如何在中職ＰＬＣ教學(xué)中構(gòu)思設(shè)計(jì)課題

摘要：大部分中職學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差，在PLC教學(xué)中，教師構(gòu)思一些難易適中、容易在PLC實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、并有一定效果的課題來(lái)指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)，對(duì)于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提高學(xué)生的PLC程序設(shè)計(jì)能力具有非常重要的作用。

關(guān)鍵詞：中職；PLC教學(xué)；PLC課題；設(shè)計(jì)能力

PLC的概念

PLC（Programmable Logic Controller,可編程控制器）是繼電接觸控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)相結(jié)合的

產(chǎn)物，具備邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，它取代了繼電接觸控制系統(tǒng)。

PLC采用直觀的類(lèi)似繼電接觸控制電路圖的梯形圖語(yǔ)言，采用計(jì)算機(jī)順序執(zhí)行存儲(chǔ)程序的原理，并采用了微電子設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，是繼電接觸控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，即工業(yè)專用計(jì)算機(jī)。它既有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)（控制功能由軟件實(shí)現(xiàn)），又具有繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)良抗電噪能力（適應(yīng)工業(yè)控制的各種惡劣工作環(huán)境）。PLC還具有很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)能力和高可靠性，不僅可以單機(jī)使用，而且可以與計(jì)算機(jī)結(jié)合組成集散式控制系統(tǒng)，是現(xiàn)代工業(yè)控制的基礎(chǔ)部件，是工廠自動(dòng)化的支柱之一。因此，大部分中等職業(yè)學(xué)校和技工學(xué)校的電工、電子、機(jī)電、制冷等專業(yè)都開(kāi)設(shè)了《可編程控制技術(shù)》課程。

現(xiàn)在大部分中等職業(yè)學(xué)校和技工學(xué)校的教學(xué)都采用中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社出版的教材《可編程控制技術(shù)》（以下簡(jiǎn)稱教材）。但是，由于教材中的例題和習(xí)題不夠豐富，有的例題和習(xí)題也難以在PLC實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)。因此，如果教師完全按照教材來(lái)授課，教學(xué)難度很大。如果教師要求設(shè)計(jì)的課題過(guò)于簡(jiǎn)單，學(xué)生就沒(méi)有興趣，相反，如果教師要求設(shè)計(jì)的課題過(guò)于復(fù)雜，難度過(guò)高，又會(huì)打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生畏難而不愿意學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)。因此，教師應(yīng)構(gòu)思一些難易適中的容易在PLC實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)效果的課題來(lái)指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)，這樣對(duì)于激發(fā)學(xué)生對(duì)PLC的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生PLC程序的設(shè)計(jì)能力，具有非常重要的作用。

如何設(shè)計(jì)PLC課題

PLC課題設(shè)計(jì)的主要步驟（1）分配輸入輸出設(shè)備，即確定哪些外圍設(shè)備是輸送信號(hào)到PLC的，哪些外圍設(shè)備是接受PLC輸出信號(hào)的；（2）畫(huà)出PLC與輸入信號(hào)、輸出信號(hào)相對(duì)應(yīng)的I/O接線圖；（3）確定控制系統(tǒng)必須完成的動(dòng)作及完成這些動(dòng)作的順序，設(shè)計(jì)PLC程序，畫(huà)出梯形圖；（4）在計(jì)算機(jī)上用專用軟件畫(huà)出PLC的梯形圖，并將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令，再傳送到PLC；（5）運(yùn)行PLC，觀察效果，對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試。在學(xué)校的PLC實(shí)驗(yàn)室里，大部分PLC課題的程序是用指示燈來(lái)驗(yàn)證其效果的，利用指示燈可以設(shè)計(jì)出很多實(shí)用的程序。

