洗衣機1 的控制要求比較簡單，只是在電機的正反轉的基礎上增加了進水、排水功能。 梯形圖上我們用到了主控指令、輔助繼電器和定時器。 因為學生已經學會了繼電器、接觸器聯鎖的電動機正反轉控制如何改成PLC 控制，所以洗衣機1 容易學會。

（二）洗衣機2 的控制要求

在主控允許的情況下，按下啟動按鈕，洗衣機開始進水，進水到“高水位”后，洗衣機洗滌3 次，每次洗滌為正轉5 秒停1 秒，再反轉5 秒停1 秒。然后開始排水，排水到“低水位”結束，按“手動排水”能直接排水。 要求畫出接線圖、梯形圖，上機運行，效果正確（見圖11）。

圖11 PLC 控制——洗衣機2 接線圖和梯形圖

洗衣機2 比洗衣機1 增加了一點難度，因為洗衣機1 洗滌1 次，洗衣機2 洗滌3 次。 洗滌1 次只需要12 秒，洗滌3 次就需要36 秒，用定時器設置36 秒并讓程序自動循環就可以了。

（三）全自動洗衣機

在洗衣機2 的基礎上，再增加一些功能，就可以變成全自動洗衣機（見圖12）。

通過這些項目，學生將《電力拖動》課程中學到的控制電路與PLC 控制由淺入深地結合起來。 由于這些繼電器、接觸器控制電路，學生在電力拖動實驗室都動手做過，所以印象較深。 將它們改成PLC 控制，學生就比較容易理解。 洗衣機的控制，學生在日常生活中經常接觸到，比較熟悉。 學生在PLC 實驗室，一個項目接著一個項目進行實操練習，有些項目，如紅綠燈、洗衣機等，也可以用仿真板進行實操。 教師巡查進行個別輔導，學生之間也由先進幫后進。 每一個項目完成之后，教師對學生的完成情況進行小結，表揚先進，激勵后進，學生對PLC 控制的興趣越來越濃厚，學得比較快的學生會自覺地鉆研書本上較難的題目。 這樣，為學生畢業后進入工廠進一步學習PLC 控制電路打下了堅實的基礎。

圖12 全自動洗衣程序圖和接線圖

[1]尚艷華.電力拖動（第2 版）[M]北京：電子工業出版社，1999：50-59.

[2]高勤.電器及PLC 控制技術[M].北京：高等教育出版社，2002：21-24.

[3]李乃夫.可編程控制器[M]北京：中國輕工業出版社，1998：192-193.