培養大學生可編程控制器技術能力的探索

摘要：可編程控制器應用技術是從事自動化控制專業工作的技術人員不可缺少的重要技能。為了培養基礎扎實、具有工程設計能力的創新型復合人才，介紹了在課堂教學、學科競賽、畢業設計和實習等多方面培養學生可編程控制器技術的具體實施方法，對高校的自動化專業創新型人才培養模式進行了有益探索。

關鍵詞：可編程控制器；人才培養；實踐能力；創新能力

作者簡介：楊梅（1977-），女，四川隆昌人，北京印刷學院機電工程學院，講師。（北京 102600）

基金項目：本文系北京印刷學院2012年教改項目“自動化專業創新型人才培養模式探索與改革”（項目編號：22150112061）的研究成果。

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）22-0059-02

可編程控制器（Programmble Logic Controller，簡稱PLC）是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術、數字技術和通信及網絡技術發展起來的一種通用工業自動化控制裝置。PLC從誕生至今雖然只有40余年的歷史，但是它發展異常迅猛，其技術和產品日趨先進，代表了當前電氣程序控制的最高水平。目前，PLC設備廣泛應用于各種生產機械和生產過程的自動控制中，成為一種最重要、最普及、應用場合最多的工業控制裝置，被公認為現代工業自動化的三大支柱（PLC、機器人、CAD/CAM）之一。[1-5]

就目前經濟發展主要特點而言，我國依然是一個制造業大國，是世界的生產加工中心，有大量的制造業，就必須使用各種生產設備，而大部分生產設備都和 PLC 有關，需要大量的精通 PLC 控制的從業人員；當前我國產業結構已發生調整，逐漸由勞動力密集型轉化為技術密集型，大量融合了高科技的新設備被采用，而這些新設備很多都由 PLC 控制，需要大量的PLC高技術人才。目前和 PLC 有關的從業人員主要有：企業設備的維護和維修人員；從事工控設備銷售的人員；從事設備開發與編程的電氣工程師。[6]“可編程控制器”是自動化專業大學生必修的一門專業課，也是學生就業的一個主要方向，培養和提高大學生的PLC技術，提升他們就業能力與質量對高校來說義不容辭。近年來，北京印刷學院（以下簡稱“我校”）自動化專業通過探索與實踐培養出大批從事PLC技術的工程師，使他們成為熟悉和掌握PLC的設計、開發、應用、操作和維修的工程技術人員。

一、抓好課程教學環節，鞏固基礎知識

自動化專業根據教育部自動化教指委的專業規范設置了與可編程控制技術一致的課程——“電氣控制與PLC”。通過這門課程的學習，使學生理解繼電接觸控制系統、PLC的工作原理、PLC的程序設計方法，熟悉電氣控制電路的組成和分析方法，掌握以PLC為核心的電氣控制系統的分析與設計，并通過大量的實驗與上機提高學生的動手能力，為以后畢業設計、從事工程技術和科學研究及打下一定的專業技術基礎。自動化專業在我國是個傳統專業，具有口徑寬、方法論豐富、綜合性強的特點，工程實踐能力是其核心能力，是自動化業特色的關鍵所在。[7]

1.改革教學方法

電氣控制技術是PLC技術的基礎，通過低壓電器的學習，既能使學生明白PLC技術的由來，又能增強他們電氣設備使用與維修的能力，為深入理解控制邏輯奠定基礎。通過課堂上的講授、提問、討論、作業等環節增強學生對基礎知識的掌握。為了使學生更好地理解電氣控制與PLC的工作原理，借助多媒體軟件制作一些動畫課件用于解釋課程中的工作原理及邏輯控制，搜集一些動漫和影視資料來使學生更好地理解一些枯燥的器件原理。不拘泥于課堂形式，學生可以隨時對不理解的問題進行提問，加強師生課堂上的溝通。教師采用工程實例教學和同樣一個控制要求多種實現方案的對比教學等多種教學方法增強學生對基礎知識的理解與運用。課堂留有時間讓學生們分組討論，促進他們對知識的消化與吸收。課堂教學內容不貪多，關鍵在于針對一個問題講透講深，培養學生舉一反三的能力，培養他們良好的思維方式和學習的方法。

2.創新考試形式

“電氣控制與PLC”是一門技術性很強的課程，需要學生經過這門課的學習后具有較強的動手能力，所以加強學生的實踐能力，提高其分析問題、解決問題能力的教學任務非常重要。而實驗教學在實踐能力的培養方面占據著無可比擬的地位。在實驗中，學生經過動手—提問—思考—嘗試—解決的過程將理論知識綜合運用到實踐中，不僅鍛煉了他們的動手能力而且容易激發他們的創新意識。由于本門課程的學時有限，基礎知識多，實踐環節要求高，所以采用開放實驗室的方式增強學生的實踐環節，鼓勵學生通過課余時間彌補實踐環節不足的問題。為了提高學生對本門課程實踐環節的重視程度，除了必需的驗證性實驗外，教師還設立了許多綜合性實驗與創新設計型實驗。本門課采取實踐考試和理論考試綜合評分的形式考核學生，并且先進行實踐考試。如若實踐考試沒有通過，將取消理論考試的資格，此門課程不通過。嚴格的考核制度迫使學生非常重視每一次的實踐機會，紛紛主動來實驗室練習PLC編程與調試，增強了學習動力和學習興趣，提高了學生的動手與解決問題的能力。

