《電氣控制與PLC技術》系列課程教學改革的探索

李勝多

電氣控制與PLC技術已廣泛應用于工業、農業及其他諸多產業實現自動化、信息化、遠程化及智能化領域中。各高等學校的自動化等相關專業為培養學生適應工作需要，逐漸開始設置了《電氣控制與PLC技術》課程。它是一門理論性及實踐性很強的課程。《電氣控制與PLC技術》要求學生掌握電氣設備運行和維護、安裝及調試等方面的理論知識和應用能力。對于電氣工程與自動化專業、機電一體化專業、農業電氣及其自動化和農業機械制造專業的畢業生來說，就業前景廣闊。但是以前缺少對實踐技能和職業能力的培養，表明《電氣控制與PLC技術》系列課程的教學設計不完善，授課內容不能滿足各專業學生的需要，講解的理論知識過多。同時，為了確保教學效果，各學校還建設了PLC實訓室。但是因為沒有設施較為齊全的實驗室，在實際的教學中很難收到應有教學效果。

如何能夠讓學生盡快掌握這門技術，就成為專業課教師探索、研究的重要課題。為此，筆者根據幾年來對該課程教學的實踐與探索，在逐一分析這些教學問題的基礎上，總結從教多年來在《電氣控制與PLC技術》系列課程方面積累的經驗，以供大家參考。

一、進行《電氣控制與PLC技術》系列課程整合

經過大量的調查研究，結合電氣工程與自動化專業、機電一體化專業、農業電氣及其自動化和農業機械制造專業的特點，將《電氣控制技術》與《PLC技術》整合為《電氣控制與PLC技術》課程。在課程教學中，通過一體化教學、案例教學等教學形式，修訂了各專業的教學大綱，調整并優化了適合各專業需要的教學內容，編制了適合所教專業要求和教學改革需要的教材，并且對教學內容安排、教學方法進行了精心組織和安排。

根據課程的特點和教學大綱的要求，明確了各章節的重點和難點知識，選出學生應重點掌握的基本教學內容，并且在教學過程中，合理使用多媒體教學，既調動他們學習的積極性，又便于更好的理解知識。

二、為提高教學效果開發出配套的多媒體課件

對于各種類型的電器元件的工作原理和功能、常用的繼電器電路、PLC的組成、PLC的工作原理以及種類繁多的各種功能指令的應用等重點和難點，以往用板書的形式教學，效果往往不是很理想。對于這種情況，本人結合實際的工程案例，以訓練學生的實踐技能能力為目標，并結合當前電氣控制與PLC的發展現狀，充實該課程的設置內容，使學生能更好的得到的訓練。并親自制作了與教材配套的多媒體課件，利用現代計算機Flash動畫技術、影像和聲音等技術，該課件形象生動，深受學生歡迎。

三、加強實踐環節教學

《電氣控制與PLC技術》是一門實踐性很強的專業技術課。該課程的設置包括理論教學、實驗環節和課程設計環節教學。實驗是單獨設課的。為了更好的體現課程內容，開設高質量的實驗課，達到實踐的目的和效果，在實驗教學中，將實驗過程中的進行情況、解決問題的能力及實驗成績納入整個實驗的最終成績中，這樣可以不斷提高學生的學習主動性和自我解決實際問題的能力。同時，也在努力完善實驗室的設備，利用現有的設備開發新型的實驗。另外，在條件允許的情況下，鼓勵學生走進創新實驗室，以培養學生的創新能力。在這方面可以開展以下活動。

1.自主開發多種PLC控制對象的控制裝置

鑒于已經購置的實驗臺上所有的實訓項目都是演示性的，并且由于經費的限制，一方面，通過各種方法收集了一些廢棄不用的玩具作為學生實訓的控制對象，如挖掘機、遙控車等。另一方面，同時開發了面向工程應用的多種PLC控制對象（交通燈、電梯和液體混合）的控制裝置。通過一段時間的實踐，這些控制裝置可以適用于4個層次（課程實驗、課程設計、設計創新和畢業設計）不同專業（電氣工程及其自動化、農業電氣化與自動化、機械制造及其自動化、農業機械制造及信息控制）的實踐教學體系，這些裝置發揮了重要作用，并且準備繼續完善并用于PLC的實踐教學。

