PLC控制技術(shù)在機(jī)電專業(yè)教學(xué)中的教學(xué)模式改革探索

朱煜鈺 郭曉君

摘要：結(jié)合PLC控制技術(shù)課程在機(jī)電專業(yè)課程設(shè)置上的基本情況和PLC控制技術(shù)課程的特點(diǎn)，針對(duì)傳統(tǒng)式教學(xué)在教學(xué)過程中存在的一些問題，提出該課程教學(xué)模式改革的必要性，介紹了項(xiàng)目教學(xué)法的特點(diǎn)，及其在PLC控制技術(shù)課程中的應(yīng)用，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)例介紹了項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施過程。實(shí)施效果表明，項(xiàng)目教學(xué)法的使用有利于激發(fā)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，能夠培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力和創(chuàng)新能力，使學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)得到進(jìn)一步的提高。

關(guān)鍵詞：PLC控制技術(shù)；教學(xué)模式；項(xiàng)目教學(xué)法

作者簡(jiǎn)介：朱煜鈺（1982-），女，河南周口人，黃河科技學(xué)院工學(xué)院，講師；郭曉君（1983-），女，河南南陽人，黃河科技學(xué)院工學(xué)院，講師。（河南 鄭州 450063）

基金項(xiàng)目：本文系鄭州市工業(yè)機(jī)器人視覺及其控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究成果。

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）06-0116-02

PLC控制技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的控制技術(shù)，目前它已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備，由于其功能強(qiáng)大、可靠性高、使用方便、靈活等優(yōu)點(diǎn)，PLC控制技術(shù)的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，在工業(yè)控制領(lǐng)域的地位也越來越顯著。因此，作為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化三大支柱之一的PLC控制技術(shù)，也是技術(shù)人員和相關(guān)管理人員必須要掌握的技術(shù)?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)對(duì)技術(shù)人員的要求也比較高，不但要掌握相應(yīng)的理論知識(shí)，還要掌握一些實(shí)踐性很強(qiáng)的技能，如PLC控制技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、CAD/CAM等。具備了這樣的技能不但可以保證生產(chǎn)過程的順利進(jìn)行，又能對(duì)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的一些問題進(jìn)行及時(shí)的解決，使這些專業(yè)技能的作用能夠在企業(yè)生產(chǎn)中充分發(fā)揮出來。所以，技術(shù)人員對(duì)PLC控制技術(shù)的專業(yè)技能的掌握在工業(yè)生產(chǎn)中是非常重要的。

一、教學(xué)模式改革的必要性

PLC控制技術(shù)是機(jī)電專業(yè)的一門專業(yè)課，是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，總學(xué)時(shí)只有38學(xué)時(shí)，其中理論學(xué)時(shí)僅有36學(xué)時(shí)，學(xué)時(shí)很少。如何在較少的學(xué)時(shí)內(nèi)讓學(xué)生掌握PLC控制技術(shù)的專業(yè)技能，培養(yǎng)出動(dòng)手能力強(qiáng)的復(fù)合型人才，是授課教師非常值得探索的一個(gè)問題。由于該課程傳統(tǒng)的教學(xué)方法重理論，而輕實(shí)踐，傳統(tǒng)的教學(xué)方法所培養(yǎng)出來的學(xué)生的綜合實(shí)踐能力也有所欠缺，因此，要想提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，培養(yǎng)出生產(chǎn)企業(yè)所需要的復(fù)合型人才，那么，任課教師必須要進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)模式改革。項(xiàng)目教學(xué)法是以工作任務(wù)為依托組織教學(xué)內(nèi)容的一種教學(xué)方法，能夠有效地解決學(xué)生實(shí)操能力的鍛煉問題，所以，項(xiàng)目教學(xué)法是值得借鑒的有效的教學(xué)方法。在項(xiàng)目教學(xué)法的教學(xué)過程中，筆者所制訂的每一個(gè)項(xiàng)目都讓學(xué)生經(jīng)歷了一個(gè)完整的工作過程，從理論到實(shí)踐逐步深入，最終學(xué)生完成每個(gè)項(xiàng)目，做到學(xué)以致用，讓學(xué)生切實(shí)感受到理論知識(shí)在實(shí)際中的應(yīng)用。因此，項(xiàng)目教學(xué)法能夠很好地解決理論和實(shí)踐之間有效結(jié)合的問題，可以達(dá)到在學(xué)中做，在做中學(xué)的效果，能夠滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)人才的需求，實(shí)現(xiàn)學(xué)校對(duì)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，因此，項(xiàng)目教學(xué)法能夠滿足對(duì)PLC控制技術(shù)課程在機(jī)電專業(yè)教學(xué)模式改革的需求。

