淺談如何將PLC引入電工實(shí)訓(xùn)教學(xué)中

彭克勤

（湖北廣播電視大學(xué)，湖北 武漢 430073）

淺談如何將PLC引入電工實(shí)訓(xùn)教學(xué)中

彭克勤

（湖北廣播電視大學(xué)，湖北 武漢 430073）

本文論述了如何在搞好學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)訓(xùn)練、提高學(xué)生專業(yè)技術(shù)理論知識(shí)和分析解決實(shí)際問題的專業(yè)操作技能水平與能力的基礎(chǔ)上，在教學(xué)中由淺入深的引入PLC應(yīng)用技術(shù)充實(shí)教學(xué)內(nèi)容，把繼電接觸器控制技術(shù)與可編程控制器技術(shù)二者有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)適應(yīng)市場(chǎng)需求的實(shí)用型技術(shù)人才的教學(xué)探討和感受。

職業(yè)教學(xué)；技能培養(yǎng)；繼電控制；PLC；編程軟件

目前，實(shí)用型技術(shù)人才有著較為廣闊的市場(chǎng)需求，所以“電工”的含義已不僅僅是傳統(tǒng)上的操作和維修了，必須在專業(yè)內(nèi)容的設(shè)置方面充實(shí)新的知識(shí)和內(nèi)容。電氣維修如果還只是單純停留在繼電器、接觸器控制上就不能滿足企業(yè)的技術(shù)要求。為此，除了要求學(xué)生掌握基本的專業(yè)理論知識(shí)外，更要突出學(xué)生的實(shí)踐技能和專業(yè)水平。讓學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間就能在實(shí)際操作技術(shù)方面達(dá)到符合生產(chǎn)實(shí)際需要的標(biāo)準(zhǔn)，否則就會(huì)被市場(chǎng)需求所淘汰。因此，在維修電工專業(yè)教學(xué)中充實(shí)可編程控制器（PLC）及其應(yīng)用的課題勢(shì)在必行。

一、分析職校電工實(shí)訓(xùn)現(xiàn)狀，尋求PLC引入方案

（一）現(xiàn)狀分析

首先，職校的學(xué)生文化底子較差，在理論課學(xué)習(xí)中容易形成抵觸情緒，造成理論知識(shí)貧乏的惡性循環(huán)，而PLC的學(xué)習(xí)需要一定的電類專業(yè)基礎(chǔ)，如果基礎(chǔ)太差會(huì)增加 PLC教學(xué)的困難，影響教學(xué)質(zhì)量，甚至造成高投入低產(chǎn)出的惡果。

其次，職校學(xué)生電工基礎(chǔ)知識(shí)較薄弱，自制力較差，加上學(xué)習(xí)的目標(biāo)不明確，在實(shí)習(xí)中極易造成設(shè)備的損壞，而PLC等設(shè)備的價(jià)格較高，一旦損壞就會(huì)造成學(xué)校不必要的損失。

再次，職校電工實(shí)訓(xùn)目前的主要任務(wù)是取得中級(jí)工、高級(jí)工的技術(shù)等級(jí)，在校學(xué)生需要掌握電工基本操作技能，照明、電力拖動(dòng)等課題，引導(dǎo)學(xué)生從入門到具備高級(jí)技能，但對(duì)于(自動(dòng)控制、機(jī)電一體化)技師專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)應(yīng)該具備更高的目標(biāo)和明確方向。

（二）解決方案

1.要搞好學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)訓(xùn)練、提高學(xué)生分析解決實(shí)際問題的專業(yè)操作技能水平能力，為PLC的引入打下基礎(chǔ)。

2.在開設(shè)PLC基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上如《PLC原理及其運(yùn)用》、《PLC與電氣控制》，將理論教學(xué)與實(shí)訓(xùn)同時(shí)進(jìn)行，充分利用現(xiàn)有設(shè)備，邊學(xué)邊練，有利于PLC知識(shí)的掌握，從而達(dá)到好的教學(xué)效果和解決實(shí)際問題的能力。

3.在教學(xué)中應(yīng)多注意理論聯(lián)系實(shí)際。用做自鎖控制、順序控制、洗衣機(jī)控制等實(shí)際應(yīng)用的課題，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

