“可編程控制原理”課程教學(xué)改革與探索

朱群峰，楊登翔（.西昌學(xué)院汽車與電子工程學(xué)院，四川 西昌 6503；.四川省電力公司 西昌電業(yè)局，四川 西昌 6503）

“可編程控制原理”課程教學(xué)改革與探索

朱群峰1，楊登翔2
（1.西昌學(xué)院汽車與電子工程學(xué)院，四川 西昌 615013；2.四川省電力公司 西昌電業(yè)局，四川 西昌 615013）

基于目前二本院校轉(zhuǎn)型應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，以可編程控制原理課程教學(xué)改革為對象，針對目前PLC型號多樣，PLC技術(shù)使用領(lǐng)域廣泛，涉及的技術(shù)多樣化，結(jié)合西昌學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)特點(diǎn)，探索可編程控制原理理論和實踐教學(xué)，采取“PLC理論基礎(chǔ)—實驗訓(xùn)練—項目培訓(xùn)—技能競賽”的遞進(jìn)式教學(xué)模式，通過對本專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)，達(dá)到培養(yǎng)出理論知識夠用，動手能力強(qiáng)，能適應(yīng)目前工業(yè)控制技術(shù)的高級技術(shù)性人才，符合二本院校應(yīng)用性型人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)型的發(fā)展的要求。

PLC；理論基礎(chǔ)；實驗訓(xùn)練；項目培訓(xùn)；技能競賽

0　引言

在目前本科院校應(yīng)用型轉(zhuǎn)型的大環(huán)境下，以近年來西昌學(xué)院的電氣與電子類專業(yè)培養(yǎng)方案為指導(dǎo)思想，推進(jìn)課程教學(xué)改革，以可編程控制原理課程教學(xué)改革為對象，探索以“PLC理論基礎(chǔ)—實驗訓(xùn)練—項目培訓(xùn)—技能競賽”的遞進(jìn)式教學(xué)模式［1］。通過1年的實踐，取得了良好的教學(xué)效果。這種教學(xué)模式可以推廣到同類專業(yè)的實驗和實訓(xùn)教學(xué)，符合本科院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的發(fā)展要求。

1　可編程控制原理課程教學(xué)現(xiàn)狀

可編程控制原理是電氣類專業(yè)的一門重要的專業(yè)課程，同時也是一門實踐性很強(qiáng)的課程，學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力是衡量高等學(xué)校辦學(xué)的重要指標(biāo)。傳統(tǒng)PLC教學(xué)主要存在以下問題：（1）PLC廠家多，不同廠家的產(chǎn)品無論是從硬件上，還是從軟件上都不兼容，給教學(xué)帶來難度；（2）因為PLC廠家多，產(chǎn)品型號多種多樣，教材無法把很多PLC的技術(shù)內(nèi)容都包含，內(nèi)容有限；（3）隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，PLC技術(shù)和其他技術(shù)需要融合運(yùn)用；（4）實驗教學(xué)設(shè)備單一，實驗項目內(nèi)容具體，實驗過程就是依照指導(dǎo)書完成了事。在這種情況下，傳統(tǒng)的教學(xué)模式不能滿足工業(yè)控制對人才培養(yǎng)的需求，單一的教學(xué)內(nèi)容和形式不能適應(yīng)技術(shù)日益更新的工業(yè)環(huán)境。學(xué)生在整個理論和實驗過程中被動地適應(yīng)了實驗指導(dǎo)書的要求，只起到一個“裝配”實驗的作用，缺乏對學(xué)生能力的培養(yǎng)，創(chuàng)新更無從談起。隨著教育教學(xué)改革研究和實踐的深入，我們從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)形式上不斷探索和改革，進(jìn)一步更新教育觀念、強(qiáng)化隊伍建設(shè)、整合教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化資源配置，通過一年的努力已取得初步成效。

2　基于可編程控制原理的教學(xué)改革內(nèi)容

2.1PLC理論基礎(chǔ)

