基于提高操作技能的PLC培训课题开发

李 智 张雅婕 杨 洁

(武汉工程职业技术学院 湖北 武汉：430080)

0 引言

可编程序控制器(PLC)是以微处理器为核心的工业自动化控制装置。PLC自问世以来，经过了40多年的发展，广泛应用于交通、冶金、机械制造业及工业自动化控制等方面，已成为当代工业自动化控制的重要设备，而PLC技术则是工业自动化控制的核心技术之一[1]。在自动化程度很高的大型企业，PLC的广泛应用是不言而喻的。每年电气类职工培训项目中很大一部分是PLC培训。此外，维修电工的技能鉴定、技术比武的技能操作部分都是以PLC为核心进行操作技能考核。因此，本文将以武钢电气类员工的技能操作培训为例，探索PLC培训课题的开发。

1 PLC技能操作培训的现状

目前，武钢各主体厂矿的电气控制设备大部分都是使用的西门子PLC。电气维护人员对PLC技术的掌握程度直接决定了电气维护水平的高低。根据以往调研的情况，大多数电气维护人员只是对PLC有所了解，只能凭借经验处理一些简单的故障。但是，对于PLC的工作原理以及如何通过程序控制外围设备实现生产工艺却知之甚少。一旦故障出现，将无法准确判断是来自现场的信号没有输入PLC，还是PLC的输出信号没有正确控制执行机构。不能及时分析和排除故障，这将严重影响生产。

究其原因，主要是受到硬件条件的制约，导致传统的PLC教学培训多采用以理论教学为主，仿真演示为辅的教学模式，没有结合PLC的实用性和应用性。因此，学员难以真正掌握PLC应用技术。另外，市面上有关PLC的教材虽然数量众多，但是绝大多数教材的受众面是高校学生。编写者一般过多注重指令应用和程序编写，为数不多的应用实例也偏于分析程序。而编写程序并不是电气维护人员的工作职责。而且，现有的教材中很少有从工程项目应用角度出发，并结合PLC的实用性和应用性而设计的技能操作培训课题，更谈不上针对武钢生产过程控制的培训课题了。

2 以西门子PLC为核心的技能操作培训课题的开发

为了使PLC培训摆脱传统的教学模式和收效甚微的培训效果，以西门子PLC为核心的技能操作培训课题的开发采用了以调查法和实践教学法相结合的研究方法。

2.1 硬件设备条件

2010年，学校实训中心电气教研室借助“武钢杯”第五届全国钢铁行业职业技能大赛契机，引进了20套以西门子PLC为核心的自动化高级技能训练考核平台，实训条件得到了极大的改善[2]。

2.2 调研

调研是开发具有针对性课题的依据和基础，调研主要有以下几个方面：

表1 主要硬件设备[3]

(1)了解武钢主体厂矿电气控制设备和生产工艺；

(2)了解武钢电气控制类岗位职责及现岗位上人员技术水平；

(3)深入了解电气类岗位人员培训需求，尤其是对于PLC应用技术的培训需求；

(4)收集现场有关PLC电气控制经常遇到的故障和技术问题。

2.3 课题开发

根据调研收集到的信息，结合现有的硬件设备，制定以西门子PLC为核心的武钢电气类职工技能操作培训课题的开发方案，并按调研、论证、设计、开发、实践和反馈这一流程开发一系列从易到难满足各层次需求的技能操作培训课题，见图1。

(1)确定培训目标

在深入调研的基础上，确定培训目标：熟悉西门子PLC的编程环境和指令系统，能完成简单程序的编写、输入和调试，并能完成逻辑结果的观测、记录和PLC程序的逻辑分析；要求逐步理解和学会PLC电气图的绘制、输入/输出信号的编址规则、软元件的监视和程序的调试技巧等。最终，通过PLC技能操作培训学会工艺分析，将工艺需求转换成对PLC电气控制系统的控制要求。

