时间：2022-08-26 23:21:08
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇plc教学，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
[关键词] 上料装置 plc控制 电磁阀
近年来PLC在我国已经得到了广泛应用和发展，各行业中采用PLC控制系统的生产设备不胜枚举，不但中职院校普遍开设了PLC课程，技师考证和各类培训学校也都纷纷开设了此课程及相关内容。在教学过程中，如何让学生更好地理解和掌握PLC技术，也成为近年来一个重要的课题。
德国“双元制”教学以职业能力为本位．体现了以实践为主的原则，项目教学又是“双元制”的主要手段，与传统的课堂型职业教育形式相比存在明显优势。项目教学建立了开放式环境，把传统的“实验”变为“任务”．教师从“我要在这课堂上讲什么?”变为“学生在上课时能做什么?”学生是中心，教师是任务制定者、设备提供者、问题咨询者和学习过程的检查者。这样才能有效提高PLC教学的效率和质量。笔者按照项目教学的要求，建立了“上料装置模拟系统”的项目方案。
一、上料装置模拟系统的电气控制系统简介
以PLC为控制中心，以电磁阀的控制线圈为PLC的输出执行元件，再由电磁阀控制气缸最终执行元件，以及灯光报警器形成了整个按PLC程序去执行相应动作的机构系统，以达到生产控制要求，并最终完成生产任务。
电气部件的组成包括三部分：检测部件、控制部件、执行部件。（如图1）
检测部分：光电开关、四个磁性开关
控制部分：电磁阀、节流阀
执行部分：汽缸
上料装置具有如下模式：
1、工件检测：
①开机后，机器首先检测汽缸Q1、Q2是否处于初始状态（即都要处于下限位），否则汽缸Q1、Q2要自动复位。
②按动启动按钮SB1，然后光电开关R1检测料架上是否有工件，没有则等待加料，7秒钟内都不能完成加料，报警器启动，当R1检测到工件加入到位后，报警器关闭，1秒后系统工作。
2、工作情况：
小汽缸Q2提升，到位后一直保持，接着大汽缸Q1载着工件提升，到位后一直保持。当下站的机械手（这里用人手代替）取走工件后（通过R1检测），汽缸Q1下降，到位后则汽缸Q2下降，到位后等待加料，即机器重新处于初始状态。5秒内没有取走工件，报警器以亮1秒灭1秒的方式闪烁报警，取走工件后，报警器灭。其工作过程是不断的重复，其关键是光电开关R1检测工件，从而决定机器的动作。
3、系统要求：汽缸Q1、Q2只有自动工作方式，但要分为两种工作状态，通过模式转换开关SA1可选择连续循环工作和单次循环工作。
①单次循环：当模式转换开关SA1处于断开位置时，是单次循环，汽缸Q1、Q2完成一个工作循环后，蜂鸣器要鸣0.5秒静3秒的方式重复3次提示单次工作循环已结束，系统停止工作。
②连续循环：当模式转换开关SA1处于闭合位置时，是连续循环，汽缸Q1、Q2完成一个工作循环后，蜂鸣器要长鸣1.5秒的方式提示连续工作的一个工作循环已结束，蜂鸣器长鸣1.5秒后立即进入下一个工作循环。
③正常停止：在连续循环运行过程中，按下停止按钮SB2，汽缸Q1、Q2要完成一次循环后才停止工作，按动启动按钮SB1又可开始工作。
4、系统设置的保护：
① 汽缸Q1、Q2的防卡死保护。当汽缸Q1、2在上升或下降的过程中，如果由于某些原因卡死不动，超过5秒后都不能到达预定位置，为了避免电磁阀损坏，系统自动复位，并启动报警器报警，只有连续按下停止按钮3秒后才可解除此故障，系统才可以重新启动。
② 紧急停止保护。系统无论在连续循环工作或单次循环工作的状态下，只要按下紧急停止按钮SA2，系统马上停止工作，报警器以亮3秒灭5秒的方式报警。再次启动前要使汽缸Q1、Q2处于初始位置。
二、上料装置的PLC控制
1.PLC的I/O 分配表：
2.输入、输出分配图（如图2）
根据生产流程的控制要求，可编程控制器的输入、输出分配图如下图所示，本系统的控制选用了FX1N-40MR可编程控制器，其特点是体积小，运行性能稳定，价格便宜，又能满足本系统的使用要求，而且不会造成资源浪费，又能留下改进空间。图中设置启动按钮SB1，它是自动加工时的启动按钮，也是再次启动工作的启动按钮。停止按钮SB2是自动停止按钮，工件处于上料过程中按下它，机器则必须完成本次上料后才可停止。事故紧急停止自锁按钮SB3也接到PLC处，SB3的目的是要把运行的程序停止，重新回到原点位置，SA转换开关只是选择连续循环工作和单次循环工作。从分配图可知，X3～X10检测位处的传感器,接在Y1的是220V红色灯光报警器，接在Y0蜂鸣器及Y2～Y3电磁阀的控制线圈YA1～YA2均使用24V直流电。
三、项目评价与考核
在项目教学中，学习过程成为一个人人参与的创造实践活动，注重的是完成项目的过程。学生在实践过程中理解和把握课程要求的知识和技能，体验创新的艰辛与乐趣，培养分析问题和解决问题的思想和方法。因此，项目教学所采用的评价和考核标准也与常规教学不同，主要是过程性的评价和终结性的评价。
1.学生在参与工作的过程中，工作态度是否认真、工作过程步骤与方法是否规范。项目工作中难免会出现意想不到的问题，这时学生是否采取了有效和安全的应对措施来解决问题也是一个重要的评价内容。
因为学生的个性导致的学习行动的不同特征也应列入评价范围，学习行动的特征往往反映了学生的思考能力和应变能力，这些能力往往是有项目实践的关键能力。这一评价有利于培养学生良好的学习和行为习惯。
2.知识的应用评价仍然是基础。学生在项目学习的过程中能否按照设计规程操作，首先以知识的掌握为基础，对应知、应会的知识的评价是保证学生在操作中严格执行操作规范，以及准确利用知识解决问题的基础。
四、结语
项目教学法对PLC教学起到了很大促进作用，这与学科的实用性有密切关系。在教学中设计项目方案，指导学生完成项目任务，不仅能保证学生在兴趣下更好地记忆和使用知识，并可以提高学生的应用能力，培养良好的操作行为。
参考文献：
