職校機電PLC課程教學改革探析

摘要：PLC應用技術是職校機電一體化專業技能核心課程，本課程教學成功與否直接關系到機電后續課程的學習。PLC課程實踐性較強，昆山第一中等專業學校（以下簡稱“我校”）的本課程結合模擬仿真教學軟件FX-TRN-BEG-C，采用項目模塊化教學，使學生掌握相關知識點以及操作編程技能。本文通過實例，講解如何在PLC課程教學過程中采用項目模塊化教學及仿真軟件的應用。

關鍵詞：PLC技術；項目模塊化；仿真軟件

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568（2014）05-0094-02

可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，簡稱PLC），是一種具有微處理機的數字電子設備，用于自動化控制的數字邏輯控制器，可以將控制指令隨時加載內存內儲存與執行。可編程控制器由內部CPU、指令及資料內存、輸入輸出單元、電源模塊、數字模擬等單元所模組化組合成，通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的自動化生產過程。PLC應用技術是職校機電一體化專業技能核心課程，我校在本課程中結合模擬仿真教學軟件FX-TRN-BEG-C，采用項目模塊化教學，可以很好地激發學生的學習興趣，達到培養高級應用型人才的目的。

一、項目模塊化教學內涵

項目模塊化教學，是師生通過共同實施一個完整的項目模塊工作而進行的教學活動，它是“行為導向”教學法的一種，以項目為載體，具體任務為導向，在實施過程中，保證學生的主體地位和教師的引導職能。具體項目模塊的設置必須將本學科體系中知識點融合到項目中。通過這種教學方式，讓學生在理解掌握知識點的同時，提高課程的技能實踐能力。項目模塊化教學過程采用“項目引入→項目分析→項目新知→項目仿真→項目實踐→項目評價”六個步驟進行。

二、項目模塊化教學在PLC課程中實施

以項目“PLC控制交通燈應用設計”為例，說明項目模塊化教學的具體實施過程：

1.項目引入。通過創設交通燈的實際情景，引導學生思考實際生活中的交通燈工作過程，請學生回答實際生活中路口交通等燈完整工作過程，教師補充交通燈實際工作中特殊情況。從而引入項目任務：利用PLC設計交通燈控制系統，能夠實現的功能為：

（1）轉換開關轉為自動擋時，按下啟動按鈕，交通燈按南北綠燈亮，東西紅燈亮，10S后轉為南北綠燈閃爍3次，亮暗間隔0.5S，3次閃爍后，轉為南北黃燈及東西黃燈亮，2S后，轉為南北紅燈亮，東西綠燈亮，10S后東西綠燈閃爍3次，閃爍3次后，進入下一個循環。

（2）轉換開關轉為手動擋時，按下啟動按鈕，按東西綠燈亮按鈕，這時東西綠燈亮，南北紅燈亮，按南北綠燈亮按鈕，可以切換為南北綠燈亮，東西紅燈亮。

2.項目分析。項目引入后緊接著讓學生思考如何用PLC完成該項目任務的設計，教師引導學生自我分析該項目硬件控制電路及I/O地址分配設計、軟件控制程序設計分析。

3.項目新知。項目分析后涉及到新知識點。正確地講解后，才能使學生進入下一步項目仿真實施階段，通過該項目讓學生掌握的知識點為通用計數器、SFC并行/選擇分支狀態轉移圖編程。在講解分支狀態轉移圖編程中，結合前面學習的單一分支轉移圖設計出該項目每種單一轉移圖后將其整合到一起，緊接給出典型的選擇/并行狀態轉移圖總結特點，以及如何變換成STL梯形圖。通用計數器的講解，對比前面所學通用定時器的時序圖進行分析，這樣便于學生接受并掌握。

4.項目仿真。主要是利用教學軟件FX-TRN-BEG-C對實際項目進行初步仿真，包括在仿真軟件中進行硬件設計和軟件設計，調試是否可以實現項目的實踐現象。該環節設置在操作項目實踐前，看主要目的保證項目實踐環節更安全有序，本文后續通過一個例子講解如何利用仿真軟件教學。

5.項目實踐。項目實踐是在學生完成了項目仿真之后的環節，該環節讓學生通過真正實驗設備完成項目的設計，強化理論到實踐的應用，進一步提高動手操作能力。項目實踐分組進行，組長安排組員操作實踐及記錄組員完成情況，每個組員記錄自己實驗中的疑難點，根據項目分析確定的I/O地址及控制電路規范接線，輸入模擬仿真時的實驗程序，運行調試，打開監控，操作察看，進一步理解知識點。

6.項目評價。評價環節主要是檢查教學效果，采用過程性評價結合合理的項目評價表，從課堂學習能力、思維拓展能力、團結協作意識、學習過程、安全文明等方面對學生進行綜合評價。

三、FX-TRN-BEG-C仿真軟件在PLC項目模塊化教學中應用

三菱PLC系列PLC虛擬仿真軟件有三菱PLC程序調試離線仿真軟件GX-Simulator6-C和三菱PLC三維動畫教學軟件FX-TRN-BEG-C兩種。本文以FX-TRN-BEG-C軟件中的中級E-3部件移動項目為載體，以設計部件移動PLC系統項目為例，說明PLC項目教學的實施過程。該項目可作為PLC教學中的一個中級項目案例。部件移動系統的虛擬車間見圖1。

第一步：教師提出項目控制要求。部件移動PLC系統控制要求如下：

第一，給機器人一個指令，使其將部件移動到一個新的位置。

第二，操作者補給部件，操作者確認指示燈點亮后補給一個部件到傳送帶上。如果指示燈一直點亮，操作者不斷補給部件。

第三，當PLC處于運行狀態，傳送帶保持正轉。

第四，當操作面板上PB1被按下，供給指令變為ON而共計許可指示燈點亮。操作者補給部件。當按下PB1，指示燈熄滅。但是如果一個部件仍然在桌子上，供給指令將不會變為ON以至于供給許可不會點亮。

第五，當桌子上的部件在桌子上變為ON，取出指令被置為ON。當機器人操作完成變為ON，取出指令被置為OFF。只有及其人在出發點處時，取出指令才會被置為ON。

第二步：學生根據項目控制要求，結合軟件虛擬車間和控制顯示面板給定的輸入輸出點進行編程元件資源分配。

第三步：學生根據控制要求，對應已分配的I/O點和其他編程元件編寫程序。

第四步：學生仿真調試程序。高項目仿真調試見圖2。調試過程中，可在FX-TRN-BEG-C調試界面中觀察程序運行情況和輸入輸出點的通斷情況。另外，可以通過設定菜單欄中編輯/部件更改供給機選項，添加、修改或刪除貨物種類和尺寸，方便在多種供給情況下調試程序。

四、結束語

本文通過具體例子講解了如何在PLC課程教學中采用項目模塊化教學及仿真軟件在教學過程中的應用。項目模塊化教學對學校設備和教師綜合素質提出了更高要求。實踐證明，借助FX-TRN-BEG-C進行PLC項目式教學，能夠使理論教學和實踐教學有機結合，幫助師生更好地完成PLC課程的教學任務，以利于后續機電專業課程的順利實施。

參考文獻：

[1]王新宇.PLC應用技術項目教程[M].北京：機械工業出版社，2009.

[2]鄭燕.PLC項目教程[M].北京：人民郵電出版社，2010.

（編輯：陳見波）