二、項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施實(shí)例

項(xiàng)目教學(xué)法是以學(xué)生為主體，老師為主導(dǎo)，依托于項(xiàng)目的一種教學(xué)方法，每個(gè)項(xiàng)目共分為確定學(xué)習(xí)目標(biāo)、確定項(xiàng)目任務(wù)、項(xiàng)目實(shí)施方案、項(xiàng)目實(shí)施和項(xiàng)目實(shí)施效果及評(píng)價(jià)五個(gè)步驟。項(xiàng)目教學(xué)法在PLC控制技術(shù)課程中的使用有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力和創(chuàng)新能力，使學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)得到進(jìn)一步的提高。

項(xiàng)目教學(xué)法是以實(shí)際案例為一個(gè)教學(xué)課題，在實(shí)施教學(xué)過程中要注意引導(dǎo)，否則教學(xué)效果就會(huì)大打折扣，下面筆者以“裝料小車運(yùn)行控制”為例來說明項(xiàng)目教學(xué)法。

1.項(xiàng)目目標(biāo)

進(jìn)一步熟悉梯形圖指令的應(yīng)用；掌握順序功能語言的應(yīng)用；熟練模擬運(yùn)行并調(diào)試。

2.項(xiàng)目?jī)?nèi)容

裝料小車處于后端時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，小車向前運(yùn)行。行進(jìn)至前端壓下前行程開關(guān)，翻斗門打開裝貨，7s后關(guān)閉翻斗門，小車向后運(yùn)行。行進(jìn)至后端壓下后行程開關(guān)，打開小車底門卸貨，5s后門關(guān)閉，完成一次動(dòng)作。

控制要求：裝料小車的運(yùn)行具有三種工作方式，手動(dòng)操作：用各自的控制按鈕來一一對(duì)應(yīng)地接通或斷開各負(fù)載的工作方式；單周期操作：按下啟動(dòng)按鈕，小車往復(fù)運(yùn)行一次后，停在后端等待下次操作；連續(xù)操作：按下啟動(dòng)按鈕，小車自動(dòng)連續(xù)往復(fù)運(yùn)行。

3.相關(guān)知識(shí)引導(dǎo)

在程序設(shè)計(jì)時(shí)，除了基本指令的使用之外，還會(huì)用到順序控制指令。順序功能圖（SFC）編程語言是基于工藝流程的高級(jí)語言，順序控制指令（SCR）是基于順序功能圖的編程方式，它由被控對(duì)象的順序功能圖進(jìn)行編程，將控制程序進(jìn)行邏輯分段，從而實(shí)現(xiàn)順序控制。用SCR指令編制的順序控制程序，清晰明了，同一性強(qiáng)。

（1）順序控制指令。1）裝載順序控制指令LSCR。裝載順序控制指令LSCR用于表示一個(gè)SCR段，即狀態(tài)步的開始。其梯形圖符號(hào)是。2）順序控制轉(zhuǎn)移指令SCRT。順序控制轉(zhuǎn)移指令SCRT用于表示SCR段之間的轉(zhuǎn)換。SCRT有兩個(gè)功能，一個(gè)是使當(dāng)前激活的SCR程序段的S位復(fù)位，以使該SCR程序段停止工作；另一個(gè)是使下一個(gè)將要執(zhí)行的SCR程序段的S位置位，以便下一個(gè)SCR程序段工作。其梯形圖符號(hào)是。3）順序控制結(jié)束指令SCRE。順序控制結(jié)束指令SCRE用于表示一個(gè)SCR段的結(jié)束。每一個(gè)SCR段的結(jié)束必須使用SCRE指令，該指令無操作數(shù)。其梯形圖符號(hào)是。

（2）在使用順序控制指令時(shí)需要注意一些問題：第一，順序控制指令只對(duì)狀態(tài)元件S有效。為了保證程序的可靠運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)狀態(tài)元件S的信號(hào)應(yīng)采用短脈沖。第二，當(dāng)需要保持輸出時(shí)，可用置位S/復(fù)位R指令。第三，在SCR段不能使用跳轉(zhuǎn)指令和標(biāo)號(hào)指令，也就是說，不允許跳入、跳出或在內(nèi)部跳轉(zhuǎn)，但可以在SCR段附近使用這兩個(gè)指令。

4.制訂項(xiàng)目方案

每個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施分小組進(jìn)行，每個(gè)項(xiàng)目小組成員里不但有基礎(chǔ)好的學(xué)生，也有基礎(chǔ)相對(duì)較差的學(xué)生，這樣的小組成員搭配不但可以保證每個(gè)項(xiàng)目小組的任務(wù)能夠按時(shí)完成，又可以加強(qiáng)小組成員之間的知識(shí)溝通，這樣有利于基礎(chǔ)相對(duì)較差學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握。每個(gè)項(xiàng)目小組根據(jù)項(xiàng)目?jī)?nèi)容及要求，結(jié)合所學(xué)知識(shí)經(jīng)過討論后制訂實(shí)施方案，經(jīng)過老師審核后，得到最終的項(xiàng)目實(shí)施方案。

