基于PLC控制技術在機電一體化專業教學中的應用研究

[摘 要]隨著現代科學技術的飛速發展，對于職業院校機電類專業的學生而言，PLC控制技術已經不單單是一門學習課程，同時也是一項具備很強實用性的技術，掌握了這項技術，對學生日后走向工作崗位將會起到非常大的幫助作用。通過對PLC技術在機電一體化專業教學中存在的問題進行分析，進而有針對性地探究PLC控制技術在機電一體化專業教學中的應用策略，以此能夠提升機電一體化專業課堂教學的質量。

[關鍵詞]PLC控制技術;機電一體化;教學應用

可編程序控制器（ProgrammbleController，簡稱PLC）現如今已經在各種生產機械及生產領域得到了廣泛運用。PLC控制技術在實踐活動中的重要性也直接決定了PLC控制技術課堂在職業院校教學中的核心地位。對于PLC工程技術人員而言，掌握PLC控制技術并且為其編寫適用的應用程序是其必須具備的基本能力。PLC控制技術課堂教學的基本目標可以培養學生養成這方面的專業能力。但是在具體的教學過程中PLC技術還存在諸多的問題尚待解決。因此，本文通過對相關問題進行分析并提出可行的教改建議，從而為社會培養出更多合格的PLC工程技術人才。

一、PLC控制技術在機電專業教學中的要求與應用

（一）PLC控制技術在機電專業教學中的新要求

目前，PLC技術已成為實現工業自動化的支柱。本課程為職業院校機電類專業開設，主要是為了培養專業的技術工人，有利于專業知識的比較研究和綜合應用，提高機電專業學習的實用性。近年來，隨著科學技術的發展，特別是可編程控制器（PLC）的發展，對能夠熟練使用PLC控制技術的技術人員有著越來越高的要求。諸多企業開始為職業院校提供教學專業設備并且進行深度的開發與利用，這也為職業院校運用PLC控制技術實現機電一體化教學提供了充足的物質保障。對于職業院校而言，培養學生熟練地掌握PLC技術的安裝、使用、維護以及應用開發工作是教學的基本要求，需要職業院校在教學過程中培養機電專業學生的綜合素養。

（二）PLC控制技術在機電專業教學中的應用現狀

PLC課程結合電力驅動和可編程控制器，通過對比兩種控制模式從而在教學中選擇最佳的教學模式來提升學生對相關知識的掌握，這也為今后電氣控制的維護和技術創新奠定了基礎。PLC控制課程集電氣驅動控制電路和可編程控制器于一體，更加實用，避免了一些知識點的重復教學，在很大程度上提升了教學效率，為完成其他專業課程爭取了更多的時間，有效地幫助機電專業學生達到機電專業技術人員需要掌握的水平。隨著當前科學信息技術的不斷發展，企業對于具備熟練技術能力的專業化人才需求日益增加，PLC控制技術可以有效地將傳統機電控制與新一代自動化的控制設備相結合，具備優良綜合性能的同時，也能夠極大滿足企業生產對專業人才的需求。

二、PLC控制技術在教學過程中存在的問題

（一）教學重點與企業崗位要求實際不吻合

傳統模式下PLC控制技術的教學內容往往局限于一些簡單的邏輯量的控制水平上，與實際工業控制相比有著明顯的滯后性。比如說，高速脈沖信號的產生與接收、模擬控制、通信等內容在PLC工業控制的應用中占有很大比例，合理地掌握使用技巧并且將其靈活地加以運用是衡量一線工程技術人員解決問題能力的重要標準，但這部分內容不是本課程的教學內容。與基礎知識相比，“高級功能”方面的知識更加復雜和難以理解。企業往往希望學生進入崗位后能迅速開展相應的工作，如果學生不能掌握學校實際應用中急需的內容，那么他們進入崗位后如果沒有指導和培訓設備，就更難學習和掌握這些內容。當前職業院校機電一體化教學在開展過程中受到時間、設備、教學人才等多方面因素的制約，使得一些較為復雜的教學內容無法得到很好的開展。教學需要與企業的需求保持一致，學生只有掌握了企業所需求的專業化技能后才能更好地進入工作崗位中，為企業的生產提供幫助。

（二）教學實訓設備不能滿足要求

第一，實訓場地少，培訓設備數量無法滿足教育教學的需求。目前，大多數職業院校的教師都已經認識到PLC控制技術對機電教學的重要推動作用，并且經過幾年的教學實踐改革，任務型教學模式與“教學做結合”的教學效果已經得到了教師的普遍認可。因此，職業院校的機電教師也比較樂意利用多媒體技術實現課堂教學的改革。實踐性和實訓室的“教學做一體化”教學導致高校PLC實訓室即使全天上課，也不能滿足相關課程的使用要求。一些相關的課堂由于場地的不足只能選擇傳統的教學模式開展教學工作。第二，職業院校現有的實訓設備與當前高級功能部分的教學內容存在不符的問題，只有配備相應的實訓設備高級功能部分，教學才能夠得以開展。

