如何做好技校機電專業(yè)PLC原理及其運用課程的教學

摘 要：PLC原理及其運用課程具有多變性、綜合性、典型性、實際性和適用性等幾大教學特點。本文嘗試改變“填鴨式”的教學，改進教學方法，采取讀圖法學習原理和指令，課題式教學法等方法，調(diào)動學生的學習積極性和主觀能動性，提高教學效果。

關(guān)鍵詞：技校機電專業(yè) PLC原理 教學改革 方法

一、傳統(tǒng)教學方法亟待改進

傳統(tǒng)的PLC教材是按任務(wù)原理、基本指令、運行指令、實例引用、實訓操作等幾個章節(jié)編寫的。我們的教學應(yīng)該按照有利于學生的認知進程來進行，假如依照教材的順序進行教學，就要將基本指令學習完后，再學習典型電路和基本編程。由于基本指令和典型電路的學習要占用很長時間，學生學習后容易發(fā)生遺忘現(xiàn)象。到學習基本編程時，又要重新對所涉及的指令進行復習，效率很低。傳統(tǒng)的教學方法教學效果不盡人意，亟待改進。

二、嘗試采用新的教學方法

1.在讀圖中學習原理和指令

為了克服傳統(tǒng)教學方法的弊端，我們嘗試一種新的教學形式，即將PLC的任務(wù)方式（循環(huán)掃描，串行輸入）、原理和電路中所涉及的指令融入每一個電路中講授。由于每個電路涉及的指令不多，學生容易掌握 ，又能看到PLC的具體運用，容易發(fā)生興趣。又由于將單調(diào)的任務(wù)原理融入到具體電路中，學生在潛移默化中便輕松地了解了PLC的任務(wù)進程。為此，我們總結(jié)了40多個典型的控制電路，所涉及的指令為常用的基本指令和運行指令。我們欣喜地看到，學生的讀圖能力大大增強了，在較短時間內(nèi)便可以達到一個較高的水平。

2.課題式教學法

在教學中，我們先向?qū)W生提出問題，讓學生帶著疑問去學習，學生的學習有了目的性和指向性，學習效果就會提高。我們采用的課題式教學法有以下幾個方面。

（1）基本順序控制程序教學法。

首先，我們講解由“啟—保—停”典型控制電路所組成的順序控制程序。在程序講解中，我們引出PLC“循環(huán)掃描，串行輸入”的任務(wù)方式，并著重引出最復雜的基本指令，并把握控制程序的結(jié)構(gòu)（開啟條件、自鎖條件、關(guān)閉條件、輔助繼電器的輸入），經(jīng)過實踐操作驗證，最終達到熟練記憶的程度。通過典型的順序控制程序講解，學生掌握了很多知識。在講解中，我們只用了2個課時，學生覺得很有興趣，感到易學、易懂。

（2）設(shè)計簡單的程序控制課題。

隨后的教學中，我們根據(jù)學生已經(jīng)掌握的知識，列舉了很多具有程序功能控制案例的課題。如：天塔之光、藝術(shù)彩燈、液體混合、自動配料/四節(jié)傳送帶、水塔水位控制、星—角啟動、十字路口交通燈、步進電動機、軋鋼機、洗鹽控制等。經(jīng)過這一階段的強化練習，學生雖然只有很少的程序控制知識，但是可以編寫一些很貼近實踐的控制程序了。學生不僅對PLC在工業(yè)和民用范圍的運用有了一定的認識，更重要的是學生有了獨立設(shè)計程序和調(diào)試程序的能力。這一點讓我們授課老師感到十分地欣喜。學生長知識，教員也輕松，我們只是提出控制要求，必要時作出一點提示，學生就可以自己動腦充分發(fā)揮自己的想象力，尤其是在設(shè)計“天塔之光”時，學生編制了很多奇妙的招式，引發(fā)出了濃厚的設(shè)計興趣。

（3）設(shè)計復雜的順序功能程序控制課題。

為了使學生掌握較復雜的順序功能控制程序，比如，帶有選擇性分支，并列性分支，跳轉(zhuǎn)，循環(huán)功能的程序，我們選擇了以下課題，培養(yǎng)學生的編程能力。例如：大小球的分揀（選擇性分支）、全自動洗衣機的控制（選擇性分支，循環(huán)功用）、交通燈（并列性分支）、化工產(chǎn)品的分解（并列性分支）等。學生具有了編寫復雜順序功能控制程序的能力，而且調(diào)試程序的能力也大大增強。這一時期，學生經(jīng)常能提出很多有實踐意義的問題，在討論中完善了自己的設(shè)計程序。

