浅论PLC课程工程实践能力培养*

闫虎民 唐春霞 庞党锋

（天津职业技术师范大学工程实训中心 天津 300222）

PLC的全称为可编程序控制器（Programmable Logic Controller），其作为一种目前在工业控制领域广泛使用的控制设备，已经发展得非常成熟。在全国各类综合性大学或工科院校中均相应地设立了PLC课程。同时，PLC控制技术也是作为机电类职业教育的一项必不可少的内容，PLC课程也成为很多职业院校、专科学校、技工学校机电类专业的必修课程。由于PLC技术主要应用于工业控制领域。所以，为了使学生更好地掌握相关知识，很多教学培训设备生产厂商开发了多种PLC培训装置，并配套了相应的培训教材，给教学对象提供了较为丰富的选择。但是，在近年来的教学中发现，即使PLC课程给学生提供了多种多样的实验实训设备作为实践教学平台，但是学生的工程实践能力却没有得到根本性的提高。

工程实践能力，也称工程应用能力，一般只针对工科学生而言，就是学生能够根据工程化的要求，科学合理地设计系统，使之能够胜任工业控制现场的需求。工程实践能力概念的提出，是为了缩短学校与工业现场之间的距离，防止出现学生“纸上谈兵”，而无法解决工业现场所需要解决的实际问题。传统的PLC课程教学往往侧重技术的应用或提升PLC课程中实践环节的比例。但是，就教学效果而言，简单地提高实践环节（包括实验课和实训课）的课时，并不能从根本上解决学生的工程实践能力较差问题。

PLC课程工程实践能力所涵盖的内容

工业控制现场对于设备的要求，一般都需要基于以下几个方面的考虑：安全、可靠、经济。应用于不同的工业控制对象，其具体要求不尽相同，需要进行详细的分解和细化。PLC技术在工业现场应用时，一般要经过以下八个阶段：

确定系统控制要求 设计PLC应用系统之前，必须了解该PLC控制系统需要完成什么样的任务。如果对系统的控制要求理解有偏差，那么，就有可能设计出错误的系统，甚至整个系统都无法使用。

输入输出口分配 确定了系统的控制要求，接下来需要根据系统的控制要求，确定控制系统中有哪些信号需要通知PLC（输入），有哪些信号需要由 PLC进行控制（输出），并且要清楚所有输入信号与输出信号的形式。

PLC选型 进行了I/O分配后，已经大体知道了PLC所控制的规模 （即控制系统的I/O总点数），用户可以根据系统控制规模以及控制要求来选择适当的PLC型号。

硬件接线设计 对PLC控制系统进行I/O分配后，就需要设计PLC控制系统的硬件接线。

配电柜设计（选择）设计好硬件接线图以后，需要统计系统中所需要的低压元器件，然后，设计或选择合理的配电柜，并进行装配。

编程并模拟调试 PLC程序设计的主要任务是：根据控制系统的控制要求和I/O分配确定的各种输入/输出信号，依据各种变量的逻辑关系编制PLC控制程序。

现场联机调试 PLC控制系统的功能能否满足控制要求，需要经过工业控制现场的检验才能得出结论。如果经过现场检验，发现控制功能有错误或者不能满足指标，需要修改程序，在特殊情况下，可能还需要修改硬件设计。

整理技术资料和文档，编写操作和维护说明书，验收后交付用户使用 如果控制系统通过了试运行期的检验，已经可以正常工作，之后的工作就是需要保存程序，将整个控制系统的控制要求、I/O分配、硬件设计、软件设计、元件明细都整理成册，作为资料保存，以便于控制系统日后维修、保养、改造。

可以说，PLC课程的工程实践能力，从始至终是贯穿体现在这八个阶段内的。

PLC课程工程实践能力欠缺的原因

影响PLC课程工程实践能力培养的因素很多。

首先，PLC课程内容的设置。现在的PLC课程，往往是花费了很多的课时讲解各种PLC的工作原理以及指令功能，但是对于指令应用、系统设计、安全因素等方面关注很少，很多学生知道PLC的很多指令，但是却不知道这些指令该在什么时候、什么场合、什么条件下使用，使用什么样的指令会使系统更加安全可靠。

