項目教學法在PLC教學中的應用

摘 要:《PLC技術及應用》是電氣類專業的主干課程，本文闡述了項目教學法的原理及其在該課程中的應用，，分析了PLC課程實施項目教學法的意義，并通過舉例說明實施項目教學法的過程及取得的教學效果。

關鍵詞:PLC技術 項目教學法 教學效果

0 引言

可編程序控制器(英文全稱ProgrammabIe Logic ControI Jer)簡稱PLC，是現代工業控制及生產過程中的的主要部件，是實現工廠自動化(FA Factory Automation)流水線的支柱之一。它是自動控制技術與計算機及電氣控制三者有機結合的產品，即工業專用計算機。它既有計算機控制系統的可編程特點(控制功能由軟件實現)，又具有繼電器控制系統的優良的抗電噪能力(適應工業控制的各種惡劣的工作環境)?？删幊绦蚩刂破鬟€具有很強的連網能力和很高的可靠性，不僅可以單機使用，而且可以與計算機結合組成集散式控制系統。

傳統的PLC教學方式采用老師講解為主學生聽課為輔的教學方法，使學生被動地接受課堂知識，不利于提高學生的動手能力，限制了學生的創造性思維，不利于提高學生的學習主動性。教學環節過程是課堂教學和實驗教學相結合。而且課堂教學占用大量課時，實驗僅占三分之一課時。為了提高學生的動手能力，在PLC教學中采用項目教學法，教學過程都在實驗室進行。通過實踐多個實驗項目，使學生掌握理論知識的同時，提高學生的實踐能力。

1 項目教學法的概念

項目教學法的特點是:①立足項目。以實訓項目為核心，重組知識體系，把PLC的指令穿插到每個項目中，讓學生在動手過程中來理解、體驗和領會相關指令的應用，提高學習興趣，掌握相關的技能和專業知識。②突出實用。根據學以致用的原則，凡使用的工具、材料、原件和設備都與企業生產實際零距離接軌，在實驗室的操作模擬實際的生產過程，從而可以直接應用在實習和工作中。③強調規范。PLC作為一種工業用計算機，在實際應用時還要與其他外圍設備相配合使用。一些電氣設備的操作要求安全、方便、美觀、實用。所以每個實訓項目強調規范操作，讓學生養成良好的職業習慣，為將來順利完成生產任務打下良好的基礎。

采用項目教學要以項目為載體，每個實訓項目以項目內容為主線，以任務目標為驅動，通過不同的項目分類把PLC的基本指令、功能指令及其綜合應用等內容安排到教學當中。這個過程是師生共同圍繞一個項目任務去發現問題解決問題的過程，從而對所學知識有更好的理解。整個過程分為幾個具體的步驟實施。其中分析問題、方案設計、項目實施及最終評價，都由學生之間協作完成，以學生作為學習的主體。學生以項目任務為目標，制定相關的實施計劃，通過該項目了解每個環節用到的PLC的相關指令，并通過實際動手操作掌握指令的應用。

2 PLC課程采用項目教學法的意義

自1969年第一臺PLC問世以來，經歷了40多年的發展，PLC的種類在不斷地更新，應用領域也在不斷地擴大。PLC主要應用于各種工業環境下的自動控制，它是一種數字運算操作的電子系統，采用可編程的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。目前，PLC的應用已經成為現代化設備的象征，并且PLC已經成為工業控制的主要手段和重要的基礎控制設備之一。因此，PLC課程已成為電氣工程類、機電一體化類及自動化類專業的一門實踐性、綜合性很強的專業課程。我校教學用的SF-200系列PLC，按傳統教學方法講解指令和編程方法時學生覺得枯燥無味、抽象不容易聽懂，而將它們融合到每個工作項目里通過項目教學，在實際的操作中去領會、掌握指令的應用就比較容易了。每個項目都作為一個課題，給出具體的任務，讓同學們自己設計實施方案，規定具體的學時，在教師的引導下，督促學生在規定的學時內完成元件選擇、I/O分配、軟件編程、程序調試、故障排除等環節。使學生在實踐中去領會和掌握PLC指令，并通過分析調試中出現的問題來提高排故障的能力，體驗創新的樂趣。

3 項目教學法在PLC課程中的實施

3.1 項目的制定

下面以“電梯控制“為例說明PLC課程項目教學的實施過程:

項目電梯模板自動控制系統

項目描述:電梯啟動后，轎廂停在一層，并有一層指示燈亮，此時，電梯一直處在上升狀態，即上升指示燈亮。樓層共有四層，若有二層、三層、四層的呼梯信號，則相應的呼梯信號為ON。電梯上升。電梯到達二層后，一層指示燈滅，二層指示燈亮。平層信號由相應輸入下面的開關閉合來模擬。同樣，到達三層后，平層信號給出，三層指示燈亮。電梯繼續上升，到達四層后，平層信號給出，三層指示燈滅，四層指示燈亮。同時上升指示燈滅，下降指示燈亮，則電梯處在下降過程中。過程與上升類似。電梯下降到一層后，一層指示燈亮，同時下降指示燈滅，上升指示燈亮，重復上述過程。

教學目標要求學生讀懂電梯模板的控制電路:認識各狀態發生器的位置;能編寫電梯自動控制的程序;能正確接線使電梯模型工作起來。

項目課時:15課時。教師先在PLC實驗室演示一遍電梯工作過程，然后講解完成這項工作所需I/O地址分配功能圖、設計程序所需指令和梯形圖知識;由學生在PLC實驗室獨立編程輸入程序并接線運行調試，教師在旁指導解答學生遇到的問題。建立學習小組:4人一組，共5組。

3.2 項目的實施過程

具體實施步驟如下:①元件選擇。在明確項目任務的情況下，根據控制要求，確定PLC的輸入輸出點數，畫出l/O分配圖。②程序設計。在程序設計思路上，教師引導學生學會一種先進的設計法——順序控制設計法，即根據系統的工作過程繪出順序功能圖，再根據順序功能圖設計出梯形圖的方法。這是整個項目的難點，同時也是培養學生獨立思考、分析問題、解決問題、進行創造性思維的過程。教師僅僅擔當配角，起引導作用。③運行調試。在程序調試過程中，學生會發現許多問題。比如計時器不能正確計時，計數器不能復位等。這時老師不要直接給出答案，要啟發學生思考，讓學生自己去分析發現錯誤原因，使學生在解決問題的過程中學習分析問題的方法和技巧。

3.3 項目的最后評估

項目的評估總結是“項目教學法”的重要環節。項目的評估總結過程是學生一個學習、提高的過程。學生在操作中會發現各種問題，學生要組織自評和互評，發現自己的不足及別人的長處，從而提高自己的能力。

4 項目教學法教學總結

項目教學法在PLC教學中的應用，教學效果顯著，但在實施過程中也發現許多問題:①提高師生的安全意識。由于操作都是在實驗室進行的，所以要求師生都要有電業安全操作常識，規范操作確保安全。②提高教師素質。教師應具備一定的動手能力及隨機應變、排除故障的能力。③提高設備品質。學校應加大實驗設備方面的投入，創造良好的實訓環境。

參考文獻:

[1]張揚蔡春偉，S7-200PLC原理與應用系統設計，機械工業出版社，2007

[2]馮德虎，張全莊PLC技術實訓的教改探索，高校實驗室工作研究+2003(2)

[3]揚進中國職業教育教學改革與課程建設——挑戰與對策[J]職業技