在可编程控制器中有多种编程语言，它们是梯形图、顺序功能图、语句表、功能图语言及结构文本编程语言等，其中梯形图语言是使用最多的PLC编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。可以说PLC技术的应用不仅涵盖了相应的继电器控制知识，更涉及变频器、电子技术、单片机等相关技术，可编程控制器具有综合性高、实践性强、实用性广的特色。在当前中职教育中学生本体存在着以下的普遍特征。
一是，中职学生学习基础较差，在校的理论课学习中能容易形成抵触情绪，造成理论知识贫乏的恶性循环。
二是，中职学生自我约束能力较差，学习的积极性不高。
三是，在整个中职教学阶段，学生不仅要掌握相应的电子技术和机床继电器控制知识，还需要掌握电工基本操作技能，照明、电动机、电力拖动及机床维修、电子技术的课题，需要引导学生从入门到具备中技技能，时间比较紧张，更逞论熟练掌握综上所述PLC等课程在中技教学中实施比较困难，但PLC等先进技术在社会中已得到广泛应用，社会需要具备此项技术的人才。那么，究竟如何才能真正有效地提高PLC的教育、教学质量，从而学以致用？在多年教学实践和探索中，笔者对教学方法进行了大胆改进和创新，并取得了一定的教学效果。
一、正确导入，合理选择课题
笔者认为，在开展PLC课程之初，学生已经具备了基本的电气控制的基本知识，根据学生的基础掌握情况，着重引入基本电气控制线路图的分析以及电气控制的原理，为下一步PLC教学提供有力的理论基础。
在学生认识了PLC的基本结构后，首先以电动机正反转控制为例，引入电动机正转、反转、停止等电气控制的基本过程，同时提出了以PLC实现的电动机控制，通过两方面对比学习，学生可以找出电气控制与PLC控制的不同之处，从而揭开了所谓PLC控制的神秘面纱，使学生意识到PLC控制不过如此，原来也不是那么困难，树立学生学习PLC的信心和兴趣。
事实验证，在讲授如何根据控制要求编写梯形图时，往往讲清继电器控制与梯形图相似之处，更容易让学生掌握编程的技巧。
二、改革教材，分组教学
大家知道，PLC教学教材，在编写时按照原理、指令、应用、操作等分成几个独立的章节。如果按照教材的顺序进行教学，则要等基本指令、基本应用学习完毕后，再进行基本操作的学习，这样在此期间学生所学习的知识点得不到巩固应用，容易混淆且效率不高。
教师教学时，则要考虑有利于学生学习的动态过程而开展。为此，笔者在教学中打乱了固定的教学模式，采用课题教学的方式，重组教学章节。
笔者多方面搜集了若干PLC应用实例，整合成五个教学章节：PLC基本原理、顺序控制、时序与计数控制、位置控制和特殊功能综合应用。每个课题以一个应用为主，介绍应用实例的生产应用、用PLC实现的控制线路、应用的基本指令和编程调试。各章节以难易结合的方式，依次展开电动机的正反转双重连锁控制，多台电动机的顺序控制、电动机的Y-Δ控制、信号灯的闪烁控制、多个信号灯用特殊指令实现的亮灭控制等。这样，每个课题以教学单元为核心科学连贯，能有效地服务于教学。
三、因材施教，直观教学
PLC课程是理论性和实践性紧密联系的课程。单纯依靠教师在黑板上画图讲解程序或分析控制动作过程，学生常常感到枯燥无味，难于理解，而且由于受板书的限制，所讲内容不够直观。
直观教学可以激发学生的兴趣，同时还培养了学生的观察能力，增强感性认识，开阔学生的想像力，利于知识的理解。例如，在讲解PLC的结构时，教师带学生到实验室观看PLC实验板，了解PLC的外部结构及外部设备等，这样与老师在黑板上详细地讲解这些理论知识比较起来，学生更倾向于前者。在讲解机械手操作控制步骤时，学生对机械手的操作步骤在空间、时序上都缺乏思维的逻辑性，很难把一个复杂的控制系统分解为若干个独立的控制过程。通过多媒体，教师可以把机械手控制步骤以动画的形式形象地展示给学生。这样的教学环境更能激发学生的思维，强化学生对整个系统的印象。
在整个课堂教学过程中，教师和学生处于一种互动的状态，更易引起学生的注意力，激发学生的学习兴趣，使学生的认知过程更为生动和深刻，增强课堂教学的感染力，提高教学水平。
四、综合实训，一体化教学
实验教学是学生乐于接受的学习方式，满足学生的好奇心，激发学生学习的兴趣。实验主要要求学生通过动手、观察、掌握现象和结论，进一步加深理解所学理论知识，同时可以调试自己编制的程序，进行实验。
例如，在学习PLC控制电动机正反转时，师生共同分析双重连锁电动机正反转的电气原理图，通过经验设计法，把它变成由PLC实现控制的梯形图。接着由学生自己动手把
I／O接线图接好，再运行编制的程序。当电动机按照预定的要求运转时，学生会产生很浓厚的成功意识：原来PLC控制也不是想象的那么困难，难以克服。
在此基础上，可以引导学生编制工作台往返控制“工作台由电动机带动先正转运行，到行程限位开关时再反转，如此循环”的程序，这时通过更改正反转就轻而易举地实现了控制要求。通过以上实验，学生既动手编制、调试自己的程序，又对行程限位控制加深了理解。
关键词：协同兴趣 自主学习效率
Abstract: the high-quality practical PLC talent cultivation is a comprehensive strategy, involves the course design and the selection of textbooks, teaching and practice equipment investment, theory, experiment and practical teaching, and performance evaluation mechanism, learning in school and outside school exercise, before graduation after graduation from learning and application of optimization and the enhancement, only do all fronts collaborative optimization, can cultivate the high-quality practical talents PLC.
