中職《PLC技術(shù)應(yīng)用》課程教學(xué)中的“一題多解”

文/清遠(yuǎn)工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)校 朱海玲 余 武

PLC(Programmable logic Controller)是可編程控制器的簡(jiǎn)稱，是以微處理器為核心，把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置，被廣泛應(yīng)用于機(jī)電、鐵路、航空、電力、機(jī)械、醫(yī)療等工業(yè)企業(yè)，與機(jī)器人、CAD/CAM一起成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱。PLC技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用使其成為了中職機(jī)電類、電氣類等專業(yè)的核心課程。

筆者在PLC教學(xué)中以燈光閃爍控制這一典型工作任務(wù)為主線，以學(xué)生為中心，設(shè)計(jì)合理的教學(xué)環(huán)節(jié)，運(yùn)用靈活的教學(xué)方法和教學(xué)手段，考核中使用過(guò)程性多元化評(píng)價(jià)?！耙活}多解”貫穿項(xiàng)目教學(xué)始終，保證學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)和專業(yè)技能質(zhì)量的提高。

一、課程教學(xué)內(nèi)容的“一題多解”

(一)典型工作任務(wù)分析

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

根據(jù)系統(tǒng)要求，按下啟動(dòng)按鈕，三組燈光的工作過(guò)程如圖1所示。

圖1 燈光控制典型工作任務(wù)分析

(二)PLC程序設(shè)計(jì)

1.燈光閃爍PLC控制系統(tǒng)的輸入輸出分配

分析任務(wù)控制要求，需要一個(gè)啟動(dòng)按鈕SB1(X1)，一個(gè)停止按鈕SB2(X2)作為輸入信號(hào)，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(hào)，因此PLC的輸入端有2個(gè)信號(hào)，輸出端有3個(gè)信號(hào)。X1作為啟動(dòng)按鈕SB1輸入端。

2.控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

PLC程序設(shè)計(jì)常見的編程方法有梯形圖(普通指令)、步進(jìn)順控、時(shí)序控制及功能指令等。通過(guò)分析，本工作任務(wù)采用三種梯形圖(普通指令)、步進(jìn)順控、功能指令程序編寫方法。

方法一：梯形圖(普通指令)

根據(jù)圖1工作任務(wù)分析，一個(gè)循環(huán)周期分為6個(gè)時(shí)間段，在梯形圖設(shè)計(jì)中可使用六個(gè)計(jì)時(shí)器控制燈光的閃爍，如圖2所示。使用梯形圖設(shè)計(jì)程序要尤其注意避免出現(xiàn)“雙線圈”。

圖2 梯形圖

方法二：步進(jìn)順控

本工作任務(wù)中，燈光的閃爍控制要求有明顯的步驟及轉(zhuǎn)換條件，使用步進(jìn)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(shí)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(chǔ)上，使用常開觸點(diǎn)X2驅(qū)動(dòng)區(qū)間復(fù)位“ZRST S0 S70”，實(shí)現(xiàn)停止功能。無(wú)論程序執(zhí)行到哪一步，按下停止按鈕X2后，馬上跳到區(qū)間復(fù)位指令，切斷當(dāng)前活動(dòng)步，使三組燈立即停止。

方法三：功能指令(觸點(diǎn)比較指令)

本工作任務(wù)完成一個(gè)周期需要25s，因此，程序設(shè)計(jì)中使用一個(gè)定時(shí)器進(jìn)行計(jì)時(shí)。然后通過(guò)觸點(diǎn)比較指令，按照?qǐng)D1分析將其拆分為不同的時(shí)間段，在每個(gè)時(shí)間段內(nèi)點(diǎn)亮不同組燈光實(shí)現(xiàn)燈光閃爍，具體程序如圖4所示。

圖4 觸點(diǎn)比較指令梯形圖

燈光閃爍的PLC控制系統(tǒng)采用梯形圖法、步進(jìn)順控法和觸點(diǎn)比較指令法三種編程方法“一題多解”，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，引導(dǎo)學(xué)生從不同角度探索相同的問(wèn)題，從而找到適合自己的編程方法，這樣，既有助于學(xué)生開闊編程思維，提高解決問(wèn)題的應(yīng)變能力，又可以挖掘?qū)W生已有知識(shí)的潛在能力。

由于三種編程方法各有特點(diǎn)，在教學(xué)過(guò)程中，教師可以根據(jù)學(xué)生的實(shí)際理解能力和接受能力，提出不同的要求，達(dá)到因材施教。

二、教學(xué)實(shí)施過(guò)程的“一題多解”

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

(一)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)演練

在燈光閃爍的PLC控制中，引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，可以很大程度上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)主動(dòng)性。學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)后，通過(guò)VR設(shè)備，在虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)，完成工作任務(wù)的程序設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)的外部接線后，進(jìn)行通電仿真調(diào)試。這有助于學(xué)生有效避免實(shí)際實(shí)訓(xùn)中走過(guò)場(chǎng)的現(xiàn)象，為燈光閃爍的PLC控制建立直觀的感性認(rèn)識(shí)，為后續(xù)的實(shí)際操作縮短時(shí)間，也減少了實(shí)際操作不當(dāng)對(duì)設(shè)備的損壞及人身安全事故。

(二)角色扮演，實(shí)際操作

經(jīng)過(guò)虛擬仿真操作演練后，在實(shí)際操作中，根據(jù)崗位要求，采用角色扮演法，學(xué)生小組合作，一人扮演“機(jī)電設(shè)備調(diào)試員”，完成程序設(shè)計(jì)及外部接線等實(shí)訓(xùn)活動(dòng)，體驗(yàn)崗位職能；一人扮演“安全員”，使用移動(dòng)設(shè)備記錄“機(jī)電設(shè)備調(diào)試員”操作步驟，發(fā)現(xiàn)和排查安全隱患，監(jiān)督規(guī)范化操作，完成過(guò)程性評(píng)價(jià)等活動(dòng)，加深對(duì)知識(shí)的理解和掌握。然后，進(jìn)行角色互換，體驗(yàn)另外一個(gè)崗位。角色扮演法使得整個(gè)教學(xué)過(guò)程形象生動(dòng)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使教學(xué)順利達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)效果。

(三)課堂競(jìng)賽，強(qiáng)化技能

知識(shí)是需要反復(fù)練習(xí)操作的，同時(shí)，中職生性格大多較活潑外向，喜好表現(xiàn)自我，為強(qiáng)化知識(shí)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(jìng)賽活動(dòng)，提高課堂趣味性，讓學(xué)生運(yùn)用學(xué)到的知識(shí)解決問(wèn)題，幫助學(xué)生鞏固知識(shí)與技能。同時(shí)，賽后進(jìn)行評(píng)選“最佳編程手”等活動(dòng)，典范帶動(dòng)，提升學(xué)生成就感和自信心。

三、教學(xué)評(píng)價(jià)的“一題多解”

在PLC教學(xué)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(gè)體差異化比較大，因此，教師在教學(xué)評(píng)價(jià)中要“一題多解”，不能片面評(píng)價(jià)學(xué)生，更不能以結(jié)果定高低。在本例中，采用過(guò)程性多元化評(píng)價(jià)，自評(píng)、互評(píng)和教師評(píng)價(jià)。同時(shí)，除了考核操作的規(guī)范性和正確性，也注重考核學(xué)生的安全意識(shí)和職業(yè)素養(yǎng)。