新冠疫情背景下合作式PLC實(shí)訓(xùn)課堂的建設(shè)策略探究

酈麗華

(紹興市柯橋區(qū)職業(yè)教育中心，浙江 紹興 312030)

0 引言

2020年年初，新型冠狀病毒引起的肺炎疫情迅猛來(lái)襲。為有效防控疫情、確保師生生命安全和身體健康，國(guó)家教育部開啟離校不離教、停學(xué)不停課的方式，進(jìn)行網(wǎng)上授課。但這種線上教學(xué)方式有局限性，特別是對(duì)于操作性極強(qiáng)的專業(yè)，因無(wú)實(shí)驗(yàn)設(shè)備學(xué)生無(wú)法進(jìn)行操作，教學(xué)效果很差。

自4月13日職校的學(xué)生陸續(xù)返校學(xué)習(xí)，專業(yè)操作教學(xué)刻不容緩?！翱删幊踢壿嬁刂破?Programmable Logic Controller，PLC)編程與應(yīng)用”是電子電工專業(yè)學(xué)生的一門必修課，教學(xué)地點(diǎn)基本安排在PLC實(shí)訓(xùn)室。為使疫情防控常態(tài)化，在實(shí)訓(xùn)室教學(xué)的過(guò)程中保證“定點(diǎn)定位、錯(cuò)位就座”，采用兩臺(tái)PLC通信的方式增加學(xué)生合作的機(jī)會(huì)，相輔相成，提高學(xué)生的編程技能。

1 PLC通信的實(shí)現(xiàn)

1.1 PLC實(shí)訓(xùn)室安排

實(shí)訓(xùn)室的教學(xué)設(shè)備共有32臺(tái)，每臺(tái)設(shè)備包含電力拖動(dòng)控制線路安裝、FX系列可編程控制器和變頻器等多種維修電工技能模塊，適用于PLC的實(shí)訓(xùn)教學(xué)。

PLC實(shí)訓(xùn)采用項(xiàng)目式教學(xué)，每個(gè)班級(jí)分成兩批，形成小班化，實(shí)驗(yàn)室一次教學(xué)最多可容納16個(gè)學(xué)生。為了實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)定位，實(shí)訓(xùn)室管理教師在課前為每臺(tái)實(shí)訓(xùn)裝置貼上工位標(biāo)簽，標(biāo)明實(shí)訓(xùn)臺(tái)號(hào)和學(xué)生姓名，讓每個(gè)班級(jí)的每個(gè)學(xué)生都有固定的實(shí)訓(xùn)裝置，方便7S考核和責(zé)任到位。

PLC實(shí)訓(xùn)課堂的學(xué)生工位安排實(shí)現(xiàn)錯(cuò)位就座，隔開相互之間的距離。在實(shí)訓(xùn)室，除了必要的開窗通風(fēng)外，還要求學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中盡量少走動(dòng)，減少相互接觸的機(jī)會(huì)。

1.2 PLC通信項(xiàng)目實(shí)施

PLC實(shí)訓(xùn)選用教材《PLC編程與應(yīng)用(三菱FX2N)》，PLC通信知識(shí)點(diǎn)編排于最后一個(gè)任務(wù)，但實(shí)際通信可以融入任何項(xiàng)目教學(xué)中。所以，應(yīng)用PLC通信功能不僅學(xué)習(xí)了通信的知識(shí)點(diǎn)，還能掌握PLC基本指令和功能指令。以一個(gè)簡(jiǎn)單的PLC通信任務(wù)來(lái)說(shuō)明實(shí)施方法，這個(gè)任務(wù)實(shí)施需要3課時(shí)。

1.2.1 布置任務(wù)

有兩臺(tái)FX系列PLC(設(shè)置為A站和B站)互相控制LED燈的閃爍時(shí)間。(1)A站、B站LED閃爍時(shí)間均為1 s。(2)兩臺(tái)FX2NPLC實(shí)現(xiàn)互相通信。(3)A站控制B站的LED閃爍時(shí)間為3 s；B站控制A站的LED閃爍時(shí)間為10 s。

1.2.2 知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)

課前布置項(xiàng)目任務(wù)，學(xué)生做好預(yù)習(xí)工作，學(xué)習(xí)教材中的知識(shí)點(diǎn)，或掃描教材二維碼進(jìn)行線上學(xué)習(xí)。實(shí)訓(xùn)前教師講解相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，這是實(shí)訓(xùn)前的第一次師生合作。

