中職《可編程序控制器》課程教學的幾點思考

陳虹

摘要：在PLC教學過程中采用項目教學，結合生產實際，以工作任務為依托組織教學，培養學生獨立思考、解決問題的能力。

關鍵詞：可編程序控制器（PLC）；電氣控制；項目教學法； 應用

可編程序控制器（PLC）是以計算機的微處理器為基礎，綜合計算機應用、通訊以及自動控制技術而發展起來的一種通用控制器。PLC課程知識覆蓋面廣，更新發展快，既強調理論而又注重實踐。在中職學校PLC課程的教學過程中，如何解決課程教學與生產實際脫節、理論教學與實踐訓練脫鉤的問題，是我們在教學過程中所應關注的重點。下面就本人在《可編程序控制器》課程教學實踐中的切身體會，談談我的幾點看法。

一、采用項目教學法，促進理論知識和實際技能的結合

PLC作為一種新型的、通用的自動控制裝置，由于其具有功能強、可靠性高、使用靈活方便、易編程以及適合工業環境下應用等一系列優點，近年來在工業自動化、機電一體化、傳統產業技術改造等方面得到了廣泛應用，成為現代工業三大支柱之一。

隨著工業控制技術的發展，PLC的教學方法也需與時俱進。在PLC課程教學中，以企業需求為導向，采用項目教學法，是我們在教學改革中進行的一種有益探索。

1.項目教學法的設計理念。“項目教學法”就是以實踐為主要方式，為學生創設學習情景，師生共同完成幾個項目的教學方式。學生通過對項目的認識、參與，學習并掌握相關的理論知識和實踐技能。

2.明確培養目標。根據職專學生特點，并結合行業需求，要求學生能繪制并連接PLC的I/O接線，能使用基本指令、功能指令，控制典型設備正常工作的程序，能對程序進行安裝調試等。注重學生職業技能、崗位能力和創新能力的培養。

3.確定項目內容。項目的選擇要點：實用性、典型性、覆蓋性、綜合性、趣味性挑戰性、可行性。例如，交通紅綠燈的設計、閃光燈電路的設計、天塔之光、電梯的PLC設計等。

4.項目的實施。以電子信息專業《電器及PLC控制技術》課程（采用日本三菱公司的FX系列的PLC）的教學中，按鈕式人行橫道交通燈控制程序設計為例，具體說說項目教學案例設計方法：

首先，進行設置項目。即以實際控制系統為題，讓學生從掌握具體設備PLC的組成和原理開始，懂得基本指令和功能指令的應用、熟悉PLC梯形圖繪制、PLC與外部裝置的連接、程序運行和在線調試等實際操作流程。通過本項目的學習，要求學生：（1）根據電路的控制要求設計PLC外部接線圖和梯形圖程序的步驟。（2）了解根據控制系統電路圖設計梯形圖應注意的問題。（3）掌握PLC的邏輯指令和定時器計數器指令的應用。

其次，根據項目要求進行任務分割。以小組為單位分派各自的任務，訓練學生協調、合作的能力，培養學生的團隊精神。本項目根據搖臂鉆床的繼電器接觸器控制電路原理圖，了解鉆床的主軸電機是用接觸器KM1控制，搖臂的升降電機用KM2和KM3控制，立柱的松開和夾緊電機用KM4和KM5控制。要求學生掌握：

1）電路的控制要求、電路所需的硬件及PLC外圍元器件：如下圖波形所示

2）相關知識的整合、應用：

如：并行分支的編程方法；定時器、計數器的應用等。

3）完成項目報告：

①寫出I/O端口分配、功能及I/O接線圖。

②畫出PLC硬件接線圖。 ③編寫程序梯形圖。

最后，仔細觀察程序運行現象，認真記錄運行中出現的問題、錯誤、故障及解決方法。

項目結束后，師生共同討論、評判在項目工作中出現的問題、學生解決處理的方法，并歸納總結在項目中應用到的知識點。教師關注學生在探索過程積累的知識、技能和經驗，獲得知識、能力、素質的全面提高。在項目結束后先由學生自評、互評，再由教師對項目工作成績進行檢查評分。

