基于PLC控制技術(shù)在機電一體化專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用研究

[摘 要]隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，對于職業(yè)院校機電類專業(yè)的學(xué)生而言，PLC控制技術(shù)已經(jīng)不單單是一門學(xué)習(xí)課程，同時也是一項具備很強實用性的技術(shù)，掌握了這項技術(shù)，對學(xué)生日后走向工作崗位將會起到非常大的幫助作用。通過對PLC技術(shù)在機電一體化專業(yè)教學(xué)中存在的問題進行分析，進而有針對性地探究PLC控制技術(shù)在機電一體化專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用策略，以此能夠提升機電一體化專業(yè)課堂教學(xué)的質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]PLC控制技術(shù);機電一體化;教學(xué)應(yīng)用

可編程序控制器（ProgrammbleController，簡稱PLC）現(xiàn)如今已經(jīng)在各種生產(chǎn)機械及生產(chǎn)領(lǐng)域得到了廣泛運用。PLC控制技術(shù)在實踐活動中的重要性也直接決定了PLC控制技術(shù)課堂在職業(yè)院校教學(xué)中的核心地位。對于PLC工程技術(shù)人員而言，掌握PLC控制技術(shù)并且為其編寫適用的應(yīng)用程序是其必須具備的基本能力。PLC控制技術(shù)課堂教學(xué)的基本目標(biāo)可以培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成這方面的專業(yè)能力。但是在具體的教學(xué)過程中PLC技術(shù)還存在諸多的問題尚待解決。因此，本文通過對相關(guān)問題進行分析并提出可行的教改建議，從而為社會培養(yǎng)出更多合格的PLC工程技術(shù)人才。

一、PLC控制技術(shù)在機電專業(yè)教學(xué)中的要求與應(yīng)用

（一）PLC控制技術(shù)在機電專業(yè)教學(xué)中的新要求

目前，PLC技術(shù)已成為實現(xiàn)工業(yè)自動化的支柱。本課程為職業(yè)院校機電類專業(yè)開設(shè)，主要是為了培養(yǎng)專業(yè)的技術(shù)工人，有利于專業(yè)知識的比較研究和綜合應(yīng)用，提高機電專業(yè)學(xué)習(xí)的實用性。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是可編程控制器（PLC）的發(fā)展，對能夠熟練使用PLC控制技術(shù)的技術(shù)人員有著越來越高的要求。諸多企業(yè)開始為職業(yè)院校提供教學(xué)專業(yè)設(shè)備并且進行深度的開發(fā)與利用，這也為職業(yè)院校運用PLC控制技術(shù)實現(xiàn)機電一體化教學(xué)提供了充足的物質(zhì)保障。對于職業(yè)院校而言，培養(yǎng)學(xué)生熟練地掌握PLC技術(shù)的安裝、使用、維護以及應(yīng)用開發(fā)工作是教學(xué)的基本要求，需要職業(yè)院校在教學(xué)過程中培養(yǎng)機電專業(yè)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

（二）PLC控制技術(shù)在機電專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

PLC課程結(jié)合電力驅(qū)動和可編程控制器，通過對比兩種控制模式從而在教學(xué)中選擇最佳的教學(xué)模式來提升學(xué)生對相關(guān)知識的掌握，這也為今后電氣控制的維護和技術(shù)創(chuàng)新奠定了基礎(chǔ)。PLC控制課程集電氣驅(qū)動控制電路和可編程控制器于一體，更加實用，避免了一些知識點的重復(fù)教學(xué)，在很大程度上提升了教學(xué)效率，為完成其他專業(yè)課程爭取了更多的時間，有效地幫助機電專業(yè)學(xué)生達到機電專業(yè)技術(shù)人員需要掌握的水平。隨著當(dāng)前科學(xué)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，企業(yè)對于具備熟練技術(shù)能力的專業(yè)化人才需求日益增加，PLC控制技術(shù)可以有效地將傳統(tǒng)機電控制與新一代自動化的控制設(shè)備相結(jié)合，具備優(yōu)良綜合性能的同時，也能夠極大滿足企業(yè)生產(chǎn)對專業(yè)人才的需求。

