可編程控制器實(shí)踐教學(xué)探討

劉文麗，謝志英

摘要：本文從可編程序控制器實(shí)踐教學(xué)存在的缺陷入手，探討了該課程的改革方法。以面向工作過(guò)程的教學(xué)改革理念為指導(dǎo)，從軟硬件兩方面入手綜合進(jìn)行改革，全面培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)際工作能力。

關(guān)鍵詞：可編程控制器；實(shí)踐；實(shí)驗(yàn)設(shè)備；工作；工藝流程

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0？搖 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(chǔ)，綜合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置。相對(duì)于集散控制系統(tǒng)及總線型控制系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備投資較低，容易實(shí)現(xiàn)且應(yīng)用廣泛，所以該課程已成為自動(dòng)化及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等專(zhuān)業(yè)的核心課程。

二、目前PLC實(shí)踐教學(xué)存在的缺陷

目前很多學(xué)校PLC教學(xué)比較落后，問(wèn)題集中反映在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)上。PLC普遍的教育方法是理論和實(shí)踐相脫節(jié)，前期理論教學(xué)，后期綜合性實(shí)踐，教學(xué)效果較差。同時(shí)在其實(shí)踐教學(xué)中還存在如下缺陷：實(shí)驗(yàn)設(shè)備可開(kāi)發(fā)性不強(qiáng)，許多PLC實(shí)驗(yàn)設(shè)備只提供給學(xué)生幾個(gè)象征性的接口，不能進(jìn)行真正的設(shè)備選材、接線，軟硬件設(shè)計(jì)的綜合實(shí)踐；老師的實(shí)踐知識(shí)相對(duì)薄弱；缺乏與理論相配套的實(shí)踐教材，教材與其它知識(shí)的聯(lián)系及擴(kuò)展不夠，是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的關(guān)系，而不是點(diǎn)到線再到面的擴(kuò)張。

三、面向工作過(guò)程的教學(xué)改革

由于實(shí)踐環(huán)節(jié)存在的種種缺陷，學(xué)生在學(xué)習(xí)PLC時(shí)相對(duì)較為吃力，久而久之便喪失了學(xué)習(xí)的熱情和興趣。為了有效地提高PLC的教學(xué)質(zhì)量，學(xué)而致用，我們經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐和探索，對(duì)以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法進(jìn)行了改進(jìn)和創(chuàng)新，取得了良好的教學(xué)效果。方法如下：

1.打破原有的固化實(shí)驗(yàn)設(shè)備，減少投資，同時(shí)增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的可開(kāi)發(fā)性。從合作企業(yè)唐山鋼鐵集團(tuán)有限公司收取淘汰的西門(mén)子S7-300PLC設(shè)備，同時(shí)采購(gòu)一定數(shù)量的繼電器、小電機(jī)，彩燈、按鈕等外部設(shè)備，在原有計(jì)算機(jī)機(jī)房的基礎(chǔ)上形成實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室。讓學(xué)生在實(shí)踐中從零開(kāi)始，掌握控制硬件與外部設(shè)備相配套的選型，然后系統(tǒng)設(shè)計(jì)（利用AutoCAD制圖），接線，硬件組態(tài)軟件編程，調(diào)試一系列順序完成，使學(xué)生具備完整的工程實(shí)現(xiàn)思路。

2.在教學(xué)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(gè)學(xué)生都有一套PLC基本設(shè)備來(lái)進(jìn)行實(shí)踐操作，為了彌補(bǔ)此缺陷?？稍谟?jì)算機(jī)機(jī)房安裝模擬仿真軟件，對(duì)學(xué)生的軟件編程及調(diào)試環(huán)節(jié)進(jìn)行重點(diǎn)培養(yǎng)。

3.增加上位機(jī)組態(tài)軟件教學(xué)。通過(guò)組態(tài)軟件和控制編程軟件及仿真軟件相配合，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的動(dòng)態(tài)仿真，很大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)在各個(gè)工作任務(wù)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，同學(xué)有了初步的成就感。