2.利用現成的教學模型進行二次開發

先期建立的PLC實驗室，購置了一些先進的教學模型，如機械手控制模型、立體倉儲模型、四層電梯模型、八層變頻調速電梯模型、挖掘機控制模型、吊車模型等，這些模型都是單機PLC控制，從最近幾年的應用來看，利用情況不是很好，并且年年用，最后學生都失去了興趣。鑒于這種現狀，為了充分利用這些價值不菲的教學模型，研發了現代化物流倉儲控制系統、基于現場總線的PLC實訓實驗室。這些二次開發的新的教學裝置與企業現場的實際控制接近，學生的興趣高，教學效果好，由于是在原來的模型的基礎上進行的二次開發，所以成本低。

3.基于組態技術的PLC實訓仿真系統開發

PLC的控制對象可以是實物模型，但它成本高、種類少，也可以是模擬演示的PLC實驗箱，相對成本較低，不過，觀察不直觀。利用組態軟件在計算機屏幕上模擬PLC的控制對象可以彌補上述不足，并且成本低、免維護、靈活多樣、形象直觀、豐富學生的實訓課內容，增強PLC實訓課的教學效果。

到目前為止，利用“組態王”已經開發了自動售貨機、八層電梯、交通燈、霓虹燈等仿真對象，并且這些組態實訓仿真對象已經用于PLC各個實訓環節，在實訓過程中，學生的參與性增強了，提高了教學質量，取得了良好的教學效果。

4.建立開放式實驗室

讓感興趣的學生選擇實驗項目，在老師的指導下進行實驗，能夠使學生的創新能力得到提高。在實驗教學資源的利用，實驗教學質量的提高，學生實踐能力的培養，以及學生實驗時間和空間的調節等方面不同程度地起到了積極的作用。在實驗室的開放過程中發現，通過開放實驗項目的實施，使學生的動手能量和創新能力得到了明顯的提高，并讓學生在實驗項目的進行中體會到了科研的樂趣。開放性實驗室項目是課堂實驗的有益補充，為我校培養學生創新精神和科研能力、提高學生綜合素質的重要陣地。

5.通過補充新知識滿足學生技能需求

現在就業形式很嚴峻，學生為了更具有競爭力，把考證當作必需，為此，擴充知識，使得他們能順利拿到技能證書，為就業提供更強的自信心和競爭力。

PLC實驗室建成以來，學生反映普遍良好，對提高不同專業的教學質量有重要的意義。當然，實驗室還存在著不足，有待于進一步的改善與發展。準備在擴展實驗項目實驗器材上增加PLC的品牌和型號這兩個方面，使PLC實驗室更上一層樓。

四、增加不同機型和多種編程軟件的教學

PLC的機型很多，在該課程中只安排了一種機型，即三菱FX系列PLC的學習，為了擴展學生的知識面，以及為了和以后的就業崗位接軌，必須要了解和學習其他機型。不同的機型之間雖然有相通的地方，但各有特色，即使是三菱FX系列PLC，也有著多種相關的軟件，如FXGP/WIN-C編程軟件、MCGS組態軟件、FX-PCS-DU/WIN-C畫面創建軟件、GX Developer和GX-Simulator軟件等。所以，通過多媒體課件，豐富了這部分的內容，學生可以自由的學習相關的知識，為學生課后進行自我學習提供了一個很好的學習平臺。本課件設計的大量的動畫、視頻和圖片有效地解決教學中的難點和重點，豐富了教學內容，受到了學生普遍的歡迎。

五、結論

經過幾年的教學實踐表明，該成果針對教學中存在的一些問題，對目前的教學方法改革進行了探索，充分調動教師和學生的積極性，提高學生的學習熱情，培養合格的符合專業培養目標和社會需求的大學畢業生。

1 陳遠齡.機床電器自動控制[M].重慶：重慶大學出版社，1996

2 漆漢宏.PLC電氣控制[M].北京:技術機械工業出版社，2007

3 王兆明等.電氣控制與PLC技術[M].北京：清華大學出版社，2005

4 汪道輝主編.邏輯與可編程控制系統[M].北京：機械工業出版社，2001

5 廖常初主編.可編程序控制器應用技術，重慶:重慶大學出版社，2007

6 張還，李勝多.可編程序控制器原理與應用系列叢書——可編程序控制器原理及過程控制技術[M].北京:中國電力出版社，2008