Key words: cooperative interest autonomous learning efficiency
中图分类号：C41文献标识码：A 文章编号：
可编程控制器（PLC）,是以微处理机为基础综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展起来的一种新型的工业控制装置.PLC技术代表了当前电气程序控制的世界先进水平,被誉为现代工业自动化的三大支柱之一.在工业发达国家PLC被广泛应用于各个行业,已成为自动控制的标准设备.推广和普及PLC技术对我国广大工矿企业的技术改造,提高自动化水平和生产效率有十分重要的现实意义.学习和掌握PLC应用技术已成为电气技术人员和大专院校有关专业学生的紧迫任务
可编程控制器具有结构灵巧，硬件配置灵活方便、可靠性高、抗干扰能力强，易学易用的特点，已作为普遍的自动化控制器件广泛应用于各行各业。《PLC原理与应用》课程已成为工科院校一门覆盖较广的专业课，作为学校如何培养出高素质应用型PLC人才，这成为社会、学校、教师与家长关注的焦点。根据多年的教学实践，就影响PLC人才培养的各个因素的提高与协同，我提出以下几点建议以供参考：
加大教学与实习设备投入。在PLC课程的实践教学中，应把机械、电子、电工、液压、气动和计算机等知识与PLC技术进行有机地联系，扩大实习实训课时的比重，逐步加大学校相关设备的投入，建立较为完备的PLC技术仿真实训室，从而为“PLC仿真项目开发”的实训教学创造良好的条件。教学实践证明，只有通过PLC仿真项目的实训，让学生亲自编程，实际接线和仿真调试，并对运行过程中所遇到的问题进行分析和改选，才能真正培养学生创新思维和综合职业能力，真正实现学生毕业后在PLC技术应用领域“零距离上岗”的最终教学目标。
注重理论、实验与实训教学联系。任何课程教学活动的首要任务都是激发学生的学习兴趣，同样在PLC教学中激发学生的兴趣并不难，重要的是让学生不断地提高，不断地体验到成功的喜悦，这样才能始终保持其浓厚的兴趣。
理论课的首要任务是让学生明确PLC是什么？PLC能做什么？怎么做？教师可以通过一个简单、形象的实例（如：电动机的长动控制）的完整讲解、操作与演示，先让学生了解PLC控制系统包括主电路与控制电路，PLC的外部硬件连线与内部软件编程两个基本的环节仅仅充当控制电部分，让学生整体了解PLC控制系统的构成与工作过程，再以此为基础进行外部硬件连线与内部软件编程的深入讲解，这样便于学生对比继电接触器控制系统对本课程的整体把握，明确课程的中心任务，有了目标也就有了学习的动力。
理论课教学过程中要使用多媒体教学手段，利用多种计算机技术制作PPT为主体的电子课件，借助多媒体技术，用生动丰富的画面和美妙动听的音乐效果引发学生的注意力，激发学生的学习兴趣，同时可以提高教学效率。PLC的外部接线（包括主电路接线）首先讲原理图，结合实验、实训、实习讲解装配图与实际连线图，要让学生体会课堂上的原理图、实验中的接线与实训、实习中的接线的区别与联系，教会学生善于理论联系实践，以理论指导实践，以实践骓理论。
当前流行的三菱PLC的编程软件为FXGP-WIN-C与GXDeveloper,FXGP-WIN-C没有仿真功能，在理论讲授中缺乏直观性，而GXDeveloper编程软件加装GXSSimulator-c后具有仿真功能，在编程器件、指令与编程实例的讲解中利用仿真可以加强直观性，便于学生的理解，对于某些程序的检验与编写，学生可以不到实验室，直接利用学校机房结合软件的仿真功能完成，这样既增强了学生自主学习的能力，提高了学习兴趣，也提高了学习效率，学生不用走进实验室也能使理论教学与实验教学同步进行，大大提高了老师的教学效果以及学生的理解和接受能力。
实验、实训与上机课可以采用自主学习方式。自主学习方式是一种学习者在教学目标的宏观调控下，在教师的指导下，根据自身条件和需要自由地选择学习目标，学习内容和方法，并通过自我调控的学习活动完成具体的学习方式。自主学习离不开教师的适时指导与评价，学生只有在教师的适时帮助下，才能不断地完成一个又一个实验与实训项目，获得越来越大的成就感，增加自己自主学习的动力，从而保证自主学习方式的良性发展。教师还必须结合理论课程的进度，结合实验实训设备编写由浅入深，逐步递进，面向不同层次学生的实验实训指导书，为学生的自主学习提供有力的理论支持。
结合实训是PLC课程最重要的一个环节。要安排充足的时间进行，还要提高实训的效率，综合考虑学生的个体差异。在实训中，遵循能者多劳，共同提高的原则，把学生按个体差异分组，各组根据自己的能力情况选择不同控制要求的实训内容，根据控制要求，进行编程，调试，故障诊断与排除。这种方法较灵活的解决了学生能力差异存在相互制约问题，同时也培养了学生的分工及团队合作的能力。
合理的成绩评价机制。应该明确成绩评价不是教学行为的最终目的，成绩评价应作为激励学生学习的一种方法，成绩评价应做到及时、公正，具有可操作性。
