在PLC教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力

王建華　張群

【摘要】在PLC教學(xué)中加強(qiáng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)是整個(gè)教學(xué)的關(guān)鍵點(diǎn)，也是難點(diǎn)。在教學(xué)中要打破傳統(tǒng)的教學(xué)理念，增強(qiáng)學(xué)生的參與意識(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生勇于嘗試、敢于自主探索的能力，提高學(xué)生自覺學(xué)習(xí)、主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力和分析問題解決問題的能力，增強(qiáng)學(xué)生將理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐的能力。

【關(guān)鍵詞】激趣設(shè)疑 循循善誘 主動(dòng)學(xué)習(xí) 舉一反三 循序漸進(jìn) 事半功倍

了解PLC的工作原理，具備設(shè)計(jì)、調(diào)試和維護(hù)PLC控制系統(tǒng)的能力，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)對(duì)電氣技術(shù)人員和工科學(xué)生的基本要求。本人在多年的教學(xué)工作中感覺到，對(duì)于我們的學(xué)生來說，PLC的設(shè)計(jì)就是一道坎，不少學(xué)生常常手腳無措，不知從何下手，就此結(jié)合我多年的教學(xué)體會(huì)談?wù)勅绾翁岣邔W(xué)生PLC設(shè)計(jì)能力的看法。

一、興趣是最好的老師，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)是首要的、關(guān)鍵的一環(huán)

我們面對(duì)的是十幾歲的青少年學(xué)生，他們的求知欲和可塑性都很強(qiáng)，對(duì)新鮮事物充滿了好奇心和敏感性，因此首次課程的引入是至關(guān)重要的，如何激發(fā)興趣，讓課程內(nèi)容牢牢抓住學(xué)生的思緒，讓他們感到好奇，從而產(chǎn)生一種想繼續(xù)了解探索的欲望，激發(fā)起一種本能的學(xué)習(xí)動(dòng)力和學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生能夠自覺學(xué)習(xí)，主動(dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)效果自然就會(huì)事半功倍。比如在課程教學(xué)之初可以通過日常生活的常見實(shí)例引入，像十字路口交通燈、廣告牌彩燈、電梯等這些與我們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)的實(shí)例入手，讓學(xué)生對(duì)整個(gè)課程內(nèi)容充滿了期待。可編程控制器是傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的替代產(chǎn)品，我們的學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過繼電器控制，能體會(huì)到傳統(tǒng)繼電器的繁瑣，接線的復(fù)雜，因此應(yīng)把可編程控制器控制與傳統(tǒng)的繼電器控制進(jìn)行比較，突出可編程控制器的優(yōu)點(diǎn)，讓學(xué)生對(duì)PLC控制有全面的了解，充滿期待地去學(xué)習(xí)。

二、通過應(yīng)用實(shí)例提高學(xué)生對(duì)PLC的理解，掌握設(shè)計(jì)的方法和步驟

PLC應(yīng)用非常廣泛，它不僅僅用于工業(yè)生產(chǎn)中，還廣泛應(yīng)用于日常生活中，為了讓學(xué)生易于接受，盡快地進(jìn)入角色，課程教學(xué)中可從生活實(shí)例入手，比如十字路口交通燈的控制、洗衣機(jī)的控制、自動(dòng)門的控制等等，這些都是我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常見到的，容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在設(shè)計(jì)過程中，可以采用由易到難，由簡單到復(fù)雜，逐步增加設(shè)計(jì)要求，提高設(shè)計(jì)難度，讓學(xué)生有一個(gè)循序漸進(jìn)的適應(yīng)過程。

PLC的設(shè)計(jì)一般分六步完成：詳細(xì)了解生產(chǎn)工藝和設(shè)備對(duì)控制系統(tǒng)的要求，畫出系統(tǒng)的工作循環(huán)圖或流程圖及有關(guān)信號(hào)的時(shí)序圖；輸入和輸出設(shè)備分配，確定哪些外圍設(shè)備是送信號(hào)給PLC的，哪些外圍設(shè)備是用來接收PLC輸出信號(hào)的，完成PLC輸入輸出地址分配；完成PLC程序設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)可以用梯形圖語言，也可用助記符語言；通過編程器或編程軟件把程序傳送到PLC中；對(duì)程序進(jìn)行模擬調(diào)試和修改，直至滿足要求為止；程序設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)進(jìn)行在線統(tǒng)調(diào)。開始先帶上輸出設(shè)備，不帶負(fù)載進(jìn)行調(diào)試，正常后再帶上負(fù)載運(yùn)行。全部調(diào)試完畢后保存已完成的程序。

要建立一個(gè)PLC控制系統(tǒng)，首先必須把PLC的輸入輸出數(shù)量確定下來，再按需要確定各種控制動(dòng)作的順序及各控制裝置彼此間的關(guān)系，分配輸入輸出設(shè)備，作出梯形圖，通過專用軟件輸入計(jì)算機(jī)并下裝到PLC進(jìn)行模擬調(diào)試、修改，直到滿足控制要求。

