中职《PLC技术应用》课程教学中的“一题多解”

2022-08-03清远工贸职业技术学校朱海玲

广东教育 2022年7期

文/清远工贸职业技术学校朱海玲余武

PLC(Programmable logic Controller)是可编程控制器的简称，是以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通讯技术融为一体的新型工业控制装置，被广泛应用于机电、铁路、航空、电力、机械、医疗等工业企业，与机器人、CAD/CAM一起成为现代工业生产自动化的三大支柱。PLC技术在工业领域的广泛应用使其成为了中职机电类、电气类等专业的核心课程。

笔者在PLC教学中以灯光闪烁控制这一典型工作任务为主线，以学生为中心，设计合理的教学环节，运用灵活的教学方法和教学手段，考核中使用过程性多元化评价。“一题多解”贯穿项目教学始终，保证学生专业素养的培养和专业技能质量的提高。

一、课程教学内容的“一题多解”

(一)典型工作任务分析

灯光闪烁PLC控制系统的控制要求：一灯光系统有三组灯，启动后A组先工作5s后停止，BC组同时开始工作，5s后B组停止，再过5sC组停止，而A、B组又工作，再过2sC组也工作。C组持续工作5s后全部停止，再过3sA组又开始并重复前面的过程。任何时候按下停止按钮，三组灯均熄灭。

根据系统要求，按下启动按钮，三组灯光的工作过程如图1所示。

图1 灯光控制典型工作任务分析

(二)PLC程序设计

1.灯光闪烁PLC控制系统的输入输出分配

分析任务控制要求，需要一个启动按钮SB1(X1)，一个停止按钮SB2(X2)作为输入信号，A、B、C三组灯光可由继电器KA1(Y0)、KA2(Y1)、KA3(Y2)控制，属于输出信号，因此PLC的输入端有2个信号，输出端有3个信号。X1作为启动按钮SB1输入端。

2.控制系统程序设计

PLC程序设计常见的编程方法有梯形图(普通指令)、步进顺控、时序控制及功能指令等。通过分析，本工作任务采用三种梯形图(普通指令)、步进顺控、功能指令程序编写方法。

方法一：梯形图(普通指令)

根据图1工作任务分析，一个循环周期分为6个时间段，在梯形图设计中可使用六个计时器控制灯光的闪烁，如图2所示。使用梯形图设计程序要尤其注意避免出现“双线圈”。

图2 梯形图

方法二：步进顺控

本工作任务中，灯光的闪烁控制要求有明显的步骤及转换条件，使用步进顺控非常方便，顺序功能图如图3所示。

图3 顺序功能图

另外，由于控制要求“任何时候按下停止按钮，三组灯均熄灭”，因此，需要在上述顺序功能图的基础上，使用常开触点X2驱动区间复位“ZRST S0 S70”，实现停止功能。无论程序执行到哪一步，按下停止按钮X2后，马上跳到区间复位指令，切断当前活动步，使三组灯立即停止。

方法三：功能指令(触点比较指令)

本工作任务完成一个周期需要25s，因此，程序设计中使用一个定时器进行计时。然后通过触点比较指令，按照图1分析将其拆分为不同的时间段，在每个时间段内点亮不同组灯光实现灯光闪烁，具体程序如图4所示。

图4 触点比较指令梯形图

灯光闪烁的PLC控制系统采用梯形图法、步进顺控法和触点比较指令法三种编程方法“一题多解”，提高了学生学习的兴趣，引导学生从不同角度探索相同的问题，从而找到适合自己的编程方法，这样，既有助于学生开阔编程思维，提高解决问题的应变能力，又可以挖掘学生已有知识的潜在能力。

由于三种编程方法各有特点，在教学过程中，教师可以根据学生的实际理解能力和接受能力，提出不同的要求，达到因材施教。

二、教学实施过程的“一题多解”

本着以学生为中心，遵循中职学生认知规律的原则，为了更好地让学生掌握灯光闪烁PLC控制系统这一典型工作任务，在教学策略上“一题多解”。

(一)虚拟仿真实训演练

在灯光闪烁的PLC控制中，引入虚拟仿真实验教学平台，可以很大程度上提高学生的学习兴趣及学习主动性。学生在学习相关知识后，通过VR设备，在虚拟仿真教学平台，完成工作任务的程序设计以及系统的外部接线后，进行通电仿真调试。这有助于学生有效避免实际实训中走过场的现象，为灯光闪烁的PLC控制建立直观的感性认识，为后续的实际操作缩短时间，也减少了实际操作不当对设备的损坏及人身安全事故。

(二)角色扮演，实际操作

经过虚拟仿真操作演练后，在实际操作中，根据岗位要求，采用角色扮演法，学生小组合作，一人扮演“机电设备调试员”，完成程序设计及外部接线等实训活动，体验岗位职能；一人扮演“安全员”，使用移动设备记录“机电设备调试员”操作步骤，发现和排查安全隐患，监督规范化操作，完成过程性评价等活动，加深对知识的理解和掌握。然后，进行角色互换，体验另外一个岗位。角色扮演法使得整个教学过程形象生动，激发了学生的学习兴趣，使教学顺利达到预期的学习效果。

(三)课堂竞赛，强化技能

知识是需要反复练习操作的，同时，中职生性格大多较活泼外向，喜好表现自我，为强化知识与技能，可以围绕灯光闪烁PLC控制这一主线，开展“我的灯光，我做主”课堂竞赛活动，提高课堂趣味性，让学生运用学到的知识解决问题，帮助学生巩固知识与技能。同时，赛后进行评选“最佳编程手”等活动，典范带动，提升学生成就感和自信心。