1、理论成绩评定包括笔试成绩、平时成绩和实验成绩，笔试成绩通过开卷或闭卷方式，考核了学生对PLC基本知识的掌握程度；平时成绩通过平时独立完成作业的质量、上课出勤、课堂上解决问题的能力及创新方法等来评定；
2、实验实训成绩评价应能体现出竞争机制，根据不同的任务分出两情况：第一，保证完成质量的前提下，根据完成速度评定分数；第二，保证统一时间的前提下，根据完成质量评定分数。教师根据完成质量只对每个团队进行分数评定，团队每个成员的分数则依据教师给定分数通过民主评议得分，这样促进团队每个成员的积极性与主动性，同时培养学生的团队意识。
加强校内与校外锻炼。学生在学校所学的PLC知识与技能对比实际工作岗位中的PLC控制系统，仍具有一定的差异或差距，学生就业后在工作岗位中一定会遇到一些难于解决的难题，这就需要学校、教师仍然要加强对学生毕业工作过程的指导，把这些问题的解决方法做成典型案例对在校的学生讲解，对在校生来说也是一种良好经验积累。学生就业后，在工作岗位上应不断地与学校老师沟通，不断地向有经验的师傅请教，才能熟练掌握PLC控制系统的设计与应用。
总之，作为学校只有做到以上若干方面协同优化，才能真正培养出高素质应用型PLC人才。
论文摘要：在技校PLC教学中运用项目教学法，充分体现了以学生为主体的教学理念，有利于激发学生的学习兴趣，培养学生自主探究、分析问题、解决问题的能力，将理论知识运用于实践的能力以及合作能力。
项目教学法是通过实施一个完整的项目而进行的教学活动，其目的是在课堂教学中把理论教学与实践教学有机地结合起来，充分发掘学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的综合能力。项目教学主要由内容、活动、情境和结果四大要素构成。项目教学与传统教学相比较有自己的显著特征，具体表现为：（1）教学内容以工作任务为依托；（2）教学活动以学生为主体；（3）学习成果以多样化为特征。在项目教学中，每个学生会给出不同的解决任务的方案与策略，因此，学习成果不是唯一的，而是多样化的。项目教学法具有实践性、明确性、自主性、发展性、综合性、开放性等特点。项目教学的流程如下图所示。笔者现以PLC教学为例，谈谈项目教学法的应用。
项目设计与确立项目教学法成败的关键是能否设计一项合适的教学任务。因此，在选择和设计项目时要充分考虑以下几个方面的问题：（1）项目活动能否很好地应用学生已有的知识。（2）项目活动能否引导并帮助学生完成新知识的自主学习。（3）所选择的项目内容在现阶段教学中能否较好地起到承上启下的作用，充分体现综合性和应用性。（4）项目活动能否让学生感兴趣并激发学习新知识的兴趣。（5）所选的项目活动在进行过程中能否有效地促进学生之间的沟通与合作。（6）能否让学生将所学的知识与现实生活联系起来。在进行“PLC编程应用练习”教学时，考虑到学生对交通灯非常熟悉，笔者将“十字路通灯控制系统”列为教学任务。具体的控制要求是：红、绿、黄灯受一个起动开关控制，当起动开关接通时，信号灯系统开始工作，先南北红灯和东西绿灯亮，东西绿灯亮3秒后，开始闪动，周期1秒，闪动5次后熄灭，东西黄灯亮2秒钟，到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时南北红灯熄灭，南北绿灯亮。南北绿灯亮3秒后，闪动5秒后熄灭，南北黄灯亮2秒，然后南北红灯亮，同时东西红灯熄灭，东西绿灯亮，开始第二周期动作。要求学生写出I/O分配表、I/O接线图、程序并作注释，完成操作。
分组及制定实施计划教学项目确定之后，针对学生情况给学生分组。一个组以三名学生为宜，将基础好、动手能力强的学生与基础相对较差的学生组合在一起。这样，既能保证项目活动按时完成，又有利于学生间互相交流，有助于专业较差学生提高。分组后，学生以小组为单位制定实施项目活动的计划，包括任务分配以及各项内容需要的时间等。在此次项目教学过程中，进行小组人员分工是一个比较好的做法。以往形式上的分组，教师布置的项目活动其实只是使小组中学习较好的学生得到锻炼，基础较差的学生得不到锻炼。而分工后每个学生都有压力，基础较差的学生即使被分配了一些不太难的任务，他们也要自主学习、动脑思考。
学生自主学习在此阶段，需要小组完成编程、写出I/O分配表、设计I/O接线图等几项内容。学生按分工各自进行相应内容的学习和准备。在此过程中，教师要注意观察，鼓励每个学生都积极动脑思考和发言，可以讨论，但不能抄袭。此时，小组中基础较差的学生在完成任务上有一定的困难，笔者就鼓励他们多请教同组中学习好的学生，同学间相互帮助共同完成项目活动。这样，对基础较差学生来说是一个很好的树立学习信心的过程，对学习好的学生也是一种促进。