(2)制定培训模块

根据培训目标，可以设置以下几个技能操作培训课题模块：

①基本指令、定时器、计数器的应用；

②西门子S7-300/400型PLC开关量I/O模块的实际应用；

③常见的简单故障分析与排除；

④西门子S7-300/400型PLC模拟量I/O模块的实际应用；

⑤西门子S7-300/400型PLC与变频器的综合应用[4]；

⑥工业控制网络及PLC通信；

⑦综合性故障的分析与处理。

图1 课题开发流程图

(3)课题设计

在开发每个课题时，必须遵循以下几个重要原则：首先，开发的技能操作培训要具有针对性。以7个模块为主题并结合冶金行业生产特点及武钢生产现场工艺为背景，提出具体控制要求。这样，才能区别很多书本中为了讲解指令而脱离实际的纯粹编程，并能保证所开发的课题具有针对性以达到较好的技能操作培训的效果。其次，开发的课题要具有技能操作性。按照PLC电气控制系统设计的步骤，学员在完成所开发的培训课题时，需要经过分析控制要求、完成I/O地址分配、外部硬件接线、程序编写和系统通电调试5个步骤。这样才能突破传统的理论教学和实验验证，真正提高学员的操作技能。最后，开发的课题要具有可行性。武钢生产现场工艺复杂、被控设备繁多，要结合现有的实训条件将控制工艺进行简化或模拟替代，使得开发的课题既能将设备物尽所用又能贴近现场。

(4)课题评估

由授课教师将开发出的课题在设备上安装并调试，在调试过程中不断修改课题中不足之处，使得课题在难易程度、知识点的覆盖面以及与实际的密切性上尽可能都能满足培训需求。

2.4 课题应用及完善

运用实践教学法，将开发的课题应用于实训教学中，并对每个课题学员完成的情况做好记录，收集每次培训学员所学与现岗位技术需求的吻合度以及厂方的满意度。通过培训学员和厂方两方面的反馈信息，不断修改和完善开发的技能操作训练课题，使之更贴近生产实际，让学员在学校的实训与工厂的实际情况基本吻合，帮助学员提高职业技能和职业素养。

现已开发的课题在为武钢设备维修总厂开办的“电气自动化专项培训班”中得到了应用，培训效果良好，得到了厂方和学员的高度肯定，该培训项目还获得了公司级培训项目二等奖。

3 技能培训课题小结

结合武钢主体厂矿中具有代表性的生产工艺而开发的以西门子PLC为核心的技能操作培训课题在实践应用中得到了良好的培训效果和广大培训员工的肯定。主要体现在以下几个方面：

(1)提升职业素质和职业技能。通过开发的技能操作培训课题，提高了武钢电气类职工的操作技能，尤其以西门子PLC为核心的现代控制技术操作技能，使电气维护人员能更好的服务生产。

(2)服务高技能人才队伍建设。武钢推行“三个通道”的建设，要打造三个人才队伍，技能人才队伍是这三支队伍中的重要组成部分，其重点是培养技师、高级技师。 现开发的技能操作培训课题是打造符合国家职业标准和武钢需求的高技能人才队伍的必要条件。

(3)充分利用硬件资源，打造一流培训师资。教师必须通过调研，在了解武钢现有的电气控制设备、电气类维护人员技术水平的基础上开发课题。同时，教师自身必须熟练掌握PLC控制技术，并能熟练应用现有的考核平台，才能开发出具有针对性的技能操作培训课题。

[1] 廖常初．S7-300/400 PLC应用技术[M]．北京：机械工业出版社，2003．

[2] 刘宁刚，李智.自动化高级技能训练考核平台设计[J]．武汉工程职业技术学院学报，2011,23(2)：62-64．

[3] 李智.西门子S7-300型PLC技能训练课题研发[J]．武汉工程职业技术学院学报，2012，24(2)：36-39．

[4] 马宁，孔红. S7-300PLC和MM440变频器的原理与应用[M]．北京：电子工业出版社，2006．

[5] 李旭海，陈西青.基于校企合作的职业技能“培训包”开发研究[J]．黑龙江教育学院学报，2011，30(6)：79-80．