淺談職業院校電氣專業PLC教學

倪濤軼

摘要：可編程序控制器（PLC）是以微處理器為核心的通用工業自動化裝置，近年來在工業自動控制、傳統產業改造升級方面得到廣泛應用，被譽為現代工業生產自動化的三大支柱之一。隨著集成電路的發展和網絡時代的到來，PLC將會獲得更大的發展空間。本文就職業院校電氣專業PLC教學從教材選擇、內容安排、教學方法等方面進行分析闡述。

關鍵詞：PLC 職業院校 自動化

現在職業院校電氣專業都開設了PLC技術應用課程，通過（PLC）技術課程的學習，學生基本能夠掌握其基礎知識和技能，也能依據要求進行較簡單的電路控制設計、會編制一些難度不大的PLC應用程序，但是學生還不能熟練應用PLC技術，解決較復雜的實際問題。

技術的語言是相通的，一個品牌只不過代表一種技術語言。因此各品牌PLC在硬件種類、功能、軟件指令、操作方法等方面內涵和實質是基本是相通的，但是各品牌又有各自特點。學習某個品牌的PLC只要抓住它們各自的特點，就能夠很快掌握，進而推廣到其他品牌的PLC應用上。

筆者曾在自動化領域，進行自動化項目電氣設計近二十年，結合多年的設計PLC程序以及在生產實際中使用多品牌的PLC的經驗，就目前的PLC教學工作談一點自己粗淺的想法。

一、優選教材

要使學生在短時間內掌握大量的可用經驗，必須優選教學內容。選擇的教材應該包涵PLC的基本知識、技能。還應該包括PLC基本而又典型的材料。以具體任務為載體，以PLC程序范例為指導，以“適用、夠用、實用”為原則，注重培養學生職業能力，適應企業對學生“零距離上崗”的要求，同時突顯職業教育特點的教材。具體任務要以企業真實應用為基礎，以指令為脈絡，由淺入深講解指令，同時要求學生完成學習同一指令的相關任務，鞏固學習效果，達到充分理解應用指令的目的。

二、合理編排教學內容

精選的教材只有通過合理的編排才能充分發揮遷移的效果，否則遷移的效果小，甚至影響遷移的產生。

多年的多品牌的PLC設計，維修自動化設備的經驗告訴筆者，學生要“零距離上崗”，教師就要按順序，循序漸進，由淺入深地教會學生以下幾方面的內容，以三菱FX2N-48MR為例。

1.PLC的基本結構，重點是PLC的循環掃描工作原理

只有學生理解了PLC的循環掃描工作原理，才能設計或讀懂PLC程序。

對于PLC的循環掃描工作原理，教師首先要強調其工作方式與傳統繼電器控制的不同。傳統繼電器控制，采用的是硬邏輯同時運行的工作方式，即這個繼電器、接觸器的線圈通電或斷電，該繼電器的全部觸頭，無論在控制電路的哪個位置都同時會立即動作。

PLC的工作原理是采用循環掃描技術，即線圈得電或斷電，該線圈的全部觸頭不會馬上動作，只有掃描到該觸頭才會動作。

2.PLC的軟元件

不同廠家、不同系列的PLC，其內部的軟繼電器（編程元件或軟元件）的功能和編號不相同，因此學生在編制程序時，必須熟悉所選用PLC的指令所涉及軟元件的功能和編號。只有明白軟元件的功能和編號，才能在PLC程序中使用，這是設計或理解程序的基礎。例如FX2N系列軟元件指X、Y、M、T、D、C等。

軟元件貫穿于整個PLC，因此教師應在教學的不同階段反復講解，使學生正確使用。特別是軟元件普通編號與掉電保持的編號不同，用錯會產生怎樣的后果。教師可以用一個指示燈的熄和亮，讓學生對比軟元件普通編號與掉電保持的編號，用在程序中產生怎樣不同的效果。

3.輸入/輸出電路的接線

在講解輸入/輸出的接線前，要給學生講解清楚輸入/輸出的接口電路的原理，以便學生理解為什么這樣接輸入/輸出，這是PLC硬件的基礎。

4.編程軟件的使用

現在PLC的編程，大都使用計算機作為編程的工具。因此要特別注意PLC與計算機的通訊內容，這是好多教材都忽略的。這一部分內容，也是調試PLC程序必不可少的關鍵步驟之一。如果不能與計算機通訊，PLC程序不能上載到計算機，編好的程序也不能下載PLC，那么就不可能設計正確的程序，PLC中也沒有可運行的程序。