项目实施在上一阶段，各小组都能在计划时间内完成项目活动。接下来，要求各小组将编写好的程序由小组每个成员各输入一遍，调试正确后进行接线。然后，小组间互相检查，确认无误后进行加电测试。在巡视、检查过程中，笔者发现学生输入地址分配基本统一，输出地址分配较乱，于是及时加以引导，帮助学生理清思路，并在调整程序过程中与学生讨论定时器的使用、比较指令的应用、步进指令的应用等等，指导他们应用所学知识，发挥主观能动性，正确地编程。之后，笔者又要求学生按照设计要求验证设计是否正确，并指导他们在实验板上接线。接线完毕每组进行检查。在这个过程中，笔者发现有的学生对工作台不熟悉，不知道如何连接输入输出。于是笔者让学生结合理论解决接线问题，加深对理论知识的理解。接线问题基本解决后，让各小组进行通电试验，有的小组一次性成功，有的小组没有按要求实现程序控制，电路没有反应。此时，要求没有成功的小组分析问题出现的原因，小组内进行讨论，检查连线，修改程序。通过努力，他们基本上独立完成了本次项目活动。看着实验板上的交通信号灯有序地闪亮着，学生们高兴地笑了。
评估、总结在项目实施过程中，学生根据实际问题设计出程序，有的用比较指令，有的用定时器、计数器等。设计方法有梯形图经验设计法、顺序控制设计法以及顺序功能图等。笔者适时加以提示，让学生展开讨论，互相帮助来修改自己的设计。最后评价时，笔者充分肯定了学生的成绩，并简要介绍了PLC编程的设计思路、正确的设计方法、连接电路时应注意的事项及PLC的广泛应用等知识，让学生经过自主学习后获得对知识的系统性认识。
诚然，应用项目教学法进行专业课教学的效果十分明显，但在实施过程中也遇到了不少的问题：（1）要求教师不仅要有较高的理论知识水平，还有较强的实践动手能力。（2）技校学生素质不一，自学能力差，给自主学习、完成项目任务带来一定的困难。因此，在实施项目教学前，需要在前面几节课提前进行准备或铺垫，在项目教学实施时，也应予以课时的保证，必要时延长授课时间，以保证项目活动的完成，否则将使学生对项目教学失去兴趣，更难以达到有效提高学生实践能力的目的。（3）项目教学的核心是通过实践最终完成一项任务，因此对实验实训设备提出了较高的要求。学校应在硬件建设方面予以重视，加大投入，努力为师生创造一个良好的实践环境。
参考文献：
关键词:PLC;项目教学;评价方法
中图分类号:G42 文献标识码:A
文章编号:1009-0118(2012)09-0145-02
本文通过PLC项目教学的探讨与实践的介绍,目的是想使PLC课程的教学易于教师讲授和学生学习,最终使PLC课程的开设更符合企业用人需要和学生学习兴趣。
一、引言
项目教学是采用项目式的组织形式实施课程的教学目标,使得对学生的知识传授与能力培养与企业的实际需要达到高度统一,这也就是实施PLC项目教学的目的。
如何开展PLC课程的项目教学呢?本文将从PLC项目教学的教学条件、项目设计、效果评价方法及教学实践四个方面来阐述PLC项目教学有关问题。
二、实现PLC项目教学的条件
进行PLC课程的项目教学,需要具备一定的教学条件。首先是能够将整个课程划分为若干个项目,其次是具有进行项目教学的实践基础——设备,再次是有能够实现项目教学的场所——多媒体教室或一体化教室。以下对上述几点进行分析说明。
(一)能够将课程划分为若干个项目
PLC课程的内容特别适合项目教学,原因是PLC开发过程是一个从分析控制要求,到主电路及I/O设计,再到PLC程序设计,最后进行综合调试的过程。这一工作过程,无论是简单的PLC控制系统,还是复杂的PLC控制系统,都是如此。因此,可以根据这一特点将PLC课程中基本知识、接线训练、设计方法、综合调试等按照先简单、后复杂的原则,用项目的方式组织起来,由浅入深的进行教学。
(二)容易实现项目教学的实践条件
项目教学宜在实验室进行,换句话说项目教学需要实践条件的,否则,项目教学就成为纸上谈兵。在精品课程建设过程中,考虑到PLC实验室建设花费不是很大,综合规划实验室建设的规模和档次,为实现项目式教学奠定坚实基础。
(三)创建项目教学的场所
项目教学不仅要有实验室,还应建立具有多媒体设备和PLC演示设备的专用教室。为精讲多练,提升教学效果,提高教学质量,建立集实验设备和多媒体设备于一体的理论实践一体化教室,是项目教学的努力目标。
三、PLC教学的项目设计
(一)PLC课程项目设计的基本原则
PLC课程的项目设计,从教学方面来说是有一定规律可循的,作者认为可遵循以下几项原则:
1、由简单到复杂
项目设计遵循的第一个原则就是由简单到复杂。这一原则十分重要,因为学生在学习过程中是需要成功来激励的。如PLC课程项目设计的第一个项目就是从最简单的电机起保停控制开始,让学生比较容易的进行项目实施并且能够成功的完成项目,使他们在今后的项目实施过程中充满信心。
2、由单一到综合
项目设计遵循的第二个原则就是由单一到综合。训练应从单项训练开始,然后再过渡到综合训练。如设计机械手PLC控制系统时,可以先从机械手的手动操作控制、自动操作控制这些单一训练开始,再过渡到具有手动、自动、单步、单周期的这种综合训练,确保学生能够一步步地完成各个项目。
3、将基础知识、连接训练、设计技能融为一体