二、PLC控制技術(shù)在教學(xué)過程中存在的問題

（一）教學(xué)重點與企業(yè)崗位要求實際不吻合

傳統(tǒng)模式下PLC控制技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容往往局限于一些簡單的邏輯量的控制水平上，與實際工業(yè)控制相比有著明顯的滯后性。比如說，高速脈沖信號的產(chǎn)生與接收、模擬控制、通信等內(nèi)容在PLC工業(yè)控制的應(yīng)用中占有很大比例，合理地掌握使用技巧并且將其靈活地加以運用是衡量一線工程技術(shù)人員解決問題能力的重要標(biāo)準，但這部分內(nèi)容不是本課程的教學(xué)內(nèi)容。與基礎(chǔ)知識相比，“高級功能”方面的知識更加復(fù)雜和難以理解。企業(yè)往往希望學(xué)生進入崗位后能迅速開展相應(yīng)的工作，如果學(xué)生不能掌握學(xué)校實際應(yīng)用中急需的內(nèi)容，那么他們進入崗位后如果沒有指導(dǎo)和培訓(xùn)設(shè)備，就更難學(xué)習(xí)和掌握這些內(nèi)容。當(dāng)前職業(yè)院校機電一體化教學(xué)在開展過程中受到時間、設(shè)備、教學(xué)人才等多方面因素的制約，使得一些較為復(fù)雜的教學(xué)內(nèi)容無法得到很好的開展。教學(xué)需要與企業(yè)的需求保持一致，學(xué)生只有掌握了企業(yè)所需求的專業(yè)化技能后才能更好地進入工作崗位中，為企業(yè)的生產(chǎn)提供幫助。

（二）教學(xué)實訓(xùn)設(shè)備不能滿足要求

第一，實訓(xùn)場地少，培訓(xùn)設(shè)備數(shù)量無法滿足教育教學(xué)的需求。目前，大多數(shù)職業(yè)院校的教師都已經(jīng)認識到PLC控制技術(shù)對機電教學(xué)的重要推動作用，并且經(jīng)過幾年的教學(xué)實踐改革，任務(wù)型教學(xué)模式與“教學(xué)做結(jié)合”的教學(xué)效果已經(jīng)得到了教師的普遍認可。因此，職業(yè)院校的機電教師也比較樂意利用多媒體技術(shù)實現(xiàn)課堂教學(xué)的改革。實踐性和實訓(xùn)室的“教學(xué)做一體化”教學(xué)導(dǎo)致高校PLC實訓(xùn)室即使全天上課，也不能滿足相關(guān)課程的使用要求。一些相關(guān)的課堂由于場地的不足只能選擇傳統(tǒng)的教學(xué)模式開展教學(xué)工作。第二，職業(yè)院?，F(xiàn)有的實訓(xùn)設(shè)備與當(dāng)前高級功能部分的教學(xué)內(nèi)容存在不符的問題，只有配備相應(yīng)的實訓(xùn)設(shè)備高級功能部分，教學(xué)才能夠得以開展。

（三）教學(xué)缺乏編程算法方面的內(nèi)容

事實上，除了硬件設(shè)計外，PLC在工業(yè)應(yīng)用中的主要工作是對其進行邏輯編程。算法在編程中起到非常重要的作用。好的算法不僅使系統(tǒng)運行穩(wěn)定，提高了效率，而且降低了系統(tǒng)的整體建設(shè)和維護成本。因此，在實際工作中，對工程師編程能力的評價取決于工程師是否能夠靈活使用“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法”進行編程。然而，在教學(xué)中，我們經(jīng)常把重點放在PLC指令的學(xué)習(xí)上。除了PLC中常用的順序控制編程方法外，很少涉及其他的編程算法。如何根據(jù)設(shè)計要求進行編程，如何在特定環(huán)境下編寫程序以及使用什么算法在實際教學(xué)中涉及較少。對于機電專業(yè)學(xué)生而言，只有具備了扎實的基本技能和編程經(jīng)驗，才能夠使用某些算法來編寫優(yōu)秀的程序。要想讓學(xué)生成為專業(yè)人才，就必須把編程算法的內(nèi)容融入教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生使用算法的意識，讓學(xué)生潛移默化地了解算法的重要性，并逐步學(xué)會使用一些基本的算法。為了培養(yǎng)學(xué)生的編程能力，有必要教授編程方法和一些常用的關(guān)鍵點算法。程序設(shè)計方法可以通過一定的練習(xí)逐漸被學(xué)生理解和掌握。對于算法的關(guān)鍵點，學(xué)生可以記住在哪里使用，如何使用，并且在以后的工作崗位中進行理解與感悟。

