PLC項目化教學中程序設計的導入及實施

王進滿++毛杰

摘要：PLC項目化教學中程序設計是教學的難點，學生有電氣控制線路的基礎，通過先進行電氣控制線路設計，然后用PLC符號替代繼電接觸器符號，將繼電接觸器原理圖轉化為PLC程序，使學生逐步理解PLC各指令的作用及繼電接觸器控制系統(tǒng)的關系，再引導過渡到PLC控制程序的簡單設計，提高學生的學習興趣及教學效果。

關鍵詞：PLC；項目化教學；程序設計導入；實施

中圖分類號：G712文獻標識碼：A文章編號：1674-120X（2016）02-0052-02收稿日期：2015-10-27

作者簡介：王進滿（1963—），男，遼寧本溪人，嘉興職業(yè)技術學院電子及自動化教研室副教授，研究方向：電氣控制技術。

可編程序控制器在企業(yè)使用的初期，企業(yè)的工程技術人員大部分都沒有學習和使用過，但可編程序控制器中的梯形圖程序語言是以繼電器梯形圖為基礎的形象編程語言，梯形圖符號和定義與常規(guī)繼電器展開圖完全一致。企業(yè)的工程技術人員精通繼電接觸器控制系統(tǒng)設計，最開始的PLC程序設計采用先完成繼電接觸器原理圖設計，再替換成PLC符號完成PLC程序設計，逐漸熟悉PLC程序設計。而我們的高職學生很大一部分來自三校，在中專、職高或技校，學過繼電接觸器控制相關內容，我們的前期課程“電工電子技術”也有繼電接觸器相關內容，這就為學好PLC程序設計打下了良好基礎。下面就結合PLC項目化教學實踐，介紹由元件符號替代到PLC簡單程序設計的課程教學過程設計。一、PLC項目化教學簡介 “機電產品電氣控制”課程是嘉興職業(yè)技術學院高職電氣自動化技術專業(yè)學生必須掌握的一門理論性和實踐性都很強的專業(yè)核心課程，分為上下兩篇，上篇是關于繼電接觸器控制和機床電氣控制部分，下篇是關于PLC控制部分。PLC部分含有四個項目，“多種液體自動混合裝置的PLC控制設計”項目學習PLC的基本指令編程，“十字路口交通燈控制”項目學習PLC步進指令編程，“呼叫送料小車控制”項目學習PLC功能指令編程，“PLC在C650-2車床電氣控制系統(tǒng)改造中的應用”項目學習PLC的具體應用。該部分課程的主要目標是培養(yǎng)學生熟悉PLC在工業(yè)現場的應用；熟悉PLC編程方法與技巧；具有簡單電氣控制系統(tǒng)的PLC設計能力和繼電—接觸器控制系統(tǒng)的改造能力；培養(yǎng)學生分析生產實際問題和解決實際問題的能力。

PLC教學中，編制梯形圖程序既是重點也是難點，只靠程序分析講解很難使學生真正掌握編程方法。符號替換方法，是先繪制繼電接觸器控制電氣原理圖，學生有這個基礎，然后用PLC符號逐一替代繼電接觸器原理圖中符號，完成程序編制。通過符號替換學習PLC編程，應首先重點復習和講解電氣控制線路工作原理，替換符號后可以加強對PLC程序的理解，還可以使學生掌握控制技術要求和程序編制的關系，增強技術應用能力。下面以星三角降壓電氣控制為例介紹符號替換過程。星三角電氣控制工作原理圖（如圖1所示）。

工作原理圖如下：按下啟動按鈕，接觸器KM1線圈得電并自鎖，KMY和KT線圈也得電，電機呈Y形連接降壓啟動； KT延時5秒到（此時電機已達到規(guī)定轉速），KT的延時觸點將KMY線圈回路切斷，接通KM△線圈回路，電機轉換成△形連接進入全壓運行狀態(tài)。此時KM△的互鎖觸點切斷KT線圈回路。按下停止按鈕，KM1及KM△斷電，主觸點斷開，電機停止。很明顯需要用到PLC的定時功能。

圖2是完全通過符號替換由繼電接觸器控制原理圖轉換過來的PLC梯形圖程序，原理分析與圖1繼電接觸器原理圖相同。

2PLC優(yōu)化程序設計

學生通過符號替換的訓練掌握了梯形圖的常閉觸點、常開觸點、線圈、定時器的用法之后，逐漸就可以直接按照控制要求進行梯形圖程序設計。圖3是星三角啟動控制的PLC優(yōu)化程序，完全根據星三角啟動控制的邏輯控制要求的設計的，控制原理分析如下：

