中職《PLC技術應用》課程教學中的“一題多解”

文/清遠工貿職業技術學校 朱海玲 余 武

PLC(Programmable logic Controller)是可編程控制器的簡稱，是以微處理器為核心，把自動化技術、計算機技術、通訊技術融為一體的新型工業控制裝置，被廣泛應用于機電、鐵路、航空、電力、機械、醫療等工業企業，與機器人、CAD/CAM一起成為現代工業生產自動化的三大支柱。PLC技術在工業領域的廣泛應用使其成為了中職機電類、電氣類等專業的核心課程。

筆者在PLC教學中以燈光閃爍控制這一典型工作任務為主線，以學生為中心，設計合理的教學環節，運用靈活的教學方法和教學手段，考核中使用過程性多元化評價。“一題多解”貫穿項目教學始終，保證學生專業素養的培養和專業技能質量的提高。

一、課程教學內容的“一題多解”

(一)典型工作任務分析

燈光閃爍PLC控制系統的控制要求：一燈光系統有三組燈，啟動后A組先工作5s后停止，BC組同時開始工作，5s后B組停止，再過5sC組停止，而A、B組又工作，再過2sC組也工作。C組持續工作5s后全部停止，再過3sA組又開始并重復前面的過程。任何時候按下停止按鈕，三組燈均熄滅。

根據系統要求，按下啟動按鈕，三組燈光的工作過程如圖1所示。

圖1 燈光控制典型工作任務分析

(二)PLC程序設計

1.燈光閃爍PLC控制系統的輸入輸出分配

分析任務控制要求，需要一個啟動按鈕SB1(X1)，一個停止按鈕SB2(X2)作為輸入信號，A、B、C三組燈光可由繼電器KA1(Y0)、KA2(Y1)、KA3(Y2)控制，屬于輸出信號，因此PLC的輸入端有2個信號，輸出端有3個信號。X1作為啟動按鈕SB1輸入端。

2.控制系統程序設計

PLC程序設計常見的編程方法有梯形圖(普通指令)、步進順控、時序控制及功能指令等。通過分析，本工作任務采用三種梯形圖(普通指令)、步進順控、功能指令程序編寫方法。

方法一：梯形圖(普通指令)

根據圖1工作任務分析，一個循環周期分為6個時間段，在梯形圖設計中可使用六個計時器控制燈光的閃爍，如圖2所示。使用梯形圖設計程序要尤其注意避免出現“雙線圈”。

圖2 梯形圖

方法二：步進順控

本工作任務中，燈光的閃爍控制要求有明顯的步驟及轉換條件，使用步進順控非常方便，順序功能圖如圖3所示。

圖3 順序功能圖

另外，由于控制要求“任何時候按下停止按鈕，三組燈均熄滅”，因此，需要在上述順序功能圖的基礎上，使用常開觸點X2驅動區間復位“ZRST S0 S70”，實現停止功能。無論程序執行到哪一步，按下停止按鈕X2后，馬上跳到區間復位指令，切斷當前活動步，使三組燈立即停止。

方法三：功能指令(觸點比較指令)

本工作任務完成一個周期需要25s，因此，程序設計中使用一個定時器進行計時。然后通過觸點比較指令，按照圖1分析將其拆分為不同的時間段，在每個時間段內點亮不同組燈光實現燈光閃爍，具體程序如圖4所示。

圖4 觸點比較指令梯形圖

燈光閃爍的PLC控制系統采用梯形圖法、步進順控法和觸點比較指令法三種編程方法“一題多解”，提高了學生學習的興趣，引導學生從不同角度探索相同的問題，從而找到適合自己的編程方法，這樣，既有助于學生開闊編程思維，提高解決問題的應變能力，又可以挖掘學生已有知識的潛在能力。

由于三種編程方法各有特點，在教學過程中，教師可以根據學生的實際理解能力和接受能力，提出不同的要求，達到因材施教。

二、教學實施過程的“一題多解”

本著以學生為中心，遵循中職學生認知規律的原則，為了更好地讓學生掌握燈光閃爍PLC控制系統這一典型工作任務，在教學策略上“一題多解”。

(一)虛擬仿真實訓演練

在燈光閃爍的PLC控制中，引入虛擬仿真實驗教學平臺，可以很大程度上提高學生的學習興趣及學習主動性。學生在學習相關知識后，通過VR設備，在虛擬仿真教學平臺，完成工作任務的程序設計以及系統的外部接線后，進行通電仿真調試。這有助于學生有效避免實際實訓中走過場的現象，為燈光閃爍的PLC控制建立直觀的感性認識，為后續的實際操作縮短時間，也減少了實際操作不當對設備的損壞及人身安全事故。

(二)角色扮演，實際操作

經過虛擬仿真操作演練后，在實際操作中，根據崗位要求，采用角色扮演法，學生小組合作，一人扮演“機電設備調試員”，完成程序設計及外部接線等實訓活動，體驗崗位職能；一人扮演“安全員”，使用移動設備記錄“機電設備調試員”操作步驟，發現和排查安全隱患，監督規范化操作，完成過程性評價等活動，加深對知識的理解和掌握。然后，進行角色互換，體驗另外一個崗位。角色扮演法使得整個教學過程形象生動，激發了學生的學習興趣，使教學順利達到預期的學習效果。

(三)課堂競賽，強化技能

知識是需要反復練習操作的，同時，中職生性格大多較活潑外向，喜好表現自我，為強化知識與技能，可以圍繞燈光閃爍PLC控制這一主線，開展“我的燈光，我做主”課堂競賽活動，提高課堂趣味性，讓學生運用學到的知識解決問題，幫助學生鞏固知識與技能。同時，賽后進行評選“最佳編程手”等活動，典范帶動，提升學生成就感和自信心。

三、教學評價的“一題多解”

在PLC教學中，由于編程需要一定的理解能力和思維能力，但是中職生個體差異化比較大，因此，教師在教學評價中要“一題多解”，不能片面評價學生，更不能以結果定高低。在本例中，采用過程性多元化評價，自評、互評和教師評價。同時，除了考核操作的規范性和正確性，也注重考核學生的安全意識和職業素養。