4.在教學(xué)過(guò)程中采用針對(duì)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的面向過(guò)程的教學(xué)。針對(duì)PLC設(shè)計(jì)實(shí)際工作過(guò)程，首先讓學(xué)生認(rèn)識(shí)PLC的基本結(jié)構(gòu)及其構(gòu)成、硬件特點(diǎn)，然后讓學(xué)生根據(jù)工藝流程及其生產(chǎn)環(huán)境選擇硬件設(shè)備，系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)（AUTOCAD設(shè)計(jì)圖紙，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與PLC的接線及硬件調(diào)試等）。然后教師都要求學(xué)生利用指令及功能塊去完成一個(gè)生產(chǎn)控制，每個(gè)控制任務(wù)利用軟件仿真調(diào)試，然后再下載到硬件，模擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備投入前的真實(shí)調(diào)試運(yùn)行。在學(xué)習(xí)中，學(xué)生會(huì)遇到很多問(wèn)題，可以通過(guò)閱讀教材解決，也可以同學(xué)間相互交流、討論，有的則需要教師加以點(diǎn)撥指導(dǎo)。在模擬企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中要注意以下幾點(diǎn)：（1）以通俗形象的實(shí)例上好起始課。俗話說(shuō)，良好的開(kāi)端是成功的前提和基礎(chǔ)。教師應(yīng)多獲取與本專(zhuān)業(yè)相關(guān)的資料，提高教學(xué)的藝術(shù)性和科學(xué)性。首先列舉PLC在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)及日常生活中廣泛應(yīng)用的例子，如汽車(chē)生產(chǎn)流水線、數(shù)控機(jī)床、電梯控制、甚至是機(jī)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(qū)里的人工噴泉等這些與大家日常生活息息相關(guān)的例子，使學(xué)生對(duì)這門(mén)課程有一個(gè)初步的了解，覺(jué)得它就在我們身邊，從而激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。（2）要注意結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，合理設(shè)計(jì)恰當(dāng)工作。任務(wù)的設(shè)計(jì)要循序漸進(jìn)，先由簡(jiǎn)單的電機(jī)啟制動(dòng)入手，進(jìn)行系統(tǒng)認(rèn)識(shí)、硬件選型、設(shè)計(jì)、接線，軟硬件調(diào)試，然后進(jìn)入電機(jī)星角接啟制動(dòng)、跑馬燈，燈塔之光，水箱液位等逐漸復(fù)雜的控制工作，使學(xué)生由淺入深并系統(tǒng)地掌握PLC控制的實(shí)現(xiàn)方法。（3）對(duì)學(xué)生完成的工作進(jìn)行及時(shí)的討論和評(píng)價(jià)。當(dāng)學(xué)生完成每項(xiàng)工作后，先讓學(xué)生相互分析所設(shè)計(jì)的程序，指出優(yōu)點(diǎn)及缺陷。然后，挑選出幾個(gè)學(xué)生用不同方法設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)，對(duì)他們的設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行展示，并由作者本人來(lái)說(shuō)明程序設(shè)計(jì)的思路、各段程序的功能及如何實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)控制要求。再由大家一起評(píng)論其優(yōu)點(diǎn)，可進(jìn)行質(zhì)疑，或提出改進(jìn)措施，還可展示自己的作品，學(xué)生往往會(huì)提出一大堆的問(wèn)題和解決方案。最后，由教師總評(píng)，著重闡明可學(xué)習(xí)和借鑒之處，附帶點(diǎn)出需要完善的地方。這樣的分析與評(píng)價(jià)，既肯定了學(xué)生的成績(jī)，也指出了一些缺陷與有待改進(jìn)的方面，在激發(fā)學(xué)生積極性與增強(qiáng)信心的同時(shí)，也讓學(xué)生懂得學(xué)無(wú)止境的道理，使學(xué)生的素質(zhì)得到全面提升。（4）邀請(qǐng)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員進(jìn)行案例講解。后期在學(xué)生對(duì)整體項(xiàng)目設(shè)計(jì)、調(diào)試、維護(hù)過(guò)程較為熟悉的基礎(chǔ)上，請(qǐng)企業(yè)技術(shù)人員到學(xué)校根據(jù)工廠應(yīng)用實(shí)際經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行實(shí)例講解、案例教學(xué)，使學(xué)生對(duì)于PLC在工廠中的應(yīng)用有更深更廣的認(rèn)識(shí)。

5.考核?？己藰?biāo)準(zhǔn)以就業(yè)崗位技能要求為基礎(chǔ)，貼近生產(chǎn)實(shí)際，進(jìn)行工作結(jié)果考核?？荚囆问接写疝q（口試）形式、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)操測(cè)試、作品作業(yè)評(píng)審等多種方式。

四、效果

通過(guò)上述教學(xué)改革，采用模擬工作過(guò)程的教學(xué)及考核方式，讓學(xué)生實(shí)際接線、編程、仿真調(diào)試、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，并對(duì)運(yùn)行過(guò)程中所遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析和改進(jìn)，才能真正培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和綜合職業(yè)能力，真正實(shí)現(xiàn)學(xué)生畢業(yè)后在PLC技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域“零距離上崗”的最終教學(xué)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：劉文麗（1972.1-），女，遼寧省復(fù)縣人，碩士，高級(jí)工程師，研究方向：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)。endprint