可編程序控制器應用技術課程教學方法探討

虞晉華

摘 要：可編程序控制器應用技術是技工院校電工專業一門重要的專業課，合理增刪教學內容，借用電力拖動繼電器電路控制圖的分析方法，進行對照式教學，靈活運用仿真軟件輔助教學，是上好這門課的關鍵。

關鍵詞：電工專業 PLC教學 教學方法

可編程序控制器是20世紀60年代由美國數字設備公司（DEC）應通用公司技術要求最先研制成功的，用它取代汽車生產線傳統的繼電控制系統，在工業生產中獲得了巨大的經濟效益和社會效益。可編程序控制器控制系統具有高集成度、通用靈活、易學易用、占地面積小、使用壽命長、維護簡單等優點，也在我國工業生產領域中得到了大面積應用。

可編程序控制器控制系統作為一種新型控制系統，和傳統的繼電控制系統區別很大。然而企業正面臨著這樣的困境：老一代的高級技工和崗位熟練員工相繼退休或臨近退休，技術骨干嚴重流失，在崗員工中青年員工的業務素質和知識結構遠遠滿足不了崗位要求和生產需要。根據企業發展實際需求以及學校培訓資源現狀，筆者所在學校在機電一體化、維修電工等專業中增開了可編程序控制器應用技術這門課程。

可編程序控制器應用技術作為新開課程，和電工專業傳統課程電工基礎、電工測量、電工工藝等課程的理論聯系不緊，對數字技術、微機原理、自動控制等課程理論基礎知識的依賴卻較大。而技工院校招收的初中畢業生數理知識、邏輯思維能力普遍匱乏，很難學習、理解數字技術、微機原理、自動控制等課程知識。在學生基礎理論知識薄弱的基礎上，如何講好并讓學生學好可編程序控制器，使之在以后的工作實踐中熟練運用，是擺在教師面前亟待解決的問題。

筆者在教學過程中，對技工院校如何教好可編程序控制器應用技術課程進行了探索。

一、吃透教材，按照實際情況適當增刪教學內容

筆者所在學校采用的教材是中國勞動社會保障出版社出版的《PLC應用技術（三菱）》。這本教材的內容以技能訓練課題為主線，相關理論知識圍繞技能訓練課題展開，整本教材內容分為可編程序控制器、軟硬件知識、基本指令編程及PLC的應用基礎、步進控制程序指令應用、高級功能指令應用幾大部分。教材采用以圖代文的編寫方式，較好地處理了理論教學和技能訓練的關系，有利于學生掌握理論知識并形成基本技能。

但由于該教材編寫側重于實踐訓練，理論知識部分較為簡單，知識銜接松散，在實際教學中給教師授課、學生學習造成了一定的困難。

筆者在實際教學中適當增加了微型計算機原理部分知識，主要包括進位計數制及其相互轉換、基本邏輯運算知識、內部寄存器存儲單元的地址及內容，使學生理解可編程序控制器程序編制中1和0兩個二進制數字代表的高低電平狀態，對可編程序控制器中各種寄存器線圈得電失電有了明確的認識。對微機原理中總線及總線標準知識的補充，更有利于學生掌握可編程序控制器的軟硬件知識；微機原理中時鐘周期、總線周期等知識的補充，對學生理解PLC教學中講授的掃描周期、定時器等知識有極大的幫助。

教師只有適當補充這些教材中省略的基礎理論知識，才能使學生真正理解可編程序控制器的硬件及工作原理。而掌握這些知識，對學生學習后面的步進順序控制指令及高級功能指令有極大的幫助。

二、教學中盡量借用電力拖動繼電器電路

筆者采用控制圖的分析方法，進行對照式教學。下面兩圖是分別采用傳統繼電控制系統和可編程序控制器系統完成的交流異步電機直接啟動控制功能，從圖中可以看出兩者的相似之處。

可編程序控制器基本指令教學應以梯形圖為主要教學方向，這樣可以使學生初步建立起PLC基本指令編程的基礎。作為替代繼電控制系統的新型工業控制方法，PLC的梯形圖所使用的圖形符號與繼電器電路中的符號十分相似。在最初的教學中，教師可以讓學生將PLC中參與邏輯組合的原件看成和繼電器一樣的原件，具有常開、常閉觸點及線圈，且線圈的得電及失電將導致觸點的相應動作；再用母線代替電源線，用能量流概念來代替繼電器電路中的電流概念，用與繪制繼電器電路圖類似的思路繪出梯形圖。這樣就將看不見、摸不著的可編程序控制器基本指令學習變成了學生天天練習的看得見、摸得著的電力拖動實訓線路。有了實際線路的啟示，學生就能較順利地理解以前他們畏之如虎的可編程序控制器基本指令。

三、在理論授課中靈活運用可編程序控制器仿真軟件，與技能實訓相配合

可編程序控制器工作原理是按照一定的邏輯算法進行輸入輸出變換，并把這個變換用物理的方式予以實現，應用于工業現場。PLC采用了典型的計算機結構，其所涉及的知識較深奧，學習高級功能指令時，傳送、移位、運算等指令往往讓學生暈頭轉向，難以掌握。這時教師若還是采用傳統的黑板板書教授的方法，效果往往不佳。

筆者在實際教學中采用可編程序控制器仿真軟件輔助教學，將每一個功能指令所能完成的效果實時展示在學生面前，學生往往能很快地理解知識。筆者在理論課堂上非常重視學生的現場理解，每節課均留出時間引導學生利用仿真軟件，及時利用所學知識，靈活架構各種控制系統，再利用仿真軟件查錯糾偏，待系統正確無誤后，筆者再指導學生在實訓車間進行設備實操。這樣既提高了學生的學習興趣，又提高了實訓效率，設備損壞率也大幅降低。

目前，隨著生產工藝的發展、科技的進步，可編程序控制器作為工業自動化的主要控制裝置之一，已被廣泛運用到各種機械設備、家庭自動化設備中，企業對這方面人才的需求量很大。近年來，在中職技能考核中可編程序控制器的內容所占的比重已近四分之一。可編程序控制器是電工專業的必修課程，教師不應僅僅滿足于教會學生架構幾個簡單的控制系統，能使用基本指令編寫簡單程序，因為這樣的學生根本無法滿足企業的實際需求。教師應重視理論知識的教授，為學生打下扎實的知識基礎，使其具備良好的學習能力和創新能力，真正成為企業急需的高技能人才。

參考文獻：

[1]馬寧，孔紅.S7-300 PLC和MM440變頻器的原理與應用[M].北京：機械工業出版社，2006.

[2]翟彩萍.PLC應用技術（三菱）[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2006.

[3]廖常初.S7-300/400PLC應用技術[M].北京：機械工業出版社，2005.

（作者單位：陽泉高級技工學校）