基于技术导向的《电气控制与PLC应用》教学探索

刘群英+王冰峰+陈树恒+张昌华

摘要：基于现阶段《电气控制与PLC应用》课程课堂教学与实验教学环节存在的问题，本文介绍对该课程教学改革所做的一些探索。首先紧跟社会发展的步伐，从教学理念上进行改进，以追踪课程相关前沿技术及发展为导向，突出新技术、新方法；其次，针对本门课程的特点和培养目标，改进课堂教学方式，提高学生对基本原理的理解和掌握，突出实验教学环节，改革实验内容和实验成绩的评定方式，加强学生实际动手能力，提高该课程的教学质量。

关键词：PLC应用；前沿技术导向；实践型

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）23-0142-02

一、前言

《电气控制与PLC应用》是一门综合性的技术应用课程，存在教学手段单一、教学设施薄弱、教学方法落后的问题，多数高校都将《电气控制与PLC》界定为专业基础课，需进行改革才能充分展现专业基础课的培养功能。

二、课程改革内容

课程改革内容主要包括课程教学和课程实验环节两部分。电气控制与PLC的培养目标是要求学生掌握低压电器的原理以及基于PLC的应用，教师先课堂讲解，然后学生分组到实验室进行PLC实验。所用PLC几乎全是经历了多年的设备，导致培养目标与课程教学方式严重不匹配。本课程改革内容主要包括课堂教学理念、教学方式和实验环节的改革等几方面。

（一）基于前沿技术的课堂教学理念改革

抛弃常规的照本宣科，电气控制与PLC在教学过程中，教师在备课环节将对所涉及的低压电器，如接触器和继电器等，在现阶段面临的技术进步和革新有全面的了解，了解新设备以及优缺点和发展趋势，针对特定电器设备，要求学生自行查询相关资料，全面调研。

（二）课堂教学方式的改革

教师在遇到大量案例演示、程序运行等无法准确表达的情况时，使用图片或动画的形式讲述。例如，学生在理解接触器线圈得电和触点闭合之间的关系时，适合采用动画形式，增加学生兴趣。对于继电接触器控制线路的设计方法和PLC程序设计方法和过程，以板书为主。如果将设计好的程序直接以幻灯片的形式演示出来，学生很容易忽略重点。在使用经验设计法设计电动机控制电路过程中，应先板书分析启停条件和自锁条件，分析是否需要延时，最后分析互锁和保护条件。不要一蹴而就，应分步进行，使学生循序渐进。

（三）实验环节的改革

实验环节的改革包括实验项目的设计、实验执行环节方面，以提升学生应用能力为主要目标。根据现有实验条件、工程技术的发展及应用以及课程培养目标三个方面综合考虑，从提高学生动手能力的角度来设计实验项目。鉴于目前变频器技术在所有带有电动机的机械设备中都有应用，并且实验室具备变频器实验相关的设备条件，因此将变频器调速实验项目作为重要实验项目之一。

图1展示了实验环节改革思路。实验环节包括控制策略的梯形图制作和实物连接部分，为提高学生对接触器、继电器、熔断器的应用，设计了电动机的调速实验。为提高学生对基本逻辑指令的应用，设计了如交通灯控制、矿泉水灌装线控制。为让学生掌握DH+网络的工作原理，设计自来水生产与调度控制等有实物模型的实验项目，学生只需要独立完成一组即可，任课教师设计实验过程。以自来水生产与调度控制为例，实验室自来水控制系统实物如图2所示。

所涉及的实验执行环节由任课老师详细设计，具体步骤如下：

CCW软件编程：让学生熟悉程序下载调试方法；熟悉设备输入输出接口特性与控制器接口特性，让学生掌握变频器与交流水泵的接线以及变频器与Micro850的连接；参照原理，对Micro850控制器与恒压供水实验设备进行接线，培养动手能力；用CCW软件编程实现在Micro850中的变量设置；启动变频器的MSG_MODBUS模块设置；进入调试模式，需要完成的内容包括：引入PID模块，改变用水量，观察液位的变化情况，调整PID参数；设置防爆管模块，防止液压过高爆管。手动改变变频器值时不能准确调节到预设值，要多次调节，观察测试步长的改变，在水位接近预设值附近时减少或者增加。

实验时间和方式的改革，采取时间自主的实验方式，实验时间灵活。先将学生进行分组，两人一組的方法，方便学生的相互讨论，在学生有空时都可进实验室进行实验，直到实验结果满意为止，这就实际上延长了学生摸索以及思考的时间，更有利于学生充分思考实验方法并切实提高解决问题的能力。

最终考核，学生以PPT报告的形式，突出实验环节的重要性。

三、结论

电气控制与PLC课程的培养目标，从当前的教学角度，是提高学生实际动手能力以及解决问题的能力。另外，还应培养学生积极了解社会生产实际需求、紧跟前沿技术发展的习惯。教师在教学过程中以实际工程作为案例激发学生的学习积极性和创新精神，灌输给学生新技术、新理念。其次，在实验项目的设计上，应该紧跟社会的前沿新技术应用趋势，开设切实有用、有启发性的实验项目，做到有针对性地培养适应社会发展的卓越技术人才。

参考文献：

[1]魏祥林，傅龙飞，王树东.“电气控制与PLC应用”课程教学理念优化[J].电气电子教学学报，2012，34（2）：20-22.

[2]朱晓东，王杰.“电气控制与PLC应用”课程教学改革[J].电气电子教学学报，2012，34（4）：36-38.

Teaching Exploration of "Electric Control and PLC Application" Based on Technology

LIU Qun-ying，WANG Bing-feng，CHEN Shu-heng，ZHANG Chang-hua

（University of Electronic Science and Technology of China，Chengdu，Sichuan 610000，China）

Abstract：Based on the problems of the classroom teaching and the experiment teaching，which exist on "Electrical Control and PLC Applications" course，some exploration of the teaching reform is proposed.Firstly，following the pace of social development，the teaching idea is improved to track the course of cutting-edge technologies and development and the new technologies and new methods are prominent；secondly，according to the characteristics of the curriculum and training objectives，teaching methods are improved to promote students to understanding and mastering the basic principle.The evaluation methods of experiment teaching is outstanding and the experiment content and the test method of experiment results are reformed.By teaching reforming， practical ability of the students is enhanced and the teaching quality of the course is improved.

Key words：PLC application；technology oriented；practice type