PLC 控制技术精品课程建设与研究

张学辉

（辽宁轨道交通职业学院，辽宁沈阳，110036）

1 教学时间及场地安排

1.1 教学时间安排

改革前的PLC 课程教学每周安排6 学时，一个学期安排15 周的教学，总学时为90 学时。为切实的开展理论与实践一体化教学模式改革，实现学生的“做中学、做中教”，改革后的PLC 课程一个学期安排6 周教学周，周学时为12 学时，可以进行PLC 知识与技能的集训，有效的完成PLC 教学项目和工作任务。

1.2 教学场地安排

改革前的PLC 课程教学理论与实践分开安排，理论课程安排在教室上，实践课安排到实验室进行理论教学的验证性实验，教学效果不理想。改革后PLC 课程全程安排在PLC 实训室进行教学，老师边讲，学生边听，学生边做，老师边指导，教学项目和工作任务的策划，实施与反馈连贯进行，模拟工作现场，提高学生分析问题、解决问题的能力。

2 教材选用

2.1 教材

教材选择项目化教程，以培养PLC 应用能力为目标，根据PLC 技术发展和高职教育工学结合的要求，选择应用普遍的西门子S7-200 PLC 为主要机型，打破以结构原理、指令系统、编程方法和系统设计为架构的PLC 学科体系，开发基于工作过程项目化教材，将PLC 现场应用中的典型工作任务提炼为教学项目，以工程应用项目为载体，将实务知识学习和专业技能培训融于项目实施过程。以工作任务单的形式下发学习任务，在PLC 实训室以边学边做的方式组织项目化实施，通过多元化考评实现学习目标，以拓展项目来提高PLC 学习能力和实践创新能力。

2.2 实训指导书

根据自主开发的PLC 实训装置编写《PLC 项目实施指导书》，该教材既作为项目实施指导书，在书后附项目报告，作为课程过程考核的过程资料。《PLC 项目实施指导书》的编写是为了使学生更好地理解和深刻地把握PLC 应用的知识与技能，训练和培养学生的实际动手能力以及分析、解决实际工程问题的能力，开设了十一个实训项目：三相异步电动机起动控制、三相异步电动机正反转控制、三相异步电动机顺序起停控制、三相异步电动机星—三角形降压起动控制、气缸的自动往复运动控制、交通信号灯控制、喷泉控制、抢答器控制、七段数码管显示控制、校牌彩灯控制和车床PLC 改造控制等项目。通过以上十一个项目使学生掌握如何用设计电气控制电路和使用PLC 实现工业设备的控制。本指导书所涉及的项目适用于自动化类专业的高职开设，由具有第一线教学经验的专业教师编写，邀请企业、行业专家主审。

3 教学资源

3.1 教学硬件条件

PLC 实训室设备要能够完成PLC 基本逻辑控制、顺序控制、时间控制、计数控制等，PLC 的输入端主要配置开关、按钮、行程开关、光电传感器、磁感应传感器等数字量元器件，PLC 的控制对象主要是信号灯、电动机和气缸等。作为自动化类专业《PLC 控制技术》理实一体教学的主要场所。

3.1.1 实训室功能和教学项目

PLC 实训室要能够完成PLC 基本知识与技能的学习与训练，PLC 实训室主要处理的是数字量信号，所以不需要配备功能特别强大和高档的PLC，选择德国西门子公司的小型一体式紧凑型S7-200 系列PLC，S7-200 系列PLC 将电源、CPU、存储器和I/O 电路集成在一个单元内，具备基本的控制功能和一般的运算能力。能够完成的项目包括：

（1）三相异步电动机起停PLC 控制：熟悉STEP7 编程软件，训练常开/常闭触点、输出继电器线圈等基本逻辑指令；

（2）三相异步电动机正反转PLC 控制：应用光电开关，训练置位、复位等基本逻辑指令；

（3）三相异步电动机顺序起停PLC 控制：训练TON 等定时器指令；

（4）三相异步电动机星角降压起动PLC 控制：训练TOF、TONR 等定时器指令；

（5）气缸自动往复运动PLC 控制：应用磁性开关，训练计数器指令；

（6）交通信号灯PLC 控制：训练定时器、计算器指令，PLC 的顺序功能图编程方法；

（7）喷泉PLC 控制：训练PLC 的顺序功能图编程方法；

（8）抢答器PLC 控制：训练经验法PLC 程序设计方法；

（9）七段数码管显示PLC 控制：训练编码、译码等PLC 功能指令；（10）校牌彩灯PLC 控制：训练移位等PLC 功能指令；（11）车床PLC 改造：训练生产机械的PLC 改造方法。

3.1.2 实训设备简介

PLC 实训台为学院自主研制开发，由专业教师设计，科技实训中心生产，专业教师带领部分专业学生进行安装、调试。实训台采用工业现场普遍使用的工业铝型材制作支架，实训台正反两面都可使用，网孔板横竖分布均匀。实训台上除了PLC，还集成了PLC 控制常见的I/O 器件，包括输入器件：开关、按钮、光电开关、磁性开关、电感式传感器、电容式传感器等；输出器件：继电器、接触器、直流电机、交通信号灯模型等。

