“可編程控制原理”課程教學改革與探索

朱群峰，楊登翔（.西昌學院汽車與電子工程學院，四川 西昌 6503；.四川省電力公司 西昌電業局，四川 西昌 6503）

“可編程控制原理”課程教學改革與探索

朱群峰1，楊登翔2
（1.西昌學院汽車與電子工程學院，四川 西昌 615013；2.四川省電力公司 西昌電業局，四川 西昌 615013）

基于目前二本院校轉型應用型人才培養模式，以可編程控制原理課程教學改革為對象，針對目前PLC型號多樣，PLC技術使用領域廣泛，涉及的技術多樣化，結合西昌學院電氣工程及其自動化專業的培養目標和專業特點，探索可編程控制原理理論和實踐教學，采取“PLC理論基礎—實驗訓練—項目培訓—技能競賽”的遞進式教學模式，通過對本專業學生的培養，達到培養出理論知識夠用，動手能力強，能適應目前工業控制技術的高級技術性人才，符合二本院校應用性型人才培養轉型的發展的要求。

PLC；理論基礎；實驗訓練；項目培訓；技能競賽

0　引言

在目前本科院校應用型轉型的大環境下，以近年來西昌學院的電氣與電子類專業培養方案為指導思想，推進課程教學改革，以可編程控制原理課程教學改革為對象，探索以“PLC理論基礎—實驗訓練—項目培訓—技能競賽”的遞進式教學模式［1］。通過1年的實踐，取得了良好的教學效果。這種教學模式可以推廣到同類專業的實驗和實訓教學，符合本科院校應用型人才培養的發展要求。

1　可編程控制原理課程教學現狀

可編程控制原理是電氣類專業的一門重要的專業課程，同時也是一門實踐性很強的課程，學生的實踐能力和創新能力是衡量高等學校辦學的重要指標。傳統PLC教學主要存在以下問題：（1）PLC廠家多，不同廠家的產品無論是從硬件上，還是從軟件上都不兼容，給教學帶來難度；（2）因為PLC廠家多，產品型號多種多樣，教材無法把很多PLC的技術內容都包含，內容有限；（3）隨著相關技術的不斷發展和完善，PLC技術和其他技術需要融合運用；（4）實驗教學設備單一，實驗項目內容具體，實驗過程就是依照指導書完成了事。在這種情況下，傳統的教學模式不能滿足工業控制對人才培養的需求，單一的教學內容和形式不能適應技術日益更新的工業環境。學生在整個理論和實驗過程中被動地適應了實驗指導書的要求，只起到一個“裝配”實驗的作用，缺乏對學生能力的培養，創新更無從談起。隨著教育教學改革研究和實踐的深入，我們從教學內容、教學方法和教學形式上不斷探索和改革，進一步更新教育觀念、強化隊伍建設、整合教學內容、優化資源配置，通過一年的努力已取得初步成效。

2　基于可編程控制原理的教學改革內容

2.1PLC理論基礎

PLC的理論教學，首先對PLC的共同的結構和工作原理做簡單的介紹，這樣就可以選取一本常用的教材，不管是什么型號的PLC，大致的工作原理是差不多的。考慮到PLC廠家多，型號多，選取目前在國內外使用最多的三大廠家，可以先對一種型號的PLC的理論進行系統的教學，包括指令系統，基本程序設計、梯形圖經驗設計法、順序控制設計法和多種工作方式編程設計［2］。在引導學生學會對一種PLC設計掌握后，選用另外兩個廠家提供的產品說明書，主要從元件編號、指令格式和編程軟件應用方面介紹PLC的使用，方法和思路與教材教學內容類似。可以通過同樣的例題用不同的PLC設計，這樣技術上容易過渡。

2.2實驗實訓

采用模塊式教學，以一個個簡單功能的實現作為實驗內容，讓學生掌握PLC各種功能的實現，采用從簡單功能到復雜功能的實現［3］。具體實驗項目的主要內容如圖1所示，項目內容不必很多，但是要訓練學生熟練使用市場上運用廣泛的三菱、歐姆龍和西門子的三大廠家的PLC，同時可以對同樣的項目進行設計和調試，具備運用不同PLC產品的能力，學生通過三種PLC的實驗訓練，今后面對其他廠家和其他型號的PLC，具有自學能力，能運用好不同的PLC。具體內容包括邏輯實驗、定時計數器實驗、搶答器實驗、電機正反轉實驗、交通燈實驗和彩燈控制實驗［4］。每個實驗要實現的功能可以是多種多樣，也可以由學生自己來確定。總的來說，通過在實驗室內完成一系列的實驗項目，培養學生掌握PLC的基本指令的靈活運用、經驗設計法的設計和順序控制設計方法的掌握，同時還需要對一些功能指令進行練習，以提高學生優化設計水平。