按下啟動按鈕SB2時，輸入繼電器X001常開觸點閉合，輸出繼電器Y000得電，接觸器KM1閉合，常開觸點Y000自鎖，定時器T0得電延時工作，輸出繼電器Y001線圈得電，接觸器KM2閉合，電動機星型啟動。時間到，T0常閉點斷開，Y001失電，KM1斷開，T0常開點閉合，輸出繼電器Y002得電，KM3閉合，電動機轉為角型運行。

由于在PLC中其輔助點，無論常開點還是常閉點，只要選定繼電器，其輔助點可以任意使用，數量不受限制，這就給PLC編程帶來極大方便。圖3和圖2相比明顯簡化，且可讀性要好，圖2和圖3梯形圖程序上機調試結果完全相同。這也讓學生知道了，同一控制要求可以由不同的程序來實現。在PLC編程基本入門后，在后續(xù)課程講解中，同樣的星三角啟動控制還可以由步進梯形圖程序來實現，可以由功能指令程序來實現。PLC編程具有很強的靈活性，編程時，在完全實現其功能的同時，還要注重程序的可讀性。

并不是所有的PLC指令都能與繼電接觸器控制線路的符號對應上，如PLC中的“SET”“RST”等指令，以及后續(xù)的功能指令，因為PLC畢竟是計算機，有著自己特有的指令。學習PLC初期，用PLC符號替代繼電接觸器線路圖中的符號將繼電接觸器控制原理圖轉化為PLC梯形圖，可以使學生學習PLC時快速入門，快速上手，并加強對PLC梯形圖控制原理的理解。

3教學過程的實施

教學中樹立以學生為主體教師為主導的教學理念，采用教、學、做一體化的教學模式，一邊進行知識講解和操作示范，一邊讓學生進行課程同步訓練，符合學生認知規(guī)律。將知識點溶解到任務的實現中，完成學生對知識的理解和應用，能循序漸進地使學生最大限度地掌握知識。教、學、做一體化教學過程分幾個階段實施：

第一是課前準備，教師提出課程實施過程中的實訓室紀律和安全注意事項；教學分組，每組一臺實訓設備；布置學習任務：異步電動機星三角降壓啟動PLC控制程序設計及接線調試。

第二是任務分析，此時以教師為主體，對任務進行詳細分析，講解星三角控制的工作原理，引出完成本次任務所需要的PLC相關知識點：輸入繼電器、輸出繼電器、定時器，講解定時器的相關知識，講解PLC定時器與時間繼電器的相同之處和不同之處。而本次任務的主要學習內容之一就是學習PLC定時器的使用。

第三是實施階段，任務實施階段是學生學和做的階段。學生有小組討論，確定PLC的輸入輸出分配，列出I/O地址分配表，繪制出I/O接線圖，用符號替換的方法將繼電接觸器原理圖轉換為梯形圖設計，之后再完成優(yōu)化的PLC程序設計。完成上述工作后，各組同學相互配合完成PLC的接線、程序錄入、調試。遇到問題，學生自查，直到故障的解決，同時對兩種程序的結果進行討論對比。此時學生為主體，老師只起提示、指導、安全監(jiān)督的作用。

第四，各組學生間相互展示交流，體現任務完成后的成就感。老師歸納PLC控制系統(tǒng)設計的一般流程[1]。

4參考書推薦

參考書，作為一種工具書，凝聚著許多從事具體技術工作人員的學習方法及經驗技巧，不管對老師的授課還是對學生PLC技術的學習都有很大幫助?，F在社會上有很多圖文并茂的技術書籍，更貼近于實際應用，有很多知識、技術是學校老師講不到的，而在參考書中都能看到，的確是輔助學習的好幫手，授課教師應時常將這些好的書籍推薦給學生。同時，通過看參考書，可以培養(yǎng)學生的良好自學習慣，開發(fā)學生的學習思路，增強學生的學習興趣，也可以培養(yǎng)學生學會看技術資料。

PLC是一種依靠程序實現的工業(yè)控制系統(tǒng)，所以在“機電產品電氣控制”課程的PLC部分項目化教學中要有理論講解，注重理論和實踐的有機銜接；以職業(yè)技能為重心，培養(yǎng)學生的電氣控制技術應用能力；注重在課堂上啟發(fā)學生的思維，提供思維方向和范圍；激發(fā)學生的學習興趣和積極性，使學生有意思有目的地進行思考。通過將繼電接觸器原理圖轉換為PLC梯形圖，到簡單PLC程序設計的訓練，使學生具備了初步的PLC編程能力，提高了他們的職業(yè)崗位適應能力，達到了教學目的[2]。

參考文獻：

〖1〗朱美霞，彭衛(wèi)發(fā)“教學做一體化”在PLC課程教學中的應用〖J〗中學課程輔導（教學研究），2013，（20）：96.

〖2〗丁宗燕，盧明林PLC教學與實踐相結合的探討〖J〗現代企業(yè)文化，2008，（12）：183—184.