設(shè)計(jì)課題實(shí)例下面我們來(lái)分析一些例子。

1．兩個(gè)電機(jī)順序啟動(dòng)、立即停止和兩個(gè)電機(jī)順序啟動(dòng)、順序停止

課題1—1為兩個(gè)電機(jī)順序啟動(dòng)、立即停止。有兩個(gè)電機(jī)KM1和KM2，控制要求如下：按下啟動(dòng)按鈕，KM1啟動(dòng)并自鎖，延時(shí)5秒之后，KM2啟動(dòng)并自鎖；按下停止按鈕，KM1和KM2立即停止。

課題1—2為兩個(gè)電機(jī)順序啟動(dòng)、順序停止。有兩個(gè)電機(jī)KM1和KM2，控制要求如下：按下啟動(dòng)按鈕，KM1啟動(dòng)并自鎖，延時(shí)5秒之后，KM2啟動(dòng)并自鎖；按下停止按鈕，KM2立即停止，延時(shí)5秒之后，KM1停止。

這兩個(gè)課題，從題目上看，差別不大，兩個(gè)課題的I/O接線圖是一樣的。教師可以在黑板上先講解課題1—1，并用指示燈來(lái)代替KM1和KM2，在PLC實(shí)驗(yàn)室演示其效果。然后，教師將課題1—1改成課題1—2，并提出問(wèn)題：“如果電機(jī)停止時(shí)也要求順序停止，怎么辦？”布置學(xué)生自行設(shè)計(jì)。有了課題1—1的例子，學(xué)生以為課題1—2也很容易，強(qiáng)烈的求知欲促使學(xué)生積極地進(jìn)行課題1—2的設(shè)計(jì)。在教師指導(dǎo)下，學(xué)生花了一定的功夫才設(shè)計(jì)出來(lái)，盡管花了時(shí)間，但卻激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2．三人搶答器（一）和三人搶答器（二）

2—1為三人搶答器（一）：由甲、乙、丙三個(gè)人組成一個(gè)搶答小組，每個(gè)人前面有一個(gè)搶答按鈕、一盞指示燈，主持人前面有一個(gè)主控開(kāi)關(guān)、一盞警告指示燈。設(shè)計(jì)要求如下：（1）在主持人閉合主控開(kāi)關(guān)后，搶答開(kāi)始，甲、乙、丙三個(gè)人誰(shuí)先按下自己前面的按鈕，誰(shuí)前面的指示燈亮，另兩個(gè)人再按無(wú)效。（2）答題時(shí)間為8秒，在后3秒主持人前面的警告指示燈閃3次（每次1秒），然后指示燈和警告燈均熄滅，可以重新開(kāi)始搶答。

2—2為三人搶答器（二）：由甲、乙、丙三個(gè)人組成一個(gè)搶答小組，每個(gè)人前面有一個(gè)搶答按鈕、一盞指示燈，主持人前面有一個(gè)主控開(kāi)關(guān)。設(shè)計(jì)要求如下：（1）在主持人閉合主控開(kāi)關(guān)后，搶答開(kāi)始，甲、乙、丙三個(gè)人誰(shuí)先按下自己前面的按鈕，誰(shuí)前面的指示燈亮，另兩個(gè)人再按無(wú)效。（2）答題時(shí)間為8秒，在后3秒，已經(jīng)亮的指示燈閃3次（每次1秒），然后熄滅，可以重新開(kāi)始搶答。

