分段式项目教学法在PLC编程实训中的应用

邓奔戈

[摘 要] 进入21世纪以来，随着PLC技术的不断成熟，PLC控制系统已逐渐代替继电控制系统，成为现代电气控制的主流技术。在PLC编程实训中运用分段式项目教学法，通过“教—学—练—教”的循环式教学模式，以提高学生应用PLC知识处理和解决综合编程问题的能力。

[关 键 词] 项目教学法；PLC；编程实训

[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2016）14-0112-02

进入21世纪以来，随着PLC技术的不断成熟，在工厂企业的电气控制中，PLC控制系统已逐渐代替继电控制系统，成为现代电气控制的主流技术，在电气、电力、石油、化工、矿山等工矿企业的电气控制中，PLC随处可见，作为一个现代企业的电气工作者，不懂PLC将无法满足目前的电气工作需要，因此，结合目前工厂企业对PLC编程的要求，如何根据学员的特点，开展科学有效的PLC编程实训，是当前PLC教学中亟待研究的一个课题。

项目教学法是通过实施一个完整的教学项目或课题而进行的教学活动，其目的在于把理论知识与编程实训有机地结合起来，充分挖掘学生的创造力和开放性思维的能力，达到提高学生解决现场实际问题的综合能力，而分段式项目教学法则是根据项目教学法的要求，针对一个教学项目或课题的教学任务进行分段，根据每段的要求设定各阶段的教学目标，让学生按照教学任务的要求，循序渐进地逐一达到各个教学目标，完成各阶段的教学任务，整个教学过程是以学生为中心，教师起组织和引导作用，形成“教—学—练—教”的循环教学模式，以提高学生运用PLC知识解决现场问题的能力。

下面结合本人近几年从事PLC编程实训的教学心得，谈谈在PLC编程实训中如何应用分段式项目教学法。

分段式项目教学法在实施过程中一般按“总项目教学任务—总工作计划—总项目实施和评估—总结分析讨论”等几个大环节展开，而在总项目教学任务里，再按教学知识体系分成若干阶段教学任务，每段的教学任务再依次分为“分段工作计划—分段项目实施和评估—分段总结分析讨论”，总的项目教学任务是一个大的教学循环，而各分段项目教学任务是一个小的教学循环，小循环为大循环服务。

一、设定各阶段的PLC编程项目任务

在运用分段式项目教学法设定PLC项目任务时，必须以学生为中心，根据学生和PLC编程教学的具体要求，设计具体的教学计划。例如，在中央空调控制系统中，要求水泵M1先启动，水泵M1启动20秒后风机M2启动，风机M2启动30秒后压缩机M3启动，停止时逆序停止；当水泵M1出现故障时，10秒后压缩机M3停止运行，风机M2在压缩机M3停止后运行30秒停止；当风机M2出现故障时，压缩机M3立即停止，水泵M1运行30秒后停止；当压缩机M3出现故障时，水泵M1和风机M2立即停止。在此PLC程序设计的教学项目中，可以按照系统控制的要求，将总的项目任务分为四个阶段性任务，具体如下：

总任务是：程序能满足控制系统的所有要求。

1.第一阶段任务是：水泵M1先启动，水泵M1启动20秒后风机M2启动，风机M2启动30秒后压缩机M3启动，停止时逆序停止。

2.第二阶段任务是：当水泵M1出现故障时，10秒后压缩机M3停止运行，风机M2在压缩机M3停止后运行30秒停止。

3.第三阶段任务是：风机M2出现故障时，压缩机M3立即停止，水泵M1运行30秒后停止。

4.第四阶段任务是：当压缩机M3出现故障时，水泵M1和风机M2立即停止。

二、制订工作计划

此阶段教学以学生为中心，教师起组织和引导的作用，学生可以根据兴趣爱好自由组合成学习团队，也可由教师进行组织，组建学习团队时，最好将基础好、能力强、思维敏捷的学生与基础和能力相对较差的学生组合在一起，这样既有利于各团队实力相对平衡，也有利于优秀学生对基础较差的学生进行帮助，同时也可避免部分团队实力过强提早完成任务，而部分团队实力较弱无法按时完成任务的现象，这是项目教学法的一个关键环节，是保证教学项目能否如期完成的核心。各学习小组通过讨论分析，制订完成各阶段任务的计划和步骤，以及团队分工情况，最后汇总，形成各阶段的工作计划。