二、從安排電工實(shí)訓(xùn)教學(xué)順序入手，抓好學(xué)生的專業(yè)教學(xué)的基礎(chǔ)訓(xùn)練和學(xué)習(xí)

職校的學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)參差不齊，在實(shí)訓(xùn)教學(xué)上必然存在困難，這就要求我們指導(dǎo)教師基本功要扎實(shí)，理論水平要高，因地制宜的安排好實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容的順序；才能發(fā)揮這些學(xué)生的長(zhǎng)處并增強(qiáng)其信心，提高他們克服學(xué)習(xí)困難的勇氣，從而讓學(xué)生由簡(jiǎn)到繁的掌握各個(gè)課題的控制原理和工藝要求?？梢哉f(shuō)所有的職業(yè)學(xué)校都是根據(jù)國(guó)家勞動(dòng)和社會(huì)保障部職業(yè)學(xué)校電工類專業(yè)的教學(xué)大綱，并結(jié)合各自的實(shí)際情況制定各自的教學(xué)計(jì)劃。也有自己的模式和特色，且在教學(xué)實(shí)踐中不斷的探索和完善。例如二年級(jí)的實(shí)習(xí)課程已涉及電氣控制電路的學(xué)習(xí)，如何使學(xué)生領(lǐng)會(huì)控制原理，提高學(xué)生獨(dú)立安裝、維修操作的水平是本專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)的重點(diǎn)。為了解決這些問題，一些教師只強(qiáng)調(diào)多學(xué)多練，這固然重要。然而電器電路的安裝及維修，不是單純強(qiáng)調(diào)多練就能從根本上解決問題的。因?yàn)榭刂齐娐肥嵌喾N多樣的，不同的控制對(duì)象有不同的控制電路且方法、元件亦有多種，故接線方式方法就會(huì)各不相同；造成的故障現(xiàn)象也是多種多樣、意想不到的。因此，只有利用控制原理去分析其原因，確定、縮小故障可能出現(xiàn)的范圍，才能快捷地查找出故障點(diǎn)。如果不用電工理論去深刻領(lǐng)會(huì)控制原理，只憑多做多練是難以制作出高質(zhì)量的電路控制板的，更談不上電路維修了。所以沒有一定的電工控制理論基礎(chǔ)是學(xué)不好維修電工實(shí)訓(xùn)課程的。

在此基礎(chǔ)上，把學(xué)生熟悉控制電路、鞏固控制理論知識(shí)和工藝安裝訓(xùn)練依據(jù)他們接受的順序按照步驟安排學(xué)生們進(jìn)行練習(xí)。首先要求學(xué)生不考慮配線工藝，根據(jù)電氣控制原理圖在電器安裝板上用導(dǎo)線和實(shí)際原器件裝接。完成后在不通電情況下，組織學(xué)生利用萬(wàn)用表進(jìn)行自查和互查，進(jìn)一步使學(xué)生熟悉所學(xué)電路、提高自主學(xué)習(xí)的興趣和信心，最后教師檢查無(wú)誤再通電試車。由于沒有配線工藝的要求，學(xué)生可以集中精力掌握和熟悉控制電路，由簡(jiǎn)到繁、由淺入深、多學(xué)多練，使學(xué)生學(xué)到的控制理論知識(shí)馬上得到運(yùn)用和驗(yàn)證，既節(jié)省了大量用于安裝工藝訓(xùn)練的時(shí)間，又大大提高了學(xué)生掌握和熟悉控制電路的接受效率。接下來(lái)在學(xué)生已經(jīng)掌握控制電路的基礎(chǔ)上，再要求學(xué)生注重安裝工藝技能的練習(xí)和掌握，包括電器元件在安裝板上的位置要與布線要求、維修方便、美觀合理等因素綜合考慮。此時(shí)的學(xué)生已經(jīng)對(duì)電路的器件構(gòu)成、電路形式、工作原理有了較深刻和直觀的認(rèn)識(shí)，接受上述裝配工藝要求自然就不困難了。通過實(shí)踐，這樣安排教學(xué)便于學(xué)生接受機(jī)床配電這一單元的知識(shí)，并能使學(xué)生做到知識(shí)上的融會(huì)貫通，從而有效的提高了教學(xué)效率的同時(shí)，提高了學(xué)生的專業(yè)技術(shù)理論知識(shí)和分析解決實(shí)際問題的專業(yè)操作技能水平與能力。