這次項(xiàng)目知識(shí)點(diǎn)主要有以下兩個(gè)。(1)PLC與PLC之間的通信。這次通信采用的是1∶1的并行鏈接技術(shù)，使用RS-485通信適配器連接兩臺(tái)FX2NPLC，以實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)PLC之間的信息自動(dòng)交換[1]，其中一臺(tái)PLC為主站，另一臺(tái)PLC為從站。這種通信的優(yōu)勢(shì)是簡(jiǎn)單易懂，沒學(xué)過(guò)通信知識(shí)的學(xué)生不需要編寫通信程序，只需設(shè)置M8070和M8071繼電器，選用一般模式，兩臺(tái)PLC之間就能自動(dòng)地傳送數(shù)據(jù)。(2)定時(shí)器。定時(shí)器是PLC中常用的重要元件之一，F(xiàn)X2NPLC定時(shí)器可設(shè)置控制器內(nèi)1 ms，10 ms，100 ms等時(shí)鐘脈沖，當(dāng)達(dá)到設(shè)置值時(shí)，相應(yīng)的觸點(diǎn)動(dòng)作[2]。定時(shí)器一般用到兩種類型：一般定時(shí)器和累計(jì)型定時(shí)器，這次教學(xué)用到的是一般定時(shí)器100 ms型。

1.3 實(shí)訓(xùn)步驟

1.3.1 獨(dú)立思考

在合作學(xué)習(xí)前，學(xué)生要做到獨(dú)立思考。在確定主從站的情況下，教師要給予學(xué)生一個(gè)安靜的時(shí)間點(diǎn)，每個(gè)學(xué)生獨(dú)立做完以下任務(wù)。

(1)任務(wù)分析。對(duì)任務(wù)進(jìn)行系統(tǒng)分析。以A站為例，明確需要實(shí)現(xiàn)的顯示效果是：A站LED燈1 s閃爍，控制B站LED燈的閃爍時(shí)間為3 s。

(2)繪制輸入、輸出接口分配表。這一步明確此次任務(wù)需要的輸入、輸出接口數(shù)量，便于接線和編寫程序。以A站為例，輸入、輸出接口分配如表1所示[3]。

表1 A站輸入、輸出接口的分配

(3)畫出PLC外部硬件接線圖。這個(gè)步驟為實(shí)訓(xùn)臺(tái)接線作準(zhǔn)備，要求學(xué)生必須畫好元件符號(hào)、正確畫連線，注意PLC輸入、輸出接口的電源。

(4)編寫程序。這是PLC項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)中的核心步驟，要求學(xué)生對(duì)GX Developer編程軟件有一定的認(rèn)識(shí)，能根據(jù)任務(wù)的要求編寫梯形圖。

(5)程序下載。接通PLC電源，梯形圖經(jīng)過(guò)變換后即可在線寫入PLC。當(dāng)程序下載成功后，A站、B站學(xué)生可以在PLC模塊中調(diào)試本站的控制程序。

1.3.2 合作調(diào)試

合作調(diào)試是教學(xué)中的第二次合作，學(xué)生通過(guò)喊話的形式確認(rèn)操作內(nèi)容和顯示的結(jié)果，A站、B站的梯形圖除了主從站的輔助繼電器和數(shù)據(jù)寄存器[4]及定時(shí)時(shí)間不一樣，其他相差無(wú)幾，所以可以通過(guò)錯(cuò)誤的顯示指出對(duì)方的程序問(wèn)題。

通信調(diào)試過(guò)程如下。(1)連接A站和B站PLC的通信電纜。(2)將兩站的PLC均置于“RUN”狀態(tài)，開始運(yùn)行程序。(3)按照電路的控制要求撥動(dòng)面板上的按鈕，告訴對(duì)方實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄表2，判斷是否實(shí)現(xiàn)控制程序功能，若不能，則讓對(duì)方檢查程序并修改，直到正確為止。

表2 LED等顯示工作情況

1.3.3 任務(wù)拓展

任務(wù)拓展是針對(duì)學(xué)習(xí)能力較好的小組，在實(shí)現(xiàn)通信的基礎(chǔ)上提高顯示的多樣性，比如燈閃爍5次后停止，增加了計(jì)數(shù)功能。

2 結(jié)語(yǔ)

這次PLC實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目以簡(jiǎn)單地顯示作為通信控制的內(nèi)容，通信的方式也是學(xué)生最容易接受的一種，在特殊的環(huán)境下選擇一種特殊的控制方式，讓學(xué)生在隔開距離的情況下依舊能通過(guò)合作完成項(xiàng)目教學(xué)。