根据上例的教学任务要求，制订总的项目计划为：

1.根据案例要求，设定本控制系统的I/O分配表。

2.进行程序设计。

3.程序的检测和调试工。

结合总的项目计划，将总任务中的第一项目任务再分解成如下分阶段任务：

（1）各电动机控制过程的分析。

（2）画出电气控制线路图。

（3）设定每台电动机输入和输出的分配（I/O分配表）。

（4）画出I/O的硬接线图。

由于本阶段是项目任务能否完成的核心，也是一个难点，教师要鼓励各学习团队积极讨论，畅所欲言，充分发表个人的想法和意见，让每个学员都参与到整个学习过程，既利于培养学生分析问题、思考问题和解决问题的能力，也可提高学生的协作和沟通交流的

能力。

三、项目的实施和评估

教学项目的实施和评估是项目教学法中的一个重要环节，教师对各学习团队提交的整套程序设计计划和步骤，进行相应的检查，然后由学生亲自在实训设备进行现场的编程操作，根据上一步的各阶段项目计划和各学习小组的人员分工，进行相应的实训操作，有的进行输入输出元器件的定位和连接，有的按程序一句一句地输入指令，有的按要求进行一步一步的检查和校验；在调试程序时，按照每个阶段的任务依次进行程序的调试，只有当第一阶段的任务达到要求，才能开始下一阶段的工作任务，直到最后再进行整个控制系统程序的总调试。

当发生故障或问题时，教师应及时帮助学习团队进行故障或问题的分析，此时教师不要直接给出答案，而是引导学生分析故障或错误出现的原因，让学习团队进行集体的思考、讨论和分析，寻找解决问题的思路和办法，通过不断的修改和程序调试，确保程序能达到控制系统的要求；学生在学习团队中，可以学会如何进行正确的思考，掌握分析问题和解决问题的方法和技巧，以及团队协作的精神，同时也可对前面所学的理论知识起到消化及巩固的作用，也是对前面知识的掌握情况进行考查，还是一个模拟工厂企业设备故障或问题的现场，有助于考查学生真正的实际动手能力。

四、总结分析讨论

各学习团队在完成中央空调控制系统的程序设计后，要求各组分别讲解是如何根据总的项目任务，制订总的工作计划及各阶段的项目任务。在计划实施的过程中，小组成员是如何进行分工合作，哪些地方比较满意，哪些地方还需改进和提高，自己的感受和想法等等。每个学习团队汇报后，各学习团队进行讨论和评议，评出最佳思路、最佳计划、最佳创意、最佳实效程序。最后由教师对各学习团队的情况进行点评，并对不同的结果进行分析和对比，通过总结分析讨论，帮助学员将PLC相关知识进行有机的串联，也是对相关理论知识的复习和对各知识点实际应用进行拓展，达到培养学生掌握PLC编程的方法和技巧的目的。

分段式项目教学的整个教学过程始终采取先简单、后复杂，先基本、后高级、再综合，教师一边教，学生一边学、一边练，教师再根据学生实训过程中的学习情况开展下一阶段的教学，教师在指导学生学习的过程中，需不断对学生进行有针对性的引导，激发学生自主学习和创新的能力，本着导向性、自主性、参与性、开放性和实践性的原则，围绕总项目任务，培养学生能根据总项目任务，合理划分不同阶段的分段项目，并依次设计各段程序的工作计划和步骤，引导学生如何在PLC编程实训中发现新知识，掌握新内容。在教师有目的的引导下，培养学生的团队合作和解决问题等综合能力，提升学生应用理论知识的能力及处理和解决综合问题的能力。

可见，分段式项目教学法是在项目任务的基础上，以学生编程能力提高为中心，通过“教—学—练—教”的循环教学模式组织教学，教师在指导学生完成教学项目任务的同时，也发散了思维，提升了专业知识水平，可以說，分段式项目教学法是师生共同完成教学项目任务，共同取得进步和提升的一种教学方法。

参考文献：

[1]孙晋，张万忠.可编程控制器入门与应用实例[M].中国电力出版社，2010-12.

[2]陈亚林.PLC编程及应用实战[M].电子工业出版社，2011-01.

[3]李全利.PLC运动控制技术应用设计与实践（松下）[M].机械工业出版社，2011-01.

[4]姜建芳.西门子S7-300/400 PLC工程应用技术[M].机械工业出版社，2015-03.