三、“PLC控制技術(shù)”課程教學(xué)改進意見

（一）合理分配各部分內(nèi)容的學(xué)時

“PLC控制技術(shù)”本身有著很強的實踐性要求，因此，針對當(dāng)前職業(yè)院校場地與相關(guān)設(shè)備等實訓(xùn)資源短缺的問題，學(xué)?？梢钥紤]對當(dāng)前現(xiàn)有的教學(xué)資源進行充分利用。在實訓(xùn)場地與實訓(xùn)設(shè)備比較緊缺的情況下，可以使用回歸教學(xué)方法。增設(shè)仿真教學(xué)環(huán)節(jié)，在日常教學(xué)過程中有意識地滲透PLC仿真訓(xùn)練?，F(xiàn)階段，“PLC控制技術(shù)”課程位于職業(yè)院校機電一體化實訓(xùn)基地的“智能控制綜合實訓(xùn)室”，充分利用實訓(xùn)室的計算機資源進行仿真教學(xué)。例如，PLC指令教學(xué)主要可以劃分為三個階段，由于機電一體化實訓(xùn)基地自動化生產(chǎn)線綜合實訓(xùn)室毗鄰“智能控制綜合實訓(xùn)室”，在使用時間與空間上都是比較寬裕的，因此這種教學(xué)資源需要教師在教學(xué)過程中充分加以利用，另外教師還需要鼓勵學(xué)生使用PLC技術(shù)在自動化生產(chǎn)線上的培訓(xùn)設(shè)備上練習(xí)相應(yīng)的知識點。例如，自動生產(chǎn)線上最簡單的加料站可以向?qū)W生開放。在教學(xué)的第一或第二階段，學(xué)生可以編寫簡單的程序來驗證他們所學(xué)的指令的功能。最重要的是要學(xué)習(xí)先進的功能，如高速脈沖輸出和高速信號輸入、高速脈沖輸出等，只有加強仿真學(xué)習(xí)手段的練習(xí)，對自動化生產(chǎn)線綜合實訓(xùn)室教學(xué)資源充足利用才能最大限度保證控制技術(shù)課堂的有效開展。

（二）進一步提高教師的實踐素質(zhì)

當(dāng)前由于部分職業(yè)院校條件有限，在師資力量上存在較為明顯的不足之處。突出地表現(xiàn)為部分職業(yè)院校的教師缺乏PLC的一些算法、編程思想乃至部分復(fù)雜功能的運用等方面的實踐經(jīng)驗。在開展機電一體化教學(xué)過程時，往往只是向?qū)W生講解課本上已有的知識。學(xué)生未來走向工作崗位需要掌握的相關(guān)技能、技術(shù)，教師往往是不具備的。這也就直接導(dǎo)致教師無法給予學(xué)生正確的教學(xué)指導(dǎo)，職業(yè)院校機電一體化教學(xué)開展不順利。教師需要進行專業(yè)化的一線實踐鍛煉，盡可能地增加自身的實踐經(jīng)驗。職業(yè)院校教師可以借助快捷方便的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)來獲取與PLC相關(guān)的知識信息，在學(xué)習(xí)的過程中不斷強化自身的專業(yè)素養(yǎng)與教學(xué)能力，拓展自身的知識面，使用科學(xué)的教學(xué)方法，推動課堂教學(xué)豐富多樣化。要盡可能地激發(fā)學(xué)生對PLC控制系統(tǒng)學(xué)習(xí)的興趣。另外，教師還要重視在開展實踐教學(xué)過程中對探究式教學(xué)方法的理解與掌握，將學(xué)生作為教學(xué)的主體，教師作為教學(xué)引導(dǎo)者開展課堂教學(xué)工作。在課堂教學(xué)中，教師可以選取典型的案例進行引導(dǎo)教學(xué)，學(xué)生們在課堂上學(xué)習(xí)專業(yè)的知識后可以在課后自主查閱相關(guān)的資料，并且進行分析與整理，更好地實現(xiàn)對相關(guān)技能的掌握，不斷提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題以及解決問題的能力。

四、總結(jié)

職業(yè)院校對學(xué)生培養(yǎng)的核心目標(biāo)就是培養(yǎng)出適應(yīng)企業(yè)發(fā)展以及生產(chǎn)實際的需求專業(yè)化技術(shù)人才，培養(yǎng)學(xué)生熟練地掌握PLC控制技術(shù)，并且在崗位中可以靈活運用。職業(yè)院校需要按照教學(xué)大綱的要求，對學(xué)生相關(guān)知識與技能進行教授，從而幫助學(xué)生更好地適應(yīng)崗位具體工作職能的需求。總而言之，隨著當(dāng)前科學(xué)信息技術(shù)以及計算機等技能運用的高速發(fā)展，PLC控制技能作為職業(yè)院校機電專業(yè)的必修課程同時是具備很強實用性的技術(shù)，職業(yè)院校機電專業(yè)的學(xué)生只有熟練地掌握這項技術(shù)才能夠在未來的工作中發(fā)揮出它的作用，實現(xiàn)勞動強度的降低以及工作效率的提升。因此，職業(yè)院校需要加強基于PLC控制技術(shù)在機電一體化中的教學(xué)，采取多種科學(xué)合理的教學(xué)方法幫助學(xué)生掌握這項技術(shù)，在提升課堂教學(xué)質(zhì)量的同時也為學(xué)生未來的發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。

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[作者簡介]

曹海歐，女，1987年，講師，機電一體化控制，江蘇省南通中等專業(yè)學(xué)校。

[作者單位]

江蘇省南通中等專業(yè)學(xué)校，江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通分院

（編輯：鄭曉燕）