PLC實(shí)例教學(xué)方法探究

甘肅省金昌市金川集團(tuán)公司培訓(xùn)中心技工學(xué)校 楊金萍

可編程序控制器簡(jiǎn)稱PLC，是專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，它是在繼電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備。由于PLC采用的是梯形圖方式的編程語(yǔ)言，編程簡(jiǎn)單，易于掌握，所以成為工業(yè)化控制領(lǐng)域中應(yīng)用最重要、應(yīng)用最多的控制裝置。

圖1 洗衣機(jī)洗衣流程示意

圖2

圖3

圖4

技工學(xué)校機(jī)電類專業(yè)開(kāi)設(shè)《PLC及其應(yīng)用》這門(mén)專業(yè)課，通過(guò)本課程的教學(xué)，使學(xué)生系統(tǒng)掌握可編程序控制器的基本原理、功能、應(yīng)用、程序設(shè)計(jì)方法和編程技巧。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程當(dāng)中，興趣比較高，但覺(jué)得難度比較大，往往達(dá)不到教學(xué)目的。本人在教學(xué)中探索和實(shí)踐，運(yùn)用實(shí)例由淺入深的方法取得了良好的效果。

一、PLC實(shí)例教學(xué)案例的選擇原則及要求

1、選擇學(xué)生熟悉的實(shí)物對(duì)象。盡可能選擇日常生活中學(xué)生熟悉的、接觸過(guò)的、感興趣對(duì)象，如洗衣機(jī)、交通燈、廣告牌、電梯、音樂(lè)噴泉等。

2、對(duì)象的控制程序難易適中。選擇對(duì)象的控制程序不易過(guò)于簡(jiǎn)單和復(fù)雜，簡(jiǎn)單學(xué)達(dá)不到教學(xué)目的，復(fù)雜學(xué)生不明白，也不感興趣。

3、化繁為簡(jiǎn)，循序漸進(jìn)。將對(duì)象復(fù)雜控制程序拆分為各單項(xiàng)簡(jiǎn)單控制程序，先分后合、先簡(jiǎn)后繁完成任務(wù)。

4、以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，貫穿教學(xué)始終。教師將選擇對(duì)象的控制提出要求，作為任務(wù)下達(dá)給學(xué)生，指導(dǎo)學(xué)生完成。

二、PLC實(shí)例教學(xué)案例設(shè)計(jì)及在教學(xué)中的運(yùn)用

1.選擇案例：全自動(dòng)洗衣機(jī)簡(jiǎn)單程序控制

2.設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：（見(jiàn)洗衣機(jī)洗衣流程示意圖）

按下開(kāi)始按鈕，上水電磁閥打開(kāi)，當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定液面水位傳感器L1后，上水電磁閥關(guān)閉，停止進(jìn)水。開(kāi)始洗衣，洗衣電動(dòng)機(jī)M先正轉(zhuǎn)30s，再反轉(zhuǎn)30s，這樣循環(huán)5次，進(jìn)入排水過(guò)程，排水電磁閥打開(kāi)，水排空到設(shè)定液面?zhèn)鞲衅鱈2后，停止排水，排水電磁閥K2關(guān)閉。開(kāi)始脫水，啟動(dòng)洗衣電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)脫水30s后，洗衣結(jié)束。

這個(gè)題目與生活相關(guān)，學(xué)生有興趣，對(duì)控制設(shè)備的要求比較明白，學(xué)生設(shè)計(jì)程序有困難。我們可以把它化成幾個(gè)簡(jiǎn)單的小程序，然后不斷增加難度，學(xué)生一步一步的推，最后達(dá)到完成整個(gè)控制任務(wù)。

首先分配輸入輸出設(shè)備：

3.完成任務(wù)的程序、方法、步驟

（1）首先讓學(xué)生設(shè)計(jì)上水過(guò)程，具體要求：

1）按下啟動(dòng)按鈕SB1，上水電磁閥K1打開(kāi)，水流進(jìn)洗衣機(jī)

2）當(dāng)夜面到達(dá)L1處，上水電磁閥K1關(guān)閉

這一步很簡(jiǎn)單，學(xué)生很快能根據(jù)啟保停電路畫(huà)出出梯形圖，寫(xiě)出程序，如圖2所示。

（2）在這一步的基礎(chǔ)上增加難度，設(shè)計(jì)洗衣過(guò)程，具體要求：

加定時(shí)器，做成洗衣電動(dòng)機(jī)先正轉(zhuǎn)30s，再反轉(zhuǎn)30s，循環(huán)6次，停止。

在做這一步時(shí)，先讓學(xué)生練習(xí)幾個(gè)簡(jiǎn)單電路：

①電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)

②兩個(gè)燈交替閃爍

③兩個(gè)燈交替閃爍5s后停止

有了這三個(gè)練習(xí)做基礎(chǔ)，學(xué)生就能有了基本思路，然后搞清楚當(dāng)前題目的要求，找出這幾個(gè)問(wèn)題的答案：哪個(gè)元件啟動(dòng)正轉(zhuǎn)，哪個(gè)元件啟動(dòng)反轉(zhuǎn)，怎么用定時(shí)器讓電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)30s，用什么方法能讓電動(dòng)機(jī)停下來(lái)，怎么使用計(jì)數(shù)器。這樣學(xué)生慢慢的反復(fù)琢磨，實(shí)踐，最后能畫(huà)出梯形圖，寫(xiě)出程序，上機(jī)調(diào)試如圖3所示。

（3）在前面（1）（2）的基礎(chǔ)上，最后這一步排水過(guò)程就容易了，具體要求：

洗衣結(jié)束，打開(kāi)排水閥，當(dāng)水位到達(dá)液面?zhèn)鞲衅鱈2時(shí)，排水電磁閥K2關(guān)閉，洗衣電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)30s，程序結(jié)束。到這一步，主要問(wèn)題就是怎么從洗衣環(huán)節(jié)進(jìn)入到排水環(huán)節(jié)，這個(gè)學(xué)生會(huì)想很多辦法進(jìn)行嘗試，引導(dǎo)學(xué)生可以嘗試用跳變指令，完成控制功能。這樣學(xué)生在不斷探索中完成所有的程序，最后可以檢查看有沒(méi)有錯(cuò)誤，特別是自鎖和互鎖，最后上機(jī)實(shí)驗(yàn)，完成調(diào)試，如圖4所示。

對(duì)于PLC課程來(lái)講，實(shí)例教學(xué)不失為一種行之有效的教學(xué)方法，關(guān)鍵是教師在實(shí)例的對(duì)象選擇要恰當(dāng)，課題設(shè)計(jì)要嚴(yán)謹(jǐn)，教學(xué)過(guò)程要由淺入深循序漸進(jìn)，并且在教學(xué)過(guò)程中將其作為任務(wù)有老師指導(dǎo)，學(xué)生自己來(lái)完成，從中不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題，解決問(wèn)題，一直保持著學(xué)生探究的興趣，最后完成任務(wù)，方可到達(dá)良好的教學(xué)效果。