在PLC教學(xué)實(shí)踐中，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)搶答器是非常感興趣的，因?yàn)閷W(xué)生經(jīng)常在電視上看到搶答的場(chǎng)面。但是教材中提供的搶答器是6人搶答器，對(duì)中職學(xué)生來(lái)說(shuō)難度稍大。課題2—1和課題2—2，從題目上看，只有很小的差別；從設(shè)備上看，課題2—2比課題2—1省去了一盞指示燈，增加了一點(diǎn)難度。教師在教學(xué)中，可提出課題2—1，先讓學(xué)生思考一段時(shí)間，再指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)，并試驗(yàn)出效果。然后，教師將課題2—1改成課題2—2，并提出問(wèn)題：“我們可不可以省去主持人前面的那盞燈，讓每個(gè)回答問(wèn)題的人前面的那盞燈在最后3秒也閃3次呢？”，學(xué)生因?yàn)榻?jīng)過(guò)了課題2—1的設(shè)計(jì)，又看到了效果，他們會(huì)認(rèn)為課題2—2也差不多，強(qiáng)烈的求知欲使他們積極進(jìn)行課題2—2的設(shè)計(jì)，結(jié)果還是花了很多的功夫才設(shè)計(jì)出來(lái)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣被激發(fā)起來(lái)，學(xué)生的設(shè)計(jì)能力也得到提高。

3．紅綠燈（一）和紅綠燈（二）

下圖是教材中提供的習(xí)題。原題目如下：利用MC、MCR指令設(shè)計(jì)交通燈白天與夜間的控制程序?？刂埔螅喊滋彀磮D3時(shí)序工作，夜間所有路口黃燈每秒閃一次。

筆者認(rèn)為，這樣的題目對(duì)中職學(xué)生來(lái)說(shuō)難度偏大。筆者將這個(gè)題目拆分成紅綠燈（一）和紅綠燈（二）。紅綠燈（一）是東西走向，即是三盞燈的控制。紅綠燈（二）是東西走向和南北走向，但不包括夜間控制。在學(xué)生學(xué)會(huì)紅綠燈（一）設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，再思考紅綠燈（二），學(xué)生的興趣比較高，教學(xué)效果比較好。

4．抽獎(jiǎng)機(jī)

有8盞指示燈組成的抽獎(jiǎng)機(jī)，按下啟動(dòng)按鈕，8盞指示燈每隔0.01秒輪流閃動(dòng)，按下停止（抽獎(jiǎng)）按鈕，只有一盞指示燈亮（可以先規(guī)定停在某盞燈有獎(jiǎng)），重新按一下啟動(dòng)按鈕后，8盞燈又重新閃動(dòng)。

在教學(xué)中，筆者獨(dú)創(chuàng)了這個(gè)抽獎(jiǎng)機(jī)的設(shè)計(jì)課題，對(duì)這個(gè)課題學(xué)生非常感興趣，演示效果也非常好。在教學(xué)中，教師可先演示這個(gè)程序的效果，然后要求學(xué)生去設(shè)計(jì)程序，學(xué)生如果設(shè)計(jì)時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題，教師可以再給一點(diǎn)提示和指導(dǎo)。如果教師買(mǎi)幾本筆記本或其他學(xué)習(xí)用品作為獎(jiǎng)品，在上課快結(jié)束時(shí)，突然舉行抽獎(jiǎng)活動(dòng)，讓學(xué)生輪流去按啟動(dòng)和停止按鈕，指示燈如果停在有獎(jiǎng)位置時(shí)，學(xué)生將獲得獎(jiǎng)勵(lì)筆記本1本，此時(shí)學(xué)生對(duì)PLC編程有了更濃厚的興趣，整個(gè)課堂氣氛都活躍起來(lái)了，學(xué)生在輕松、愉快的氣氛中學(xué)到了知識(shí)。

還有一些課題，如廣告燈、洗衣機(jī)的拆裝等等?？傊?，基于中職學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)差、喜歡直觀教學(xué)的特點(diǎn)，教師構(gòu)思一些難易適中的PLC設(shè)計(jì)課題，對(duì)學(xué)生學(xué)好PLC這門(mén)課有很大的幫助。

參考文獻(xiàn)：

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[3]李乃夫.可編程控制器原理·應(yīng)用·實(shí)驗(yàn)[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1998.

作者簡(jiǎn)介：

賴永鎮(zhèn)（1965—），江西龍南人，廣東省新會(huì)機(jī)電高級(jí)技術(shù)學(xué)校助理講師、助理電氣工程師，研究方向?yàn)殡姽づc電子。