圖1　可編程控制原理教學模式框圖

2.3項目培訓

通過理論教學和實驗教學，只讓學生掌握了PLC本身的一些設計知識，而現在的PLC技術早就不再是一門單一的技術，不管是從硬件上還是從軟件上，PLC都成為了工業控制的一個核心和橋梁，它是現場控制的核心，同時又是整個組態控制系統的一個小的組成部分［9］。為了讓學生能適應目前工業控制的潮流，僅僅掌握單臺的PLC控制設計已經不能滿足要求。因此，學校在近年來引入了一些和工業控制流行的技術實驗設備和器材，為PLC的項目培訓提供了有利條件［5］。該模塊培訓學生掌握組態王軟件、觸摸屏和變頻器的使用。這三個方面的技術，在工業控制現場無處不在，具體實施的時候，從易到難，我們可以將實驗訓練項目的內容通過這些技術來實現，譬如一個搶答器的功能實現，我們可以利用觸摸屏來做搶答按鈕，利用組態軟件來顯示搶答的界面［6］。又譬如，三相異步電動機的啟動、停止和調速可以通過PLC控制變頻器的工作來實現，而電機的運行過程又可以通過組態軟件或者觸摸屏來監控。通過一系列具體的項目訓練，培養學生掌握組態或觸摸屏控制下的PLC控制系統的開發和設計的一般過程，并提高學生綜合運用所學知識的能力和動手能力，在項目訓練的同時，老師不必一一教會學生如何做，可以為學生提供一些視頻教程，產品說明書，讓學生通過自己學習和查閱資料掌握組態軟件、觸摸屏和變頻器的使用，教師只在學生遇到問題的時候進行啟發式教育，這樣可以提高學生自習新知識和新技術的能力，以便工作后可以適應技術的不斷更新［7］。

2.4技能競賽

通過以上三個環節的教學后，學院可以組織一些相關的比賽，采取各種激勵措施，提高教師和學生的積極性。通過競賽，選拔出優秀學生，參加省級技能競賽，如果省級技能競賽取得成績，還可以參加國家級技能競賽，這對學生就業和提高教師教學水平都是很有好處的。

3　結語

經過一年的實踐，基于PLC技術，實施了以西門子S7-200為主，三菱FX2N系列和歐姆龍的C系列為輔，同時綜合了三菱和西門子的觸摸屏和變頻器，以及組態軟件的綜合教學培訓。通過“PLC理論基礎—實驗訓練—項目培訓—技能競賽”的遞進式教學模式的系統訓練，培養學生120余人，絕大部分學生具備了PLC系統設計的能力，能適應目前PLC應用技術的設計和維護［8］。這種教學模式可以推廣到同類專業的實驗和實訓教學，符合本科院校應用型人才培養的發展要求。

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［3］王宏偉，于立影.案例和啟發式教學在PLC教學改革中的應用［J］.遼寧高職學報，2010，12（2）:65-67.

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［6］葉紅芳.組態軟件MCGS在PLC教學改革中的應用［J］.科技資訊，2010（36）:145.

［7］劉星慧.淺談高職PLC教學改革的幾點建議［J］.大眾科技，2011（4）:169.

［8］王小祥.PLC教學改革措施分析［J］.2010（8）:33.

TeachingReformandExplorationoftheCourseof"ProgrammableControlPrinciple"

ZHU Qun-feng1，YANG Deng-xiang2
（1.School ofAutomotive and Electronic Engineering，Xichang College，Xichang，Sichuan 615013，China；
2.Xichang Electric Power Bureau，Sichuan Electric Power Company，Xichang，Sichuan 615013，China）

This paper studies how to perform theoretical and practical teaching of the course of Programmable Control Principle on the basis of the application-oriented talent training mode of the transforming second-tier universities and colleges，focusing on the current variety of the PLC，which is widely used，involving diverse technologies.Combining the training objectives and professional features of electrical engineering and automation in Xichang College，we have explored the theoretical and practical teaching of the course by adopting a progressive teaching mode of“PLC theoretical basis-experimental training-project training-skills competition"，aiming to cultivate highly-qualified technicians with sufficient theoretical knowledge and strong practical ability so they can easily adapt themselves to the present industrial control technology.This teaching mode having a certain promotional value can be applied by similar colleges as a reference as it is in line with the transformation and development of application-oriented talent training among the second-tier universities and colleges，.

PLC；theoretical basis；experimental training；project training；skills

TP273-4；G642.0

A

1673-1891（2016）02-0107-02

10.16104/j.issn.1673-1891.2016.02.030

2016-01-08

朱群峰（1974—），女，湖南雙峰人，本科，副教授，研究方向：PLC系統設計及維護。