项目设计遵循的第三个原则是将PLC的基本知识、PLC外部接线训练、PLC程序设计的技能有机结合。在项目教学的不同阶段,完成不同基础知识、PLC外部连接训练、PLC程序设计方法的项目教学。如在介绍PLC最基本知识的项目中,可借助学生过去学过的电工知识,使用转换法进行PLC程序设计的项目教学;在有了PLC的基本知识后,这时的项目教学中可使用逻辑法和时序法进行PLC程序设计;在介绍状态继电器时,采用状态转移图及步进顺控法进行PLC的程序设计的教学项目;最后在介绍应用指令时,可采用经验法或综合设计法进行PLC程序设计的教学项目。
(二)PLC课程具体项目设计
PLC课程的项目具体应当如何设计呢?这是实施项目教学关键之所在。作者认为PLC项目不仅应满足学生综合素质的提高与高技能培养的要求,还应当是实际生活中应用广泛并且学生十分熟悉的内容。只有应用广泛才能使学生体会到PLC的重要性,只有学生熟悉才能引起学生的兴趣。基于这一认识,选择电动机的控制、交通灯的控制和机械手的控制这些人们熟悉且随处可见对象作为项目教学的主要内容,是十分适合的。
按照PLC项目设计的基本原则并结合以上思路将PLC项目教学的项目类型、项目名称、项目教学的内容及项目教学的教学目标列于表1中。
通过上述8个项目的实施,学生应当能够理解PLC的内部各种继电器及其功能,掌握PLC控制系统的接线和程序设计的方法,能够进行中等复杂程度的PLC控制系统的设计与调试。采取PLC项目教学的方式,并配合项目教学给出一些训练课题,相信学生能够从理解到应用实现平稳过渡,从而完成PLC课程的教学目标。
四、PLC项目教学的评价
采取PLC项目教学,当教学过程完成后该如何测量与评估其教学效果呢?作者认为不能仅进行基本知识的理论考试,还应当结合实际开展综合考核,如给出一些指定的项目,让学生个人独立或二人组合作完成某个项目。根据项目的实施情况主要考察学生以下几个方面:
(一)学生是否掌握了PLC的接线。
(二)学生是否掌握了PLC基本指令的应用。
(三)学生是否掌握了PLC程序的设计方法。
(四)学生是否掌握了PLC控制系统的设计与调试。
(五)学生独立完成或合作完成项目的能力。
综合考核是以PLC知识的应用作为基础、以实际工作能力的测试为目标的考试,这种考核应在实验(训)室现场进行。在有条件的情况下,职业技术学院应努力实现这种考核。
五、PLC项目教学的实践
(一)加强PLC项目教学条件建设
PLC课程的教学进行了多年,但教学效果并不理想,究其原因作者认为,最主要原因是教学目标不明确,教学重点不突出,训练不充分;其次是教学设备与教学条件有缺陷。
如何来解决这一问题,使学生学完这一课程后,能够掌握这一课程的知识点,特别是能够顺利的完成PLC控制系统的设计与调试,这是我们进行PLC项目教学的最终目的。
开设PLC项目教学以来,结合PLC精品课程的建设,积极进行实验(训)室的基础建设,增添PLC设备数量并提高设备档次,有条件的还应建立了多媒体专用教室,为实施PLC项目教学创造良好的教学环境。
(二)拟定PLC项目教学大纲并开发PLC项目教学教材
具备了PLC项目教学的条件后,首先要解决的问题就是要根据需要拟定PLC课程的项目教学方案,即课程教学大纲。将PLC项目教学以教学文件的形式固定下来,使承担PLC教学的教师以项目教学的课程大纲为依据,完成PLC课程的教学任务。在新的PLC课程大纲指导下,保证PLC项目教学的基本质量。
积极编写实施项目教学的教材和实训指导书。有了教材,教师实施项目教学有了基础,有了教材,也方便了学生学习。
[关键词]一体化 PLC
中图分类号：G633.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）27-0266-01
一、一体化教学的必要性
可编程序控制器（PLC，Programmable Logic Controller）是以微处理器为基础发展起来，集自动化技术、计算机技术、通信技术、先进制造技术为一体的新型工业自动控制装置。近年来，PLC的应用在机械行业体现的十分重要，且一直在迅速的发展。这一形式使得PLC技术成为职业院校电气专业的一门必修课，然而传统的教学模式显然更不上这么快的发展趋势，那么如何才能让学生学好PLC技术呢？结合多年来的教学实践和探索，笔者认为只有对PLC教学进行一体化改革，学生才能把理论和实践更好的衔接，掌握主导权，从而充分地激发他们的潜能，以后必将成为高技能人才。
二、如何实施PLC一体化教学
1、教学内容理践一体化
根据电气自动化设备安装与维修专业人才的目标及工业企业PLC从业技术人才调研需求状况为向导，以典型工作过程为情景的原则，以科学性原则为辅、通过岗位所需理论知识结合学生的实际情况以“必需、够用、实用”为原则，从而达到培养专业能力和方法能力的目标。课程的教学内容是通过学习情境来反映的，其中学习情境是学习领域的具体化和细化，它将理论知识、实践技能与实际应用环境结合在一起，是教师引导学生主动学习的教学安排，又是学生对职业行动情境的反思。
2、教学过程岗位化
本课程的教学在“PLC应用实训室”内进行。按照基于工作过程的课程开发理念，分“资讯、决策、计划、实施、检查与评价”六阶段组织教学实施过程，真正实现了“做中学”、“学中做”的理实一体化教学。