3.2 教学软件条件

3.2.1 教学团队

PLC 课程教学团队的教师（包括兼职）应从事多年的PLC教学与研究工作，具有丰富的工程项目实践经验，需要 5 名校内主讲教师和2 名企业兼职教师。

3.2.2 数字教学资源

需要配备的数字化资源包括软件、微课视频、PPT、Flash 动画、电子教案、题库和课程标准等。

4 教学设计

4.1 教学方法

未改革之前的PLC 课程基本上都是以讲指令的理论教学为主，辅以验证性的实验，为了真正的实现理论与实践一体化的教学模式改革，从传统的教学方法过渡到“任务驱动、项目教学”的教学方法，在每个项目教学中，教师边讲授理论边指导学生实做。在实际的教学过程中，也要注意多种教学方法的结合使用，根据不同的教学情境选择合适的教学方法。比如在讲解PLC 基本原理和结构时，采用微课、动画的教学方法；讲解PLC 编程软件使用时，采用启发式的教学方法，在项目实施过程，采用任务驱动、项目教学的教学方法。而在学生反馈学习信息方面，采用多种方式与学生交流、讨论，实时获取学生的学习情况。浓厚的兴趣是最大的学习动力，只有上课的学生对PLC 课程有了兴趣，所开展的各种教学方法才会更高效，教学效果才会更好。

4.2 教学手段

适当的教学手段可以有效的促进理实一体化教学效果，在工业4.0 和中国制造2025 背景的当下，尽量选择现代化的微课、PPT、仿真软件等信息化手段进行教学，同时很好的结合板书、实操等传统教学手段，因地制宜、因人施教，尽量激发学生自主学习的动力。

（1）微课、PPT、仿真软件等信息化手段：PLC 是大部分工科职业院校自动化类专业的都开的课程，各个学校老师开发了很多微课资源，授课老师可以借鉴学习，同时根据本校实训设备的实际情况开发符合本校特色的微课和PPT 课件，引入新的VR 虚拟现实等新技术，使教学更加生动活泼。

（2）教材与项目报告：教材和项目报告是根据实训设备和课程特色校本开发的，教材是基于任务驱动、项目引导编写，侧重工程实践，在项目教学中提高PLC 技能，项目报告是重要过程资料，模拟工程资料和工程文件汇总，培育学生系统思维，对PLC 控制工程有初浅认知。

（3）过程考核资料规范、标准化：《PLC 控制技术》教学的过程资料包括：课堂出勤及纪律记录表、课堂提问及课后作业记录表、6S 工作规范记录表、PLC 项目评分标准、项目完成进程记录表、项目成绩互评表、项目成绩自评表、项目成绩教师打分表、项目报告、作业等。

5 课程考核改革

5.1 课程总体考核方法

考核评价改革是PLC 课程改革的重要环节，改变过去一卷定终身的课程考核模式，变期末考核为过程考核，考核的内容除了学生学习到PLC 知识与技能，还要考核学生课程过程中出勤、纪律、学习态度、期末理论考核和项目考核。其中项目考核是重点，科学制定项目评分标准，基于工作过程，体现岗位能力，对11 个项目要逐个考核。

5.1.1 出勤、纪律及练习

学习过程比学习结果更为重要，要将学生的课程出勤情况、工作纪律和PLC 程序练习情况都纳入课程过程考核，体现学生的职业素养和工匠精神，此部分过程考核要占最终成绩的30%。

（1）纪律（共10 分）：采用减分制，根据违反纪律情况减分，例如课堂说话一次扣1 分，打闹一次扣2 分，辱骂一次扣2 分，不服从老师管理一次扣5 分等，10 分扣完为止。

图1 《PLC 控制技术》课程考核评价体系

（2）出勤（共10 分）：采用减分制（缺课超过总课时1/3的，直接认定不及格），迟到一次扣0.5 分，早退一次扣0.5分，病假一次扣0.5 分，事假一次扣1 分，10 分扣完为止。

（3）课堂提问与练习（共10 分）：采用加分制，提问共5分，根据问题回答情况，给予5 分、4 分和3 分不等的记分；练习共5 分，每次5 分，根据练习情况，分别给予5 分、4 分、3 分和2 分不等的记分。

5.1.2 期末考核

在项目实施过程中，有部分小组有借鉴其他小组的情况，为体现学生学习的真实效果，期末安排进行理论与实操的考核。

期末理论测试（共10 分）：考核学生应知应会的PLC 基础理论知识，包括PLC 定义、功能、应用、特点、分类、发展、基本组成、工作原理、外部结构、内存结构及寻址方式等。从题库中出题，主要是简答题和程序编写，分为A、B 卷，座位相邻的同学分别答A 卷和B 卷，从制度上杜绝抄袭。

期末实做考核（共10 分）：考核学生应用PLC 的基本技能，包括PLC I/O 地址分配、外部接线、基本逻辑指令、定时器指令、计数器指令、功能指令、顺序控制程序设计等。从题库中抽题考核，分为基本技能考核和加强技能考核，基本技能考核最高分为7 分，完成基本技能考核才允许进行增强技能的考核，两项都完成最高分是10 分。

5.1.3 项目过程考核

《PLC 控制技术》的项目过程考核要按照符合自动化类专业核心岗位能力的要求制定项目评分标准，采用百分制记分，作为学习小组的起评分，再根据每个成员在项目策划、项目实施和项目评价过程中实际贡献大小的情况进行加减分，产生小组成员的项目成绩。全部十一个项目的成绩加权取平均后所得分数占PLC 课程最终成绩的50%。

PLC 课程成绩=纪律成绩(10 分)+出勤成绩（10 分）+上课提问及练习成绩（10 分）+项目过程（50 分）+期末理论测试（10 分）+期末实做考核（10 分）。

5.2 项目实施过程考核方法

根据实训室设备和学生的实际情况进行分组，分为12组，每组成员2-3 人，要求每个小组必须完成每个项目的基本控制要求，只有完成基本要求该小组全体成员才会有小组项目成绩，在项目进行过程中有接受程度快的，也有接受较慢的，在完成每个项目的基本控制要求后允许该小组进行较高层次的项目附加思考题目的项目实施。