（三）教學缺乏編程算法方面的內容

事實上，除了硬件設計外，PLC在工業應用中的主要工作是對其進行邏輯編程。算法在編程中起到非常重要的作用。好的算法不僅使系統運行穩定，提高了效率，而且降低了系統的整體建設和維護成本。因此，在實際工作中，對工程師編程能力的評價取決于工程師是否能夠靈活使用“數據結構+算法”進行編程。然而，在教學中，我們經常把重點放在PLC指令的學習上。除了PLC中常用的順序控制編程方法外，很少涉及其他的編程算法。如何根據設計要求進行編程，如何在特定環境下編寫程序以及使用什么算法在實際教學中涉及較少。對于機電專業學生而言，只有具備了扎實的基本技能和編程經驗，才能夠使用某些算法來編寫優秀的程序。要想讓學生成為專業人才，就必須把編程算法的內容融入教學中，培養學生使用算法的意識，讓學生潛移默化地了解算法的重要性，并逐步學會使用一些基本的算法。為了培養學生的編程能力，有必要教授編程方法和一些常用的關鍵點算法。程序設計方法可以通過一定的練習逐漸被學生理解和掌握。對于算法的關鍵點，學生可以記住在哪里使用，如何使用，并且在以后的工作崗位中進行理解與感悟。

三、“PLC控制技術”課程教學改進意見

（一）合理分配各部分內容的學時

“PLC控制技術”本身有著很強的實踐性要求，因此，針對當前職業院校場地與相關設備等實訓資源短缺的問題，學校可以考慮對當前現有的教學資源進行充分利用。在實訓場地與實訓設備比較緊缺的情況下，可以使用回歸教學方法。增設仿真教學環節，在日常教學過程中有意識地滲透PLC仿真訓練。現階段，“PLC控制技術”課程位于職業院校機電一體化實訓基地的“智能控制綜合實訓室”，充分利用實訓室的計算機資源進行仿真教學。例如，PLC指令教學主要可以劃分為三個階段，由于機電一體化實訓基地自動化生產線綜合實訓室毗鄰“智能控制綜合實訓室”，在使用時間與空間上都是比較寬裕的，因此這種教學資源需要教師在教學過程中充分加以利用，另外教師還需要鼓勵學生使用PLC技術在自動化生產線上的培訓設備上練習相應的知識點。例如，自動生產線上最簡單的加料站可以向學生開放。在教學的第一或第二階段，學生可以編寫簡單的程序來驗證他們所學的指令的功能。最重要的是要學習先進的功能，如高速脈沖輸出和高速信號輸入、高速脈沖輸出等，只有加強仿真學習手段的練習，對自動化生產線綜合實訓室教學資源充足利用才能最大限度保證控制技術課堂的有效開展。

（二）進一步提高教師的實踐素質

當前由于部分職業院校條件有限，在師資力量上存在較為明顯的不足之處。突出地表現為部分職業院校的教師缺乏PLC的一些算法、編程思想乃至部分復雜功能的運用等方面的實踐經驗。在開展機電一體化教學過程時，往往只是向學生講解課本上已有的知識。學生未來走向工作崗位需要掌握的相關技能、技術，教師往往是不具備的。這也就直接導致教師無法給予學生正確的教學指導，職業院校機電一體化教學開展不順利。教師需要進行專業化的一線實踐鍛煉，盡可能地增加自身的實踐經驗。職業院校教師可以借助快捷方便的網絡信息技術來獲取與PLC相關的知識信息，在學習的過程中不斷強化自身的專業素養與教學能力，拓展自身的知識面，使用科學的教學方法，推動課堂教學豐富多樣化。要盡可能地激發學生對PLC控制系統學習的興趣。另外，教師還要重視在開展實踐教學過程中對探究式教學方法的理解與掌握，將學生作為教學的主體，教師作為教學引導者開展課堂教學工作。在課堂教學中，教師可以選取典型的案例進行引導教學，學生們在課堂上學習專業的知識后可以在課后自主查閱相關的資料，并且進行分析與整理，更好地實現對相關技能的掌握，不斷提升學生發現問題、分析問題以及解決問題的能力。

四、總結

職業院校對學生培養的核心目標就是培養出適應企業發展以及生產實際的需求專業化技術人才，培養學生熟練地掌握PLC控制技術，并且在崗位中可以靈活運用。職業院校需要按照教學大綱的要求，對學生相關知識與技能進行教授，從而幫助學生更好地適應崗位具體工作職能的需求。總而言之，隨著當前科學信息技術以及計算機等技能運用的高速發展，PLC控制技能作為職業院校機電專業的必修課程同時是具備很強實用性的技術，職業院校機電專業的學生只有熟練地掌握這項技術才能夠在未來的工作中發揮出它的作用，實現勞動強度的降低以及工作效率的提升。因此，職業院校需要加強基于PLC控制技術在機電一體化中的教學，采取多種科學合理的教學方法幫助學生掌握這項技術，在提升課堂教學質量的同時也為學生未來的發展打下堅實的基礎。

參考文獻：

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[2]李言武.高職院校精品資源共享課建設方案研究與實踐：以“PLC控制技術”課程為例[J].吉林省教育學院學報，2018（5）.

[作者簡介]

曹海歐，女，1987年，講師，機電一體化控制，江蘇省南通中等專業學校。

[作者單位]

江蘇省南通中等專業學校，江蘇聯合職業技術學院南通分院

（編輯：鄭曉燕）