项目任务驱动的PLC项目化课程改革——以运料小车自动往返控制为例

李庆梅

（湖南铁道职业技术学院 湖南 株洲 412000）

项目任务驱动的PLC项目化课程改革
——以运料小车自动往返控制为例

李庆梅

（湖南铁道职业技术学院 湖南 株洲 412000）

以PLC课程为研究对象，以运料小车自动往返控制为例，结合企业的岗位需求，分析电气自动化专业岗位群典型工作任务，以各种主题任务进行驱动教学，学生在完成任务的同时，也完成了学习。

工作过程导向；PLC课程；项目教学法；运料小车；六步法

在教学中运用以工作过程为导向的项目任务驱动教学法，充分体现了以学生为主体的教学理念，有利于激发学生的学习兴趣，培养学生自主探究、分析问题、解决问题的能力以及将理论知识运用于实践的能力以及合作能力，教学过程中项目的确定是“项目教学法”成功的关键。在明确的教学目标指导下，需要综合考虑项目的统筹设置、项目间的联系和层次递进。项目的选择还要以教学内容为依据，既要与书本知识紧密结合，又要能够充分体现当前的行业实际情况，还要有一定的创新空间，让学生既能运用学过的知识，又可以创造发挥，最后，还必须现实可行，有条件完成项目。项目教学法的项目选取要突出体现项目的针对性、可操作性和实用性三大原则。下面以运料小车自动往返控制为例，谈谈怎样以真实工作项目为学习情境采用六步法在PLC课程教学中应用。

项目任务：进入本学习情境的实操训练

PLC课程中，对于强电类专业的学生，在经过电工基本功的实训并具备一定动手能力基础上，通过下发工作任务书，描述项目学习目标，交代项目任务及发放相关学习资料等各种方式掌握FX2N系列基本指令系统、基本编程思路及编程软件的使用之后，进入本学习情境的实操训练。

1.项目学习目标。在本项目中，要求初步认识PLC并能运用PLC进行安装调试控制系统。

图1 小车自动往返示意图

2.项目描述。根据要求设计安装小车自动往返PLC控制系统，如图1所示。小车工作要求：（1）任意一点，小车能正向或反向起动运行；（2）任意一点，小车能停止；（3）工作过程为：小车原位为A点，按下起动按钮，小车从A点运行至B点，压下行程开关SQ1，小车停止，料斗门打开给小车加料；经过8S后关闭料斗门，小车后退返回至A点，压下SQ2，打开小车底门卸料。6S后结束完成一个周期并循环。所设计的系统必须考虑必要的保护措施，如短路保护、互锁等。安装接线过程必须符合电工安全操作技术标准规范，完成的系统必须美观整齐，符合工艺要求。

3.问题提出。（1）小车前进、后退是如何实现的？（2）系统需要哪些保护？（3）FX2NPLC的电源如何选择？（4）PLC有哪几种输出类型？哪种输出形式的负载能力最强？输出继电器为什么分组？

制定项目计划：按照实际要求制定设计方案

根据项目描述及问题的提出，要求学生运用所学知识，收集相关信息，复习有关知识内容，制定合理的设计方案。学生在理解了相关知识后，按照实际要求制定设计方案。

1.如小车电动机的功率为4KW，各低压电器的规格如何选择？列出明细表。

表1 电器规格明细表

2.小车自动往返控制系统由哪些信号来驱动PLC的输入继电器？PLC需要驱动什么负载？

3.完成设计小车自动往返控制系统的主电路及PLC接线图。

4.完成设计小车自动往返控制系统的程序（梯形图及语句表）。

5.确定小车自动往返控制系统的控制盘安装接线图。

6.确定本工作任务需要使用的资料、工具和辅助设备。.

7.阐述PLC控制系统设计流程。

8.制作项目完成情况记录表。

项目决策：进行创造性思维的过程

在程序设计思路上可以分小组讨论，分析阐述各自设计的程序及系统电路图，确定方案，培养学生独立思考、分析问题、解决问题、进行创造性思维的能力。教师仅仅担当配角，起引导作用。

在设计梯形图过程中，不少学生对辅助触点和输出触点在程序编程方法上认识不多。教师提倡学生“一题多解”，每一种方法不管难易都应多方考虑，培养发散思维能力及创新思维能力。在教师的引导下，有的学生使用起保停电路，有的采用以转换为中心，有的使用STL指令进行编程。

方案实施：培养悟性和洞察力

在方案制定之后需进行程序调试运行，分析方案是否可行。在调试过程中，让学生观察、感知、对比，培养悟性和洞察力。当程序运行出现问题时，教师应及时引导学生分析问题，积累经验，修正错误。例如，某些学生了解在继电控制系统中，停止按钮采用常闭触点，而对在PLC控制中停止按钮一般使用常开触点以及如果使用常闭触点程序应怎样改动并没完全理解。因而程序运行时，发现不能按控制要求实现工作。这时教师不直接给出答案，而是让学生自己去思索，不断调试运行，主动分析发现原因，经分析修正后，达到运行成功。在反复的运行调试实践中，学生始终处于主体地位，当通过多方努力最终成功时，他们充满了自豪感与成就感，自信心和创造力进一步提高，解决问题的能力也在实践中潜移默化地得到锻炼和提升。

项目检查：检查单与评价表

通过学生填写检查单，检查学生PLC控制运料小车自动往返控制系统硬件和软件程序的设计是否正确、规范及PLC控制运料小车的硬件安装接线是否合理，小车PLC控制程序的输入及调试是否成功，学生能否安全文明操作等。这样教师可以填写评价表来完成运料小车自动往返控制系统技术文档。

表2 训练记录与成绩评定表

成绩评定与项目总结

1.根据项目考核标准、小组讨论、自我评述完成情况及发生的问题，小组共同给出提升方案和效率的建议。

2.小组准备汇报材料，每组选派一人进行汇报。项目完成后的总结相当重要。在总结中帮助学生明晰项目所训练的内容及最佳思考方法，找出不足，确定努力方向。

3.教师对方案评价说明，指导学生对项目进行拓展和延伸，实现知识和技能的迁移等。

4.整理相关资料，列表说明项目资料及资料来源，注明存档情况。

在PLC教学实践中，采用以真实工作项目为学习情境的教学法不但可使教学效果事半功倍，更主要的是可激发学生的学习兴趣，使学生在学习中充满热情，兴趣盎然。学生主动要求延长学习时间，变被动学习为主动学习，积极参与到实践活动中。这既强化了学生的综合技能，而且也锻炼和提高了学生的思维能力、分析问题及解决问题的能力。实践证明，以真实工作项目为学习情境的教学法在PLC教学中是一种实用有效的好方法。

[1]姜大源.职业教育学研究新论[M].北京：教育科学出版社，2007.

[2]杨嘉孟.基于工作过程导向的典型产品课程开发[J].天津职业院校联合学报，2008，（3）.

[3]陈永红.PLC控制技术在教学实践中的应用[J].科技情报开发与经济，2007，（30）.

李庆梅（1978—），女，吉林舒兰人，湖南铁道职业技术学院讲师，研究方向为电气自动化。

（本栏责任编辑：尚传梅）

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