5.基本指令的學習

通過學校現有的實訓設備，學生可一邊學習硬件的地址分配、接線，一邊通過項目教學法完成基本指令的學習。

定時器是PLC程序里使用頻率非常高的指令，不同的PLC定時器的使用方法和種類不同，使用時注意區分，在教學時多使用變式，以便學生靈活掌握定時器的用法，學懂會用。

計數器也是一個非常有用的指令，在教授時提醒學生注意計數器的初始狀態，怎樣使用加計數和減計數，以及掉電保持計數器及普通計數器的區別。

上升沿和下降沿指令的用法，用按鍵一直按著來體會上升沿和下降沿指令與電平指令的不同。

有的教材使用大的篇幅進行梯形圖轉換為語句表的教學，筆者認為沒有這樣的必要，梯形圖與語句表的轉換通過軟件功能就可以實現。

b.功能指令的學習

對于功能指令的學習，本著“必需，夠用”的原則，學生只要學習傳送指令、加減指令、移位指令以及加一減一指令，對于“零距離上崗”已夠用。

選擇以上幾方面的內容，是學生學好用好PLC的基礎。

三、教學方法

1.采用“一體化”的教學模式

PLC課程具有硬件接線少、軟件靈活多樣、通用性強、實用范圍廣等特點。在教學中，首先充分分析學生的學情。職業院校的學生普遍。理論知識稍欠缺，喜歡動手的直觀教學方式。其次PLC課程的特點是既有其特殊的工作原理，又可以與傳統繼電器知識相聯系，既要講授理論也要進行實訓操作。這就要求職業院校的教師一定要因材施教。因此在PLC課程教學中，最適宜于采取一體化模式項目教學方法。邊講解理論邊實踐，以學生為主體，以任務為引領，多給學生動手的機會，告別單純枯燥乏味的理論，教學效果更好，學生掌握知識也更容易。

2.采用項目教學法

“項目學習”即學生圍繞某一個具體的項目進行學習，充分選擇和利用最優化的學習資源，在實踐體驗、內化吸收、探索創新中獲得較為完整而具體的知識，形成專門的技能并獲得發展的學習。項目教學中的任務，是一個完整的、綜合性的工作任務;“項目”既是一種課程模式，也是一種教學方法，只是認識問題的角度不同;嚴格意義上的項目教學，都是實踐導向和任務引領式的，也是基于案例的，但是對實踐的質量和完成任務的過程有更嚴格的要求。

3.教學的評價

教學評價的目的是對學生培養方案、課程、教學方法進行分析，做好決策。教學內容和模式的轉變必然帶來考核評價方式的轉變。一體化教學要有與之相適應的考核。傳統課程的考核只能評價學生對知識點的理解和應用，對學生綜合素質不能很好地考核。一體化教學的評價應將能力、知識、素質等方面，作為評價的內容進行考核。考核評價的內容應有職業素養、專業能力、創新能力等。

4.在PLC課程一體化教學中應注意的問題

學習PLC應該注意以下幾點。

（1）要注意與傳統的繼電器控制電路的區別與聯系。中職院校的學生大都有電力拖動傳統繼電器控制理論的基礎，因此學習PLC這門課要注意二者的區別與聯系。

特別是在在輸入/輸出點的分配上，學生一開始容易把接觸器的輔助觸點作為輸入，畫在輸入電路端。要使學生分清哪些是PLC輸入信號，哪些是PLC輸出信號。

還有的學生設計邏輯控制系統時，不在PLC內部實現，而是用外部的繼電器或接觸器來實現，這樣做是多此一舉。還有的學生不用PLC內部的定時器，而是習慣性地用外部時間繼電器來實現。這些都是學生初學時容易犯的錯誤。針對這種情況教師應該提供多種變式，使學生多鍛煉多體會，自然就能避免類似的錯誤。

（2）不要單純注意指令的學習。很多學生花費了大量的時間在學習梯形圖、順序功能圖或者應用指令上，這是沒有必要的。對于指令的學習只要“必需”“夠用”就可以了。技校的學生起點相對低一些，而設計一個PLC系統是相對復雜的。而且一個工程中設計好的PLC程序在出產前要經過試運行檢驗，基本無問題才能交付用戶使用。而在自動化生產線上，比如煙廠、制藥廠、電梯公司，相關工作人員從事維修工作的較多，只要能看懂PLC程序，進行維修就能如虎添翼了。

（3）增加實際的硬件接線。現有的PLC大多采用插孔式試驗臺，PLC及其輸入/輸出都封裝在試驗臺內部，在試驗臺正面只有一些指示燈及圖形。這樣做的好處是可以安全使用實驗設備，對指令的學習有好處，但是不利于硬件的學習，與工廠實際脫節。

為了消除這樣的弊端，最好學生親自動手接好每一個硬件電路，這樣可增加學生的感性認識，便于學生對硬件的學習掌握。

總而言之，PLC是一種工程技術，通過以上選取適合的教材、組織好教學內容、采用“項目教學”法、完成課程的理論技能一體化教學，學生能夠系統地掌握PLC應用技術，學生到了實際工作崗位，能夠迅速掌握工作中所使用的PLC品牌的硬件及軟件的特性。也能夠迅速使用新的 PLC品牌進行編程。經過教學實踐發現，這一教學方法切實可行，能夠達到預期的教學目標。

（作者單位：昆明高級技工學校）