基于加工站的PLC控制信息化課堂教學設計與實現

唐敏 宋云艷

摘 要：在信息化環境下，將信息技術應用到教育教學其核心問題是信息化課堂教學。本文主要介紹了《自動生產線安裝與調試》課程中的加工站的PLC控制的信息化課堂教學設計，意在探索信息化教學模式及其在實踐中的應用。

關鍵詞：信息化教學；加工站；教學設計

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號1672-3791（2015）09（b）-0000-00

信息化時代的到來，使教學方式發生了前所未有的改變。人們不在局限于傳統的黑板加粉筆的教學方式，而是綜合運用現代化的信息技術通過數字化的多媒體教學為教學內容和教學方式，全面提高教學質量。信息化課堂教學是信息技術應用于教育教學的核心[1][2]。本文圍繞自動生產線安裝與調試課程中的加工站的PLC控制進行信息化課堂的教學設計。

1教學思想與教學設計思路

加工站的PLC控制是我院機電一體化技術專業的核心課程《自動生產線安裝與調試》課程學習的一個重點內容。教學過程中以YL-335B自動生產線實訓考核設備為載體進行教學。通過本次課的學習，學生能夠按照加工站的控制要求完成加工站的編程和調試。在對加工站的編程和調試過程中，能夠提高學生分析問題和解決問題的能力，這也是筆者在教學設計時重點思考的問題。教學設計上采用分組教學法、任務驅動法等教學方法授課，通過多媒體動畫讓學生掌握加工站的控制要求，通過微課讓學生掌握順控指令編程方法、子程序調用及S7-200仿真軟件的使用。通過實踐操作環節培養學生解決問題的能力。

2教學重點和難點

本次課的重點是運用所學的順序控制指令和子程序完成加工站的PLC程序的編制。加工站的調試是本次課的難點，調試過程是檢驗學生綜合運用所學知識和技能的過程，在調試過程中不能僅僅考慮PLC程序的問題，還有機械方面、氣動控制方面、電氣接線等多方面的因素，因此對學生要求較高。授課時，通過多媒體課件、視頻、微課、動畫、實操演示、教師引導等方式突破重點，解決難點。

3教學過程設計

3.1 課程引入

本次課的內容是加工站的PLC控制，它是上次課加工站安裝任務的延續，先通過復習上次課的相關理論知識，以一個引導問題“加工站已經安裝好了，接下來我們做什么呢”引出本次課的任務。

3.2 任務分析

學生課前在教學管理系統中已經領取任務書提前進行預習，明確本次課的任務是編程調試讓加工站按要求實現動作。學生通過觀看加工站的視頻總結加工站的控制要求，教師通過分步講解加工站動作視頻對加工站的控制要求進行具體分析。加工站的工作要求為[3]：

（1） 初始狀態：設備上電和氣源接通后，滑動加工臺伸縮氣缸處于伸出位置，加工臺氣動手爪處于松開的狀態，沖壓氣缸處于縮回位置，急停按鈕沒有按下。

若設備在上述初始狀態，則 “正常工作”指示燈HL1常亮，表示設備準備好。否則，該指示燈以1Hz 頻率閃爍。

（2） 具體的控制要求為：若設備準備好，按下啟動按鈕，設備啟動，“設備運行”指示燈HL2常亮。當待加工工件送到加工臺上并被檢出后，設備執行將工件夾緊，送往加工區域沖壓，完成沖壓動作后返回待料位置的工件加工工序。如果沒有停止信號輸入，當再有待加工工件送到加工臺上時，加工站又開始下一周期工作。

在工作過程中，若按下停止按鈕，加工站在完成本周期的動作后停止工作。HL2指示燈熄滅。圖1為加工站的外觀圖。

圖1 加工站的外觀圖

3.3 相關資訊

（1）順序控制、順序功能圖及順序控制指令：通過對加工站的控制要求分析，可以看出加工站的動作過程是程序中最為重要的組成部分。加工站的動作過程是按步執行的，是按著順序執行控制，這種控制為順序控制。對于這種順序控制有一種最適合它的編程方式，就是順序功能圖。以小車自動往返運動為例講解順序功能圖的組成和編寫方法。用動畫來演示小車的運動過程，然后給出小車自動往返運動的流程圖。最后通過一段微課小視頻讓學生學習順序控制指令的軟件編程方法。

（2）子程序調用：加工站當中除了動作過程之外，還有運行指示等工作任務，因此需使用子程序進行編程。采用微課的形式講解子程序調用方法。

（3）仿真軟件的使用方法：程序編寫完成后，不能直接下載到PLC中，要對程序進行仿真、驗證。S7-200編程軟件自帶仿真軟件，采用微課的形式講解S7-200仿真軟件的使用。

3.4 計劃實施

學生根據教師給出的要求按小組進行任務分工和操作，對本次的工作任務進行計劃和實施。強調在編程調試時注意的事項：

1）檢查執行部件運行是否正常；

2）檢查I/O接線是否正確；

3）按控制要求編制程序；

4）程序仿真驗證；

5）程序下載、修改、調試。

各小組采用競賽的形式進行，主動權完全交給學生，教師此時是指導老師兼裁判，完全不參與學生的操作過程，只有在特殊情況下，即學生有真正不能解決的問題，教師才給予幫助。這種不能完全依靠教師，問問題機會也有限制的教學方式，能夠培養學生解決問題的能力。

3.5總結評價

在各小組完成加工站的調試之后，就要對整個過程進行總結評價。在這個階段分為兩部分，一部分是成果展示，即各小組交換工作臺，進行互檢。學生互檢完成之后，就回到自己的工作臺上完成評價單的填寫，并整理各種成果清單，并上傳到課程網站，教師將給予評價。第二部分是教師總結，主要總結本次課的重點、難點以及學生在完成任務過程中出現的問題。

3.6拓展練習

以YL-335B自動生產線的全線運行動畫為切入點，引出拓展的問題，加工站在全線運行時，程序如何編寫，和其它工作站是如何通信的？要求學生課后認真完成拓展任務并將成果上傳至課程網站。

課后學生將登錄教學管理系統領取下次課的學習任務書。

4教學反思

（1）教學方法的使用：在教學過程中采用了以任務驅動為主體的適合高職學生的形式多樣的教學方法。廣泛使用討論法、引導問題法、實操法等多種教學方法，突出學生的主體地位，重視對學生綜合能力的培養，加強創新能力調動學生的積極性。

（2）運用信息化手段：充分利用多媒體課件、網絡資源、課程網站、微課、動畫視頻等現代化的教學手段提高學生的學習效果。

5結束語

信息化進入職業教育領域對探索和發展現代教育思想、提高教育技術水平、改善實驗實訓環境、優化教學過程、培養具有創新意識和創新能力的人才產生了深遠的影響[4]。在信息化環境下，如何將信息技術有效地與傳統教育實踐融合，這需要教師在教學工作中不斷地反思和嘗試。

參考文獻

[1]蔣琪.信息化課堂教學設計目標分析[J].電子制作，2013（23）：119

[2]羅輝、陳松濤、安川林.信息化課堂教學存在的問題及對策[J].中國醫學教育技術，2007，21（6）：119

[3]宋云艷、張鑫.自動生產線安裝與調試[M].北京：電子工業出版社，2012

[4]糜凌飛.職業教育信息化探索[J].新課程學習（上），2013（10）：114-115