可编程控制器课程教学改革探究*

孙 静

(黎明职业大学 机电工程系，福建 泉州 362000)

可编程控制器是以微处理器为中心，集中了电气控制、计算机技术及自动控制技术为一体的新型工业控制装置.它具有结构简单、编程方便、通用性好、抗干扰能力强等优点，在现代工业生产中得到广泛应用.因此，它成为机电类相关专业的一门专业技术课程.掌握本课程，并能将其应用于生产实践，对学生将来就业尤为重要.从该课程的教学方法改革、教学方式改革、教学内容改革、教学实践管理、校企合作五个方面入手，注重对学生综合能力和实践能力的培养，能够进一步提高课程的教学质量和教学效果.

1 改进教学方法，提高学习效率

1.1 采用对比学习的教学方法

《可编程控制器》这门学科主要是介绍各个指令的应用和编程方法.传统的教学方式就是逐一介绍各个指令，对于每个指令简单进行应用，综合性不强.采用对比学习的方法重在强化学生对知识的理解和掌握，培养学生选择优化的方法解决问题.这里以一个装料小车的例子加以说明.小车初始在A处装料，装料完毕后第一次先在B处卸料，然后返回原地装料，接着经过B处再到C处卸料，卸料完毕后返回原地重新开始下一轮的装卸料过程.针对这样的题目，先采用最原始的经验设计法给学生介绍.这时候学生就会按照题目给出的装卸料的顺序进行编程.在编程中学生会遇到这样的问题：小车两次卸料都经过中间点B处，第一次小车在B处停留后直接返回，第二次经过B处没有停留而是直接到达C处，那么在第一次经过B处的时候编写程序时就要对其进行记忆，用以区分到底是第一次还是第二次经过B处.这样完全按照题目顺序进行编程，学生理解起来简单，但是编写程序时设置记忆点却比较复杂.所以我们采用另外一种方法-顺序功能图的编程方法，按照小车的运动过程，用中间继电器代表程序各个运行步，并由输入信号进行转换，画出顺序功能图，再将功能图转换成梯形图，这样编程对学生而言简单直观也很容易理解.针对顺序功能图这种设计方法，再分别对起保停电路的设计方法、以转换为中心的顺序控制方法和使用控制继电器的程序设计方法加以介绍，让学生进行对比，选择最为简单易懂的方法编程.通过这种对比学习，既让学生加深了对知识的理解，又学习了多种不同的编程方法，调动了学生学习本课程的积极性.

1.2 采用任务驱动、项目教学的方法

这种方法是以完成实际工作任务为目标，设置真实情景，通过具体的工作项目对学生进行引导.例如机械手程序设计，实验室购买了多台机械手控制台，在让学生进行设计之前，先利用现有的机械手边讲解边实际演示，让学生清楚机械手的运动轨迹和运行模式.接着在教师的启发下让学生进行分组讨论，由学生自己设定具体的设计方案，当学生遇到困难解决不了的时候再由教师进行解答，最后教师再集中讲解.通过这种教学方法，学生可以深刻理解所学知识，并对照教师讲解的内容找出自身设计的不足，加深学习印象，提高学习本课程的兴趣.

2 改进授课方式，增强教学互动

可编程控制器是专门应用于工业生产控制的一门课程.在讲授过程中，单纯的理论教学已远不能满足教学需要，而且对于学生而言也会觉得枯燥无味.所以教师要淡化理论教学，强化实践教学.上课不仅仅是在一般的教室，而是将教室与实训室合二为一，形成仿真的工作场所，使教学过程变为生产过程，学习任务变为工作任务，使学生通过学习亲身体验工作.本课程在教学中是教师讲授用户环境、指令、编程方法，然后学生按教师的要求进行编程[1].随着计算机技术的发展和编程软件的迅速发展，在教学中不再采用单一的板书教学，而是使用计算机连接可编程控制器，通过PLC仿真软件编程，并进行仿真运行程序.同时还引入相应的组态软件，对画面进行组态，采用组态软件与PLC控制系统相结合，进行二次开发，对PLC控制系统进行动画组态、硬件组态和控制组态，通过计算机平台全真模拟PLC自动化控制的教学实践过程[2].教学采用的可编程控制器为西门子S7-200，选用WinCC flexible组态软件进行组态仿真.图1为四层电梯控制的组态界面.界面包含了电梯轿厢内选层按钮、开关门按钮和上下行指示灯，轿厢外呼按钮、楼层限位和电梯开关门状态显示等，形象生动的模拟了电梯的运行状态.通过这种动画式的讲授方式，帮助学生了解实际工艺工作流程，使教学更加生动具体，增强了学生的学习效果.

