中职《可编程序控制器》课程教学的几点思考

陈虹

摘要：在PLC教学过程中采用项目教学，结合生产实际，以工作任务为依托组织教学，培养学生独立思考、解决问题的能力。

关键词：可编程序控制器（PLC）；电气控制；项目教学法； 应用

可编程序控制器（PLC）是以计算机的微处理器为基础，综合计算机应用、通讯以及自动控制技术而发展起来的一种通用控制器。PLC课程知识覆盖面广，更新发展快，既强调理论而又注重实践。在中职学校PLC课程的教学过程中，如何解决课程教学与生产实际脱节、理论教学与实践训练脱钩的问题，是我们在教学过程中所应关注的重点。下面就本人在《可编程序控制器》课程教学实践中的切身体会，谈谈我的几点看法。

一、采用项目教学法，促进理论知识和实际技能的结合

PLC作为一种新型的、通用的自动控制装置，由于其具有功能强、可靠性高、使用灵活方便、易编程以及适合工业环境下应用等一系列优点，近年来在工业自动化、机电一体化、传统产业技术改造等方面得到了广泛应用，成为现代工业三大支柱之一。

随着工业控制技术的发展，PLC的教学方法也需与时俱进。在PLC课程教学中，以企业需求为导向，采用项目教学法，是我们在教学改革中进行的一种有益探索。

1.项目教学法的设计理念。“项目教学法”就是以实践为主要方式，为学生创设学习情景，师生共同完成几个项目的教学方式。学生通过对项目的认识、参与，学习并掌握相关的理论知识和实践技能。

2.明确培养目标。根据职专学生特点，并结合行业需求，要求学生能绘制并连接PLC的I/O接线，能使用基本指令、功能指令，控制典型设备正常工作的程序，能对程序进行安装调试等。注重学生职业技能、岗位能力和创新能力的培养。

3.确定项目内容。项目的选择要点：实用性、典型性、覆盖性、综合性、趣味性挑战性、可行性。例如，交通红绿灯的设计、闪光灯电路的设计、天塔之光、电梯的PLC设计等。

4.项目的实施。以电子信息专业《电器及PLC控制技术》课程（采用日本三菱公司的FX系列的PLC）的教学中，按钮式人行横道交通灯控制程序设计为例，具体说说项目教学案例设计方法：

首先，进行设置项目。即以实际控制系统为题，让学生从掌握具体设备PLC的组成和原理开始，懂得基本指令和功能指令的应用、熟悉PLC梯形图绘制、PLC与外部装置的连接、程序运行和在线调试等实际操作流程。通过本项目的学习，要求学生：（1）根据电路的控制要求设计PLC外部接线图和梯形图程序的步骤。（2）了解根据控制系统电路图设计梯形图应注意的问题。（3）掌握PLC的逻辑指令和定时器计数器指令的应用。

其次，根据项目要求进行任务分割。以小组为单位分派各自的任务，训练学生协调、合作的能力，培养学生的团队精神。本项目根据摇臂钻床的继电器接触器控制电路原理图，了解钻床的主轴电机是用接触器KM1控制，摇臂的升降电机用KM2和KM3控制，立柱的松开和夹紧电机用KM4和KM5控制。要求学生掌握：

1）电路的控制要求、电路所需的硬件及PLC外围元器件：如下图波形所示

2）相关知识的整合、应用：

如：并行分支的编程方法；定时器、计数器的应用等。

3）完成项目报告：

①写出I/O端口分配、功能及I/O接线图。

②画出PLC硬件接线图。 ③编写程序梯形图。

最后，仔细观察程序运行现象，认真记录运行中出现的问题、错误、故障及解决方法。

项目结束后，师生共同讨论、评判在项目工作中出现的问题、学生解决处理的方法，并归纳总结在项目中应用到的知识点。教师关注学生在探索过程积累的知识、技能和经验，获得知识、能力、素质的全面提高。在项目结束后先由学生自评、互评，再由教师对项目工作成绩进行检查评分。

二、改革实践性教学，发掘学生自主探究潜能

在传统的电类专业开展的验证性实验中，实验内容、方法都是教师事先安排好的，学生只需要按照步骤进行操作即可完成实验。通过实验，虽然能巩固一些理论知识，掌握一些仪器仪表的使用和一些操作技能，但实验内容都是根据教材预先设定，与生产中的实际状况严重脱节。例如，现代数控机床出现的绝大部分故障，很多是通过PLC自检程序检查出来的。PLC检测故障的机理，就是通过运行厂家为特定机床编制的PLC梯形图（即用户程序），根据各种I/O状态进行逻辑判断，发现问题时，产生报警信号并在CRT上产生报警信息。有些故障可在屏幕上直接显示出故障代码；有些虽然在屏幕上有报警信息，但并没有显示故障代码；还有些故障不产生报警信息，而只有故障现象。遇到后两种情况，跟踪PLC梯形图的运行是确认故障的很有效的办法。鉴于这些情况，有计划地组织学生到当地企业参观、实践，在中职PLC课程教学中就显得尤为重要。

例如，去年我校数控101班学生在晋江标达齿轮厂见习时遇到一台SIEMENS 3TT系统的数控铣床，PLC采用SIMENS S5 130W/B，机床出现分度头不分度现象，但没有故障报警。

借助这个机会，我引导学生就此类问题如何进行故障分析和排除，展开了讨论：

首先，启发学生回想教材上所述的机床分度头的工作原理：机床分度头是通过齿条、齿轮的啮合传动来实现分度的，其分度动作靠液压装置来完成，具体是由PLC输出信号控制电磁阀来执行的。由此找出引发故障的大致范围。

接下来，让学生试着连接机外编程器，跟踪梯形图的实时变化，利用编程器观察这个PLC输出的梯形图，结果发现标志位F123.0触点没有闭合，说明此故障应是PLC输出继电器没有得电造成的。继续引导学生探究PLC输出继电器没有得电的原因，通过观察F123.0的梯形图，发现标志位F105.2的触点没有闭合；接着观察F105.2的梯形图，发现PLC输入I10.2没有闭合是故障的根本原因。

最后发现PLC的现场输入信号来源于I9.3、I9.4、I10.2、I10.3四个接近开关，由接近开关检测分度齿条和齿轮是否啮合。不分度时，由于齿条和齿轮不啮合，这四个接近开关都应该闭合。现在I10.2没有闭合，逐步引导学生分析I10.2没有闭合的原因，现场整合已经学过的知识，并展开讨论，最后判断可能是机械部分或接近开关有问题。经检查机械部分正常没有问题，但检查接近开关发现已损坏。随后更换新的开关，机床恢复正常工作。

诸如此类，让学生根据实际生产中遇到的问题，把交流探讨中获得的知识、结论加以归纳整理，使知识系统化、条理化。这个过程中，教师发挥好主导作用是至关重要的。在探究教学中，教师是引导者，基本任务是启发诱导，学生是探究者，其主要任务是通过自己的观察，发现问题、解决问题，并在此过程中掌握课程中的知识和技能，形成职业能力。

三、结束语

通过在项目教学的设计与实践方面做的一些有益的探索，改变了原来学科体系下的教学模式：使实验项目与工程实际联系更加紧密，提高学生的应用能力、创新思维和综合职业能力；满足现代企业对学生职业能力的要求，为培养学生成为对社会有用的人才服务。

参考文献：

1.王永华，《现代电气控制及PLC应用技术》，北京航空航天出版社，2003

2.杨保香，《机床电气控制与PLC应用的教学方法浅析》，科技创新导报，2008

【责编 闫 祥】