3、课程考核理实一体化
改变以一次考试成绩作为考评主要依据的传统做法，广泛推行过程考核和项目任务综合考核，尽可能地采用多种评价手段，如各任务完成情况考核、综合能力考核、企业操作规范考核、实验报告正确性、口头问答等。 本领域课程的评价体系主要由以下三部分组成：
（1）情境完成情况考核：每个任务完成的功能、学生熟练操作的水平、学生编程的能力、学生自评互评及教师评价等。由于完成任务内容是集体协作的结果，因此这部分评价只能反映小组的学习情况。
（2）综合技能考核：在综合技能测试中，由学生单独完成相应的PLC设计与操作技能任务，按照任务完成的情况当场打分。
（3）理论知识考核：主要通过实验报告、口头回答问题的方法考察学生对必须的理论知识掌握程度。
Key words： simulation teaching；PLC teaching；application research
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）03-0216-02
0 引言
PLC电气控制系统的设计及调试在现代工业控制中的核心地位日益凸显，在其广泛应用的背景下，各院校电气类专业大多将PLC电气控制列为一门专业的核心课程。但是在教学过程中，更多是将重点放在原理讲解及程序编写等方面，而忽略了硬件接线及故障排除等方面的教学，突出的问题体现在软件的教学与硬件的接线两方面的结合不够，而这恰恰是职业需要的核心能力。学生数量与实训资源的欠缺存在的矛盾导致了教学效果难以保证，通过引入仿真教学并进行应用研究与探索，可有效解决此问题。
1 电气专业PLC典型任务及职业能力的要求
通过企业调研及问卷调查，分析出PLC应用过程中的岗位典型任务是PLC安装接线、编程调试与维护，对应的职业能力主要有以下几个方面：
①能够正确进行PLC的选型；②能够正确进行PLC的安装接线；③能够使用编程软件编写简单的PLC程序并调试；④能够使用PLC与计算机、PLC、变频器、触摸屏等组成通讯网络；⑤能够使用电工仪表工具检修PLC控制系统常见故障；⑥能够正确选择各种传感器并与PLC控制系统相连。
随着信息化技术的发展，宇龙机电仿真软件参照职业标准，结合典型职业能力的要求，在PLC教学过程中可有针对性地培养学生的各项职业能力，实现教学过程与生产过程的对接。
2 仿真软件在PLC教学过程中具体应用
①宇龙机电仿真软件的应用解决了实训设备欠缺的问题，并可随着设备的升级进行软件更新，保证仿真软件与现场设备的高度契合度。使用硬件进行职业能力的培养，因PLC学习过程中学生学习能力及学习兴趣的差异，知识及技能掌握情况参差不齐，不可避免会导致设备的损耗，在注意力不集中的情况下，有可能会出现烧毁PLC及低压电器的案例发生，教学效果较差。使用仿真软件，因其可重复使用的特性，不会导致机损，可解决设备欠缺问题。
②宇龙机电仿真软件硬件接线及程序设计灵活多样，画面丰富，在保证课程内容与职业标准对接的前提下，可有效整合继电器控制系统、PLC控制系统、变频调速系统等，学生学习兴趣大大增强。如设计螺纹加工系统（图1），设备选型灵活多样可组合设计，克服实物教学型号单一的问题。其按钮、接触器、PLC类型的选择均可更改，学生通过选型遴选出符合控制要求的各种电器。
③软件仿真应用贴近现场实践。在保证选型正确并完成正确接线的基础上，学生可进行PLC编程设计，仿真软件程序设计界面及工作方式与真实PLC基本一致，可实现仿真与现实的高度统一，学生在两者之间转换无差异，可有效衔接。
④通过仿真软件教学，结合软件中接线及程序的编写，学生可直观验证其系统设计的正确性与否，同时仿真软件为动态软件，PLC控制硬件的动作可在仿真软件上直观显示，与实践现场无异。如果系统设计过程中出现程序问题或接线错误，可利用仪表进行查找，培养学生排除故障的能力。PLC教学中使用仿真软件，按照设计>验证>调试>故障排除等步骤，可培养学生养成PLC电气控制系统设计的思路及方法，达到职业能力中对PLC控制系统的要求。
⑤仿真教学可有效实施项目导向、任务驱动的新型教学方法及手段，根据现场具体的控制要求设计多种控制对象，教学过程中按照由简入繁、通用到特殊的原则使学生掌握PLC课程的知识点及达到技能要求，切实实现教学做一体。
⑥仿真软件与职业证书培训相融合，因仿真软件灵活多样的特性，且其与现场实际的高度统一，在PLC相关职业资格证书培训过程中，可作为培训的主要手段，保证学生练习的效果，对证书的通过率大有帮助。
3 PLC仿真教学存在的问题
宇龙仿真教学可解决教学过程中存在的诸多问题，但是在细节方面仍有需要改善的环节：一是电气实践环节如信号的干扰等问题在仿真中无法实现；二是不同现场环境对低压电气的影响如潮气导致的电气问题在仿真中无法实现；三是电工工艺的施工标准等在仿真软件中无法得到练习。