5.項(xiàng)目實(shí)施

每個(gè)項(xiàng)目小組首先應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目?jī)?nèi)容及要求，進(jìn)行輸入/輸出地址分配，畫出PLC的外部接線圖，而后將PL C的I/O接口分別與相應(yīng)的外部設(shè)備連接好。其次，項(xiàng)目小組結(jié)合分配地址和控制要求進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，程序包括手動(dòng)程序和自動(dòng)程序兩大模塊。再則，在斷電狀態(tài)下，學(xué)生連接好PC/PPI電纜，打開PLC的前蓋，并將PLC的運(yùn)行模式調(diào)到STOP模式下，此時(shí)PLC處于停止?fàn)顟B(tài)，或者用鼠標(biāo)點(diǎn)擊工具欄中的STOP按鈕，在作為編程器的PC上運(yùn)行STEP7 Micro/WIN32編程軟件，進(jìn)行程序編寫。用菜單命令新建一個(gè)新項(xiàng)目，還可修改項(xiàng)目的名稱；而后還要用菜單命令設(shè)置PLC的型號(hào)；設(shè)置通信參數(shù)；編寫程序；用鼠標(biāo)單擊工具欄中的“編譯”按鈕或“全部編譯”按鈕來編譯輸入的程序。然后將編譯好的梯形程序下載到PLC里，將運(yùn)行模式選擇開關(guān)撥到RUN位置，或者用鼠標(biāo)單擊工具欄的RUN（運(yùn)行）按鈕使PLC進(jìn)入運(yùn)行方式。最后，學(xué)生通過相應(yīng)的按鈕進(jìn)行連續(xù)操作、單周期操作或者手動(dòng)操作，觀察到位后翻門和底門打開是否正常；如果正常，小車的運(yùn)行狀態(tài)是否符合要求，進(jìn)而完成整個(gè)項(xiàng)目。在項(xiàng)目調(diào)試的過程中要求學(xué)生進(jìn)行觀察和思考，這樣能夠使學(xué)生獨(dú)立分析問題的能力和解決問題的能力得到有效的培養(yǎng)。在實(shí)施過程中，系統(tǒng)如果出現(xiàn)了問題，小組成員進(jìn)行討論解決，當(dāng)有解決不了的問題時(shí)老師引導(dǎo)解決。這樣既可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，又能培養(yǎng)學(xué)生的組織能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

6.項(xiàng)目實(shí)施效果及評(píng)價(jià)

在項(xiàng)目完成之后，采用答辯的形式進(jìn)行項(xiàng)目考核，評(píng)委由老師和其他小組學(xué)生組成。首先讓項(xiàng)目小組代表現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行系統(tǒng)演示，看系統(tǒng)是否可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、單周期和連續(xù)三種工作方式的運(yùn)行。其次，說明該項(xiàng)目的完成情況和該項(xiàng)目在實(shí)施過程中的設(shè)計(jì)思路，這樣學(xué)生之間既可以交流自己的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，也可以互相提問，挖掘項(xiàng)目中的問題。最后，由答辯小組對(duì)項(xiàng)目做出綜合評(píng)價(jià)，定出成績(jī)。

三、總結(jié)

項(xiàng)目教學(xué)法是一種教育理念比較新的教學(xué)方法，這種教學(xué)方法不但能夠激發(fā)學(xué)生積極主動(dòng)地進(jìn)行思考和回答問題，還能夠培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力和創(chuàng)新能力。在整個(gè)教學(xué)過程中，大多數(shù)同學(xué)都能夠完成項(xiàng)目任務(wù)，有些同學(xué)對(duì)知識(shí)的理解更為深入。通過項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施可以看到，項(xiàng)目教學(xué)法非常適合應(yīng)用于專業(yè)課程中，但是要想把項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用好，還需要做很多工作，比如：課程內(nèi)容要整合好；每個(gè)項(xiàng)目選擇要合適；對(duì)任課老師的要求等。只有把這些工作都做好了，才能夠把項(xiàng)目教學(xué)法的特色充分發(fā)揮出來。

參考文獻(xiàn)：

[1]翁雪平.職高電工專業(yè)PLC技能訓(xùn)練項(xiàng)目教學(xué)的研究[J].中國創(chuàng)新導(dǎo)刊，2010，（11）.

[2]吳全全.“項(xiàng)目教學(xué)法”——中德職教師資進(jìn)修項(xiàng)目收獲之一[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2006，（6）.

[3]孫平.“電氣控制與PLC應(yīng)用”課程的教改實(shí)踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2002，（1）.

[4]季肖楓，顧娜.項(xiàng)目教學(xué)在PLC課程中的實(shí)踐[J].時(shí)代教育（教育教學(xué)版），2009，（Z1）.

[5]劉小寧.PLC教學(xué)改革初探[J].科技信息，2009，（27）.

（責(zé)任編輯：王意琴）