PLC的理論教學(xué)，首先對PLC的共同的結(jié)構(gòu)和工作原理做簡單的介紹，這樣就可以選取一本常用的教材，不管是什么型號的PLC，大致的工作原理是差不多的?？紤]到PLC廠家多，型號多，選取目前在國內(nèi)外使用最多的三大廠家，可以先對一種型號的PLC的理論進(jìn)行系統(tǒng)的教學(xué)，包括指令系統(tǒng)，基本程序設(shè)計、梯形圖經(jīng)驗設(shè)計法、順序控制設(shè)計法和多種工作方式編程設(shè)計［2］。在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會對一種PLC設(shè)計掌握后，選用另外兩個廠家提供的產(chǎn)品說明書，主要從元件編號、指令格式和編程軟件應(yīng)用方面介紹PLC的使用，方法和思路與教材教學(xué)內(nèi)容類似?？梢酝ㄟ^同樣的例題用不同的PLC設(shè)計，這樣技術(shù)上容易過渡。

2.2實驗實訓(xùn)

采用模塊式教學(xué)，以一個個簡單功能的實現(xiàn)作為實驗內(nèi)容，讓學(xué)生掌握PLC各種功能的實現(xiàn)，采用從簡單功能到復(fù)雜功能的實現(xiàn)［3］。具體實驗項目的主要內(nèi)容如圖1所示，項目內(nèi)容不必很多，但是要訓(xùn)練學(xué)生熟練使用市場上運(yùn)用廣泛的三菱、歐姆龍和西門子的三大廠家的PLC，同時可以對同樣的項目進(jìn)行設(shè)計和調(diào)試，具備運(yùn)用不同PLC產(chǎn)品的能力，學(xué)生通過三種PLC的實驗訓(xùn)練，今后面對其他廠家和其他型號的PLC，具有自學(xué)能力，能運(yùn)用好不同的PLC。具體內(nèi)容包括邏輯實驗、定時計數(shù)器實驗、搶答器實驗、電機(jī)正反轉(zhuǎn)實驗、交通燈實驗和彩燈控制實驗［4］。每個實驗要實現(xiàn)的功能可以是多種多樣，也可以由學(xué)生自己來確定?？偟膩碚f，通過在實驗室內(nèi)完成一系列的實驗項目，培養(yǎng)學(xué)生掌握PLC的基本指令的靈活運(yùn)用、經(jīng)驗設(shè)計法的設(shè)計和順序控制設(shè)計方法的掌握，同時還需要對一些功能指令進(jìn)行練習(xí)，以提高學(xué)生優(yōu)化設(shè)計水平。

圖1　可編程控制原理教學(xué)模式框圖

2.3項目培訓(xùn)

通過理論教學(xué)和實驗教學(xué)，只讓學(xué)生掌握了PLC本身的一些設(shè)計知識，而現(xiàn)在的PLC技術(shù)早就不再是一門單一的技術(shù)，不管是從硬件上還是從軟件上，PLC都成為了工業(yè)控制的一個核心和橋梁，它是現(xiàn)場控制的核心，同時又是整個組態(tài)控制系統(tǒng)的一個小的組成部分［9］。為了讓學(xué)生能適應(yīng)目前工業(yè)控制的潮流，僅僅掌握單臺的PLC控制設(shè)計已經(jīng)不能滿足要求。因此，學(xué)校在近年來引入了一些和工業(yè)控制流行的技術(shù)實驗設(shè)備和器材，為PLC的項目培訓(xùn)提供了有利條件［5］。該模塊培訓(xùn)學(xué)生掌握組態(tài)王軟件、觸摸屏和變頻器的使用。這三個方面的技術(shù)，在工業(yè)控制現(xiàn)場無處不在，具體實施的時候，從易到難，我們可以將實驗訓(xùn)練項目的內(nèi)容通過這些技術(shù)來實現(xiàn)，譬如一個搶答器的功能實現(xiàn)，我們可以利用觸摸屏來做搶答按鈕，利用組態(tài)軟件來顯示搶答的界面［6］。又譬如，三相異步電動機(jī)的啟動、停止和調(diào)速可以通過PLC控制變頻器的工作來實現(xiàn)，而電機(jī)的運(yùn)行過程又可以通過組態(tài)軟件或者觸摸屏來監(jiān)控。通過一系列具體的項目訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生掌握組態(tài)或觸摸屏控制下的PLC控制系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計的一般過程，并提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識的能力和動手能力，在項目訓(xùn)練的同時，老師不必一一教會學(xué)生如何做，可以為學(xué)生提供一些視頻教程，產(chǎn)品說明書，讓學(xué)生通過自己學(xué)習(xí)和查閱資料掌握組態(tài)軟件、觸摸屏和變頻器的使用，教師只在學(xué)生遇到問題的時候進(jìn)行啟發(fā)式教育，這樣可以提高學(xué)生自習(xí)新知識和新技術(shù)的能力，以便工作后可以適應(yīng)技術(shù)的不斷更新［7］。