针对第一个问题，可在实训室中将强电信号和弱点信号不做隔离处理，采用案例教学，使学生理解信号干扰在电路中存在问题；针对第二个问题，可采用仿真教学与现场教学相结合的方式，编程接线等在仿真中重点练习，环境影响导致的电气问题组织学生去港口现场，由现场技术人员讲解环境对电气的影响，同时可展示现场的具体故障，强化认知；针对第三个问题，在教学过程中可通过与其他课程的交叉学习加以解决，如在PLC学习前首先进行电工工艺课程的学习，使学生掌握电气施工的标准，在仿真教学中由教师对学生电气接线的工艺标准予以考核。
关键词：PLC课程；案例教学法；教学模式
PLC即可编程控制器，其是以计算机技术为依托的工业控制领域中的一种应用技术，通过对软件的改变来对过程进行控制，具有编程简单、组装维护方便、体积小、抗干扰性强以及可靠性强等特点。近年来，案例教学法被广泛应用到该课程的教学过程中，且起到了至关重要的作用。
一、PLC教学中存在的问题分析
PLC属于应用最广泛的工业自动装置与控制系统的关键设备，逐渐成为技工院校电气自动化专业学生的必修课，但就其教学模式而言，还存在诸多问题。
1.理论知识占比较少
以往教师针对PLC教学的效果并不理想，且大部分学生对其的学习仅仅是对某些指令的死记硬背，导致课堂较为乏味，主动性与目标性不明显，反映到学生今后的工作中时，不能做到学以致用，凸显出理论知识相对较少。
2.并未注重学生的主体地位
在以往的课堂教学中，发现与解决问题的人往往是教师而非学生。在此种情形的教学过程中，学生只是对所讲授的内容机械地听讲，学习主观能动性较低，因而教学效果不理想。
3.阻碍了学生创造性的发挥
在以往的教学过程中，教师大多采用“填鸭式”的教学方式，且学生往往会产生教师是万能的想法，直接导致其在处理问题时缺乏自主思考，不利于发挥其创造性，学习的成就感较低。
4.教学中缺乏知识间的有机结合
在以往的PLC教学过程中，课本被视为教学的主要内容，但其在课程安排中，使用方法与功能依次罗列，知识结构不紧凑，导致学生在实践中解决问题的能力偏低。
5.学生实际应用能力不能较好评估
书面考试是教师对PLC教学成果进行检验的最常用方法，虽然可以在一定程度上反映出学生的学习情况，但并不能反映出学生的实际应用能力。
二、案例教学在PLC教学模式中的应用
所谓案例教学法，指的是在教学中将案例应用其中，通过教师讲授基本知识、提出问题、组织学生讨论以及撰写案例分析报告等来完成教学过程，以对教学效果进行改善，进而促使学生理论知识水平与问题解决能力的提升，现就其在PLC教学模式中的应用分析如下。
1.Plan――包含教学案例准备与学生分组的计划准备阶段
首先为案例准备阶段，教师在对教学案例进行选择时，首要应考虑的是课程专业培养目标与教学大纲，以确保案例中能够涵盖所有的知识点与控制功能，并注重整体性与实践性，且应来源于实际，并考虑到学生的实际接受能力，将案例拆分成功能各异的小模块；其次为学生分组，每组4～6人为宜，教师在分组时应考虑学生的知识储备、性格、实训设备等因素。
2.Do――开展阶段
首先是下达并介绍任务，教师针对PLC课程的案例设计任务进行非雷同的下达，而后由学生对所拿到案例的背景知识、所需功能等进行简单介绍，此过程中可对企业部门运作进行模拟，增强案例的生动性；其次为案例任务的分解，在面临综合性较强的案例时，可以指导学生采用抽丝剥茧的形式将功能模块划分开来，最终发现PLC控制功能，并通过小组讨论、实验等步骤来完成对应用的掌握。
3.Check――总结检查
当小组完成PLC案例设计后，应及时介绍并演示其设计成果，全班学生对其学习、讨论与评价后列入成绩评估，其间教师可以参与，适当点评或给出建议，学生进行完善后教师写总结报告，并针对存在的问题提出合理化建议。
4.Action――采取改善措施
教师通过对学生的总结报告归纳与总结，找出成功经验以供其他学科应用与借鉴，而对其中存在的问题应及时指出改进意见，而后将改进后的案例过程与具体的实施步骤应用到新的案例教学过程中，以检验改进措施是否有效。
以洗衣机作为程序设计案例，其设计对于学生而言具有一定的难度，学生很难设计出正确的程序，因而可将其简化为多个小程序，逐层增加设计难度，这样有利于促进学生自主思考与创新，其设计思路可设计为：（1）按下启动按钮后洗衣机进水直至高水位停水洗涤；（2）正转洗涤15s后暂停；（3）增加设计难度，即暂停3s后反转洗涤再反转15s；（4）增加设计难度，即暂停3s后排水―达低水位时停止并甩干10s―甩干后报警10s并停止，且工作时按下停止按钮洗衣机能够立即停止；（5）增加设计难度，即正反转洗涤后再重复执行3次。
就PLC课程设计而言，并无固定的答案，教师应注重对学生自由探索精神的培养，鼓励其提出自己的想法。案例教学法在PLC教学模式中的应用，不仅向学生有效地传递了教学内容，还大大调动起了学生在学习中的积极性，值得在今后的PLC教学中广泛应用。
参考文献：
[1]吴凡.案例教学在PLC教学中的运用[J].苏南科技开发，2012，10（8）：49-50.
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