三、以市場(chǎng)導(dǎo)向?yàn)楦玖⒆泓c(diǎn)，做好PLC與專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的銜接

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，機(jī)械行業(yè)已經(jīng)從機(jī)械化向智能化方向發(fā)展，加工手段已經(jīng)由技術(shù)型向智能型轉(zhuǎn)化。原來(lái)有繼電器控制的生產(chǎn)設(shè)備，因其控制裝置體積大、耗電多、可靠性差、改變生產(chǎn)程序不方便等缺點(diǎn)已不能滿足產(chǎn)品多元化生產(chǎn)方式的需要。而可編程控制器正是綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及通訊技術(shù)發(fā)展起來(lái)的新一代工業(yè)自動(dòng)化控制裝置。它以其控制能力強(qiáng)、改變生產(chǎn)程序靈活方便、可靠性高等特點(diǎn)，在工業(yè)自動(dòng)化控制中顯示出較大的優(yōu)越性。因此它在自動(dòng)化控制中得到了廣泛應(yīng)用，使自動(dòng)化設(shè)備不斷優(yōu)化、升級(jí)，因而具有廣闊的培訓(xùn)前景。目前可編程控制器的應(yīng)用在我國(guó)有了很大的發(fā)展，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，但由于企業(yè)現(xiàn)有技術(shù)工人在這方面專業(yè)知識(shí)欠缺，難以承擔(dān)設(shè)備維修、程序調(diào)整等任務(wù)，故在一定程度上影響了企業(yè)生產(chǎn)的正常運(yùn)行。所以我認(rèn)為技術(shù)學(xué)校專業(yè)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置一定要放寬眼界，瞄準(zhǔn)市場(chǎng)的要求，以培養(yǎng)生產(chǎn)一線所需的勞動(dòng)者為突破口。

為此，我校在完成了電力拖動(dòng)單元電路和機(jī)床控制電路的專業(yè)教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)上，緊隨其后安排了可編程控制器這一內(nèi)容；既使繼電器控制的教學(xué)內(nèi)容得到合理的延伸，又降低了教學(xué)上的難度便于學(xué)生理解和掌握，收到了較好的教學(xué)效果。因?yàn)閷W(xué)生在前面學(xué)習(xí)繼電接觸器控制課題上有了較扎實(shí)的基礎(chǔ)，況且可編程控制器又與以往的接觸器控制有相同和相似之處，故學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)感覺知識(shí)內(nèi)容既連貫又易于掌握和接受。

事實(shí)證明，這樣做還是符合教學(xué)規(guī)律的?？删幊炭刂破魇前凑沼脩舻目刂埔缶帉懗绦騺?lái)進(jìn)行的，而程序的編制就是用一定的編程語(yǔ)言把一個(gè)控制任務(wù)描述出來(lái)。我們?cè)诮虒W(xué)中采用的是梯形圖這種圖形語(yǔ)言，因?yàn)樗赜昧藗鹘y(tǒng)的繼電接觸器控制中的繼電器觸點(diǎn)、線圈、串并聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和圖形符號(hào)，而且還加進(jìn)了許多功能強(qiáng)而又使用靈活的指令，將微機(jī)的特點(diǎn)結(jié)合進(jìn)去，使的編程容易。梯形圖比較形象、直觀，對(duì)于熟悉繼電接觸器控制系統(tǒng)的學(xué)生來(lái)說(shuō)也易于接受。這種編寫程序的語(yǔ)言表達(dá)方式，使學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)進(jìn)程中也很感興趣。但教學(xué)中模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備的選擇會(huì)在一定程度上影響教學(xué)效果。所以，在模擬實(shí)驗(yàn)編程程序時(shí)，對(duì)于可編程控制器各種輸入輸出來(lái)講既形象又直觀，并且可以根據(jù)教學(xué)、考核需要，將設(shè)備各獨(dú)立的控制環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合，精心編排，設(shè)計(jì)例題。例如：在基本指令和梯形圖設(shè)計(jì)的課題中，可以結(jié)合前面所學(xué)的電力拖動(dòng)單元控制電路或機(jī)床控制電路進(jìn)行編程練習(xí)和程序的相互修改練習(xí)，也可以分別利用1～3臺(tái)電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)進(jìn)行編程練習(xí)。以此來(lái)充分發(fā)揮設(shè)備各控制環(huán)節(jié)與教學(xué)、考核內(nèi)容之間的聯(lián)系，較好的完成教學(xué)、考核任務(wù)，達(dá)到一機(jī)多用的目的。值得一提的是，可編程控制器技術(shù)是一門建立在微機(jī)技術(shù)及電氣自動(dòng)化控制基礎(chǔ)上的學(xué)科。專業(yè)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師和理論課教師應(yīng)積極地通過自學(xué)、培訓(xùn)等方式盡快掌握熟悉它，以更好的勝任不斷發(fā)展的教學(xué)工作。