图1 四层电梯控制系统仿真界面

3 修改教学大纲，调整教学内容

长期以来，高职院校一直沿用本科院校的教学模式，理论内容讲解过多，教学内容深奥，学生也以考出好成绩为目标，因而忽视了高职教育以培养学生专业岗位这一能力为目的的教学特色.对此，教学改革可以删减一些与实际应用关系不密切的纯理论、过时、偏难的内容[3].PLC的课程内容涵盖电气控制、网络通信和组态软件的使用[4].在讲授可编程控制器的同时相应增加其他相关的内容，比如增加介绍电气控制中的典型电路、典型环节.PLC的内容介绍则主要讲解一些常用指令、应用较广泛的指令，例如数据传送指令、移位指令、比较指令等，同时注重编程方法的介绍，并使用相关组态软件进行画面设计.在硬件方面，结合可编程控制器的发展趋势，购进变频器、触摸屏、机械手模型等，使课程内容更加丰富生动.

4 开设课程设计，强化实践管理

PLC是一门应用型学科，在新的教学模式中，应以培养学生实践能力为核心，因此开设了可编程控制器课程设计，课时为两个星期.课程设计环节，由教师给学生设定具体题目，教师在课程设计中共给出六个题目供学生选择，包括交通灯设计、四层电梯设计、机械手设计、四人抢答器设计、立体仓库控制系统，同时给出详细的题目设计要求.例如交通灯设计，要求设置绿灯倒计时显示，增加人行横道指示灯，增设忙时设置，并设计仿真画面通过触摸屏进行模拟操作.当学生完成设计时，再通过分组答辩，对学生提出相应问题，由学生进行回答，并给出具体的课程设计评分标准对学生进行考评.图2为课程设计评分标准.

图2 课程设计评分标准

5 通过校企合作，培养适应企业需要的学生

西门子公司是世界上最大的电气电子公司之一，我校于2009年携手西门子公司成立了西门子小型自动化培训中心，由来自西门子

公司的工程师为我校教师进行培训，提供相关技术资料，同时提供西门子公司当前的一些实验训练模块.通过与西门子公司的合作，为学生提供了优秀的实验训练平台，帮助学生学习最新知识技能，优化知识结构，培养创新意识，提高工程实践能力.此外，培训中心还聘请企业中高层技术人员担任兼职教师，承担部分教学任务，并通过具体的实验项目提升学生的专业技术水平，使其尽快适应社会的需要.

6 结束语

可编程控制器课程教学改革，有机结合了与PLC密切相关的网络技术和组态软件技术，针对传统讲授教学的弊端，利用任务驱动项目教学的方法，通过与企业合作实践，推动了应用型教育，培养了具有综合素质和全面发展的应用型人才，具有一定的理论和实践指导意义[5].

参考文献：

[1]诸跃进.《可编程控制器及应用》课程教学改革探索[J].中国科技信息，2010(18):296.

[2]王三秀.《可编程控制器》课程教学改革的探索[J].台州学院学报，2010(3):85.

[3]张静.可编程控制器课程的教学改革尝试[J].辽宁师专学报，2005(1):36.

[4]康志亮，许丽佳.以培养实践能力和创新意识为导向的可编程控制器教学改革研究[J].新课程研究，2011(12):122.

[5]谢云敏，刘德辉.可编程控制器课程教学改革的研究与实践[J].南昌工程学院学报，2008(4):31-34.