可編程控制器實踐教學探討

劉文麗，謝志英

摘要：本文從可編程序控制器實踐教學存在的缺陷入手，探討了該課程的改革方法。以面向工作過程的教學改革理念為指導，從軟硬件兩方面入手綜合進行改革，全面培養了學生的實際工作能力。

關鍵詞：可編程控制器；實踐；實驗設備；工作；工藝流程

中圖分類號：G642.0？搖 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）10-0094-02

一、前言

可編程控制器（PLC）是一種以微處理器為基礎，綜合現代計算機技術、自動化技術和通信技術發展起來的通用的工業自動控制裝置。相對于集散控制系統及總線型控制系統，PLC系統的實驗設備投資較低，容易實現且應用廣泛，所以該課程已成為自動化及計算機控制技術等專業的核心課程。

二、目前PLC實踐教學存在的缺陷

目前很多學校PLC教學比較落后，問題集中反映在實踐教學環節上。PLC普遍的教育方法是理論和實踐相脫節，前期理論教學，后期綜合性實踐，教學效果較差。同時在其實踐教學中還存在如下缺陷：實驗設備可開發性不強，許多PLC實驗設備只提供給學生幾個象征性的接口，不能進行真正的設備選材、接線，軟硬件設計的綜合實踐；老師的實踐知識相對薄弱；缺乏與理論相配套的實踐教材，教材與其它知識的聯系及擴展不夠，是點對點的關系，而不是點到線再到面的擴張。

三、面向工作過程的教學改革

由于實踐環節存在的種種缺陷，學生在學習PLC時相對較為吃力，久而久之便喪失了學習的熱情和興趣。為了有效地提高PLC的教學質量，學而致用，我們經過多年的教學實踐和探索，對以往的實驗教學方法進行了改進和創新，取得了良好的教學效果。方法如下：

1.打破原有的固化實驗設備，減少投資，同時增強實驗設備的可開發性。從合作企業唐山鋼鐵集團有限公司收取淘汰的西門子S7-300PLC設備，同時采購一定數量的繼電器、小電機，彩燈、按鈕等外部設備，在原有計算機機房的基礎上形成實訓實驗室。讓學生在實踐中從零開始，掌握控制硬件與外部設備相配套的選型，然后系統設計（利用AutoCAD制圖），接線，硬件組態軟件編程，調試一系列順序完成，使學生具備完整的工程實現思路。

2.在教學中充分利用仿真軟件的作用。由于資金原因限制，不可能每個學生都有一套PLC基本設備來進行實踐操作，為了彌補此缺陷。可在計算機機房安裝模擬仿真軟件，對學生的軟件編程及調試環節進行重點培養。

3.增加上位機組態軟件教學。通過組態軟件和控制編程軟件及仿真軟件相配合，實現現場設備的動態仿真，很大地提高了學生的學習興趣，同時在各個工作任務實現的過程中，同學有了初步的成就感。

4.在教學過程中采用針對企業生產實際的面向過程的教學。針對PLC設計實際工作過程，首先讓學生認識PLC的基本結構及其構成、硬件特點，然后讓學生根據工藝流程及其生產環境選擇硬件設備，系統硬件設計（AUTOCAD設計圖紙，現場設備與PLC的接線及硬件調試等）。然后教師都要求學生利用指令及功能塊去完成一個生產控制，每個控制任務利用軟件仿真調試，然后再下載到硬件，模擬現場設備投入前的真實調試運行。在學習中，學生會遇到很多問題，可以通過閱讀教材解決，也可以同學間相互交流、討論，有的則需要教師加以點撥指導。在模擬企業生產實際的教學過程中要注意以下幾點：（1）以通俗形象的實例上好起始課。俗話說，良好的開端是成功的前提和基礎。教師應多獲取與本專業相關的資料，提高教學的藝術性和科學性。首先列舉PLC在工業、農業、交通運輸業及日常生活中廣泛應用的例子，如汽車生產流水線、數控機床、電梯控制、甚至是機器人的控制等等都有PLC的功勞，還有繁華城市的霓虹燈、交通燈，舒適小區里的人工噴泉等這些與大家日常生活息息相關的例子，使學生對這門課程有一個初步的了解，覺得它就在我們身邊，從而激發了學生學習興趣。（2）要注意結合教學內容，合理設計恰當工作。任務的設計要循序漸進，先由簡單的電機啟制動入手，進行系統認識、硬件選型、設計、接線，軟硬件調試，然后進入電機星角接啟制動、跑馬燈，燈塔之光，水箱液位等逐漸復雜的控制工作，使學生由淺入深并系統地掌握PLC控制的實現方法。（3）對學生完成的工作進行及時的討論和評價。當學生完成每項工作后，先讓學生相互分析所設計的程序，指出優點及缺陷。然后，挑選出幾個學生用不同方法設計的控制系統，對他們的設計項目進行展示，并由作者本人來說明程序設計的思路、各段程序的功能及如何實現生產控制要求。再由大家一起評論其優點，可進行質疑，或提出改進措施，還可展示自己的作品，學生往往會提出一大堆的問題和解決方案。最后，由教師總評，著重闡明可學習和借鑒之處，附帶點出需要完善的地方。這樣的分析與評價，既肯定了學生的成績，也指出了一些缺陷與有待改進的方面，在激發學生積極性與增強信心的同時，也讓學生懂得學無止境的道理，使學生的素質得到全面提升。（4）邀請企業現場技術人員進行案例講解。后期在學生對整體項目設計、調試、維護過程較為熟悉的基礎上，請企業技術人員到學校根據工廠應用實際經常出現的問題進行實例講解、案例教學，使學生對于PLC在工廠中的應用有更深更廣的認識。

5.考核。考核標準以就業崗位技能要求為基礎，貼近生產實際，進行工作結果考核。考試形式有答辯（口試）形式、現場實操測試、作品作業評審等多種方式。

四、效果

通過上述教學改革，采用模擬工作過程的教學及考核方式，讓學生實際接線、編程、仿真調試、現場調試，并對運行過程中所遇到的問題進行分析和改進，才能真正培養學生創新思維和綜合職業能力，真正實現學生畢業后在PLC技術應用領域“零距離上崗”的最終教學目標。

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作者簡介：劉文麗（1972.1-），女，遼寧省復縣人，碩士，高級工程師，研究方向：計算機控制技術。endprint