四、可編程控制器PLC實(shí)訓(xùn)教學(xué)的思路與探索

目前在《PLC原理及應(yīng)用》課程實(shí)踐教學(xué)上，由于我們指導(dǎo)教師所編寫的實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書詳盡有余，明明白白，加之所做的實(shí)訓(xùn)都是“簡(jiǎn)單驗(yàn)證式”或“機(jī)械重復(fù)式”方面的項(xiàng)目，在一定程度上為學(xué)生“依葫蘆畫瓣”提供了方便，學(xué)生在實(shí)訓(xùn)時(shí)只需要進(jìn)行程序輸入、線路連接等簡(jiǎn)單操作即可順利完成。這種實(shí)訓(xùn)教學(xué)方法，目前已被我們指導(dǎo)教師廣泛認(rèn)可和采用，但至少我認(rèn)為：沒有問題的、不需學(xué)生動(dòng)腦的實(shí)訓(xùn)是毫無(wú)意義的。對(duì)于與PLC技術(shù)應(yīng)用密切配合的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，指導(dǎo)教師只有指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用PLC編程方法親自編程操作，在實(shí)訓(xùn)中既動(dòng)手又動(dòng)腦，既能發(fā)現(xiàn)問題又能在教師啟發(fā)指導(dǎo)下分析問題和解決問題，才能從本質(zhì)上學(xué)好這門課程，從而最終實(shí)現(xiàn)本課程在技工學(xué)校的教學(xué)目標(biāo)。

（一）在實(shí)訓(xùn)過程中，更新教學(xué)方法

首先在編寫實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書時(shí)，我們指導(dǎo)教師應(yīng)該根據(jù)企業(yè)對(duì)PLC技術(shù)人才的需求，結(jié)合學(xué)院實(shí)際設(shè)備情況，針對(duì)本課程教學(xué)特點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)，在如何引導(dǎo)廣大學(xué)生在實(shí)訓(xùn)本課程教程中既動(dòng)手又動(dòng)腦的上多下功夫。職業(yè)學(xué)校是一個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、動(dòng)機(jī)和習(xí)慣差異很大的群體。因此實(shí)訓(xùn)教學(xué)同樣要做到因材施教，采取因人而異的分層教學(xué)，即按學(xué)生學(xué)因此實(shí)訓(xùn)教學(xué)同樣要做到因材施教，采取因人而異的分層教學(xué)，即按學(xué)生學(xué)習(xí)能力分組，確定每組不同的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)目標(biāo)，從而使成績(jī)好的和成績(jī)差的學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中，都能夠得到相應(yīng)的鍛煉和培養(yǎng)。除要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間做完基本的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目外，還要安排一定量的選修實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和研究性課題，讓廣大學(xué)生自主選擇，指導(dǎo)教師現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，或者督而不導(dǎo)，從而促使學(xué)生自主地分析在實(shí)訓(xùn)中所遇到的問題，寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告交教師評(píng)判，師生共同找出問題的解決辦法。對(duì)于大型的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，如電梯、機(jī)械手等，還可以采取分工合作的教學(xué)形式，將全班同學(xué)分成不同的小組，由教師明確各小組在實(shí)訓(xùn)中的任務(wù)和目標(biāo)，從而培養(yǎng)廣大學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的職業(yè)素質(zhì)和能力。