設(shè)計(jì)中，如果程序比較復(fù)雜，讓學(xué)生一步到位很難，這是可以把整個(gè)設(shè)計(jì)分成多個(gè)小塊，設(shè)計(jì)出多個(gè)小程序，再逐步增加難度，把這些程序組合在一起構(gòu)成完整的設(shè)計(jì)，學(xué)生學(xué)起來要容易得多。在應(yīng)用程序舉例時(shí)，力求做到接近實(shí)際，突出設(shè)計(jì)過程、設(shè)計(jì)方法和思路，以達(dá)到對(duì)PLC編程的認(rèn)識(shí)和理解。

三、總結(jié)PLC設(shè)計(jì)的一般方法，做到舉一反三、觸類旁通

通過課堂進(jìn)行的PLC案例設(shè)計(jì)總是有限的，如何讓學(xué)生通過課堂教學(xué)掌握PLC設(shè)計(jì)的一般方法，能夠做到舉一反三，觸類旁通才是至關(guān)重要的。其實(shí)任何一門學(xué)科都是有規(guī)律可循的，PLC也不例外。PLC設(shè)計(jì)的方法歸納起來有以下幾種：

1、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法

經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法是用繼電器電路圖的方法來設(shè)計(jì)比較簡單的開關(guān)量控制系統(tǒng)的梯形圖，即利用一些典型控制環(huán)節(jié)和基本控制電路，根據(jù)被控對(duì)象的要求，依靠經(jīng)驗(yàn)直接用PLC設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)中不斷地修改和完善梯形圖來滿足生產(chǎn)機(jī)械和工藝過程的控制要求。這種方法對(duì)于有繼電器控制電路基礎(chǔ)的人非常適用，它沒有普遍的規(guī)律可循，具有很大的試探性和隨意性，最后的結(jié)果不是唯一的，設(shè)計(jì)所用的時(shí)間、設(shè)計(jì)質(zhì)量與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有很大的關(guān)系，在設(shè)計(jì)復(fù)雜程序時(shí)容易出現(xiàn)設(shè)計(jì)漏洞，一般用于較簡單的梯形圖的設(shè)計(jì)。

2、邏輯設(shè)計(jì)法

邏輯設(shè)計(jì)法是以邏輯組合的方法和形式來設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)，這種方法既有嚴(yán)密可循的規(guī)律性和明確的步驟，又具有簡便、直觀和十分規(guī)范的特點(diǎn)。從某種意義上說，PLC是“與”、“或”、“非”三種邏輯代數(shù)的組合體，而梯形圖程序的基本形式也是“與”、“或”、“非”的邏輯組合，當(dāng)一個(gè)邏輯函數(shù)用邏輯變量的基本運(yùn)算式表示出來后，實(shí)現(xiàn)該邏輯功能的線路也隨之確定，并可進(jìn)一步由梯形圖直接寫出對(duì)應(yīng)的指令程序表。但邏輯設(shè)計(jì)法的缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)難度大，不易掌握。

3、順序功能圖設(shè)計(jì)法

順序功能圖又叫SFC或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是專用于工業(yè)順序控制程序設(shè)計(jì)的一種功能說明語言，是完整地描述控制系統(tǒng)的工作過程、功能和特性的一種圖形，它適合于順序控制的標(biāo)準(zhǔn)化語言，利用順序功能圖進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，具有簡單、規(guī)范、通用的優(yōu)點(diǎn)，不僅使梯形圖變得容易，而且初學(xué)者容易掌握，對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者也會(huì)提高設(shè)計(jì)效率，程序的調(diào)試、修改和閱讀也很方便，有一定的方法和步驟可循。

4、計(jì)算機(jī)輔助編程設(shè)計(jì)法

計(jì)算機(jī)輔助編程可以把梯形圖直接譯成指令形式，可進(jìn)行在線編程，遠(yuǎn)距離編程，也可離線編程，有些還具有網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等更強(qiáng)大的功能，計(jì)算機(jī)輔助編程設(shè)計(jì)法代表著PLC應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法今后的發(fā)展方向。

總之，PLC的程序設(shè)計(jì)是將其應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)過程和生產(chǎn)機(jī)械控制的最為關(guān)鍵的一環(huán)，也是整個(gè)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，隨著PLC自身功能不斷增強(qiáng)，PLC應(yīng)用系統(tǒng)也越來越復(fù)雜，對(duì)PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的要求也越來越高。對(duì)于初學(xué)者來說，教師是引導(dǎo)者，是指路人，如何激趣設(shè)疑，循循善誘，讓學(xué)生快速進(jìn)入角色，讓學(xué)生在設(shè)計(jì)中體會(huì)到快樂，自覺學(xué)習(xí)，主動(dòng)學(xué)習(xí)，是我們課程教學(xué)的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊青杰.三菱FX系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南.機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]史宜巧.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行維護(hù).機(jī)械工業(yè)出版社.