其次，PLC课程所使用的实践平台对学生建立工程实践能力具有重要的影响。PLC课程的实践环节一般通过实验室或实训室内的实验实训装置来进行，限于资金和环境等因素，并不能利用一个实践平台完全复现各种工业现场复杂的控制过程，所以一般的实践平台只是用来模拟工业控制现场的一部分，甚至于简单的实验实训装置上完全利用一些指示灯代替工业现场的执行机构。这样做是虽然降低了设备投入成本，但是却无法模拟某些工业现场恶劣的工作环境，有些在工业现场可能发生的故障因素就更无法体现。如果学生不知道这一点，那么，他在工业控制现场可能就不会考虑采取相应的对策。

再次，师资条件是影响学生获得工程实践能力的一个重要因素。因为教师是引导学生学习PLC课程的主要领路人，如果教师本身就没有工程实践能力，没有工程实践经验，那么，他就很难向学生传授相关的工程实践能力。在德国，规定了从事职业教育的教师必须在工厂或企业的生产一线工作过3～5年以上。这无形中保证了教师自身具备工程实践能力，并有能力和经验，可以成为工程实训教师向学生进行言传身教。

PLC课程的授课形式也会影响学生获得工程实践能力。PLC课程偏重于实践应用，为了巩固工程实践能力，需要学生边学边练，这与传统课程的大篇幅理论讲授是完全不同的。所以，需要对PLC课程的教学方式进行改革，将理论讲授与实践练习穿插进行，大幅度增加实践课时，以理论知识引领并指导实践过程，以实践过程来验证并巩固理论知识。

PLC课程工程实践能力提高的方法和途径

为了解决PLC课程工程实践能力不足的现象，必须针对其中的原因寻找具体的可行的解决方法。首先，对于PLC课程内容，必须进行适当的修订和调整，以适应工程实践能力的培养。现在的PLC课程教学，一般都是花很多的课时讲解PLC的指令系统，但是真正在工程实践应用上，对于PLC指令系统的依赖并不是很高，因为可以通过不同的指令实现同样的控制作用。PLC生产厂家设计PLC指令系统时，一般都是分类提供多条功能类似的指令，只要使用者掌握了该类指令的其中一条指令使用方法，其他指令自然理解。所以PLC课程的教学内容，应该侧重于讲解PLC控制系统的设计及控制方法，而不是指令系统。

为PLC课程设计的实践平台，也应该贴近工程实践应用。但是，对于一个初学者，可能会因操作失误损坏PLC主机，所以，应该开发设计一种类似于工程项目，又具备一定保护功能的PLC工程实践应用平台。从PLC课程实践环节开始，就灌输关于工程实践意识，按照工程实践的步骤，规范而标准地进行下去，包括标准化制图，设计并安装，标准化接线，编程并模拟调试，建立标准化测试过程，从而总结工厂企业对于产品质量、功能验收的要求，拉近学校与工厂企业的距离。

为了提升PLC课程的工程实践能力，承担PLC课程教学的教师必须具备丰富的工程实践经验，要考虑到工业控制现场中可能发生的各种有可能造成控制系统工作不正常的状况，并在教学过程中和学生一起分析，找出解决问题的方法，并进行模拟和测试。

目前，在进行PLC控制系统编程时，几乎都是使用个人计算机，利用PLC生产厂家提供的编程软件进行程序设计，编程软件的帮助功能提供了丰富的指令帮助和示例程序，学生最应当学习的是如何利用编程软件，通过指令帮助系统和示例程序，了解指令的具体作用，而不是在课堂上听教师花很长时间讲解某条指令的工作过程。今后的PLC课程设置，应引导学生了解某一种型号的PLC指令系统的分类，要求学生掌握编程软件的使用和编程软件帮助系统，让学生掌握在什么时候，选择什么样的指令，可以解决自己面对的问题。PLC课程的考试，如果有条件，也应当以上机操作考试为主，允许学生参考各种工具书、教材等资料，解决一个具体的工作任务，以此来衡量学生对PLC课程的掌握程度及其工程实践能力水平。如果能够以任务驱动法教学，将PLC课程建立在一个一个的任务基础之上，则教学效果会更加好一些。

结语

工厂和企业等用人单位均希望工科专业的课程设置，尤其是专业课程，能够缩短校企间的距离，使学生毕业之后能够很快胜任工作需求，PLC课程更是如此。虽然PLC课程对学生工程实践能力的影响因素有多个方面，但是，只要对课程内容进行适当的调整和修订，利用模拟程度较高的工程实践应用平台，配备具有实际工程实践经验的教师，为学生创造良好的实践条件和氛围，那么，就一定能够解决学生工程实践能力欠缺的问题。

这样的经验，不仅仅适应PLC课程，对于其他的工科专业课程也同样具有积极的借鉴意义。

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