二、改革實踐性教學，發掘學生自主探究潛能

在傳統的電類專業開展的驗證性實驗中，實驗內容、方法都是教師事先安排好的，學生只需要按照步驟進行操作即可完成實驗。通過實驗，雖然能鞏固一些理論知識，掌握一些儀器儀表的使用和一些操作技能，但實驗內容都是根據教材預先設定，與生產中的實際狀況嚴重脫節。例如，現代數控機床出現的絕大部分故障，很多是通過PLC自檢程序檢查出來的。PLC檢測故障的機理，就是通過運行廠家為特定機床編制的PLC梯形圖（即用戶程序），根據各種I/O狀態進行邏輯判斷，發現問題時，產生報警信號并在CRT上產生報警信息。有些故障可在屏幕上直接顯示出故障代碼；有些雖然在屏幕上有報警信息，但并沒有顯示故障代碼；還有些故障不產生報警信息，而只有故障現象。遇到后兩種情況，跟蹤PLC梯形圖的運行是確認故障的很有效的辦法。鑒于這些情況，有計劃地組織學生到當地企業參觀、實踐，在中職PLC課程教學中就顯得尤為重要。

例如，去年我校數控101班學生在晉江標達齒輪廠見習時遇到一臺SIEMENS 3TT系統的數控銑床，PLC采用SIMENS S5 130W/B，機床出現分度頭不分度現象，但沒有故障報警。

借助這個機會，我引導學生就此類問題如何進行故障分析和排除，展開了討論：

首先，啟發學生回想教材上所述的機床分度頭的工作原理：機床分度頭是通過齒條、齒輪的嚙合傳動來實現分度的，其分度動作靠液壓裝置來完成，具體是由PLC輸出信號控制電磁閥來執行的。由此找出引發故障的大致范圍。

接下來，讓學生試著連接機外編程器，跟蹤梯形圖的實時變化，利用編程器觀察這個PLC輸出的梯形圖，結果發現標志位F123.0觸點沒有閉合，說明此故障應是PLC輸出繼電器沒有得電造成的。繼續引導學生探究PLC輸出繼電器沒有得電的原因，通過觀察F123.0的梯形圖，發現標志位F105.2的觸點沒有閉合；接著觀察F105.2的梯形圖，發現PLC輸入I10.2沒有閉合是故障的根本原因。

最后發現PLC的現場輸入信號來源于I9.3、I9.4、I10.2、I10.3四個接近開關，由接近開關檢測分度齒條和齒輪是否嚙合。不分度時，由于齒條和齒輪不嚙合，這四個接近開關都應該閉合。現在I10.2沒有閉合，逐步引導學生分析I10.2沒有閉合的原因，現場整合已經學過的知識，并展開討論，最后判斷可能是機械部分或接近開關有問題。經檢查機械部分正常沒有問題，但檢查接近開關發現已損壞。隨后更換新的開關，機床恢復正常工作。

諸如此類，讓學生根據實際生產中遇到的問題，把交流探討中獲得的知識、結論加以歸納整理，使知識系統化、條理化。這個過程中，教師發揮好主導作用是至關重要的。在探究教學中，教師是引導者，基本任務是啟發誘導，學生是探究者，其主要任務是通過自己的觀察，發現問題、解決問題，并在此過程中掌握課程中的知識和技能，形成職業能力。

三、結束語

通過在項目教學的設計與實踐方面做的一些有益的探索，改變了原來學科體系下的教學模式：使實驗項目與工程實際聯系更加緊密，提高學生的應用能力、創新思維和綜合職業能力；滿足現代企業對學生職業能力的要求，為培養學生成為對社會有用的人才服務。

參考文獻：

1.王永華，《現代電氣控制及PLC應用技術》，北京航空航天出版社，2003

2.楊保香，《機床電氣控制與PLC應用的教學方法淺析》，科技創新導報，2008

【責編 閆 祥】