二、組織PLC競賽，促進技能培養

《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020）》指出：將提高自主創新能力作為國家戰略，貫徹到現代化建設的各個方面，科技人才是提高自主創新能力的關鍵所在。高校是人才培養的前沿陣地，創培養新人才的責任義不容辭。PLC課程是普通高等院校自動化專業的專業課程，我國大多數大專院校都開設了這門課程。我校曾多次與其他兄弟院校聯合舉辦“PLC創新設計聯賽”和組織校內“PLC應用設計與技能比賽”，這些PLC競賽為學生搭建了一個互相溝通與學習提高的平臺，提供了一個培養興趣與實踐能力的機會，鍛煉了學生的創新能力和實際操作能力。PLC競賽通過對報名學生初選后會對將參賽的學生進行為期兩個月的集中培訓。在培訓過程中，首先幫他們鞏固PLC基礎知識，然后培訓教師針對每組提出設計題目及具體要求，讓他們在項目實踐中綜合運用理論知識，自行根據設備和項目要求提出方案、設計硬件和軟件系統、調試系統，自己實現設計題目，體驗自行研發的過程，體會創造的樂趣、成功的喜悅。督促學生自學，培養自己動手解決問題的習慣。由指導教師根據學生的情況，每段時間提出不同的實驗內容，而且實驗題目由簡到難，循序漸進，不斷深入。經過培訓后學生PLC編程的技能普遍提高，最后組隊參加PLC競賽。競賽要求參賽小組完成所給設計題目的程序編寫與調試、電氣控制系統的設計與構建、試驗文檔的書寫與創新問題的解答，對每個參賽小組的實際操作、文本等內容進行綜合評定。經過PLC競賽的學生水平普遍得到較大幅度的提高，團隊意識增強，為他們今后順利工作奠定了基礎，增強了信心。

三、強化畢業設計，拓展相關專業技能

具有一定PLC技能基礎的學生在選擇畢業設計和就業方向時更容易選擇與PLC相關的領域。自動化專業通常都會有一些與PLC相關的畢業設計課題，我校為了使學生具有更全面的知識體系，在設計與PLC相關的研究題目時會將PLC與人機界面技術、運動控制技術、網絡技術融合在一起。比如對一控制對象進行控制，不只要求學生設計基于PLC的電氣控制部分，還要求設計基于組態或者觸摸屏的人機界面；在調節電機轉速時，運用PLC與變頻器聯合控制電機；運用PLC構建網絡的優點實現多種工業控制網絡。在畢業設計的過程中，通過PLC與其他設備的通訊、連接和調試更熟練地運用PLC，更全面地了解PLC。經過這些題目的鍛煉，絕大部分學生畢業后能快速適應工作的要求，掌握更全面的自動化技術。

四、鼓勵實習，增強工程經驗

為了增強學生的工程意識，本專業邀請了許多業界的資深PLC工程師來校授課與講座，這其中既有已畢業的學長也有知名大公司的技術人員。通過和這些具有豐富工程經驗的人交流，使學生更加明白學習的重要性，增加他們的專業興趣和工程意識。帶領學生參觀自動化展會和自動化公司，增強他們對PLC運用的感性認識和對行業的初步了解。組織學生參與教師的科研課題，鍛煉學生的科學研究能力。在大四階段，鼓勵他們找相關崗位進行專業實習，走出校園了解社會，盡早融入自動化行業。一部分實習單位是學校合作單位，一部分由教師推薦，一部分是學生自己找，這樣不僅鍛煉了他們的工作能力，也無形中培養他們自立自強的意識。在實習單位中往往不是一開始就能接觸到技術，需要學生自己經過一段時間的磨合，逐漸適應新環境，自行將書本和學校里的知識轉化成操作，最后形成生產力。在實習的過程中學生能學到許多原本沒有接觸過的知識，這對他們大學學習過程的考核甚至為今后從事工作進入社會打好了基礎。鼓勵學生走出校門，讓他們早一點接觸行業，早一點適應社會的需求。

五、結束語

在高等教育大眾化階段，對人才培養模式的不斷探索顯得尤為重要。自動化專業主動適應我國經濟建設和社會發展需要，以培養具有控制工程與自動化裝置的專業綜合素質能力和創新精神的應用型高級專門人才為己任。通過多種形式的教學改革與嘗試培養大學生的可編程控制器運用能力，組織學生參加與專業技能相關的學科競賽，推進創新教育新模式，既鍛煉了學生的科研能力和動手能力又提高了學生的團隊意識與綜合素質，以此推動本專業的科技創新與實踐教學，培養專業能力強、綜合素質高的自動化人才。

參考文獻：

[1]劉美俊.電氣控制與PLC工業應用[M].北京：機械工業出版社，

2011.

[2]田淑珍.可編程控制器原理及應用[M].北京：機械工業出版社，

2011.

[3]張國德，李紅.PLC原理及應用[M].北京：機械工業出版社，2010.

[4]李建興.可編程序控制器應用技術[M].北京：機械工業出版社，

2004.

[5]劉敏.可編程控制器技術[M].北京：機械工業出版社，2008.

[6] PLC的發展歷史及就業前景[EB/OL]. http：//www.ttplc.com/News/Html/2736.html.

[7]汪德彪，施金良，劉顯榮，等.突出工程實踐能力培育自動化專業特色[J].重慶科技學院學報（社會科學版），2010，（13）：179-181.

（責任編輯：王祝萍）