（二）在鞏固教學(xué)成果時(shí)，吸引學(xué)生的興趣

學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃，學(xué)習(xí)熱情高漲，學(xué)習(xí)效果才有保證。每個(gè)課題以實(shí)例為重點(diǎn)，這些實(shí)例都是來(lái)自我們身邊的生活、生產(chǎn)。學(xué)生對(duì)教學(xué)課題感興趣，認(rèn)識(shí)到所學(xué)的東西有用，能解決現(xiàn)實(shí)問題，學(xué)習(xí)熱情是自然地高漲起來(lái)。興趣是最好的老師，主要能調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣，學(xué)習(xí)效果肯定不差。興趣是學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的動(dòng)力之一，他們對(duì)學(xué)習(xí)的追求往往來(lái)源于興趣。凡是有興趣的東西，就容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，引起學(xué)生的思考，學(xué)生若能有興趣地學(xué)，教學(xué)就成功了一半。因此在教學(xué)中，指導(dǎo)教師要把握時(shí)機(jī)，結(jié)合教材特點(diǎn)，把興趣的東西引入課堂，這些東西越接近學(xué)生的日常生活，同時(shí)又不偏離教材，學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)就越容易理解，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣也越濃，從而學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性和主動(dòng)性也跟著提高。指導(dǎo)教師積極利用這一點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思維，從開始教師提出問題，激發(fā)學(xué)生的興趣，引導(dǎo)學(xué)生分析問題，如何解決問題，逐漸地由學(xué)生提出問題，自行分析問題到解決問題。這樣不但提高了學(xué)生學(xué)習(xí)PLC知識(shí)的興趣，而且還提高了學(xué)生的分析問題和解決問題的能力。

（三）逐步培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力

課題實(shí)例來(lái)自生產(chǎn)、生活，要處理及注意的有關(guān)問題我們都向?qū)W生交待清楚，引導(dǎo)學(xué)生具體的處理辦法、解決方法步驟、方向。通過多個(gè)實(shí)例的學(xué)習(xí)、實(shí)踐與積累，學(xué)生能逐漸地提高解決實(shí)際問題的能力。指導(dǎo)教師要把PLC技術(shù)應(yīng)用教程分為若干個(gè)單元，每個(gè)單元中的幾個(gè)實(shí)例都是以某個(gè)重點(diǎn)指令的應(yīng)用為主線。應(yīng)用程序由簡(jiǎn)單到復(fù)雜。這樣，通過一個(gè)單元的學(xué)習(xí)，學(xué)生已將該單元的重點(diǎn)指令很深刻地留在腦海中。他們靈活應(yīng)用指令的能力會(huì)逐步增強(qiáng)。課題式教學(xué)中通過恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，就能逐步提高學(xué)生的編程能力、應(yīng)用PLC的能力。

通過一段時(shí)間的教學(xué)實(shí)踐，使我感到可編程控制器技術(shù)是一門理論性、趣味性、實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，而它又與機(jī)床電器控制電路有著密不可分的緊密聯(lián)系。只要我們從教學(xué)實(shí)踐出發(fā)，抓好專業(yè)教學(xué)的基礎(chǔ)訓(xùn)練，以市場(chǎng)需求和導(dǎo)向?yàn)楦玖⒆泓c(diǎn)，合理安排好教學(xué)內(nèi)容的先后順序，注重學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和能力的培養(yǎng)，就一定能確保教學(xué)質(zhì)量，在教學(xué)中取得很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的。也只有這樣，我們的職業(yè)技術(shù)教育才能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中求得發(fā)展，煥發(fā)出勃勃的生機(jī)與活力。

[1] 張偉林. 電氣控制與PLC綜合應(yīng)用技術(shù)[M]. 北京：人民郵電出版社，2009.

[2] 徐國(guó)林. PLC應(yīng)用技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[3] 胡曉林. 電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)[M]. 北京：北京理工大學(xué)出版社，2010.

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2011-09-24