（4）多程序組合，完成程序的銜接。

順序功能控制程序經(jīng)常在多種任務(wù)方式下應(yīng)用。為了使學生掌握這一特點，我們讓學生在“天塔之光”的設(shè)計程序基礎(chǔ)上，實施單步任務(wù)方式完成、單周期任務(wù)方式完成、延續(xù)運轉(zhuǎn)任務(wù)方式完成、手動任務(wù)方式完成。同時為了將這些任務(wù)方式有機地結(jié)合起來，我們適時地講解了幾個常用的順序流控制指令。運用順序流指令將多種任務(wù)方式編制成為獨立的子程序，然后在主程序中設(shè)置子程序的入口地址，便可以輕松完成這一控制功能。

（5）自動過渡到形狀轉(zhuǎn)移圖的學習。

由“啟—保—停”典型控制電路所組成的順序功能控制程序占用的PLC內(nèi)存空間比較大，執(zhí)行速度慢，編寫周期長，容易出錯，但編程邏輯嚴謹，容易了解把握。由于每種PLC都有自己的步進指令，比如，三菱PLC的STL步進接點指令是專門用來設(shè)計順序功能控制程序的，并且采用形狀轉(zhuǎn)移圖（SFC圖）設(shè)計程序后可以直接轉(zhuǎn)化為梯形圖邏輯，編寫任務(wù)十分簡單，邏輯嚴謹，效率很高。在讓學生設(shè)計程序時，一般都是先畫控制功能圖，然后再依據(jù)功能圖編寫程序。這樣做，學生不易出錯，頭腦思路清晰，同時也后續(xù)學習形狀轉(zhuǎn)移圖作出一個很好的鋪墊。

（6）水到渠成設(shè)計大型課題。

綜合前面的學習內(nèi)容后，我們給出了一個大型的設(shè)計課題“具有多種控制方式的機械手”。機械手的程序設(shè)計包括以下幾個方面：①原點歸零的程序設(shè)計；②轉(zhuǎn)盤啟動和報警的程序設(shè)計；③啟動機械手的程序設(shè)計；④物料分揀的程序設(shè)計；⑤手動程序設(shè)計；⑥單周期方式運轉(zhuǎn)的程序設(shè)計；⑦單步方式運轉(zhuǎn)的程序設(shè)計；⑧延續(xù)方式運轉(zhuǎn)的程序設(shè)計。

（7）進一步培養(yǎng)讀圖能力。

在后續(xù)階段，我們?yōu)閷W生講解48個具有典型控制功能的程序。包括：“點動運轉(zhuǎn)控制、延續(xù)運轉(zhuǎn)控制、三地‘啟動—中止’控制、脈沖發(fā)生器、閃光控制、定時控制、電動機啟動后定時中止控制、兩個定時器接力延時30秒、電動機正反轉(zhuǎn)控制、順序控制、失電延時控制、雙延時定時器（延時接通，延時斷開）、通斷比相反的閃光控制電路、閃光控制、單按鈕‘啟—停’控制、運用計數(shù)器定時10000分鐘、計數(shù)器擴展（700×800）、二分頻控制（待分頻的信號加在X001端）、定時器與計數(shù)器配合延時4000秒、單穩(wěn)態(tài)控制、計數(shù)控制、順序啟動控制電路、互鎖控制、用計數(shù)器完成單按鈕‘啟—停’控制、‘啟—保—停’控制（中止優(yōu)先）、‘啟—保—停’控制（啟動優(yōu)先）、順序定時啟動電動機、由兩個定時器組成的長定時控制、三相異步電動機‘星形—三角形’降壓啟動控制、三組燈循環(huán)點亮、倒計時程序、不用計數(shù)器的單按鈕‘啟—停’控制、二分頻器（接通1秒，斷開1秒）、采用跳轉(zhuǎn)指令完成手動與自動擋位的切換（電動機星形—三角形啟動控制）、采用調(diào)用子程序完成手動與自動擋位的切換（電動機星形—三角形啟動控制）、應(yīng)用時間中綴子程序發(fā)生斜坡信號、由外部輸入中綴子程序完成計數(shù)控制、由增量式凸輪順控指令完成交通燈控制、由主控指令和跳轉(zhuǎn)指令完成的自動和手動控制、總控與獨自控制、多臺電動機控制、由主控指令MC完成的程序控制、帶有總啟動和總中止的程序控制、由步進指令STL完成的程序控制、由主程序，調(diào)用子程序，外部中綴子程序構(gòu)成的帶有啟動和中止的彩燈程序控制、雙線圈輸入”等。

經(jīng)過多年的嘗試和實踐，我們將上述課題式教學的七種方法歸納為課題教學“七步法”。從教學的效果來看，這是一個行之有效的、快速培育學生成材的方法。

（作者單位：洛陽高級技工學校）