基于技術導向的《電氣控制與PLC應用》教學探索

劉群英+王冰峰+陳樹恒+張昌華

摘要：基于現(xiàn)階段《電氣控制與PLC應用》課程課堂教學與實驗教學環(huán)節(jié)存在的問題，本文介紹對該課程教學改革所做的一些探索。首先緊跟社會發(fā)展的步伐，從教學理念上進行改進，以追蹤課程相關前沿技術及發(fā)展為導向，突出新技術、新方法；其次，針對本門課程的特點和培養(yǎng)目標，改進課堂教學方式，提高學生對基本原理的理解和掌握，突出實驗教學環(huán)節(jié)，改革實驗內(nèi)容和實驗成績的評定方式，加強學生實際動手能力，提高該課程的教學質(zhì)量。

關鍵詞：PLC應用；前沿技術導向；實踐型

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）23-0142-02

一、前言

《電氣控制與PLC應用》是一門綜合性的技術應用課程，存在教學手段單一、教學設施薄弱、教學方法落后的問題，多數(shù)高校都將《電氣控制與PLC》界定為專業(yè)基礎課，需進行改革才能充分展現(xiàn)專業(yè)基礎課的培養(yǎng)功能。

二、課程改革內(nèi)容

課程改革內(nèi)容主要包括課程教學和課程實驗環(huán)節(jié)兩部分。電氣控制與PLC的培養(yǎng)目標是要求學生掌握低壓電器的原理以及基于PLC的應用，教師先課堂講解，然后學生分組到實驗室進行PLC實驗。所用PLC幾乎全是經(jīng)歷了多年的設備，導致培養(yǎng)目標與課程教學方式嚴重不匹配。本課程改革內(nèi)容主要包括課堂教學理念、教學方式和實驗環(huán)節(jié)的改革等幾方面。

（一）基于前沿技術的課堂教學理念改革

拋棄常規(guī)的照本宣科，電氣控制與PLC在教學過程中，教師在備課環(huán)節(jié)將對所涉及的低壓電器，如接觸器和繼電器等，在現(xiàn)階段面臨的技術進步和革新有全面的了解，了解新設備以及優(yōu)缺點和發(fā)展趨勢，針對特定電器設備，要求學生自行查詢相關資料，全面調(diào)研。

（二）課堂教學方式的改革

教師在遇到大量案例演示、程序運行等無法準確表達的情況時，使用圖片或動畫的形式講述。例如，學生在理解接觸器線圈得電和觸點閉合之間的關系時，適合采用動畫形式，增加學生興趣。對于繼電接觸器控制線路的設計方法和PLC程序設計方法和過程，以板書為主。如果將設計好的程序直接以幻燈片的形式演示出來，學生很容易忽略重點。在使用經(jīng)驗設計法設計電動機控制電路過程中，應先板書分析啟停條件和自鎖條件，分析是否需要延時，最后分析互鎖和保護條件。不要一蹴而就，應分步進行，使學生循序漸進。

（三）實驗環(huán)節(jié)的改革

實驗環(huán)節(jié)的改革包括實驗項目的設計、實驗執(zhí)行環(huán)節(jié)方面，以提升學生應用能力為主要目標。根據(jù)現(xiàn)有實驗條件、工程技術的發(fā)展及應用以及課程培養(yǎng)目標三個方面綜合考慮，從提高學生動手能力的角度來設計實驗項目。鑒于目前變頻器技術在所有帶有電動機的機械設備中都有應用，并且實驗室具備變頻器實驗相關的設備條件，因此將變頻器調(diào)速實驗項目作為重要實驗項目之一。

圖1展示了實驗環(huán)節(jié)改革思路。實驗環(huán)節(jié)包括控制策略的梯形圖制作和實物連接部分，為提高學生對接觸器、繼電器、熔斷器的應用，設計了電動機的調(diào)速實驗。為提高學生對基本邏輯指令的應用，設計了如交通燈控制、礦泉水灌裝線控制。為讓學生掌握DH+網(wǎng)絡的工作原理，設計自來水生產(chǎn)與調(diào)度控制等有實物模型的實驗項目，學生只需要獨立完成一組即可，任課教師設計實驗過程。以自來水生產(chǎn)與調(diào)度控制為例，實驗室自來水控制系統(tǒng)實物如圖2所示。

所涉及的實驗執(zhí)行環(huán)節(jié)由任課老師詳細設計，具體步驟如下：

CCW軟件編程：讓學生熟悉程序下載調(diào)試方法；熟悉設備輸入輸出接口特性與控制器接口特性，讓學生掌握變頻器與交流水泵的接線以及變頻器與Micro850的連接；參照原理，對Micro850控制器與恒壓供水實驗設備進行接線，培養(yǎng)動手能力；用CCW軟件編程實現(xiàn)在Micro850中的變量設置；啟動變頻器的MSG_MODBUS模塊設置；進入調(diào)試模式，需要完成的內(nèi)容包括：引入PID模塊，改變用水量，觀察液位的變化情況，調(diào)整PID參數(shù)；設置防爆管模塊，防止液壓過高爆管。手動改變變頻器值時不能準確調(diào)節(jié)到預設值，要多次調(diào)節(jié)，觀察測試步長的改變，在水位接近預設值附近時減少或者增加。

實驗時間和方式的改革，采取時間自主的實驗方式，實驗時間靈活。先將學生進行分組，兩人一組的方法，方便學生的相互討論，在學生有空時都可進實驗室進行實驗，直到實驗結(jié)果滿意為止，這就實際上延長了學生摸索以及思考的時間，更有利于學生充分思考實驗方法并切實提高解決問題的能力。

最終考核，學生以PPT報告的形式，突出實驗環(huán)節(jié)的重要性。

三、結(jié)論

電氣控制與PLC課程的培養(yǎng)目標，從當前的教學角度，是提高學生實際動手能力以及解決問題的能力。另外，還應培養(yǎng)學生積極了解社會生產(chǎn)實際需求、緊跟前沿技術發(fā)展的習慣。教師在教學過程中以實際工程作為案例激發(fā)學生的學習積極性和創(chuàng)新精神，灌輸給學生新技術、新理念。其次，在實驗項目的設計上，應該緊跟社會的前沿新技術應用趨勢，開設切實有用、有啟發(fā)性的實驗項目，做到有針對性地培養(yǎng)適應社會發(fā)展的卓越技術人才。

參考文獻：

[1]魏祥林，傅龍飛，王樹東.“電氣控制與PLC應用”課程教學理念優(yōu)化[J].電氣電子教學學報，2012，34（2）：20-22.

[2]朱曉東，王杰.“電氣控制與PLC應用”課程教學改革[J].電氣電子教學學報，2012，34（4）：36-38.

Teaching Exploration of "Electric Control and PLC Application" Based on Technology

LIU Qun-ying，WANG Bing-feng，CHEN Shu-heng，ZHANG Chang-hua

（University of Electronic Science and Technology of China，Chengdu，Sichuan 610000，China）

Abstract：Based on the problems of the classroom teaching and the experiment teaching，which exist on "Electrical Control and PLC Applications" course，some exploration of the teaching reform is proposed.Firstly，following the pace of social development，the teaching idea is improved to track the course of cutting-edge technologies and development and the new technologies and new methods are prominent；secondly，according to the characteristics of the curriculum and training objectives，teaching methods are improved to promote students to understanding and mastering the basic principle.The evaluation methods of experiment teaching is outstanding and the experiment content and the test method of experiment results are reformed.By teaching reforming， practical ability of the students is enhanced and the teaching quality of the course is improved.

Key words：PLC application；technology oriented；practice type