2.4技能競賽

通過以上三個環(huán)節(jié)的教學(xué)后，學(xué)院可以組織一些相關(guān)的比賽，采取各種激勵措施，提高教師和學(xué)生的積極性。通過競賽，選拔出優(yōu)秀學(xué)生，參加省級技能競賽，如果省級技能競賽取得成績，還可以參加國家級技能競賽，這對學(xué)生就業(yè)和提高教師教學(xué)水平都是很有好處的。

3　結(jié)語

經(jīng)過一年的實踐，基于PLC技術(shù)，實施了以西門子S7-200為主，三菱FX2N系列和歐姆龍的C系列為輔，同時綜合了三菱和西門子的觸摸屏和變頻器，以及組態(tài)軟件的綜合教學(xué)培訓(xùn)。通過“PLC理論基礎(chǔ)—實驗訓(xùn)練—項目培訓(xùn)—技能競賽”的遞進(jìn)式教學(xué)模式的系統(tǒng)訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生120余人，絕大部分學(xué)生具備了PLC系統(tǒng)設(shè)計的能力，能適應(yīng)目前PLC應(yīng)用技術(shù)的設(shè)計和維護(hù)［8］。這種教學(xué)模式可以推廣到同類專業(yè)的實驗和實訓(xùn)教學(xué)，符合本科院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的發(fā)展要求。

［1］張果，段春霞，韓英.PLC課程的教學(xué)改革與探索［J］.黑龍江科技信息，2010（34）:220-222.

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［7］劉星慧.淺談高職PLC教學(xué)改革的幾點(diǎn)建議［J］.大眾科技，2011（4）:169.

［8］王小祥.PLC教學(xué)改革措施分析［J］.2010（8）:33.

TeachingReformandExplorationoftheCourseof"ProgrammableControlPrinciple"

ZHU Qun-feng1，YANG Deng-xiang2
（1.School ofAutomotive and Electronic Engineering，Xichang College，Xichang，Sichuan 615013，China；
2.Xichang Electric Power Bureau，Sichuan Electric Power Company，Xichang，Sichuan 615013，China）

This paper studies how to perform theoretical and practical teaching of the course of Programmable Control Principle on the basis of the application-oriented talent training mode of the transforming second-tier universities and colleges，focusing on the current variety of the PLC，which is widely used，involving diverse technologies.Combining the training objectives and professional features of electrical engineering and automation in Xichang College，we have explored the theoretical and practical teaching of the course by adopting a progressive teaching mode of“PLC theoretical basis-experimental training-project training-skills competition"，aiming to cultivate highly-qualified technicians with sufficient theoretical knowledge and strong practical ability so they can easily adapt themselves to the present industrial control technology.This teaching mode having a certain promotional value can be applied by similar colleges as a reference as it is in line with the transformation and development of application-oriented talent training among the second-tier universities and colleges，.

PLC；theoretical basis；experimental training；project training；skills

TP273-4；G642.0

A

1673-1891（2016）02-0107-02

10.16104/j.issn.1673-1891.2016.02.030

2016-01-08

朱群峰（1974—），女，湖南雙峰人，本科，副教授，研究方向：PLC系統(tǒng)設(shè)計及維護(hù)。